溴二氟甲基三甲基硅烷的合成及其在有机合成中的应用

溴二氟甲基三甲基硅烷(TMSCF₂Br)自2011年首次被作为二氟卡宾前体报道以来,已发展成为一种重要的二氟甲(烷)基化试剂,并在有机合成中得到了广泛应用.在简要介绍TMSCF₂Br合成方法的基础上,重点阐述了利用TMSCF₂Br作为二氟卡宾前体或三甲基硅基二氟甲基自由基前体实现不同底物的系列二氟甲基或氟烷基化反应的研究进展.藉此对TMSCF₂Br在有机合成反应的活化方式和机理及其应用优势与不足等进行分析讨论,为从事有机合成和有机氟化学相关的科研人员提供一些参考与启发.     

铜(I)催化的非末端烯酰胺的三氟甲基化反应:N-(3,3,3-三氟-2-芳基-1-丙烯基)取代苯甲酰胺的合成

以非末端烯酰胺N-芳基乙烯基取代苯甲酰胺和Togni试剂为原料,以二氯乙烷为溶剂,在碘化亚铜等铜盐催化和磷酸氢二钠存在下,90℃反应,简单有效的合成了N-(3,3,3-三氟-2-芳基-1-丙烯基)取代的苯甲酰胺.通过控制实验对反应机理进行了研究,结果表明反应先通过一价铜催化Togni试剂产生三氟甲基自由基,然后三氟甲基自由基选择性地加成到烯酰胺碳碳双键的β位上.     

基于二氟卡宾转化的芳基和烯基碘化物的三氟甲硫基化

二氟卡宾在有机氟化物的合成中发挥了重要作用.之前的发现,二氟卡宾能与硫单质反应产生硫代氟光气,这对二氟卡宾化学的新发现以及硫代氟光气的应用研究都具有重要价值.利用这一路径已经实现了端基炔烃和烷基卤化物的三氟甲硫基化.在此,继续深入研究这一路径在合成上的应用,并实现了芳基和烯基碘化物的三氟甲硫基化.三氟甲硫基化是有机氟化学的一个重要研究方向,常用方法一般需要使用含CF₃S基团的昂贵试剂.在该方法中, CF₃S基团是由二氟卡宾、硫单质和氟离子现场产生的,所用试剂都廉价易得.     

二氟亚烷基卡宾与甲醛环加成反应机理的理论研究

用二阶微扰理论研究单重态二氟亚烷基卡宾与甲醛发生的环加成反应机理,采用MP2/6-31G^*方法计算了势能面上各驻点的构型参数、振动频率和能量.结果表明,单重态二氟亚烷基卡宾与甲醛的环加成反应主要有两种反应通道,通道1中,两个反应物经a,b和c三条反应途径生成三元环构型的产物P1,其中途径c是主反应途径,该途径有两步组成:(Ⅰ)二氟亚烷基卡宾与甲醛生成了1个富能中间体(INT1c),是无势垒放热反应,放出能量为219.18kJ/mol;(Ⅱ)中间体(INT1c)异构化为产物二氟亚烷基环氧乙烷,其势垒为134.71kJ/mol.通道2的反应途径由三步组成:(Ⅰ)反应物首先生成了1个富能中间体(INT1b),为无势垒的放热反应,放出的能量142.77kJ/mol;(Ⅱ)中间体(INT1b)异构化成另一中间体(INT2),其势垒为22.31kJ/mol;(Ⅲ)中间体(INT2)异构化成四元环构型产物P2,其势垒为11.98kJ/mol.     

(二氟甲基)三甲基硅烷试剂参与的二氟甲基化反应

与三氟甲基类似,二氟甲基对于药物开发非常重要,而(二氟甲基)三甲基硅烷试剂(Me₃SiCF₂H,经常被简写为TMSCF₂H)是最常用的二氟甲基化试剂之一. TMSCF₂H试剂参与的二氟甲基化反应曾长时间不受重视直到2011年之后才不断被报道.本文综述了TMSCF₂H试剂的制备方法,并根据不同反应类型的分类(亲核加成、亲核取代、金属参与的交叉偶联反应、C–H键官能团化等),综述了TMSCF2H参与的各类二氟甲基化反应的研究进展.     

铜促进的三氟甲基化反应研究进展

药物分子中含有三氟甲基可以有效改善其亲脂性、可吸收性以及代谢稳定性.因此,在有机分子中引入三氟甲基引起了人们的广泛关注.近年来,过渡金属催化的三氟甲基化反应得到了快速发展.其中,铜作为一种廉价且活性较高的催化剂能够实现多种三氟甲基化反应.从发生三氟甲基化反应的底物出发,综述了近年来卤代烃、硼试剂、C—H化合物、胺类、羧酸类化合物等的三氟甲基化反应研究进展.     

