有机氟化学的新进展

本文综述氟有机化学的最新进展。论及:1.气溶胶直接氟化法,新的温和的氟化试剂——CH_3CO_2F,N-氟代二氢吡咯酮,R_F(?)(C_6H_5)CF_3SO_3(?)和喷雾干燥的KF。2.合成全氟烷基磺酸的新方法,如全氟烷基碘在金属活化下与SO_2在DMF中的反应,又如I(CF_2)_2O(CF_2)_2SO_2F与C_2F_4调聚和全氟卤代烷的亚磺化脱碘反应。3.惰性—CF_2—及—CF_3的新反应,如五氟一氯丙酮与KF的反应,多氯氟乙烷与硫酚钠的反应。4.具有生理活性的氟化物,如抗癌物fluorosesqisiloxane,杀虫剂29-fluorositosterol。     

可见光诱导烯烃去芳香化成环合成含氟氮杂螺环已二烯酮

发展了一种可见光诱导的N-苄基丙烯酰胺去芳香化成环合成多氟烷基化氮杂螺环已二烯酮的反应。 此反应以多氟烷基碘或溴为自由基源,以fac-Ir(ppy)₃(fac:面式;ppy:2-苯基吡啶)作为光催化剂,在发光二极管(LED)蓝光灯照射条件下,使N-丙烯酰基-N-苄基苯甲酰胺串联自由基加成/去芳香化环合,合成了一系列含氟氮杂螺环已二烯酮类化合物,产率为61%~85%。 值得提出的是,此反应能快速在氮杂螺环已二烯酮骨架上引入多种多氟烷基基团如CF₃I、C₃F₇I、C₄F₉I、C₆F₁₃、C₈F₁₇I、CH₂CF₂I和BrCF₂CO₂Et(Et:乙基)等,且底物适用范围广、反应条件温和(室温)、催化体系绿色,为具有潜在药用价值和生理活性的多氟烷基化氮杂螺环已二烯酮的合成提供了一条高效、快捷的新途径。     

钯催化的芳基C-H键三氟甲硫基化反应

报道了二价钯催化的高选择性芳基C-H键的三氟甲硫基化反应,其中稳定的三氟甲硫基苯胺2a作为三氟甲硫基试剂,醋酸钯作为催化剂,苯甲酰氯和醋酸银作为添加剂,反应在DMF中120℃条件下实现的.各种取代的吡啶都可以作为该反应的导向基团.反应中苯甲酰氯的添加对活化三氟甲硫基苯胺2a起着关键作用.该反应为合成邻位三氟甲硫基取代苯类衍生物提供了高效方便的方法.     

氟烷基化和氟烷氧基化的研究 4.铜引发氟烷基碘对乙烯基三甲基硅烷的加成及其立体专一性合成相应的烯烃

在催化量的铜存在下,氟烷基碘R_FI(1)与乙烯基三甲基硅烷(2)在乙腈中反应生成高产率的氟烷基化产物8,二碘化物I(CF_2)_nI(4)也能与2反应生成单烷基化产物5和双烷基化产物6,5和6量的相对比例取决于所用2的量.这类反应能被对苯二酚阻止:被对二硝基苯部分阻止,碘苯未能捕获到氟烷基铜中间体.表明反应可能是单电子转移引发的自由基链式机理.3与二乙胺反应得高产率的反式氟烷基三甲基硅乙烯7.3与氢氧化钾在乙醇中反应得到的是7及其顺式异构体的混合物,将混合物用少量的溴处理可得纯的反式烯烃.     

CF_3I催化合成中氟夺取途径的密度泛涵理论研究

CF_3I在制冷剂、刻蚀剂、发泡剂、灭火剂以及有机氟工业等领域具有广泛的应用.在活性炭负载碱金属盐的催化下,以CHF_3和碘为原料,可直接合成CF_3I.CF_3及CF_4分别是该反应过程中重要的中间产物和副产物,而积碳则导致催化剂失活的重要原因.因此研究它们的产生机理具有重要意义.对此本文采用密度泛涵理论(DFT)方法进行了研究.结果表明:CF_2及CF_3可以对吸附于graphite(001)表面的CFCF_3进行多步氟夺取,最终得到CF_3、CF_4以及C_2自由基.以上氟夺取反应产生的C_2自由基也导致了实验中的积碳现象.上述反应机理与现有的实验数据相符.     

