有机氟化学重点实验室
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一类新的脱氧氟化试剂:CpFluors
发布时间:2016/11/28

   向有机分子中引入氟原子可以显著改变其物理性质和化学性质,因此含氟有机化合物被广泛应用于材料和医药领域。由于醇类化合物广泛来源于天然产物及合成产物,利用脱氧氟化的方法可以高效地得到一系列含氟化合物。目前已有的醇类氟化试剂从结构类型上来看主要可以分为两大类:一类是基于含氮骨架的α,α-二氟烷基胺(或α-氟代烯胺)试剂;另一类是基于含硫骨架的氟硫类试剂,包括从SF4衍生物以及磺酰氟。最近,我们课题组将偕二氟环丙烯类化合物发展成了一类结构新颖的脱氧氟化试剂——CpFluors,填补了基于全碳骨架的脱氧氟化试剂这一空白。该反应操作简单,试剂易得(可以方便地通过双芳基炔烃与二氟卡宾的[2+1]环加成反应制得),可以实现对许多一元醇的脱氧氟化反应;而对于二元醇底物,则可以得到选择性单氟化产物

 

 

   该研究课题始于2010年,经过历时六年的深入细致研究,我们发现利用CpFluors所进行的氟化反应与已知的类似氯化反应有很大区别:由于氟离子的亲核性很差,中间体I经过Path a发生氟化反应的速率很慢,导致中间体I进一步与醇反应生成环丙烯缩酮中间体IIIIHF通过Path b发生开环反应得到相应的氟化产物及取代的丙烯酸酯。由于经Path b会得到等量的酯化副产物,因此只能得到中等产率的氟化产物。显然,想要提高氟化反应的产率就需要增加中间体I的稳定性,进而抑制反应平衡往中间体II移动

 

   

    我们考察了一系列富电子芳基取代的偕二氟环丙烯(CpFluors)对苯丙醇的氟化反应,发现利用双4-甲氧基-1-萘基取代的偕二氟环丙烯CpFluor-MN)可以得到较高产率的氟化产物,而相应的酯化副产物被降低至4%。接下来,我们利用CpFluor-MN 以及4-甲氧基苯基取代的偕二氟环丙烯CpFluor-MP为氟化试剂对一元醇底物进行了拓展。对于1,2-以及1,3-二醇底物,反应经过比较稳定的环状环丙烯缩酮中间体物种可以得到相应的酯化氟化产物。由于缩合过程涉及的环化反应总是有利于环状环丙烯缩酮的生成,因此不管是CpFluor-MP 还是双苯基取代的偕二氟环丙烯(CpFluor-P)都给出酯化氟化产物

 

 

       除了试剂的实用性和结构上的原创性之外,其所参与的脱氧氟化反应还具有机理的独特性。反应所经历的烷氧基环丙烯正离子中间体的稳定性对取代基的电性尤为敏感,富电子取代基可以稳定该中间体,促进脱氧氟化反应的进行。利用这一反应特性,可以选择性地氟化二元醇中位阻较大的二级醇(羟基更富电子)而保留位阻较小的一级醇(羟基相对缺电子),还可以选择性地氟化位阻相差不大的二元醇分子中,更富电子的醇羟基。其它脱氧氟化试剂是很难较高效率地做到这一点的
 
 

 

 

该研究成果于2016年11月14日发表在《自然通讯》(Nature Commun. 2016, 7, 13320, doi:10.1038/ncomms13320)。

 

全文链接:http://www.nature.com/articles/ncomms13320.






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