科学家实现对重要合成中间体二氟卡宾的“驾驭”

  上海有机化学研究所有机氟化学重点实验室张新刚课题组和美国加州洛杉矶分校的Kendall N. Houk课题组合作,首次通过钯金属完成了二氟卡宾亲核与亲电反应性调控并可调控地用于有机合成中,实现了对二氟卡宾的“驾驭”。通过钯金属的价态调控,使亲核和亲电型钯二氟卡宾共存于同一反应体系中,并选择性生成不同含氟产物。该成果近日发表于《自然-化学》(Nature Chemistry)。

  二氟卡宾是重要的化工中间体,其制备路线成熟,被大量用于合成含氟材料。但二氟卡宾固有的亲电性却使其反应类型相当有限,并且其活泼的反应性使二氟卡宾很难应用于可控的有机合成反应。因此,如何“驯服”并“驾驭”二氟卡宾这匹“野马”,通过反应性调控实现其在有机合成中的广泛应用,一直是有机氟化学中的一个颇具挑战性的问题。

  此前,张新刚课题组利用钯作为催化剂发现了首例金属二氟卡宾参与的催化偶联反应,并实现了首例大宗廉价氟化工原料一氯二氟甲烷的高效催化转化。在其研究基础上,研究人员利用上述概念,以钯为催化剂,简单易得的溴二氟甲基膦酸酯为二氟卡宾前体,通过对反应条件的精细调控,实现了对芳基硼酸化合物的选择性氟烷基化,包括在医药和农药研发中有重要应用的二氟甲基、四氟乙基芳香化合物和它们的酮类化合物。

  论文通讯作者张新刚介绍,该系列反应底物普适性好,可以对复杂医药和农药分子进行选择性氟化,为新的医药和农药研发提供了高效简便方法。“这是目前发现的唯一一个可以与水发生质子化的金属二氟卡宾物种。” 张新刚表示,该系列发现为钯二氟卡宾参与的催化偶联反应奠定了重要理论基础,也为二氟卡宾反应性的调控开辟了新的路径。


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