上海有機所在水促進的氟化學反應研究中獲得新發現

　　含氟有機化合物在生命科學和材料科學中具有不可替代的重要用途。近年來，如何高效合成各種含氟有機分子已成為國內外合成化學界的研究熱點。盡管氟元素是地殼層中含量最豐富的鹵素(氟元素基本以螢石等無機化合物的形式存在)，但是天然有機含氟化合物(指含有碳-氟鍵的化合物)的種類及含量都很稀少。一般認為，造成這一反差的原因之一是在碳-氟鍵形成過程中，天然存在的氟化試劑(主要是氟離子)容易受水的影響而降低甚至失去反應活性。另一方面，在過去一個多世紀以來，化學家開發出了一系列非天然的氟化試劑，并且在各種含氟醫藥、農藥、功能材料的創制中得到了廣泛應用。那么，這些非天然的氟化試劑是否也像天然氟化試劑一樣受到水的負面影響呢?多年以來，學術界對于這個問題的研究非常少。

　　最近，中科院上海有機化學研究所有機氟化學院重點實驗室胡金波課題組通過研究發現，在一些有機氟化學反應中，水不僅不會帶來負面影響，而且還會高效促進這些氟化學反應;甚至在某些氟化學反應中，雖然水不是反應物，但是水的存在對于反應的順利進行起著決定性的作用。這些研究表明，水這種大自然中最易得的“綠色”溶劑，今后有可能在各種氟化學反應中發揮重要作用。

　　該課題組在探索三氟甲基化反應的新成鍵模式過程中，首次研究了三氟甲基銅(由碘化亞銅與親核三氟甲基化試劑TMSCF3在氟化銫作用下制得)與重氮化合物通過氟烷基銅卡賓中間體進行的氟烷基遷移插入反應，找到了一種合成α–三氟甲基羧酸酯的普適性新方法。他們發現，向體系中添加適當量的水，不但不會明顯影響三氟甲基銅的穩定性，而且還可以大大促進三氟甲基化反應的順利進行。初步機理研究表明，水的存在可以消除碘離子對三氟甲基銅反應活性的抑制作用，從而有利于三氟甲基銅與重氮化合物的作用，繼而發生三氟甲基的轉移。論文在《美國化學會志》發表后(J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 15257)，成為該期刊網絡版2012年10月份被下載次數最高的十篇文章之一，并且被Synfacts收錄(Synfacts 2012, 8, 1361)。

　　該課題組還在水/有機溶劑反應體系中，采用二價銅鹽作為路易斯酸催化劑，利用他們自己開發的親電二氟甲基化試劑以及商品化的親電三氟甲基化試劑(Togni試劑)，首次實現了對α,β-不飽和羧酸的脫羧二氟甲基化和三氟甲基化反應(Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 3944;Synfacts介紹了此工作Synfacts 2012, 8, 750)。隨后，他們發現該氟烷基化脫羧反應還適用于β,γ-不飽和羧酸類底物(Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 11545)。在該研究中，他們發現水的存在對于反應的順利進行至關重要。對照實驗表明，在無水條件下的反應產率顯著低于在水/有機溶劑混合體系中的產率。該方法的亮點是不但反應的區域和立體選擇性很高，而且由于反應對水和氧氣不敏感，操作簡單易行。該方法在其它不飽和羧酸體系中的拓展研究正在進行之中。

　　上述研究工作得到國家自然科學基金委、科技部和中國科學院的資助。

利用Togni試劑對α,β-不飽和羧酸的脫羧二氟甲基化和三氟甲基化反應