N-杂环碳催化烯烃的自由基酰氟烷基化

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氟是药物化学,材料科学中最代表性的元素之一。将氟原子引入有机化合物中通常会对分子特性产生深远而积极的影响,包括渗透性,亲脂性和代谢稳定性等。因此,各种功能多样的氟化物的产生通常会引起了学术界和工业界的广泛关注。在候选药物和功能材料的发现中,含氟酮是最受欢迎的结构之一。

简单烯烃的自由基氟代烷基化,它可以伴随烯烃双键同时引入氟和附加官能团,已成为一种快速生成复杂氟化分子的有力工具。在许多烯烃双官能化方面,包括碳,氧,卤,硫代,氰基,叠氮基和氨基氟烷基化,已经取得了重要进展。相比之下,可直接提供各种氟酮的通常可用的简单烯烃的自由基酰基氟烷基化仍然具有挑战性。

氟酮的研究通常集中在探索自由基介导的官能团迁移或分子内自由基级联反应的化学过程。尽管获得了成功,但这些方法通常是由过渡金属引起的,通常需要对合理设计的羰基官能化烯烃底物进行多步制备。

除此之外,还建立了各种引发策略,例如加热,紫外线照射,添加化学引发剂或氧化剂,过渡金属催化和新兴的光氧化还原催化作用,分子间酰化步骤中引入氟烷基化仍然具备挑战性。因此,开发一种利于酰化化学的新型自由基催化体系可能是实现简单烯烃直接酰基氟烷基化的可行解决方案。

1. 构建酰氟的策略

成都大学四川抗菌素工业研究所李青竹2019年在angew上报道了一种N-杂环碳催化烯烃的自由基酰氟烷基化方法,高产率生成高区域选择性的酰氟化合物。研究发现在60°CMeCN中,在Cs2CO3存在下,醛,乙烯,Togni 试剂,NHC催化剂可以高产率生成高区域选择性的酰氟化合物。如图2,图3和图4

2. 苯乙烯和吲哚的酰基三氟甲基化的范围

3. 非共轭烯烃的酰基三氟甲基化的范围


4. 酰基二氟甲基化的底物范围


通过机理控制实验表明,在碱的存在下,从NHC催化剂和醛原位产生去质子化的中间体I开始催化酰基氟烷基化。然后,通过富电子I对氟代烷基试剂Rf-X进行单电子还原,生成了两个自由基中间体,氟代烷基自由基A和酮基自由基B。将基团A加到苯乙烯底物上产生了苄基基团C。随后,基团C通过基团-自由基的交叉偶联途径与基团B重组形成中间体II,并通过释放NHC来重新催化循环。

研究成果以论文形式发表在angew上,该研究工作得到了国家自然科学基金,四川省科学技术厅,四川省“千人计划”,“成都人才计划”和成都大学的创业资金支持。



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