Angew. Chem. :有机硼试剂调控的电催化选择性脱氟反应

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氟元素是元素周期表中电负性最大的元素,有机分子在引入氟原子后往往表现出独特的物理、化学与生物特性。近年来,含有单氟或二氟烷基结构的有机功能分子因其特殊的化学性质,已经在生物医药领域显现出巨大潜力和科研价值,如何通过简捷高效的合成策略构建这类重要化合物便成为医药化学领域的研究热点。然而现有的合成策略通常使用高活性的氟烷基试剂,这会带来成本高、稳定性差、使用不便、反应效率低、原子经济性差、反应类型受限等诸多问题。


考虑到三氟甲基化合物的来源较为丰富,制备方法多且成本低,如果能够将三氟甲基中的一个或两个碳氟键进行选择性活化,这样不仅可以避免使用高活性、高成本的氟烷基试剂,还能极大增强反应的多样性。围绕这一关键问题,哈尔滨工业大学(深圳)的夏吾炯、郭林研究团队与沙特国王科技大学(KAUST)的Magnus Rueping课题组合作,提出了一种电化学促进的新型碳氟键选择性活化策略。



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研究发现,有机硼化物的使用对实现选择性氢化脱氟过程起着至关重要的调控作用,硼原子的外层空轨道能够作为路易斯酸与含有孤对电子的羰基氧原子发生有效键合,促进电化学条件下对羰基的阴极还原过程,并稳定电化学还原产生的烯醇式中间体。在两种不同芳基硼酸酯(2a和2b)的有效调控下,三氟乙酰胺和三氟乙酸酯结构中的碳氟键可以被连续可控的切断,高选择性产生氢(氘)化脱氟的双氟和单氟产物。

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作者通过密度泛函理论计算(DFT)对反应历程进行了详细研究,并解释了有机硼试剂的调控作用。机理研究表明,经电化学还原产生的硼自由基负离子与底物羰基发生键合作用是整个反应过程的决速步,该决速步的能垒与使用的硼试剂物种有关,并且决速步能垒会随着脱氟过程的进行而逐渐升高,从而保障了脱氟过程的可控性。

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综上所述,在该工作中,作者提出了一种电化学促进的新型氟键选择性活化策略。该项研究利用电解反应,通过添加不同的有机硼试剂,实现了多氟烷基的选择性脱氟氢(氘)化反应。该反应具有很好的底物普适性和应用性,反应机理也得到了深入研究。该反应为制备含有氟烷基结构片段的生物活性分子提供了一种新的思路。

文信息

Organoboron Reagent-Controlled Selective (Deutero)Hydrodefluorination

Zheng-Jia Shen, Dr. Chen Zhu, Xiao Zhang, Prof. Dr. Chao Yang, Prof. Dr. Magnus Rueping, Prof. Dr Lin Guo, Prof. Dr. Wujiong Xia


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202217244




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