铜催化苯甲酰亚胺高烯丙酯的分子内胺化全氟烷基化反应

报道了铜催化苯甲酰亚胺高烯丙酯底物的分子内胺化全氟烷基化反应. 该反应以全氟碘代烷为全氟烷基化试剂, 醋酸铜为催化剂, 邻菲啰啉为配体, 在醋酸银存在下以中等的收率实现苯甲酰亚胺高烯丙酯底物末端双键的胺化全氟烷基化, 最终生成1,3-噁嗪类分子. 多种官能团取代的苯甲酰亚胺高烯丙酯和具有不同碳链长度的全氟碘代烷烃都能适用于该反应, 为多氟烷基取代的1,3-噁嗪类化合物的合成提供了一种简洁的方法. 多氟烷基取代的1,3-噁嗪类化合物还可在温和条件下高效转化为γ氨基醇衍生物. 初步的机理研究证明该反应经历了全氟烷基自由基对碳碳双键的亲电加成, 之后苯甲酰亚胺基团作为分子内亲核性胺源经历分子内亲核取代途径生成1,3-噁嗪骨架.     

可见光诱导的共轭磺酰胺串联脱砜/环化反应

发展了一种可见光诱导的共轭磺酰胺串联脱砜/环化,合成全氟烷基化吲哚酮或α-芳基酰胺的方法。此反应以多氟烷基碘或溴为氟源,在发光二极管蓝光灯照射下,利用面式-三(2-苯基吡啶)合铱催化N-烷基-N-甲基丙烯酰基苯磺酰胺经过串联自由基加成/β-芳基迁移/脱砜环化过程,一步构筑两重碳-碳键,以41%~78%的产率合成了一系列含氟吲哚酮或α-芳基酰胺。此方法底物适用范围广,反应条件温和(室温),催化体系绿色,为具有潜在生理活性的含氟吲哚酮及α-芳基酰胺的合成提供了一条高效、快捷的新途径。     

π-二苯铬催化聚合全氟炔-2腈研究

为了克服聚乙炔的不稳定性、寻找新的有机导体,同时也是为了研究π-二苯铬的催化性能,本文对π-二苯铬催化聚合金氟炔-2腈进行了研究。 我们用文献方法合成了生氟炔-2腈单体:R_F—C≡C—CN,R_F=CF_3,C_2F_5,C_3F_7。然后用π-二苯铬作催化剂进行催化聚合。首次合成了聚全氟炔-2腈。     

氟烷基取代的双酚A类衍生物的合成

利用相转移催化剂十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)催化的连二亚硫酸钠引发的苯酚衍生物与含氟碘代烷的氟烷基化反应, 合成了含氟烷基取代的酚类化合物. 研究了双酚A与含氟碘代烷的氟烷基化反应, 得到了一类重要的含氟单体, 即含氟烷基取代的双酚A衍生物. 通过改变含氟碘代烷与双酚A的摩尔比, 可以得到单取代、二取代和四取代的含氟烷基双酚A衍生物.     

铁催化下二芳基锌和芳基格氏试剂的二氟烷基化反应

随着医药、农药、材料等领域对含氟化合物日益增长的需求,发展向有机分子中直接引入氟原子和含氟基团的方法受到了化学家们的广泛重视.近些年来,过渡金属催化的氟烷基化反应,作为一种温和可控向有机分子引入含氟基团的策略得到了快速发展.与此同时,从反应的高效简洁和绿色温和性角度出发,发展廉价金属作为催化剂以及使用廉价易得的氟卤烷烃作为氟烷基试剂是非常具有吸引力的.本文以绿色低毒的Fe（acac）₃为催化剂,首次实现了铁催化下二芳基锌与α,α-二氟炔丙基溴的交叉偶联反应.该反应条件温和、原料廉价易得,产物可以放大到克量级制备,并能进行多种转化.此外,这一铁催化体系还可以实现芳基格氏试剂与二氟烷基溴代的偶联反应,为合成二氟烷基芳烃化合物提供了一种有效方法.初步的机理研究表明,该反应可能经历了单电子转移的自由基反应历程,偕二氟炔丙基自由基存在反应催化循环中.     

