应用氟烷磺酰氟的协同双活化性质构建碳-碳键的研究

Per(poly)fluoroalkanesulfonyl fluorides (RfSO2F) have been successfully used to mediate one-step conversion of vicinal diol to cis-epoxide and to mediate conversion of alcohol to fluoride, etc, which showed its broad application in the construction of C-F and C-O bond, and in the total synthesis of natural products. Based on these preliminary research results, and the fact that RfSO2F contains RfSO2 fragment enabling it to activate hydroxy group and contains F enabling it to activate silyl group, we anticipate that RfSO2F can possess synergistically double-activation ability, namely, when a hydroxy-containing compound and a silyl group-containing compound co-existed in the solvent, RfSO2F can activate both of them resulting in the concurrent formation of carbocation center and carbanion center; the interaction of carbocation and carbanion will yield the product of C-C bond formation. On the basis of this novel hypothesis, in this project we plan to further investigate the following five kinds of C-C bond formation reaction synergistically mediated by RfSO2F in expectation of developing a novel and alternative methodology of the C-C bond formation and trifluoromethylation for organic synthesis: 1, The intermolecular C-C bond formation reaction of an alcohol and an enol silyl ether mediated synergistically by RfSO2F; 2, The intermolecular C-C bond formation reaction of an alcohol with a silane compound mediated synergistically by RfSO2F; 3, The novel trifluoromethylation of an alcohol and trimethyl(trifluoromethyl)silane CF3SiMe3 mediated synergistically by RfSO2F; 4, The intramolecular C-C bond formation of an alcohol containing an enol sily ether fragment induced synergistically by RfSO2F; 5, The intramolecular C-C bond formation through the reaction of RfSO2F with a compound containing both a hydroxy group and a silyl group.The above research results will help the development of a novel C-C bond formation method and a novel trifluoromethylation method. The results will also improve the application of silane products which are specific and fluent resources in Jiangxi Province.

氟烷磺酰氟(以RfSO2F表示)在诱导C-X键(如C-O,C-F等键)的构建和应用于天然产物的全合成方面已取得了一定的成就.在此基础上,利用该试剂分子中既含有氟烷磺酰基因而能活化羟基基团,又含有氟因而能活化含硅基团的特点,我们期待该试剂具有协同双活化作用,即当反应体系中同时含有醇化合物和硅化合物(或烯醇硅醚)时, 氟烷磺酰氟能同时活化这两个基团, 因而会同时产生正碳中心和负碳中心,两者结合将获得C-C键形成的产物.基于这一新奇的想法,在本项目申请中,我们拟将继续深入地考察氟烷磺酰氟协同诱导的醇化合物和烯醇硅醚化合物的分子间反应、醇化合物和硅化合物的分子间反应、醇化合物和三甲基(三氟甲基)硅烷的分子间反应、含烯醇硅醚的醇化合物的分子内反应和含硅基团的醇化合物的分子内反应,从而为有机合成提供一种新颖的碳碳键成键方法和一种新型的三氟甲基化方法。研究结果有助于提升江西优势资源硅化学品的利用价值。

氟烷磺酰氟试剂是一种高效的羟基活化试剂, 它可以和醇羟基反应, 生成活性很高的磺酸酯, 然后发生重排, 取代, 或消除反应. 它也可以和酸羟基反应, 生成活性很高的混合酸酐, 然后发生取代反应或其它反应. 我们利用该试剂的这些性质，已经研究了该试剂在C-F键的构建，C-O键的构建，C-N键的构建和C-S键的构建方面的应用，并取得了一些有意义的研究成果。这些研究成果能够应用于有机合成中。在已有研究结果的基础上，本项目中我们继续研究了氟烷磺酰氟试剂在有机合成上的应用，包括应用于C-C键的构建，C-N键的构建，P-O键的构建，现把本项目研究中所取得的成果概述如下。. 在第一部分工作中，我们按照项目任务书的内容，探讨了氟烷磺酰氟试剂活化醇化合物和硅化合物的偶联反应，遗憾的是，我们没能获得预期结果，但是在研究过程中，我们发现了该试剂能够方便地诱导醇和1，3-二羰基化合物之间的偶联反应，构建C-C键。文献的方法一般都是使用路易斯酸或固体酸催化剂，而我们的方法是在碱性条件下进行的，因此是对该方法的一个有效的补充。我们在研究中，还发现了氟烷磺酰氟/甲基三甲氧基硅烷/碱可以促进alpha-芳基-alpha-羟基酯(酮)的氧化反应，生成相应的酮化合物。不使用任何氧化剂，是该反应的一个亮点。. 在第二部分工作中，我们探讨了氟烷磺酰氟试剂诱导醛肟和alpha,beta-不饱和酮肟中羟基的反应。实验结果发现，氟烷磺酰氟能够很方便地诱导醛肟发生脱水反应生成相应的腈。而氟烷磺酰氟和alpha,beta-不饱和酮肟的反应则生成了很有应用价值的用常规方法难以合成的对酸敏感的N-烯基酰胺。反应条件都很温和，是这两类反应的一大亮点。. 在第三部分中，我们拓宽了思路，把氟烷磺酰氟试剂扩展到去诱导二苯基膦氧的反应中，并获得了有意义的实验结果。实验结果发现，在有氧气的氛围下，氟烷磺酰氟能够诱导二苯基膦氧和醇反应生成相应的二苯基膦酸酯。该方法有望被继续拓展到其它类型的有机膦的制备中。. 利用节余的资金，我们还尝试性地探讨了自由基反应和有机硫化合物的新型制备方法。我们获得了一些初步性的研究结果。我们开发了一种铜试剂促进的苄基C-H活化的方法，发展了一种NaI/HBr促进的烯烃双键的硫化反应。为后续基金申请打下了基础。. 总之，我们圆满地完成了本项目任务书中所提出的研究目标。