烯烃区域选择性氢二氟烷基化反应的研究进展

烯烃区域选择性的氢二氟烷基化反应,得益于基础化工原料烯烃具有廉价易得、来源丰富且富于结构多样性等特点,已成为构建在医药、农药和材料科学等领域的具有重要应用的二氟烷基化合物的一种直接和高原子经济性的方法.随着可见光催化策略的蓬勃发展和新型二氟烷基试剂的不断出现,这一研究领域在近年来取得了长足进展.本文旨在系统地介绍和总结烯烃区域选择性的反马氏和马氏氢二氟烷基化反应的最新研究进展,为相关研究人员提供参考和启示,也为新反应、新二氟烷基试剂和新催化策略的设计开发提供一些思路.

芳香胺类化合物的二氟烷基化研究进展

含氟化合物具有独特的物理化学特性,被广泛应用于药物开发、临床医学、农业化学、材料科学和有机合成等领域。过去几十年里,利用含氟砌块策略将含氟官能团引入有机分子中引起了合成化学家们的广泛关注,特别是利用二氟烷基化试剂合成具有重要价值的含氟分子方面取得了重要进展。本文聚焦于总结芳香胺类化合物的二氟烷基化反应,按照金属催化、可见光催化以及其它方法对近年来文献报道的芳香氮杂化合物的二氟烷基化反应进行介绍,并对反应机理进行探究,期望为该类含氟化合物的合成及进一步应用提供方法和思路。

催化合成二氟烷基二氢苯并呋喃的研究进展

二氢苯并呋喃结构骨架广泛存在于具有药用价值和生物活性分子的天然产物中,因而引起了合成化学家和药物化学家们的广泛关注。另外,二氟烷基因其独特化学和结构性质在改变药物活性方面具有重要的作用。基于二氟烷基和二氢苯并呋喃的重要性,通过一步反应高效地合成二氟烷基二氢苯并呋喃成为目前有机合成方法学研究的热点之一。关注近几年的发展,综述了过渡金属催化,光协同过渡金属催化和叔胺参与的非共价作用促进烯炔串联环化合成二氟烷基二氢苯并呋喃的研究进展,并对此类反应中的底物范围和机理进行剖析。为了启发更加高效和绿色环保的催化体系出现,最后总结展望了合成二氟烷基二氢苯并呋喃的发展趋势。

α,β-不饱和羧酸参与的脱羧二氟烷基化反应研究进展

含氟化合物在医药、农药和材料等领域发挥着不可缺少作用。其中,二氟亚甲基(-CF2-)具有很好的代谢稳定性,可以改善有机分子的物理和化学性质,具有提高有机分子的代谢稳定性和生物利用度等特点。因此,向有机分子中引入二氟甲基在氟化学领域备受关注。α,β-不饱羧酸具有稳定的化学性质和物理性质,其参与的二氟烷基化反应已取得显著发展。整理了到目前为止α,β-不饱羧酸参与的二氟烷基化反应,并从过渡金属催化和可见光催化两方面对该类型反应进行归纳总结。

二氟烷基化的研究进展

有机氟化合物广泛存在于药物、农用化学品、材料和PET成像应用中。将氟原子或含氟基团掺入药物分子中通常可以改善其生物和物理性质,包括生物利用度、代谢稳定性、亲脂性和结合选择性等。据统计,超过20%的药物分子中含有氟原子,包括最畅销的药物,如立普妥、百忧解和西普贝等。二氟甲基作为含氟基团能使药物分子具有更好的代谢稳定性,因此对化合物二氟烷基化的研究具有重要意义。文献调研后,本文对近年来二氟烷基化的研究进行总结和探讨,尤其对烯烃和炔烃的二氟烷基化进行了详细的介绍。

