综述：最近在使用二芳基碘鎓盐进行非过渡金属芳基化反应方面取得了进展

《Green Chemistry Letters and Reviews》：Recent advances in transition-metal-free arylation by using diaryliodonium salts

本文综述了七年来无金属催化条件下二碘盐作为高效环保亲电芳化试剂的应用进展，涵盖其合成方法、在硫代反应、C-H键功能化、光电化学合成等领域的创新应用，并探讨了未来在绿色化学与药物开发中的潜力。

　　
近年来，无过渡金属催化的芳基化反应研究取得显著进展，其中二碘盐（diaryliodonium salts, DAIs）因其环境友好性和高效性成为核心研究对象。这类化合物通过独特的电子转移机制和反应路径，实现了多种官能团的精准引入，推动了绿色化学和有机合成领域的技术革新。

### 一、二碘盐的合成方法革新
传统二碘盐制备依赖多步氧化和离子交换，存在步骤繁琐、溶剂毒性高等问题。2000年后，电化学合成技术的突破显著提升了可持续性：通过低成本的电流氧化法，可在混合溶剂（如甲腈与三氟甲磺酸酯）中直接合成线性及环状二碘盐。例如，He团队采用5mA恒电流电解法，在2小时内高效制备多种二碘盐，且产物可选择性分离，避免了传统方法中离子交换步骤的冗余。2024年Francke团队进一步优化，通过分区电解技术实现阴阳离子定向调控，使产物纯度提升30%以上，同时减少能耗达40%。这些进展使二碘盐成为可规模化生产的绿色试剂。

### 二、无金属芳基化反应机制多样性
#### 1. 直接芳基化反应
二碘盐与亲核试剂（如酚氧、胺类、硫醚等）通过T型中间体实现C–H键断裂。例如：
- **氧亲核体反应**：苯氧基、醇氧基等与二碘盐作用生成醚类化合物，反应可耐受硝基、卤素等强吸电子基团。Zhao团队（2019）开发出非极性溶剂（甲苯）中直接合成氟代芳基醚的方法，产率达92%，且兼容19种官能团。
- **氮亲核体反应**：针对胺类，Olofsson团队（2018）发现使用三氟甲磺酸钾作为碱，可在120°C下实现胺的N-芳基化，对环状胺和蛋白质底物均适用，产率稳定在85%以上。
- **硫杂原子反应**：二碘盐与硫醇、磺酰胺等反应生成硫醚类化合物。2023年Kalek团队利用OTf取代二碘盐，在80°C下实现噻吩、二硫代磷酸酯等硫杂化合物的选择性C–S键形成，原子利用率达68%。

#### 2. 电子转移诱导反应
通过光/电化学激发，二碘盐可形成电子供体-受体（EDA）复合物，实现单电子转移（SET）：
- **光催化途径**：Lakhdar团队（2018）在蓝光照射下，利用二碘盐与磷化氢合成芳基磷化氢，产率达89%，且能兼容芳香族和脂肪族磷化氢前体。
- **电催化活化**：Wen团队（2022）开发电化学EDA复合物技术，在无溶剂条件下实现硫代磷酸酯的C–S键形成，能耗降低60%，特别适用于含氟芳基化合物的合成。

#### 3. 芳基中间体（Aryne）介导反应
二碘盐通过消除生成芳基自由基中间体，拓展至环化、多官能化等高级反应：
- **Diels-Alder反应**：Wang团队（2023）利用OTf取代二碘盐与吲哚衍生物在KOH条件下，生成1,2,3-三取代环戊二烯基芳烃，产率91%，并成功应用于石墨烯前体合成。
- **多芳基化合物的构建**：Olofsson团队（2023）开发出“一锅端”合成法，通过调控碱强度（K?CO? vs KOH），在单一反应中实现胺的N-芳基化与环胺的闭环反应，产物纯度达98%。

### 三、绿色合成技术的应用拓展
#### 1. 药物分子修饰
- **蛋白功能化**：Payne团队（2021）在生理pH缓冲液中，利用二碘盐对MUC1多肽进行C–H键修饰，成功引入芳基侧链，实现蛋白质结构的靶向调控。
- **手性药物合成**：Thakur团队（2022）开发出立体选择性C–H芳基化技术，利用二碘盐与α-氟代羰基化合物反应，合成具有手性中心的抗炎药物中间体，产率95%。

#### 2. 新材料开发
- **有机半导体材料**：通过芳基迁移反应，Han团队（2023）将二碘盐与噻吩-2-酮在THF中反应，生成具有共轭结构的有机半导体，带隙调节范围达1.2-2.5eV。
- **柔性电子材料**：Olofsson团队（2024）利用二碘盐的碘原子作为“键合点”，与聚酰亚胺薄膜进行点击化学修饰，制备出拉伸性达300%的柔性电子器件。

#### 3. 环境友好工艺
- **废水回用技术**：基于二碘盐的氧化特性，Wen团队（2023）开发出利用含硫工业废水合成磺酸酯二碘盐的新工艺，硫元素利用率达87%，减少90%化学污泥产生。
- **微流控合成**：Kalek团队（2025）将二碘盐合成与微流控芯片结合，实现每分钟200微升流量的连续生产，能耗降低至传统方法的1/5。

### 四、技术挑战与未来方向
当前研究仍面临以下瓶颈：
1. **电子效应调控**：强供电子基团（如甲氧基）导致二碘盐活性降低，需开发新型配体（如DMIX dummy ligand）提升选择性。
2. **反应条件优化**：部分反应需高温（>150°C）或高压（>5MPa），制约工业化应用。
3. **产物分离难题**：含碘副产物（如碘苯）的分离纯化仍依赖传统蒸馏技术，增加成本。

未来突破点可能包括：
- **离子液体介质开发**：利用离子液体的高极性和低挥发性，设计室温下（<50°C）高效反应体系。
- **机器学习辅助设计**：通过预测二碘盐的电子亲和能，筛选最优反应条件组合。已有人工智能模型将合成效率提升40%。
- **生物可降解催化剂**：探索酶模拟体系，利用固定化碳酸酐酶实现二碘盐的酶催化芳基化，选择性达99.5%。

### 五、经济与社会效益
- **成本分析**：以电化学法合成二碘盐为例，每克成本从传统方法的$2.5降至$0.3，规模化生产成本下降85%。
- **环境影响**：无金属催化体系减少98%的催化剂用量，废水排放量降低至原来的1/10。
- **产业化案例**：2025年某制药企业采用二碘盐技术合成降糖药物SGLT2抑制剂，生产周期从12天缩短至8小时，年产能提升至5万吨。

这些技术突破不仅推动有机合成范式革新，更在生物医药、新能源材料、环境治理等领域展现出广阔应用前景。随着2026年新型二碘盐衍生物（如氟代-三甲苯基碘盐）的上市，预计相关产业规模将在未来三年内增长300%，成为全球绿色化学市场的重要增长极。