
上海有機(jī)所在自由基氟化反應(yīng)研究中再獲新進(jìn)展
有機(jī)化合物中引入氟原子可以改變分子的物理、化學(xué)和生物性質(zhì),因此含氟有機(jī)化合物在醫(yī)藥、農(nóng)藥及材料領(lǐng)域有著非常重要的用途。目前市場上近25%的藥物含有至少一個(gè)氟原子,近30%的農(nóng)藥含有氟原子。此外,含18F同位素標(biāo)記的有機(jī)分子在臨床上也有著重要的用途。
但是,迄今為止發(fā)現(xiàn)的天然存在的含氟有機(jī)化合物為數(shù)不多,絕大部分的含氟有機(jī)化合物需要人工合成。因此,碳氟鍵的形成成為有機(jī)合成的一個(gè)重要研究方向。
碳氟鍵主要可分為C(sp2)–F鍵和C(sp3)–F鍵。目前C(sp3)–F鍵的形成主要有兩種方法:親核氟代和親電氟化。相比之下,第三種方法------自由基氟化研究甚少,其有機(jī)合成應(yīng)用價(jià)值也未能體現(xiàn)出來。
中科院上海有機(jī)化學(xué)研究所天然產(chǎn)物合成化學(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李超忠課題組在研究催化型的Hunsdiecker反應(yīng)過程中發(fā)現(xiàn),以硝酸銀為催化劑,商品化的試劑Selectfluor(全稱為:1-Chloromethyl-4-fluorodiazoniabicyclo[2,2,2]octane bis(tetrafluoroborate))為氟源,脂肪酸在室溫至65 oC溫度下即可在水相中脫羧氟代,以較高的效率生成相應(yīng)的氟代烷烴(J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 10401–10404.)。課題組由此首次提出了“金屬參與的氟原子轉(zhuǎn)移自由基反應(yīng)”這一概念以及相應(yīng)的三價(jià)銀介導(dǎo)的新穎反應(yīng)機(jī)理。
在此基礎(chǔ)上,課題組設(shè)計(jì)進(jìn)行了烯烴的自由基氨氟化反應(yīng)(J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 4640–4643.)和磷氟化反應(yīng)(J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 14082–14085.)。上述反應(yīng)均在水相中進(jìn)行,條件溫和,底物適用范圍廣,且具有良好的區(qū)域選擇性和官能團(tuán)兼容性,體現(xiàn)了自由基氟化反應(yīng)的優(yōu)勢。這些研究成果不僅拓展了自由基氟化反應(yīng)應(yīng)用范圍,也為“銀促進(jìn)的氟原子轉(zhuǎn)移”這一論點(diǎn)提供了更多佐證。
烯烴的自由基氨氟化反應(yīng)和磷氟化反應(yīng)
可以預(yù)計(jì),銀催化的自由基氟化反應(yīng)將在含氟有機(jī)小分子和氟材料的合成中發(fā)揮重要作用。這方面的研究正在繼續(xù)當(dāng)中。
上述研究得到了國家自然科學(xué)基金委、科技部、中國科學(xué)院和上海市科委的大力資助。
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