涉及亲电烯丙基金属中间体的氟化反应研究

Fluorine-containing organic compounds have found applications in many fields such as medicine, biological science, material science, aeroscience, etc. Transtion-metal catalyzed sp3 C-F bond formation reactions is an important but relatively less explored field. π-Allyl metallic species are relatively stable yet electrophilic intermediates. The allylic substitution reactions of these species, especially palladium catalyzed allylic substitutions with carbon, nitrogen, oxygen nucleophiles have found wide applications in organic synthesis. They were recently found to undergo nucleophilic attack by fluoride ion, representing a powerful process for the production of allyl fluorides as fluorine-containing synthons. Based on the approaches for the generation of π-allyl palladium species, this proposal aims to explore the reactivity of the π-allyl palladium species derived from of carbopalladation of 1,3-diene (type 1) and oxidative addition of 2-halo-1,3-diene (type 2) towards nucleophilic fluorination with simple fluoride sources, which is expected provide alternative methodologies for the synthesis of allylic fluorides, fluorodienes and enantioenriched α-fluoroallenes with broad substrate scope. Mechanistic investigations into these types of chemistry will aid the development of more efficient fluorination methodologies.

含氟化合物在医药、农药、生命科学、材料科学、航空航天等各个领域具有广泛的应用，在社会生产生活中具有重要的地位。过渡金属催化的sp3 C-F键的合成报道较少，反应类型较为单一。π-烯丙基金属中间体是一类较为稳定的亲电有机金属中间体，很多金属，如钯、铑、铱、铜等都可以形成这类中间体。其中钯催化的与碳、氮、氧等亲核试剂的烯丙基化反应已经被广泛应用于合成化学中。最近研究发现这类中间体在一定条件下可以与氟负离子反应得到烯丙基氟化产物。本项目计划探索从1,3-二烯的碳钯化过程和2-卤代-1,3-二烯的氧化加成产生的相应π-烯丙基钯中间体的烯丙位亲核氟化过程，以期实现高效合成多取代烯丙基氟化物的方法，进一步扩展这类反应的产物复杂性，并实现亚烷基π-烯丙基钯中间体的不对称烯丙基氟化反应，为应用领域提供新型高效的氟化反应方法学。

尽管近几十年来，过渡金属催化已经取得了重要进展，许多有机分子结构的合成仍然存在效率低下、步骤繁琐甚至不易获得等问题。这些因素极大限制了其在各种应用领域，如药物、材料等领域的进一步应用。本项目着眼于利用过渡金属催化发展一些重要结构骨架新型合成方法，主要开展了钯催化的联烯的碳氟化反应、铜催化的环丙烯类化合物的新型催化转化、炔烃的胺化反应等，为烯丙基氟化物、手性硝酮、烯丙基磷酸酯和烯丙基胺、官能团化烯胺等化合物的高效制备提供了简洁的新策略。其中，基于环丙烯类化合物的新型转化过程的探索，已经在手性硝酮的合成上取得了重大的突破性进展，为肟的Cope型氢胺化反应提供了高效的新型不对称催化策略，预期将在手性硝酮的高效合成中具有广阔的应用前景。项目执行三年期间，共发表SCI研究论文6篇，其中包括J. Am. Chem. Soc 1篇、受邀撰写综述性论文2篇。部分结果被受到了同行的高度评价，并被Synfact和中国有机化学杂志亮点介绍；受邀撰写的综述论文两年来被他引30次；部分研究结果已申报中国专利。另外，课题组在环丙烯化学研究中已经在几个方向上取得了重要进展，许多后续工作正在进行。