偏氟乙烯和四氟乙烯共聚反应中链自由基的反应性

应用高分辨率核磁共振仪研究了一系列不同组成的偏氟乙烯和四氟乙烯共聚物。指出,共振核—CF_2—的化学位移不仅受第一、二邻位基团的影响,也受第三邻位的影响。偏氟乙烯和四氟乙烯以无规共聚进行反应,在共聚反应中的链自由基﹏CF_2·或﹏CH_2·容易增长于CH_2=CF_2的CH_2端,而链自由基﹏CH_2·在偏氟乙烯和四氟乙烯共聚反应中的增长倾向于四氟乙烯。     

可见光促进下氟烷基砜对芳基烯烃的自由基氟烷基化反应

自由基氟烷基化是向有机分子中引入氟烷基的一类非常重要的方法,也是目前有机化学研究的热点之一.近几年来,由于广泛的官能团兼容性和温和的反应条件等优点,可见光促进的氧化还原催化反应得到了长足的发展,已经成为化学键的构建和活化的有力工具.因此,光氧化还原催化的自由基氟烷基化反应,作为向有机化合物中引入氟烷基的有效途径,受到了广泛关注.本文报道了我们发展的氟烷基砜作为一类方便易得的新型氟烷基自由基前体,在可见光氧化还原催化下实现对烯烃的自由基氟烷基化反应.该反应可以高效地向芳基烯烃中引入三氟甲基、二氟甲基、1,1-二氟乙基、苯基二氟甲基等各种含氟烷基基团,并实现对芳基烯烃的双官能团化转化.     

氟烷基化C_(60)与四（N，N-二甲基）氨基乙烯电荷转移复合物磁性的EPR研究

变温ERP研究揭示氟烷基化富勒烯C_(60)(R_f)_n与四(N,N-二甲基)氨基乙烯 (TDAE)间稳定的电荷转移络合物TDAE-C_(60)(R_f)_n的居里温度高达190K[R_f = C_3F_7，H（CF_2）_4]。而非氟烷基化络合物TDAE-C_(60)的相应值仅为16.1K。 这种铁磁性可能是络合物分子中氟烷基化富勒烯多价阴离子基在相应居里温度下具 有某种有序排列的缘故。     

多氟代烃类的反应 Ⅱ.氟氯烯烃与三氯化铝的反应

Park等曾报道全氟丙烯与三氯化铝在50-60℃下反应,分离出一系列取代反应产物,并阐明其分子中氟氯基团与三氯化铝反应时的稳定性次序。Haszeldine等做了2,3-二溴全氟丙烯在三溴化铝存在下的重排反应,并提出了相应的重排机理。本工作以CFCl_2CF_2CF=CF_2(1)为原料与三氯化铝反应,通过试验找到在极温和反应条件下(三氯化铝与1的摩尔比为0.5,10℃下反应3h)获得几乎定量的重排产物CF_3CF_2CF=CCl_2(3),这一反应可用在三氯化铝催化下,1分子内烯丙位氟原子在分子内完成两次1,3-转移,从而使双键发生连续的烯丙型转移来解释.     

全氟和多氟烷基磺酸的研究 Ⅺ.全氟3-氧杂戊磺酸全氟苯酯的合成及其和亲核试剂的反应

本文报道全氟3-氧杂戊磺酸全氟苯酯(1)的合成及其和一系列亲核试剂的反应.它比全氟磺酸苯酯更易和多种亲核试剂作用,而且亲核试剂的共轭酸的pK_a值越大则反应越容易.除C_6H_5Se外,所有试剂均进攻硫原子.例如:1和KF:Et_2NH、C_6H_5ONa及p-ClC_6F_4ONa作用时均发生S—O键断裂而得到R_FSO_2Y.(Y=F、NEt_2、OC_6H_5及OC_6F_4Cl-p).1和其他一取代五氟苯的亲核取代反应不同,在所有反应中均未能得到对位或邻位的二取代产物R_FSO_3C_6F_4Nu.     

五氟苯酯与烷基叠氮化合物的分子内Schmidt重排反应

主要开展了五氟苯酯与烷基叠氮的分子内Schmidt反应研究.以5-叠氮-2-苯基-戊酸五氟苯酯为模板底物,考察了酸促进剂、溶剂以及温度对重排反应的影响,筛选出四氯化钛在回流1,2-二氯乙烷中反应的最优体系.设计并合成了11种5-叠氮-戊酸五氟苯酯,通过在酯基邻位引入芳基、苄基以及烷基等取代基,可提升酯基邻位的迁移动力,使得异氰酸酯阳离子盐为主要重排产物.随后考察该类型Schmidt重排反应的底物普适性,结果表明,当底物中酯基邻位连有富电子芳环或者苄基时,芳基会对重排产物进行加成环合,最终生成内酰胺产物;当底物的酯基邻位连有缺电子芳基或者烷基时,五氟苯酚负离子会对异氰酸酯阳离子亲核进攻,生成氨基甲酸酯产物.五氟苯酚负离子的良好离去性,可启动叠氮基团对酯基的亲核进攻,是Schmidt重排反应得以实现的关键.     