可见光诱导烯烃环化合成二氟烷基化异喹啉二酮

发展了一种可见光诱导的活泼烯烃串联自由基环化合成含氟异喹啉二酮的反应。在可见光诱导下,多种N-烷基-N-甲基丙烯酰基苯甲酰胺与二氟溴乙酸乙酯发生自由基串联环化反应,以66%~75%的产率合成了一系列具有潜在生理活性的二氟烷基化异喹啉二酮。此研究为合成具有潜在药用价值的氟取代异喹啉二酮提供了一条高效、条件温和的途径。

DMF促进的1,1-二芳基乙烯的偕-二氟烷基化反应

DMF在加热条件下可促进1,1-二芳基乙烯与二氟碘乙酸乙酯的二氟烷基化自由基反应,生成2,2-二氟-4,4-二芳基-3-烯酸乙酯.提出在无催化剂、无氧化剂条件下,1,1-二芳基乙烯基化合物的偕-二氟烷基化反应的新方法.首先,DMF在加热条件下促进ICF_(2)COOEt生成·CF_(2)COOEt自由基.然后加成到1,1-二芳基乙烯上,得到二氟烷基化的二芳基烯烃化合物.并对底物适用性进行探究,合成一系列不同取代基的二氟烷基化烯烃.结合实验及查阅相关文献,推测该反应可能经历了自由基反应历程.

硫化镉量子点催化的光诱导肉桂酸脱羧二氟烷基化反应

以硫化镉量子点为催化剂,在光照条件下以二氟溴乙酸乙酯为二氟烷基化试剂,高效地实现肉桂酸脱羧二氟烷基化反应,共合成了18个含有烯丙基二氟模块的化合物(3a^3r),收率53%~80%,其结构经1 H NMR,13 C NMR和19 F NMR确证。该反应条件温和,底物适用范围广,官能团耐受性好。自由基抑制实验结果表明:反应经过自由基途径。

可见光催化合成二氟烷基取代的多环吲哚化合物

多环吲哚分子广泛地存在于天然产物和药物分子中,并且在医药农药和染料工业上有着广泛的应用.尽管目前合成吲哚多环类化合物的方法已经取得相当的发展,但探索更高效、更温和的合成高度官能团化的吲哚多环类化合物的实验策略依然具有重要的科研意义与价值.在可见光催化条件下,以二氟烷基溴化物作为氟源,3-吲哚烯烃类化合物作为底物,通过自由基串联环化反应,一步合成了具有季碳中心的二氟烷基吲哚类化合物.该方法操作简单,条件温和,底物适应范围广泛,产物收率良好,为含氟的多环吲哚化合物提供了绿色、高效的合成路径.

可见光诱导的新型官能化芳基异腈化合物的二氟烷基化环化反应

报道了一种新设计的功能化芳基异腈化合物与市售CF_(2)前体的可见光催化的二氟烷基化反应.在温和的条件下,通过串联的自由基加成/环化过程,构建了一系列含CF_(2)的吲哚-1,2-稠二氮杂环酮.该反应不仅生成了一类多环吲哚稠七元氮杂环,而且拓宽了官能化异腈化合物的反应类型.

过渡金属促进的二氟烷基化和一氟烷基化反应研究进展

过渡金属参与的氟烷基化反应是当前有机氟化学研究的一个热点.在过去的五年里,由于新试剂新方法的发展,过渡金属促进的全氟烷基化反应取得了长足的发展.与全氟烷基化相比,二氟和一氟烷基化反应不但可以方便地向分子中引入一个或几个氟原子,还可以同时引入其它官能团,因此在合成的步骤经济性上具有比直接氟化更大的优势.尽管过渡金属促进的二氟和一氟烷基化反应是伴随着全氟烷基化反应而发展起来的,在反应形式上与后者有很多相似之处,但是二氟和一氟烷基化反应发展相对缓慢,仍然存在发展空间.在这篇综述里面,我们首次全面地总结了过渡金属促进的二氟和一氟烷基化反应在过去近三十年时间里的发展进程.全文包括五部分:第一部分是引言,从总体上介绍了二氟和一氟烷基化在氟化学中的地位;第二、三两部分着重把官能团化的二氟烷基化反应和一氟烷基化反应按照反应的种类(即:不饱和卤代烃的氟烷基化、不饱和体系碳-氢键氟烷基化、有机硼以及金属试剂的氟烷基化、不饱和碳-碳键的加成)进行了梳理;第四部分为了强调二氟和一氟甲基化在氟烷基化中的重要地位,将其单独介绍;最后一部分是总结和展望.

