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。

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。

苯乙烯/丁二烯嵌段共聚物的氟烷基化改性

在室温反应条件下 ,利用全 (多 )氟酰基过氧化物 ( Rf CO2 ) 2 ( Rf=H( CF2 ) 4,n- C3F7,n- C7F15)与苯乙烯 /丁二烯嵌段共聚物 ( SBS)的单电子转移 ( SET)反应 ,得到了相应的氟烷基 ( Rf)化接枝高分子 Rf- SBS,IR及 19F NMR光谱表明 ,Rf—及 Rf COO—加成在 SBS中丁二烯单元双键的两端 .所得的 Rf— SBS具有较好的疏水疏油性和较低的折光率 .

由不同硫含氧酸盐引发的氟烷基化内酯化反应

以4-氯八氟碘代丁烷和4-戊烯酸生成含氟丁内酯的反应为模板,详细研究了不同硫含氧酸盐、溶剂和温度对反应的影响。实验结果表明:以二氧化硫脲、雕白粉、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、偏重亚硫酸钠等硫含氧酸盐为引发剂,4-氯八氟碘代丁烷和4-戊烯酸的氢氧化钠水溶液与乙腈或DMF为共溶剂,于20～55°C搅拌反应3～15h,后处理并通过柱层析得到含氟内酯产物。以二氧化硫脲为引发剂,乙腈为共溶剂(V(乙腈)∶V(水)=1∶1),在35°C下反应5h,得到的含氟内酯产率最高(84.3%)。在此条件下,其他含氟碘代烷与4-戊烯酸反应,得到相应的含氟内酯化合物,收率为72.7%～86.2%。

氟烷基化杂环化合物的合成研究进展

氟烷基杂环化合物广泛存在于天然产物和药物分子中,在药物化学和临床治疗上有着极其重要的作用。因此,高效构筑氟烷基杂环一直是合成方法学研究的热点之一。目前化学合成氟烷基杂环化合物的方法主要有:直接碳-氢活化芳杂环、过渡金属催化作用下卤代杂环与氟试剂的交叉偶联反应、氟烷基取代杂环参与的交叉偶联反应以及烯烃与氟烷基试剂的串联环化反应。本文对近年来氟烷基化合物的合成研究进展进行了归纳与总结,为氟烷基杂环化合物的设计合成提供参考依据。

聚苯基（聚苄基）甲基硅氧烷的氟烷基化反应研究

通过苯基甲基二乙氧基硅烷和苄基甲基二乙氧基硅烷的缩合反应制备了聚苯基甲基和聚苄基甲基硅氧烷。研究了它们与含氟酰基过氧化物间的反应。经酸碱滴定及ＩＲ、１ＨＮＭＲ和１９ＦＮＭＲ光谱分析确证反应主要生成了苯环上氟烷基取代产物。通过测定经氟烷基化后聚硅氧烷处理的玻璃表面的接触角，初步评价了氟烷基化率对其表面性能变化的影响。

氟烷基化和氟烷氧基化的研究——31.cd型阴离子存在下烯烃的氟烷基化反应

氟烷基碘在cd型阴离子存在下能与烯烃加成,得含氟烯烃。反应能被光加速和被对二硝基苯部分阻止,是一个单电子转移过程。

片呐酮的烯醇三甲基硅醚在紫外光照下的氟烷基化反应

酮的烯醇硅醚的富电子碳碳双键易被亲电子基团进攻,生成取代酮类化合物。例如,在TiCl_4等Lewis酸的存在下,卤代烷与酮的烯醇三甲硅醚反应生成2-烷基取代酮。迄今为止,还没有卤代氟烷与酮的烯醇非醚反应研究的报道。我们将3,3-二甲基-2-丁酮的烯醇三甲硅醚与等摩尔的1,1,1-三氟-2,2,2-三溴乙烷及催化量的过氧化月桂酰进行光照3h后,б_F-10 ppm处出现一新峰,与CF_3CBr_3(2)的δ_F0 ppm处峰的面积比为2:3。继续光照,δ_F-

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。

活性炭氟烷基化及PVDF混合基质疏水膜研制

通过酸化-酯化反应,在活性炭(AC)微粒上接枝十二氟烷基,进而将其引入聚偏氟乙烯(PVDF)膜本体,制备PVDF/AC-DFH混合基质膜。研究了改性AC与PVDF相容性,以及对膜的疏水性和膜蒸馏性能的影响。结果表明,经过氟烷基化改性之后,AC与膜之间的相容性得到有效提升;混合基质膜的疏水性有明显提高,水接触角达到128.2°;当掺杂碳含量为0.15%(质量分数)时,混合基质膜的膜蒸馏通量达到41.4kg/(m^2·h),相比于掺杂未改性AC的PVDF/AC膜,提高了38.9%。

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EPR研究揭示氟烷基化富勒烯C60 (Rf) 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 C60 (Rf) n 的居里温度高达 190K [Rf=C3 F7,H(CF2 ) 4 ] .而非氟烷基化络合物TDAE C60 的相应值仅为 16.1K .

