亲核性氟源在碳碳不饱和键选择性氟化官能化反应中的应用

doi:10.6023/A23080373

化学学报 ›› 2024, Vol. 82 ›› Issue (2): 160-170.DOI: 10.6023/A23080373 上一篇下一篇

所属专题：有机氟化学合集

研究评论

亲核性氟源在碳碳不饱和键选择性氟化官能化反应中的应用

王成强, 冯超^*()

南京工业大学氟化学应用技术研究所先进化学制造研究院化学与分子工程学院材料化学工程国家重点实验室南京 211816

投稿日期:2023-08-10 发布日期:2023-09-18

作者简介:

王成强, 南京工业大学讲师. 2013年6月在南京农业大学获学士学位, 2016年6月在中国科学技术大学获硕士学位, 2018年6月在南京工业大学获工学博士学位. 2018年7月至2021年1月在南京工业大学开展博士后研究, 2021年2月至2022年2月在新加坡国立大学从事博士后研究工作, 随后于2022年4月加入南京工业大学冯超教授课题组. 主要从事有机氟化学领域的合成方法学研究.

冯超, 南京工业大学教授. 2012年8月毕业于新加坡南洋理工大学, 获得有机化学博士学位, 随后继续留在南洋理工大学开展博士后研究工作. 2016年2月经中组部“青年千人”引进计划加盟南京工业大学, 先后获得江苏省特聘教授、江苏省双创人才计划和江苏省杰出青年资助, 并主持了多项国家和省部级自然科学基金项目. 曾获2018年Thieme Chemistry Journal Award. 主要研究领域为有机氟化学、过渡金属催化和自由基化学.

基金资助:
国家自然科学基金(22271151); 江苏省杰出青年基金资助

Applications of Nucleophilic Fluorine Sources in the Selective Fluorofunctionalization of Unsaturated Carbon-Carbon Bonds

Cheng-Qiang Wang, Chao Feng()

Technical Institute of Fluorochemistry (TIF), Institute of Advanced Synthesis (IAS), School of Chemistry and Molecular Engineering, State Key Laboratory of Material-Oriented Chemical Engineering, Nanjing Tech University, Nanjing 211816

Received:2023-08-10 Published:2023-09-18
Contact: * E-mail: iamcfeng@njtech.edu.cn
Supported by:
National Natural Science Foundation of China(22271151); Distinguished Youth Foundation of Jiangsu Province

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摘要/Abstract

含氟化合物表现出的特殊理化和生物活性使得其在药物、农用化学品和材料科学等领域有着广泛而重要的应用, 因此, 含氟化合物的高效制备不仅成为了合成化学的研究热点之一, 而且极大地推动了相关领域的蓬勃发展. 其中, 在有机分子内直接引入氟原子的方法主要有亲电氟化和亲核氟化. 相较于亲电氟化, 亲核氟化反应所用的氟化试剂通常廉价易得, 所需的反应条件也比较温和. 作者课题组借助过渡金属催化、可见光氧化还原催化和可见光促进策略, 拓展了亲核性氟源在碳碳不饱和键选择性氟化官能化反应中的应用, 合成了一系列结构新颖的含氟化合物. 在该研究评论中将对此做出小结, 并对该领域值得关注的研究方向进行简要的展望.

关键词: 亲核性氟源, 碳碳不饱和键, 选择性, 氟化官能化, 含氟化合物

Introduction of fluorine into organic molecules often causes significant changes in their physical, chemical and biological properties, which result in the wide application of fluorine-containing compounds in many fields of chemistry such as drug discovery, agrochemical development and material science. As a consequence, rapid assembly of fluorinated structures has become one of the most popular research topics in the past decade, which also propelled eminent breakthroughs in related areas. Generally, fluorination methods could be divided into two types according to the fluorinating reagent used, i.e., electrophilic fluorination and nucleophilic fluorination. Compared with electrophilic fluorination, the reagents used in nucleophilic fluorination are usually advantageous in economy and availability. In addition, mild conditions employed in nucleophilic fluorination also result in wide substrate scope and excellent functional group compatibility. By resorting to transition- metal and photoredox catalysis, as well as visible light promoted reactions, the authors’ research group has recently established a series of selective fluorofunctionalization of unsaturated carbon-carbon bonds with nucleophilic fluorine sources, affording a panel of structurally novel fluorine(s)-embedded molecules. In this account, the authors have systematically summarized their recent work in this area, challenges and directions which deserve future endeavors in this field are also discussed.

Key words: nucleophilic fluorine sources, unsaturated carbon-carbon bonds, selectivity, fluorofunctionalization, fluorinated compounds

引用此文

王成强, 冯超. 亲核性氟源在碳碳不饱和键选择性氟化官能化反应中的应用[J]. 化学学报, 2024, 82(2): 160-170.

Cheng-Qiang Wang, Chao Feng. Applications of Nucleophilic Fluorine Sources in the Selective Fluorofunctionalization of Unsaturated Carbon-Carbon Bonds[J]. Acta Chimica Sinica, 2024, 82(2): 160-170.

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图/表 12

图1. 含有氟原子或者三氟甲基的代表性药物或者农用化学品

Figure 1. Representative drugs and agricultural chemicals containing fluorine(s) or trifluoromethyl group(s)

图2. 钯催化偕二氟烯烃的氟化烯丙基化反应

Figure 2. Palladium-catalyzed fluoroallylation of gem-difluoroalkenes

图3. 钯催化偕二氟烯烃的氟化芳基化反应

Figure 3. Palladium-catalyzed fluoroarylation of gem-difluoroalkenes

图4. 钯催化偕二氟烯烃氟化芳基化的克级反应和机理研究

Figure 4. Gram-scale reaction and mechanistic study of palladium-catalyzed fluoroarylation of gem-difluoroalkenes

图5. 其它课题组发展的钯催化偕二氟烯烃的氟化芳基化反应

Figure 5. Palladium-catalyzed fluoroarylation of gem-difluoroalkenes developed by other groups

图6. 氟亲核加成诱导的钯催化偕二氟烯烃和炔烃的[3+2]环加成反应

Figure 6. F- Nucleophilic-addition-induced palladium-catalyzed [3+2] annulation between gem-difluoroalkenes and alkynes

图7. 光氧化还原促进的偕二氟烯烃的氟化烯丙基化反应

Figure 7. Photoredox-coupled fluoroallylation of gem-difluoroalkenes

图8. 光氧化还原促进的偕二氟烯烃的氟化烯丙基化反应机理研究

Figure 8. Mechanistic study of photoredox-coupled fluoroallylation of gem-difluoroalkenes

图9. 可见光促进的金催化联烯酸酯的氟化芳基化反应

Figure 9. Visible-light-assisted gold-catalyzed fluoroarylation of allenoates

图10. 可见光促进的金催化联烯酸酯氟化芳基化反应可能的反应机理

Figure 10. Proposed reaction mechanism of visible-light-assisted gold-catalyzed fluoroarylation of allenoates

图11. 可见光诱导的苯乙烯类化合物的氟化芳基化反应

Figure 11. Visible-light-induced fluoroarylation of styrenes

图12. 可见光诱导的苯乙烯类化合物氟化芳基化反应的机理研究和可能的反应机理

Figure 12. Mechanistic study and proposed reaction mechanism of visible-light-induced fluoroarylation of styrenes

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亲核性氟源在碳碳不饱和键选择性氟化官能化反应中的应用

Applications of Nucleophilic Fluorine Sources in the Selective Fluorofunctionalization of Unsaturated Carbon-Carbon Bonds

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