可见光催化的高炔丙醇经过1,4芳基迁移实现二氟烷基化反应

报道了可见光催化的高炔丙醇经过1,4芳基迁移实现二氟烷基化反应,其中以常见的二氟溴乙酸乙酯作为二氟烷基化试剂,以磷酸氢二钠为碱,反应以N,N-二甲基乙酰胺(DMA)和1,2-二氯乙烷(DCE)的混合溶剂,在室温条件、可见光照射条件下实现的.反应中各种取代基的高炔丙醇都可以很好地得到相应的二氟烷基化产物.该反应为合成一系列二氟戊酸乙酯类化合物提供了简单高效的方法.

以二氟烷基磺酸修饰的聚降冰片烯为基础的聚合物电解质薄膜的制备

合成了一种新型的二氟烷基磺酰氟单体2-(双环[2.2.1]庚-5-烯-2)-1,1-二氟-2-甲氧基丙基-1-磺酰氟.首先利用二氟甲基2-吡啶基砜和2-乙酰基-5-降冰片烯发生亲核加成反应,在低温下用三氟甲磺酸甲酯保护加成产物中的羟基,之后在KOH/MeOH的条件下脱去吡啶基,得到的二氟亚磺酸盐和Slectfluor试剂反应制得想要的二氟烷基磺酰氟单体.这种新型的二氟烷基磺酰氟单体和不同比例的降冰片烯单体在Grubbs第二代催化剂存在条件下进行开环烯烃复分解聚合(ROMP),所得的聚合物在碱性条件下水解,再用稀盐酸处理最终制得新型的含有二氟烷基磺酸的聚合物电解质膜.这些新型的聚合物电解质膜具有中等的室温质子电导(12～49mS/cm).

可见光驱使铜盐催化芳香烃二氟烷基化反应

以CuI为铜源,通过原位形成光催化剂的途径,实现了室温下可见光驱使铜催化溴二氟乙酸乙酯、溴二氟酰胺等对芳烃及杂芳烃的二氟烷基化反应.该反应条件温和、原料廉价易得、底物适用范围广、产率较高,为合成二氟烷基(杂)芳烃化合物提供了一种方法.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.

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 /6-3 1 G*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 :( )二氟亚烷基卡宾与甲醛生成了 1个富能中间体 ( INT1 c) ,是无势垒放热反应 ,放出能量为 2 1 9.1 8k J/mol;( )中间体 ( INT1 c)异构化为产物二氟亚烷基环氧乙烷 ,其势垒为 1 3 4.71 k J/mol.通道 2的反应途径由三步组成 :( )反应物首先生成了 1个富能中间体 ( INT1 b) ,为无势垒的放热反应 ,放出的能量 1 42 .77k J/mol;( )中间体 ( INT1 b)异构化成另一中间体 ( INT2 ) ,其势垒为 2 2 .3 1 k J/mol;( )中间体 ( INT2 )异构化成四元环构型产物 P2 ,其势垒为 1 1 .98k J/mol.

