采用电驱动运输有着悠久的历史，在20世纪初的时候，曾获得巨大的市场份额，例如在1900年，三分之一的车辆都是电驱动的。不久之后这种电驱动几乎消失，然后在近几年重现。目前大多数分析师都认为，未来的汽车是电动的，这一点对任何开过电动汽车的人来说都是显而易见的。尽管基础科学（锂离子电池）的诞生确实促成了电动汽车的复兴，但观念的改变或许是销量大幅上升的最主要原因。在20世纪90年代，电动汽车被视为一种利基产品，迎合了那些对拯救地球最感兴趣的人，但由于范围有限和设计笨拙，电动汽车并不是化石燃料汽车的可行替代品。特斯拉一手改变了这种看法，他们推出的电动汽车在性能和实用性方面提供了许多切实的好处，因此，特斯拉正致力于制造最有用和最实用的汽车(图1)，从而完成加速实现可持续交通运输的使命。
图1. 电化学合成对运输观念的镜像对比。
与之类似，电化学有机合成在早期有着爆炸般的关注，历史上第一个有机转化反应就是通过电化学合成的，这一反应由法拉第在1834年发现，称为Kolbe反应。然而，在上个世纪，尽管电化学合成有明显的环境效益，但只有有限的一批实践者采用了该技术。之所以研究的数量有限，其原因也与电动汽车的发展一样，来自于对反应的不准确认识和一些简单的工程缺陷，例如，使用电化学合成的许多反应可以通过化学试剂轻松复制。即使这些试剂是不可持续的，甚至是有毒的，有机合成的从业者为了方便也经常使用它们。一个错误的观点是由于电化学反应是以非均匀的方式（通过溶液中的电极）开始的，所以不容易控制或理解。总之，以上因素造成了大多数科研人员认为虽然电化学合成是一种利基技术，但进入该领域的壁垒太高，所以不值得费劲。目前，这一领域正处于新生期，学术界和工业界越来越多的合成化学家开始接受其固有的好处，这个转折点是由于多种因素造成的，例如最方便地进行电化学反应的发明，对电催化的更好理解，以及标准化设备的直观设计等。
有史以来一些规模最大的化学过程已经成果采用电化学合成方法，例如目前铝、氯和己二腈等商业制剂每年以百万吨的规模进行合成(图2)。在该领域，电成本非常重要，随着电化学二氧化碳还原制液体燃料和水分解等课题引起了广泛的兴趣和研究，使得能量转换领域在蓬勃发展，即便是效率的微小提高也会在这一领域产生巨大的变化。因此，电极设计和反应器的工程优化得到了研究。与此同时，在另一个化学世界里，存在着一批对电成本或效率不感兴趣的科学家群体，实践化学家们通常将新反应和新技术作为最高目标。在追求新药、农用化学品、天然产物和特殊材料的过程中，越来越复杂的合成目标和越来越短的时间线使得可持续性(至少在规模上)几乎无关紧要。在这些实践化学家看来，新反应和简化对复杂分子的合成具有巨大价值，虽然许多人对“绿色”化学充满诗意，但最终还是依赖于新键合成或旧键的选择性断裂来推动这些领域的进步。
在一个合适的新分子被确定具有潜在的商业化价值之后，“绿色”合成路线或可持续性通常可以在合成过程的尺度上进行处理，因此，不熟悉这一领域的人可能会很惊讶，例如，医药化学家即便采用很贵的催化剂，也要研发出新的反应；此外，放射化学家在实验中更是忽视了“可持续性”，他们可能会使用数十种等效的金属盐来获得有价值的同位素标记材料。因此，这些科学家们是在一个机会主义的领域中寻找快速的可行性，的确，对于一个典型的药物化学家来说，唯一重要的“产率”是足以进行分析就可以了。如果经过分析证明该化合物是有效的，并最终能够发展成为一种药物，那么采开始考虑效率问题。从事液晶显示器甚至杀虫剂等新材料研究的人也有类似的想法，因此，在主流环境中，电化学有机合成历来是合成工具箱中的最后选择，而不是标准选择。
图2. 电化学有机合成的两极目标。
在对未来进行展望时，作者认为，当这两个化学世界碰撞并开始合作，将会迎来许多突破。例如，以能量转换为目的而开发出的一系列电极材料，能为合成化学提供些什么？锂离子电池化学领域已经给现代社会的许多方面带来了革命性的变化，如何将这些知识转化为综合知识？而且，能源科学也充满着催化的创新，例如，氧化锰纳米颗粒是一种高效的水氧化催化剂。最近的一项发现将其作为一种非均相电催化剂，可以用于水作为唯一氧源的烯烃环氧化反应。在合成有机化学家越来越频繁使用的均相电催化领域，有机硝基化合物从燃料电池到乙醇和酰胺的氧化也都得到了广泛的应用。此外，生物催化是高效、可持续能源生产的另一个重要研究领域，酶与电化学相结合的应用为有机合成提供了一个独特的机会，例如利用大气中的N2气体作为氮源来生产手性胺。最后，研究在施加电位下的光化学过程也是能源科学中的一项实践技术，这种光化学和电化学的结合正迅速成为有机合成电化学中一个新的分支，使通过纯光化学或电化学手段无法实现的反应成为可能。
图3. 作者的未来展望。
【全文总结】
由于进入电化学有机合成的认知和设备障碍正在迅速降低，因此在有机合成和能量科学领域中发现新方向的条件已经成熟。对整个社会来说，一个潜在的行动项目将是电池电化学和能量转换方面的专家，与那些仅仅在寻找有用的新反应合成路线的有机化学家之间建立更多的合作。这种合作可能需要一种灵活的心态，并背离这些化学家各自的舒适区。但作者预计，这种成功的伙伴关系收获的总和将远远大于简单的相加，例如，诸如气体还原和简单醇氧化等话题尽管很重要，但不会激发那些寻求制造复杂药物或天然产物的科学家的想象力。类似地，合成化学家也要需要虚心学习在电极表面发生的电化学实验和反应的细微差别。可以肯定的是，这种相互作用在通过促进和激励大量实践合成化学家的同时，也会增加典型电化学领域（即《焦耳》的读者群）的基本见解。但是，对于这些合成化学家来说，仅考虑可持续性是远远不够的。
Yu Kawamata, and Phil S. Baran. Electrosynthesis: Sustainability Is Not Enough. Joule. 2020. DOI:10.1016/j.joule.2020.02.002.
