顆粒在線訊：近期，中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所有機(jī)氟化學(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張新剛課題組在選擇性C-F鍵活化官能團(tuán)化方面取新進(jìn)展，首次提出利用可見(jiàn)光生成激發(fā)態(tài)的零價(jià)鈀催化劑對(duì)C-F鍵進(jìn)行選擇性活化的概念，實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光誘導(dǎo)的鈀催化下三氟甲基芳烴和芳基硼酸的選擇性脫氟芳基化反應(yīng)。

　　含氟有機(jī)化合物在醫(yī)藥、農(nóng)藥和材料等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。從合成原料易得性和簡(jiǎn)潔性角度來(lái)講，采用多氟化合物進(jìn)行選擇性的C-F鍵活化官能團(tuán)化是一種高效合成少氟化合物的策略。當(dāng)前對(duì)C-F鍵選擇性活化官能團(tuán)化的研究主要集中于對(duì)芳烴C(sp2)-F鍵的選擇性官能團(tuán)化反應(yīng)研究。對(duì)在非活化骨架上的全氟基團(tuán)C(sp3)-F鍵（例如三氟甲基芳烴、ArCF3）選擇性活化存在較大挑戰(zhàn)，利用具有強(qiáng)大催化能力的過(guò)渡金屬對(duì)非活化的三氟甲基C-F鍵進(jìn)行活化直接官能團(tuán)化的催化偶聯(lián)反應(yīng)目前還未實(shí)現(xiàn)。

　　課題組考慮到三氟甲基芳烴的廉價(jià)易得性，認(rèn)為其可作為制備二氟烷基芳烴（ArCF2-FG）的理想前體，利用過(guò)渡金屬實(shí)現(xiàn)對(duì)C-F鍵的氧化加成，進(jìn)而完成對(duì)三氟甲基芳烴C-F鍵的選擇性活化官能團(tuán)化。這一過(guò)程主要存在兩方面挑戰(zhàn)：第一，C-F鍵是與碳鍵合的化學(xué)鍵中的最強(qiáng)鍵，過(guò)渡金屬對(duì)非活化三氟甲基中的C(sp3)-F鍵的氧化加成具有很高能壘；第二，反應(yīng)生成的產(chǎn)物二氟烷基芳烴化合物中的C(sp3)-F鍵鍵解離能（BDE）弱于ArCF3，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)物繼續(xù)脫氟，形成過(guò)度脫氟副產(chǎn)物。

　　據(jù)此，該研究利用激發(fā)態(tài)的零價(jià)鈀催化劑設(shè)計(jì)了經(jīng)歷單電子轉(zhuǎn)移途徑的C-F鍵氧化加成策略，成功實(shí)現(xiàn)三氟甲基芳烴與芳基硼酸的選擇性脫氟芳基化反應(yīng)。這是首例利用過(guò)渡金屬催化偶聯(lián)實(shí)現(xiàn)的三氟甲基C(sp3)-F鍵選擇性碳官能化的反應(yīng)，也是首例激發(fā)態(tài)鈀催化劑對(duì)C-F鍵的偶聯(lián)反應(yīng)。該反應(yīng)通過(guò)可見(jiàn)光產(chǎn)生激發(fā)態(tài)的零價(jià)鈀催化劑為鈀對(duì)C(sp3)-F鍵經(jīng)由單電子轉(zhuǎn)移路徑的氧化加成提供活化能，解決了過(guò)渡金屬鈀對(duì)惰性C(sp3)-F鍵的活化問(wèn)題。該反應(yīng)的脫氟選擇性主要是由整個(gè)催化循環(huán)決定的，可通過(guò)調(diào)控反應(yīng)底物的濃度、配體、堿，以及反應(yīng)底物的取代基和位阻等因素來(lái)調(diào)控催化循環(huán)中不同步驟的反應(yīng)速率，從而解決體系中過(guò)度脫氟的問(wèn)題。因此，即使反應(yīng)產(chǎn)物擁有相對(duì)較低的C-F鍵鍵能，也能通過(guò)不同反應(yīng)參數(shù)的調(diào)控對(duì)過(guò)度脫氟進(jìn)行有效的抑制。

　　該研究提出的“利用可見(jiàn)光誘導(dǎo)生成激發(fā)態(tài)過(guò)渡金屬催化劑，對(duì)C-F鍵實(shí)現(xiàn)選擇性活化”的概念為過(guò)渡金屬催化的偶聯(lián)反應(yīng)提供了新思路，使通過(guò)選擇性C(sp3)-F鍵官能化獲取少氟有機(jī)化合物有了更多可能。

　　相關(guān)成果發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》上，研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)的資助。

可見(jiàn)光誘導(dǎo)的鈀催化下芳基硼酸對(duì)三氟甲基芳烴的選擇性脫氟芳基化

反應(yīng)機(jī)理