磺内酰胺是一类重要的杂环化合物，它们不仅是合成化学中重要的合成前体，还是许多药物、农用化学品和生物活性化合物中普遍存在的骨架。因此，发展合成磺内酰胺的高效且实用方法受到广泛关注。通常，磺酰胺类化合物经分子内交叉偶联或串联环化反应制备磺内酰胺。但是，这些方法的原料通常需多步制备。近年来，研究人员报道了过渡金属催化的C–H/X–H氧化环化反应以制备磺内酰胺的例子，然而此类反应条件苛刻，需要化学计量的金属氧化剂且会生成金属副产物，这极大地限制了上述方法的广泛应用。因此，开发条件温和，简单实用的磺内酰胺合成方法是非常必要的。近日，武汉大学雷爱文教授课题组报道了首例过渡金属催化磺酰胺与炔烃的电化学[4+2]环加成反应（Scheme 1）。该方法利用钴盐作为金属催化剂，在无隔膜电解槽里制备了一系列磺内酰胺衍生物并释放出氢气。相关研究成果发表在Green Chemistry上（DOI: 10.1039/d0gc00289e）。
（来源：Green Chemistry）
起初，作者以4-甲基-N-(喹啉-8-基)苯磺酰胺（1）和苯乙炔（2）作为模型底物对反应条件进行研究（Table 1）。在无隔膜电解槽中，以乙醇和乙酸作为混合溶剂，在Co(OAc)2·4H2O和NaOAc存在下进行电解时，底物1和2能以80%的分离收率得到[4+2]环化产物3（Table 1,entry 1）。对照实验表明，电源、钴催化剂和NaOAc都是反应的关键因素。
（来源：Green Chemistry）
在优化的反应条件下，作者探讨了该反应的普适性（Table 2）。多种苯乙炔能以73%-81%得到相应的环化产物3-9，且取代基的电性对收率影响不大。另外，烷基炔也与反应体系兼容，以中等至高的收率得到产物10-19，且耐受多种活性官能团（如烯基、炔基、酯基以及羟基等）。接着，作者考察了磺酰胺底物的适用范围。不幸的是，仅电中性的底物能以高收率地形成环化产物20。随后作者通过将反应电流降低至3 mA或将反应电流升至5 mA，使得富电子和缺电子的底物都应以中等到高的产率转化为产物22-31。
（来源：Green Chemistry）
为证明该反应的实用性和可扩展性，作者进行了4-甲基-N-(喹啉-8-基)苯磺酰胺（1）与苯基-乙炔（2）的克级反应。反应最终以86%的收率得到1.72 g产物。
（来源：Green Chemistry）
基于控制实验结果和以往文献，作者提出了该电化学[4+2]环化反应的可能机理（Scheme 5）。首先，Co(II)物种与底物1配位生成Co(II)配合物A，然后经阳极和H2O2氧化生成Co(III)配合物B。随后，在NaOAc作用下，Co(III)配合物B经分子内C–H活化形成环状Co(III)的配合物C。接下来，苯乙炔2经插入和还原消除形成环化产物3和Co(I)物种，其在阳极被氧化而再生成Co(II)物种。同时，O2在阴极被还原成超氧自由基阴离子（O2•−），然后从EtOH中获得氢原子，并从HOAc中获得质子，最终获得H2O2。
（来源：Green Chemistry）
总结：作者首次实现了钴催化磺酰胺与炔烃的电化学[4+2]环加成反应。该反应在无隔膜电解槽中利用阳极氧化来回收钴催化剂，并且在无需金属氧化剂的条件下，制备了一系列磺内酰胺衍生物。
