基于亚磺酸盐的含氟甲硫基化反应研究

Fluoromethylthiolated compounds are important parts in the field of chemistry and chemical engineering. Although unexpensive industrial product sodium trifluoromethanesulfinate-based trifluoromethylthiolation has advantage of economy, there are some significant disadvantages including the use of stoichiometric metal, the limitation of substrate scope and the unclear reaction mechanism. In order to solve the issues of limitation of substrates, the project will investigate the strategies including forming new [SCF3] intermediate, adopting super acidic system and modifying the reaction routine via CF3SO; The project will study transition-metal-catalyzed or metal-free catalytic system for the improvement of practicality of the technology; In addition, the project will extend to the reaction of di or mono-fluoromethyl and trifluoroethylthiolation on the base of figuring out the reaction mechanism by instrument detecting and theoretical calculation. The fluoromethylthiolation technology will be developed and the corresponding fine-chemicals and pharmaceuticals will be enriched in this project.

在化学化工领域，含氟甲硫基化合物是重要的组成部分。三氟甲基亚磺酸钠（NaSO2CF3）是一种便宜易得的工业品，以此为三氟甲硫基化（SCF3）试剂的方法，虽然具有明显的经济性，但存在使用当量金属作催化剂，底物范围窄，和机理阐释不清等缺点。针对存在的问题，项目探索形成新[SCF3]中间体、利用超酸体系、更改反应路线使反应经由三氟甲基亚砜(CF3S=O)化等策略，以解决底物范围窄的问题，使技术实用于常规亲核底物；研究Cu或Ag等过渡金属催化或无金属催化的反应体系，提高方法的实用性，使技术具有明显的工业化前景；利用仪器跟踪和理论计算等手段探明基于亚磺酸盐的SCF3反应机理；在制备相应的含氟甲基亚磺酸钠盐的基础上，将方法扩展至SCF2H、SCFH2和SCH2CF3反应，发展含氟甲硫基化技术，丰富相关精细化工和医药产品。

项目通过脱氧还原便宜易得的三氟甲基磺酸钠的技术方法，解决了三氟甲硫基化反应过程中安全性和经济性的问题，为实现三氟甲硫基药物及相关精细化工产品的工业化生产的提供了一条重要的参考路径。.目前市面上的三氟甲硫基化试剂，均直接或间接需要使用气态而且毒性高的三氟甲硫醇衍生物或制备过程条件苛刻的三氟甲硫基盐为原料，很大程度上限制了三氟甲硫基化的工业化发展及其相关医药化工产品的应用。针对目前存在的问题，急需开发一种廉价且性状稳定的新型三氟甲硫基化试剂。而三氟甲基亚磺酸钠（CF3SO2Na）是一种便宜易得的工业品，性状为稳定的白色固体，易于运输保存。项目开发了CF3SO2Na作为SCF3试剂的反应体系，并实现了室温下的温和反应条件，使原本“高不可攀”的SCF3反应变得“平民化”。项目核心创新点就是把过去只能作为CF3试剂的CF3SO2Na开发为了一种SCF3试剂，建立了三氟甲基磺酸钠/磷还原剂的反应体系，揭示了CF3SO2Na经脱氧还原生成SCF3活性前体并进一步参与SCF3反应的机理。项目丰富了含氟亚磺酸钠盐的氟烷基种类，使基于含氟亚磺酸盐的含氟甲硫化反应具有通用性和实用性。.项目核心学术思想和实用价值，被国内外同行广泛引用，并用“便宜/廉价”、“实用”、“稳定”、“直接”、“首次”、“工业应用”等明显的词语进行积极评价；国内外同行直接利用项目的学术思想和反应体系开发了5种SCF3反应试剂和6种基于CF3SO2Na的反应用途。项目“一种硫全氟烷基化的芳香族衍生物合成方法”等4项核心专利得到转化，转化合同金额达到1800万元。.项目研制过程中在“Nat. Commun.”“CCS Chemistry” 等国际国内SCI一区期刊上发表论文14篇。项目负责人入选江苏省“333”第二层次。项目培养了9名研究生（博士研究生7名）。