甲基酮的二氟同系化-卤化反应:一锅法合成β-卤代-α,α-二氟代酮

以（溴二氟甲基）三甲基硅烷（TMSCF₂Br）为二氟卡宾源,利用其兼具TMS转移特性及自活化特性,仅在催化量的n-Bu₄NBr的催化启动下,直接完成甲基酮的烯醇化-二氟环丙烷化反应以及与卤正离子的开环卤化反应,并使用卤负离子作为卤源,采用其原位氧化形成卤正离子的方法实现了偕二氟环丙烷硅醚的开环-卤化,合成了β-卤代-α,α-二氟代酮类物质.     

含氮杂环的N-H和O-H二氟甲基化反应

有机氟化合物具有独特的化学、物理和生物性能,被广泛应用于医药、农药、新型功能材料、生命科学等领域.因此,发展便捷高效的合成方法,将单个的氟原子（-F）、二氟甲基（-CF₂H）或者三氟甲基（-CF₃）引入有机小分子,是有机合成领域的热点.相对于发展相对成熟的三氟甲基化反应,二氟甲基化反应发展相对滞后.利用廉价、易保存的溴二氟乙酸乙酯在Na₂CO₃的条件下产生二氟卡宾,并顺利发生N-H,O-H的二氟甲基化反应,成功的将二氟甲基引入到有机小分子中.该反应的底物适用性很广,官能团的兼容性也很好,卤素、醛基、硝基、腈基等取代的底物均能顺利的发生反应.     

历经不同高价芳基铜中间体的芳香碳氢键三氟甲基化反应

在温和的铜盐促进反应条件下,四氮杂杯[1]芳烃[3]吡啶化合物发生高效、高选择性芳香碳氢键三氟甲基化反应,高产率地生成了一系列三氟甲基官能化的大环分子.基于结构明确的芳基二价铜和芳基三价铜的三氟甲基化反应的结果,铜促进的芳香碳氢键三氟甲基化反应依据三氟甲基化试剂的性质经历了两条完全不同的途径.当使用亲核性的Ruppert-Prakash试剂时,芳基三价铜与三氟甲基阴离子生成[ArCu(Ⅲ)CF₃]⁺配合物及发生还原消除是反应的关键步,而当使用亲电性的Umemoto试剂时,反应经历了芳基二价铜与三氟甲基自由基的直接偶联过程.     

氟烷基化和氟烷基化的研究 4.铜引发氟烷基碘对乙烯基三甲基硅烷的加长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3,二碘化物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。     

离子负载的双(三氟乙酰氧基)碘苯对乙酰苯胺类化合物的乙酰氧基化反应

制备了1种新的含有酰胺键的离子负载的双(三氟乙酰氧基)碘苯固体试剂--1-甲基-3-[4鄄(双三氟乙酰氧基碘)苯甲酰胺基乙基]咪唑四氟硼酸盐. 该试剂无吸湿性, 在空气中长期放置不变质. 研究了1种离子负载的二(乙酰氧基)碘苯试剂和3种离子负载的双(三氟乙酰氧基)碘苯试剂对乙酰苯胺的对位乙酰氧基化反应. 结果表明, 离子负载的二(乙酰氧基)碘苯试剂氧化能力较弱, 乙酰氧基化产物产率较低; 含有酰胺键的2种离子负载的双(三氟乙酰氧基)碘苯试剂不发生乙酰氧基化反应; 而1-甲基-3-[4-双(三氟乙酰氧基)碘苯甲基]咪唑四氟硼酸盐是理想的氧化剂. 以1-甲基-3-[4-双(三氟乙酰氧基)碘苯甲基]咪唑四氟硼酸盐为氧化剂, 室温下乙酰苯胺及其衍生物与乙酸可区域选择性地发生乙酰氧基化反应, 产率较高. 回收后的离子负载的碘苯容易再生成试剂, 而再生试剂的乙酰氧基化反应活性几乎保持不变.     

三氟甲基重氮甲烷在有机合成中的应用

三氟甲基重氮甲烷是一种活泼的重氮试剂,与重氮甲烷、重氮乙酸乙酯一样可以发生卡宾反应、偶极环加成反应等多种反应;相比于其他重氮试剂这种化合物的独到之处在于能有效、原子经济地向分子内引入三氟甲基.本文从三氟甲基重氮甲烷的制备方法和反应性能两方面进行论述,着重综述了近十余年以来三氟甲基重氮甲烷的卡宾反应、偶极环加成反应等多种反应在有机合成中的应用,从而展示具有广泛用途的三氟甲基化合物的优良合成方法.     