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.

可见光诱导对位苯酚/苯胺邻位多氟烷基化

发展了一种简便、清洁的可见光催化的苯酚/苯胺邻位多氟烷基化反应路线.以较廉价的多氟烷基碘或溴为自由基源,Ru(bpy)_3Cl_2为催化剂,在LED蓝光灯照射下,多种对位取代的苯酚/苯胺高效选择性地发生邻位多氟烷基化反应,以80%~92%的产率合成了一系列多氟烷基化的芳香化合物.此反应在无需保护基团的情况下,可快速在游离苯酚/苯胺类化合物骨架上引入CF_3,C_3F_7,C_4F_9,C_6F_(13),C_8F_(17)I和CF_2CO_2Et等一系列多氟烷基基团.此反应条件温和(室温)、催化体系绿色,为具有潜在药用价值和生理活性的含氟苯酚/苯胺类芳香族化合物的合成提供了一条高效、快捷的新途径.

脱硼氟烷基化反应研究进展

氟烷基化反应作为有机氟化学领域的重要研究课题,能够直接将含氟基团引入有机分子,并通过含氟基团的“氟效应”改善有机分子的理化性质。以有机硼酸为代表的有机硼试剂具有对水及空气不敏感、反应活性高、官能团兼容性好、低毒等优点。近年来,诸多基于有机硼试剂的脱硼氟烷基化反应被报道。本文首先依据氟烷基化试剂在反应过程中体现的电子性质,从亲核型氟烷基化、亲电氟烷基化及自由基氟烷基化3个方面,对目前脱硼氟烷基化反应所涉及的氟试剂、催化剂、溶剂、气氛条件、反应收率、底物普适性及反应机理进行了归纳和总结;之后对近几年来新兴的光催化脱硼氟烷基化反应进行了单独介绍;最后从绿色化学角度对脱硼氟烷基化反应在光催化领域的发展趋势做了总结和展望。指出未来脱硼氟烷基化反应将沿着探索温和、高效、环境友好催化体系的趋势,发展更具环境、经济及社会效益的合成方法。

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。

镍催化的吲哚2-位二氟烷基化反应的研究

报道了一种用简单有效的镍催化吲哚化合物和卤代氟试剂,实现吲哚2-位C—H的二氟烷基化和全氟烷基化的反应。在该催化体系中,不论是N-取代吲哚衍生物,还是N-非取代的吲哚衍生物,均可获得较高收率。初步的机理研究表明:反应归属自由基途径。

上海有机所“氧化氟烷基化反应”获国家自然科学二等奖

2020年1月10日上午,国家科学技术奖励大会在北京隆重举行。经国务院批准,2019年度国家科学技术奖共评选出296个项目和12名科技专家,合计308项(人)。中科院上海有机化学研究所卿凤翎等牵头完成的“氧化氟烷基化反应”项目获国家自然科学二等奖。该团队提出了“氧化三氟甲基化反应”的新概念,发展了一系列氧化三氟甲基化、氧化三氟甲硫基化、氧化二氟亚甲基化和烯烃氧化三氟甲基双官能团化等新反应,取得了具有国际领先水平的一系列原创性研究成果。

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

作为将氟烷基引导到有机分子之中一个重要方式,自由基氟烷基化也是当前进行化学研究的热点。近些年来,因为使用可见光来促进进行氧化还原的催化反应,具有比较强的兼容性,以及较为温和,所以在当前成为化学增加活性的一项有效的工具。因此,在当前进行光氧化还原催化的自由基氟烷进行基化反应的时候,能够将氟烷基引入到有机化合物之中,这一过程得到了越来越多人的重视。而在之后的研究之中,目前有一种新的氟烷基自由基前提,也就是能够在进行光氧化还原的催化下,氟烷基砜能够实现,对于烯烃的自由基氟烷进行相应的基化反应。