氟是藥物化學(xué)，材料科學(xué)中最代表性的元素之一。將氟原子引入有機(jī)化合物中通常會(huì)對(duì)分子特性產(chǎn)生深遠(yuǎn)而積極的影響，包括滲透性，親脂性和代謝穩(wěn)定性等。因此，各種功能多樣的氟化物的產(chǎn)生通常會(huì)引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。在候選藥物和功能材料的發(fā)現(xiàn)中，含氟酮是最受歡迎的結(jié)構(gòu)之一。
簡(jiǎn)單烯烴的自由基氟代烷基化，它可以伴隨烯烴雙鍵同時(shí)引入氟和附加官能團(tuán)，已成為一種快速生成復(fù)雜氟化分子的有力工具。在許多烯烴雙官能化方面，包括碳，氧，鹵，硫代，氰基，疊氮基和氨基氟烷基化，已經(jīng)取得了重要進(jìn)展。相比之下，可直接提供各種氟酮的通常可用的簡(jiǎn)單烯烴的自由基酰基氟烷基化仍然具有挑戰(zhàn)性。
氟酮的研究通常集中在探索自由基介導(dǎo)的官能團(tuán)遷移或分子內(nèi)自由基級(jí)聯(lián)反應(yīng)的化學(xué)過(guò)程。盡管獲得了成功，但這些方法通常是由過(guò)渡金屬引起的，通常需要對(duì)合理設(shè)計(jì)的羰基官能化烯烴底物進(jìn)行多步制備。
除此之外，還建立了各種引發(fā)策略，例如加熱，紫外線(xiàn)照射，添加化學(xué)引發(fā)劑或氧化劑，過(guò)渡金屬催化和新興的光氧化還原催化作用，分子間酰化步驟中引入氟烷基化仍然具備挑戰(zhàn)性。因此，開(kāi)發(fā)一種利于酰化化學(xué)的新型自由基催化體系可能是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單烯烴直接酰基氟烷基化的可行解決方案。
圖1. 構(gòu)建酰氟的策略
成都大學(xué)四川抗菌素工業(yè)研究所李青竹2019年在angew上報(bào)道了一種N-雜環(huán)碳催化烯烴的自由基酰氟烷基化方法，高產(chǎn)率生成高區(qū)域選擇性的酰氟化合物。研究發(fā)現(xiàn)在60°C的MeCN中，在Cs2CO3存在下，醛，乙烯，Togni 試劑，NHC催化劑可以高產(chǎn)率生成高區(qū)域選擇性的酰氟化合物。如圖2，圖3和圖4。
圖2. 苯乙烯和吲哚的酰基三氟甲基化的范圍
圖3. 非共軛烯烴的酰基三氟甲基化的范圍
圖4. 酰基二氟甲基化的底物范圍
通過(guò)機(jī)理控制實(shí)驗(yàn)表明，在堿的存在下，從NHC催化劑和醛原位產(chǎn)生去質(zhì)子化的中間體I開(kāi)始催化酰基氟烷基化。然后，通過(guò)富電子I對(duì)氟代烷基試劑Rf-X進(jìn)行單電子還原，生成了兩個(gè)自由基中間體，氟代烷基自由基A和酮基自由基B。將基團(tuán)A加到苯乙烯底物上產(chǎn)生了芐基基團(tuán)C。隨后，基團(tuán)C通過(guò)基團(tuán)-自由基的交叉偶聯(lián)途徑與基團(tuán)B重組形成中間體II，并通過(guò)釋放NHC來(lái)重新催化循環(huán)。
研究成果以論文形式發(fā)表在angew上，該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金，四川省科學(xué)技術(shù)廳，四川省“千人計(jì)劃”，“成都人才計(jì)劃”和成都大學(xué)的創(chuàng)業(yè)資金支持。