可见光催化炔硫醚的远程卤-二氟烷基化反应

氟烷基取代的烯烃在生命科学及材料科学中具有重要价值.炔烃的氟烷基化反应为氟烷基取代烯烃的合成提供了有效方法,但是,目前大都属于1,2-双官能团化反应,而炔烃的远程氟烷基化双官能团化反应依然有待发展.以廉价易得的卤代二氟烷基试剂为自由基前体,发展了一种可见光催化的炔硫醚远程卤-二氟烷基化反应,一步构建了远端卤代的(Z)-氟烷基取代烯烃,其区域、立体和位点选择性优秀.该反应条件温和,官能团兼容性良好,同时构建了3根新的化学键,为传统方法较难合成的、热力学相对不稳定的(Z)-氟烷基取代烯烃提供了简单、高效的合成方法,也为惰性碳-氢键的直接卤代提供了新选择.初步的机理研究表明,反应经历了杂原子诱导的β-氟烷基化、1,5-氢原子迁移、单电子氧化和卤离子进攻的串联过程.

镍催化炔烃的立体选择性芳基-二氟烷基化反应

报道了一种镍催化的炔烃的芳基-二氟烷基化反应.从炔烃、溴二氟乙酸乙酯和芳基硼酸这些简单起始原料出发,在镍络合物的催化下,以高度立体选择性控制的方式得到一系列三取代含氟烯烃.该方法具有催化剂成本低、反应条件温和、官能团兼容性好等优点.

二氟亚烷基卡宾与丙酮环加成反应的量化研究

用量子化学的二阶微扰和密度泛函理论研究了单重态二氟亚烷基卡宾和丙酮环加成反应的机理.在MP2/6-31G*和B3LYP/6-31G*基组水平上,优化得到了反应途径上反应物、过渡态、中间体和产物的几何构型;计算并考察了5种可能的反应途径,势能面上各驻点的构型参数、振动频率和能量;通过振动分析对过渡态和中间体构型进行了确认.计算结果表明,二氟亚烷基卡宾与丙酮环加成反应的主要反应通道由3步组成:(1)两反应物首先生成一富能中间体INT1b,它是一无势垒的放热反应,放出的热量为122.1kJ/mol;(2)中间体INT1b经过过渡态TS3a1异构化为另一中间体INT3a,其势垒为14.3kJ/mol;(3)中间体INT3a又经过过渡态TS4异构化四元环产物P4,其势垒为4.6kJ/mol.

1-烷基-6-氟-1,4-二氢-7-(4-酰基-1-哌嗪基)-4-氧代喹啉-3-羧酸类似物的合成及其抗菌活性

目的设计合成具有广谱抗菌活性的含氟喹诺酮类化合物。方法利用吡酮酸 7位哌嗪基 4位氮上存在的活性氢为反应修饰基点 ,与磺酰氯 ,酰氯 ,氯甲酸酯进行Schotten Baumann酰基化反应设计合成一系列含有磺酰基、酰基和烷氧羰基类氟喹诺酮类似物。结果合成了 2 0个含有磺酰基、酰基和烷氧羰基的氟喹诺酮类似物 ,利用元素分析、核磁共振进行了结构确认。结论合成了16个未见报道的新化合物 ,初步体外活性测试结果表明 ,其中的 4个化合物有较高的生物活性。

新型1-烷基-2,3-二甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体/过氧化氢酶电极电化学性能研究与应用

合成了5种新型1-烷基-2,3-二甲基咪唑六氟磷酸盐类离子液体,并以离子液体为介质制备空白电极及过氧化氢酶电极。采用循环伏安法研究电极电化学行为,结果表明离子液体有优良的电化学性质。离子液体空白电极的基体峰电流都在数nA范围内,电化学窗口大于4V;不同离子液体酶电极的电化学行为存在明显差异。在5种离子液体中,仅有1-戊基-2,3-二甲基咪唑六氟磷酸盐能很好地保持酶活,呈现灵敏的电化学响应。此外,该酶电极还具有良好的稳定性,4℃保存30天后,电化学性质没有明显变化。在0.1mol/L的H3PO4缓冲溶液(pH7.0)中,该酶电极还原峰电流随溶液中H2O2浓度的增加而增大。当H2O2浓度在3.17×10-6～12.4×10-6mol/L之间,酶电极的还原峰电流符合线性关系,其检出限为1.1×10-6mol/L。方法已用于环境水中痕量H2O2的测定。