自由基三氟甲硒基化反应研究

More recently, the introduction of CF3Se to organic frameworks give new fluorinated substituents with specific properties, have received a growing interest. From a retrosynthetic point of view, the direct trifluoromethylselenolation way provides the most elegant approach because the introduction of the CF3Se group can be envisaged without preliminary introduction of a selenium atom. The method of direct trifluoromethylselenolation is mainly include nucleophilic trifluoromethylselenolation and electrophilic trifluoromethylselenolation, However, there are only one example of radical trifluoromethylselenolation. The aim of this project is to develop the radical trifluoromethylselenolation reactions. We will focus on TsSeCF3 reagent, and synthesis some analogues RSO2SeRf at same time. Then, we will investigate the reaction activities of these analogues towards several alkyl radicals, which produced from radical decarboxylation, β-scission of cyclic tertiary alcohol and difunctionalization reaction of non-activated olefins, to develop some new methods for introduction CF3Se group to organic frameworks. It can be extend the use range of trifluoromethylselenolation, that will be more advantageous for synthesis of new drugs and new materials contained CF3Se group. At present, encouragingly results have been achieved from decarboxylative of trifluoromethylselenolation reaction of alkyl carboxylic acids. This results have greatly increased our confidence in the continued develop the radical trifluoromethylselenolation reaction.

最近，在分子中引入三氟甲硒基基团，可以赋予分子许多特殊的性质，吸引了越来越多课题组的研究兴趣。直接三氟甲硒基化反应避免了间接方法要预先制备含硒化合物的麻烦，但是直接三氟甲硒基化的方法主要局限在亲核三氟甲硒基化和亲电三氟甲硒基化两个方面，而自由基的三氟甲硒基化报道的非常少。本项目旨在发展自由基的三氟甲硒基化反应。我们围绕TsSeCF3展开，通过合成一系列类似物RSO2SeRf，研究他们对于烷基自由基的反应活性。主要从烷基羧酸脱羧、环状三级醇自由基开环以及非活化烯烃的双官能团化三方面入手，研究不同自由基前体与三氟甲硒基试剂的反应情况，发展新的构建三氟甲硒基化基团的方法。扩展三氟甲硒基化反应的使用范围，为含有三氟甲硒基基团的新药物、新材料的合成提供更加方便的方法。目前我们初步尝试了脱羧三氟甲基硒化，得到了令人鼓舞的结果，这个结果大大增加了我们继续开展自由基的三氟甲硒基化反应的信心。

三氟甲硒基基团的电子效应和亲水亲油系数介于三氟甲氧基和三氟甲硫基之间，因此在分子上引入三氟甲硒基可以合成具有特殊性质的化合物。我们计划以已知的TsSeCF3 为三氟甲硒基试剂，以羧酸、环状三级醇等作为碳自由基前体，实现碳自由基的自由基三氟甲硒基化。但在我们进行底物扩展的过程中，以TsSeCF3 作为三氟甲硒基试剂，通过自由基或者金属催化的三氟甲硒基化反应被陆续报道出来。同时自由基的脱羧三氟甲硒基化反应也被报道。由于TsSeCF3是法国Anis Tlili课题组最先报道出来，而且该课题组一直在进行该试剂的应用研究，因此我们希望可以设计合成一种全新的三氟甲硒基试剂。因此我们调整了研究内容。首先设计合成了新型N-三氟甲硒基糖精，作为高效、稳定的亲电三氟甲硒基试剂。接着考察了N-三氟甲硒基糖精与富电子芳环的直接三氟甲硒基化反应，经过条件筛选，我们发现在三氟乙醇中，苯甲醚可以被高效的三氟甲硒基化，不需要添加额外的催化剂。以三氟乙醇为溶剂，我们尝试不同结构的富电子芳环、芳杂环，发现都可以高效的得到相应的三氟甲硒基化的产物。对于电子云密度较大的芳环芳杂环，在零度下就可以反应，而电子云密度相对较小的底物，需要适当的升高温度。通过底物的拓展，我们发现该反应体系具有非常好的官能团兼容性，以及底物普适性。与已报道CF3SeCl相比，副产物是接近中性的糖精。非常适合复杂的天然产物和活性药物分子的后期修饰。我们尝试了一系列复杂的天然产物和药物分子，发现都可以顺利高效的得到三氟甲硒基化的产物。体现出该试剂可以作为一种高效的，可用于复杂分子后期修饰的三氟甲硒基试剂。在尝试不同类型底物三氟甲硒基化的同时，我们也发现了很多有趣的副反应，例如在无金属催化剂的条件下可以实现芳基硼酸的脱硼三氟甲硒基化，可以实现环状硫醚的开环S-三氟甲硒基化。对于该试剂的更广泛的应用，我们正在进行。