Na2CO3催化的叠氮三甲基硅烷对δ-三氟甲基-δ-芳基取代对亚甲基苯醌的1,6-共轭加成: 高效构建含三氟甲基和叠氮取代的二芳基甲烷化合物

报道了一种高效的δ-三氟甲基-δ-芳基-取代对亚甲基苯醌的叠氮化芳基化反应. 以Na₂CO₃为催化剂, 叠氮三甲基硅烷与δ-三氟甲基-δ-芳基取代对亚甲基苯醌发生1,6-共轭加成反应, 以优异的分离产率(90%~96%)获得了结构多样的含有三氟甲基和叠氮取代的二芳基甲烷化合物.该反应具有良好的底物适用范围和官能团兼容性.     

铜催化烯醚的三氟甲基化反应

在溴化亚铜和醋酸亚铜的共同作用下,成功实现了烯醚的三氟甲基化反应.该反应为2-三氟甲基烯醚类化合物的合成提供了一条潜在的合成途径.该反应条件温和,收率良好,并且具有很好的官能团容忍性.产物结构经NMR,IR,MS及HRMS数据得以证实.     

亲核性调节剂在异丁烯阳离子聚合中的作用机理

亲核性调节剂在异丁烯活性阳离子聚合中发挥着极其重要的作用 ,其作用机理主要包括 :(1)碳阳离子稳定化作用 ,即亲核性试剂或它们与Lewis酸生成的络合物与增长链的末端结合 ,来降低活性中心阳离子的“阳离子性” ,抑制副反应 ,使聚合反应呈现活性聚合特征 ;(2 )质子捕获作用 ,即亲核性试剂捕获质子 ,抑制质子的不可控引发和链转移反应 ;(3)增长链表观稳定作用 ,即亲核试剂降低了增长速率与引发速率之比 ,提高引发效率 ,降低增长速率 ,降低分子量分布 ;(4)抑制自由离子增长作用 ,即亲核试剂与质子源和Lewis酸反应 ,生成同阴离子 ,产生同离子效应 ,抑制自由离子活性中心的引发增长作用。     

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.     

常见三氟甲基源释放三氟甲基自由基能力的理论计算研究

三氟甲基自由基源（·CF₃）是发展自由基三氟甲基化反应的基础.采用密度泛函理论（M06-2X）,系统研究35个常见三氟甲基源释放CF₃自由基的能力（TR^·DA：trifluoromethyl radical donor ability）及可能的途径.计算结果表明,35个三氟甲基源通过化学键均裂释放三氟甲基自由基所需能量跨度为-21.5至95.2 kcal·mol^-1.单电子转移、卤键和硫键给体（halogen/chalcogen-bond donor）可促进CF₃自由基释放.相关研究结果将有助于理解和设计新自由基三氟甲基化试剂和反应.     

金催化分子间氧化炔合成5-(3-吲哚基)-噁唑天然产物

一价金配合物催化的研究,为天然产物和生物活性分子的全合成开辟了新颖简捷的途径.描述了一条简便直接、高效、环境友好的噁唑类天然产物的合成路线.该路线以吲哚为原料,经过碘化,N-Boc保护,Sonogashira偶联,金催化成环反应(72%～88%),脱保护等5步反应合成目标物.关键反应是在金催化下8-甲基喹啉氮氧化物与炔(2)间产生α-羰基金卡宾中间体.     

烯烃类衍生物的碘三氟甲基化反应

在ZnI2为催化剂,Togni试剂为三氟甲基化试剂,CHCl3为溶剂的条件下,以中等收率(30%~65%)实现烯烃的碘三氟甲基化反应,合成了一系列既含碘又含三氟甲基的酯类、酮类、酰胺类、腈类等化合物,其结构经1H NMR,13C NMR,19F NMR,IR,MS和HR-MS表征。其中4,4,4-三氟-2-碘丁酰胺,4,4,4-三氟-2-碘-N,N-二甲基丁酰胺和6,6,6-三氟-4-碘-3-己酮为新化合物。     

钌催化末端炔丙醇经亚丙二烯基卡宾中间体氧化产生亚甲基烯酮:α,β-不饱和羧酸衍生物的合成（英文）

报道了钌催化末端炔丙醇经亚丙二烯基卡宾中间体氧化产生亚甲基烯酮合成α,β-不饱和羧酸衍生物的高效方法.机理研究实验表明,催化剂CpRuCl(PPh_3)_2/NaBPh)4和末端炔丙醇反应产生的钌亚丙二烯基卡宾与吡啶氧化物发生氧转移,生成高活性的亚甲基烯酮中间体,再发生亲核加成得到α,β-不饱和产物.该反应提供了一个机理上完全不同于传统方法的合成α,β-不饱和羧酸衍生物的新策略,是炔丙醇催化转化的一种新颖方法,也是金属亚丙二烯基催化的一种新途径.