眾所周知，分子中引入氟原子能夠極大地影響其穩定性、溶解性以及生物活性等。然而，選擇性地構建C-F鍵仍然是氟化學中的一個挑戰性課題，特別是涉及羰基化合物α-位的氟化反應。因此，高立體選擇性、高區域選擇性地構建手性有機氟化物是氟化學領域的熱點和難點。目前，研究者們開發了很多方法來構建C-F鍵，如過渡金屬催化，光催化和有機小分子催化等。與過渡金屬和光催化相比，有機小分子催化的氟化反應具有獨特的優勢。由于在手性誘導方面的優異特性，在過去的十年里，氮雜環卡賓（N-heterocycliccarbene，簡寫為NHC）已經被證明是強大手性催化劑且被廣泛用于構建有價值的手性分子。在NHC催化的羰基化合物（飽和脂肪醛和γ-環氧不飽和醛）的氟化反應中往往只涉及α-位的氟化，而不發生γ-位的氟化。所以，從理論上揭示和預測羰基化合物潛在的反應位點對于催化反應的合理設計是很有必要的。

最近，鄭州大學魏東輝和藍宇教授課題組研究了NHC催化γ-環氧不飽和醛的選擇性氟化反應的反應機理，從理論上揭示了反應產生立體選擇性和區域選擇性的根本原因。在該項工作中，研究者首先探索了該反應的反應機理，計算結果表明，原位生成的AcOH促進了[1,2]-質子轉移和C-O開環，而且C-F成鍵過程是既是速率決定步驟又是反應的立體選擇性和區域選擇性決定步驟。局域親點親核活性分析表明α-碳具有更高的反應活性，進而導致了α-氟化反應的發生。NCI分析表明LP···π 和C-H···F 相互作用是立體選擇性產生的關鍵因素。該研究為預測NHC催化的氟化反應中可能的反應位點提供了思路。

相關研究結果發表在ChemCatChem, 2019, 11, 2919

作者：Dr. Yang Wang, Prof. Dr. Ling-Bo Qu, Prof. Dr. Yu Lan, Prof. Dr. Donghui Wei

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/cctc.201900424