从α-三氟甲基苄溴合成烷基硫酸盐——脱卤亚磺化反应的延伸

脱卤亚磺化反应是引入氟烷基基团的一种常用方法.探索了α-三氟甲基苄溴在脱卤亚磺化条件下的反应,发现产物并不是亚磺酸盐[Ar CH(CF_3)SO_2Na],而是烷基硫酸盐[Ar CH(CF_3)OSO_3Na].即使在烯烃的存在的条件下,α-三氟甲基苄溴在脱卤亚磺化条件下产生了自由基,也不与烯烃发生加成反应,而是直接生成亚磺酸盐,亚磺酸盐被空气氧化成烷基硫酸盐.     

π-二芳烃铬(0)催化全氟烯烃和全氟炔烃的齐聚和聚合

π-二芳烃铬(0)能催化齐聚全氟丙烯,得到两种两聚体(ⅡA和ⅡB),两种三聚体(ⅢA和ⅢB)和两种脱氟三聚体(ⅣA和ⅣB)。后者系由ⅢB先氢化,而后脱除HF而形成的。脱除下来的氟化氢加成到全氟丙烯上形成2-氢代七氟丙烷。同位素标记证明了氢化ⅢB的氢来自催化剂的配位体,可能经过π-σ重排。本文提出了可能的机理。π-二苯铬(0)能催化聚合全氟丁炔-2,得到白色粉末状的聚全氟丁炔-2;能催化共聚全氟丙烯和全氟丁炔-2,得到固体和蜡状的共聚物。用分子内Wittig反应成功地合成了R_fC≡C-CN(R_f=CF_3,C_2F_5,C_3F_7),继而用π-二苯铬(0)催化聚合C_2F_5C≡C-CN,得到了黑色的粉末状产物。     

铁催化的砜试剂与芳基硼酸酯的氟烷基化反应:打破还原电势的限制

正将含氟基团引入有机化合物中能够明显改变其物理、化学和生物性质.研究表明含氟分子具有较强的亲酯性、生物可利用率以及代谢稳定性,使其在医药、农药和生命科学领域具有广阔的应用前景[1].近年来,有机化学家们开发出各种氟化试剂,并发展了一系列有效的策略将氟原子或含氟基团引入有机分子中.自由基氟烷基化反应由于具有官能团兼容性强和反应条件温和等优点受到广泛关注[2].已开发的自由基氟烷基化试剂包括氟烷基卤化物(如CF3I, Br CF2COOEt)、氟烷基砜基卤化物(如CF3SO2Cl, HCF2SO2Cl)、氟烷基亚磺酸盐(如CF3SO2Na)、Umemoto试剂、Togni试剂、Langlois试剂[3-5]及氟烷基双官能化试剂[6-7]等.     

基于氟烷基自由基过程构建手性中心的研究进展

含氟的有机化合物被广泛地应用于制药、农业化学品、材料科学等多个领域.三氟甲基、二氟甲基、全氟烷基等是应用非常广泛的含氟官能团,因此发展普适高效的引入氟烷基的新方法具有重大意义.氟烷基自由基反应近年来已经发展成为引入氟烷基的有效方法.另一方面,氟烷基取代的手性有机分子的合成也受到了人们的重点关注.然而由于氟烷基自由基的高反应活性,其反应的选择性较难控制,特别是关于对映选择性控制的报道不多,更缺乏相关综述予以总结.综述了近二十年来基于氟烷基自由基过程的不对称合成方法的研究进展,对各反应的选择性、普适性、反应机理等方面进行着重介绍.本综述根据反应机理分为三部分:(1)经由氟烷基自由基的烯醇/烯胺中间体不对称氟烷基化;(2)经由氟烷基自由基的烯烃不对称双官能团化;(3)经由氟烷基自由基的烯基硼酸酯酸根型复合物立体选择性1,2-迁移.