非环状三氟甲基高碘化物的形成及其参与的三氟甲基化新反应研究

CF3-containing compounds have unique increased chemical reactivity and biological activity. Thus, it is highly desired to establish the efficiently new methods for introducing CF3 into organic molecules. Commercially available Togni's reagent, in which CF3 is bonded on cyclic hypervalent iodine(III), have proved to be quite efficient as electrophilic trifluoromethylated regeants. However, the synthesis and applications of its instable acyclic analogue still challenge the field of organofluorine chemistry. This research proposal is devoted to develop a kind of trifluoromethylated reagent based on acyclic hypervalent iodine(III) for the first time and to explore their applications in the C-CF3 bond formation reactions. It includes: study on in situ formation and reactivity of [ArICF3]⊕and their applications in C-H trifluoromethylation of arenes, decarboxylative trifluoromethylation and trifluoromethylcyclization reaction of unsaturated carboxylic acids and their derivatives. An initial asymmetric trifluoromethyl -cyclization reaction will be also involved.

含三氟甲基的化合物常具有显著增强的化学及生物活性，向有机分子中引入三氟甲基的新方法令人期待。已商品化的Togni试剂是一类环状三氟甲基高碘化物，被证明是最有效的亲电三氟甲基化试剂之一。然而，关于它的非环状类似物的合成与应用却是有机氟化学领域中颇具挑战性的研究课题。本项目拟探索活性可调变、非环状的三氟甲基高碘化物在三氟甲基化反应中的应用。即从TMSCF3和高碘试剂出发，采用现场形成三氟甲基高碘物种的方法，开展三氟甲基化反应研究。主要研究内容如下：探索芳基三氟甲基高碘正离子[ArICF3]⊕的现场形成及反应活性；开发其在C-CF3成键反应中的应用，包括在芳烃的C-H三氟甲基化、alpha，beta-不饱和酸的脱羧三氟甲基化以及不饱和羧酸及其衍生物的三氟甲基化环合反应中的应用；在此基础上，初步探索手性三氟甲基高碘化物在不对称合成中的应用。

含三氟甲基的化合物常具有显著增强的化学及生物活性，向有机分子中引入三氟甲基的新方法令人期待。已商品化的Togni试剂是一类环状三氟甲基高碘化物，被证明是最有效的亲电三氟甲基化试剂之一。然而，关于它的非环状类似物的合成与应用却是有机氟化学领域中具有挑战性的难题。本项目首次探索了活性可调变、非环状的三氟甲基高碘化物在三氟甲基化反应中的应用。设计从TMSCF3和高碘试剂出发，采用现场形成三氟甲基高碘物种的方法，开展了三氟甲基化反应研究。主要研究结果如下：1）以2,3-二甲基吲哚的三氟甲基化反应为模型反应，筛选并评价了现场生成的具不同取代芳基的三氟甲基高碘化物Ar(I+)(CF3)(X)的反应活性；2）通过现场形成的[PhI+CF3]物种实现了富电子芳烃，包括吲哚、芳醚、烷基取代的芳烃的C-H三氟甲基化反应；3）通过现场形成的[PhI+CF3]物种实现了alpha-羧基二硫缩烯酮的脱羧三氟甲基化反应，制备了alpha-三氟甲基二硫缩烯酮类物质；4）通过现场形成的[PhI+CF3]物种实现了邻甲硫基取代的苯乙炔以及N-烯酰基-N-苯基酰胺类物质的三氟甲基化环合反应，制备了3-三氟甲基苯并噻吩及三氟甲基取代的吲哚酮类物质；5）使用现场形成的[PhI+CF3]物种实现了NH亚胺的N-三氟甲基化反应，制备了含NCF3的亚胺类物质；6）结合核磁共振、高分辨质谱等测试手段进，进一步确定并评价了现场生成的三氟甲基高碘活性物种的形成及反应活性，证明了其参与的三氟甲基化反应属于离子型反应；7）首次通过阴离子交换方法获得了PhICF3Cl。总之，通过开发新型三氟甲基化试剂开展三氟甲基化反应研究，是发展新型、高效的C-CF3 及 N-CF3 键形成方法的重要途径，对有机氟化学研究领域中重要的三氟甲基化方法学的建立提供指导。