过渡金属催化C(sp3)-H键氟化反应的研究

Fluorinated compounds are important in pharmaceuticals, agrochemicals and materials. In addition, 18F-labled organic compounds are clinically used as radiotracers for positron emission tomography (PET). Traditional methods for the synthesis of fluorinated compounds suffer harsh conditions. So it is highly challenging to develop a mild and highly selectivity fluorination method. This project aims to develop a highly efficiency and selectivity C(sp3)-H bond fluorination method with a simple fluorinating reagent through a radical mechanism. The primary objectives include transition-metal catalyzed double or triple benzylic C(sp3)-H bond activation to prepare difluoromethyl or trifluoromethyl arenes, and fluorination of unactivated alkyl C(sp3)-H bond. So far no literature report is found to prepare difluoromethyl and trifluoromethyl arenes through benzylic C(sp3)-H bond activation with transition metal . This project will not only promote the development of fluorine chemistry, but also enlarge the application of fluorine chemistry in organic synthesis. Accordingly, it is of substantial value and significance.

含氟有机化合物由于其独特的性质，被广泛使用于医药，农药，材料科学以及用于正电子发射计算机断层显像(positron emission tomography PET)中的显像剂。但是，目前含氟有机化合物的制备往往反应条件比较苛刻。因此，在温和条件下高效、高选择性地对有机化合物的氟化反应一直是一个挑战性的难题。本项目拟采用自由基的反应机理，发展从简单易得的氟化试剂出发，实现C(sp3)-H键到C-F的高效，高选择性转化的新方法。具体研究内容包括：过渡金属催化下，通过两次，或三次苄位C(sp3)-H键的活化，实现苄位C(sp3)-H键的二氟甲基化，三氟甲基化反应；以及惰性C(sp3)-H键的氟化反应。其中，利用过渡金属催化的苄位C-H活化来制备二氟甲基化，三氟甲基化的方法还没有文献报道。本项目的开展，将促进氟化学的发展，扩大氟化学反应在有机合成中的应用，因而具有实际的研究价值和意义。

含氟有机化合物由于其独特的性质，被广泛使用于医药，农药，材料科学以及用于正电子发射计算机断层显像(positron emission tomography PET)中的显像剂。但是，目前含氟有机化合物的制备往往反应条件比较苛刻。因此，在温和条件下高效、高选择性地对有机化合物的氟化反应一直是一个挑战性的难题。本项目通过采用自由基的反应机理，实现了无过渡金属参与的未活化C(sp3)-H键的氟化反应和叠氮化反应，以及银促进的未活化C(sp3)-H键硫三氟甲基化的新方法。另外，我们发展了新型的三氟甲氧基试剂，首次实现了银催化的不对称烯烃的溴代三氟甲氧基化反应，底物适用范围广，适合于复杂分子的后期三氟甲氧基化。在项目开展过程中，共发表SCI论文9篇，包含1篇Nature Chemistry, 3篇Angew.Chem. Int. Ed. 本项目的开展，促进氟化学的发展，扩大氟化学反应在有机合成中的应用，因而具有实际的研究价值和意义。