中国科学院上海有机化学研究所有机氟化学重点尝试室张新刚课题组和薛小松课题组合做，初次合成、别离、表征了铜二氟卡宾（CuI=CF2）物种，提出了基于铜（I）二氟卡宾的亲核加成反响机造，开启了铜二氟卡宾的催化模块化合成，能够操纵廉价易得的反响组分，如烯醇硅醚、大宗原料烯（炔）丙基溴代物和溴二氟醋酸钾，以低至0.2mol%的铜催化剂载量高效合成含氟分子，为含氟有机化合物的高效简便合成供给了新思绪，并为铜二氟卡宾化学奠基了理论根底。近期，相关研究功效颁发在《天然-化学》（Nature Chemistry，DOI：10.1038/s41557-023-01236-8）上。
二氟卡宾是重要的反响中间体。从逆合成阐发角度来看，若是二氟卡宾具有类似于传统非氟卡宾中间体的反响多样性，将会成为一个重要的合成子，被普遍应用于具有特殊性能、构造各别的含氟医药、农药和质料分子的高效合成中。然而，二氟卡宾固有的亲电性却使其反响类型相当有限，且其活泼的反响性使二氟卡宾很难被应用于可控的有机合成反响中。操纵过渡金属与二氟卡宾络合，理论上将改动二氟卡宾的电子云散布，从而为其反响性调控供给可能性。2015年，张新刚课题组操纵钯做为催化剂发现了首例金属二氟卡宾参与的催化偶联反响（MeDIC），并初次实现了廉价大宗氟化工原料HCF2Cl的高效催化转化；通过反响机造研究，提出了零价钯二氟卡宾的亲核量子化过程，打破了传统认知；在此根底上，操纵改动中心金属价态实现二氟卡宾亲核、亲电反响性调控的战略实现了基于二氟卡宾碳链增长的可控催化氟烷基化。
零价钯和一价铜具有不异的外层d电子数，但相较于零价钯，一价铜的氧化加成较慢，预示着一价铜二氟卡宾和零价钯二氟卡宾可能具有差别的反响活性。20世纪90年代，有学者提出铜二氟卡宾物种，但没有确凿证据证明该物种的存在，更没有对其相关反响性的研究。
基于对金属二氟卡宾络合物及其相关催化偶联反响的持久研究，张新刚课题组初次操纵双金属中心配位以及大位阻配体庇护两种战略合成、别离并表征了一价铜二氟卡宾[CuI]=CF2络合物。那两种战略得到的[CuI]=CF2物种均表示出亲电性，是Fischer型卡宾，与零价钯二氟卡宾[Pd0]=CF2的亲核反响性相反；此中单核铜（I）二氟卡宾在LiOTf的存鄙人，可以做为二氟卡宾源与烯醇硅醚和烯丙基溴发作偶联反响，合成二氟烷基化合物。基于那一性量，课题组操纵氯化亚铜（CuCl）做为催化剂、NaI为添加剂，以简单易得的BrCF2CO2K为二氟卡宾前体，实现了以廉价易得的烯醇硅醚和烯（炔）丙基溴亲电试剂做为反响组分对二氟烷基化合物的高效模块化合成。该铜二氟卡宾参与的催化偶联反响能以低至0.2mol%的催化剂载量实现十克级放大，具有催化效率高、官能团兼容性优良、反响系统简单、操做简便和不需要合成复杂含氟试剂等长处；所得产品能够做为多功用合成子停止快速转化合成复杂含氟环系化合物，从而为含氟分子的高效合成供给了新思绪，并为药物化学供给了高效简便办法。连系基元反响、对照尝试、关键中间体的别离和计算化学研究表白：亲电的[CuI]=CF2是该反响的活性中间体，可以承受亲核试剂的进攻生成新的氟烷基铜物种；该物种可与烯丙基溴发作氧化加成，并可再插入一个二氟卡宾，随后通过迁徙、β-F消弭等过程得到三氟代烯烃。研究还发现，添加剂NaI能够通过与CuCl构成盐型铜物种[NaCuCl(I)]延缓BrCF2CO2K释放二氟卡宾，从而进步反响效率。上述研究为铜二氟卡宾化学奠基了重要理论根底，并为二氟卡宾反响性的调控供给了新途径。
研究工做得到国度天然科学基金、国度重点研发方案和上海市科学手艺委员会的撑持。
基于铜二氟卡宾的催化模块化合成
来源：中国科学院上海有机化学研究所
本账号稿件默认开启微信“快速转载”
转载请说明出处
其他渠道转载请联络 weibo@cashq.ac.cn
发表评论