可见光催化烷基三氟甲基化合物的合成研究

The synthesis of trifluoromethyl-containing compounds has become a hot research topic. The trifluoromethyl group has the characteristics of strong electron-withdrawing, stable C-F bond and lipophilicity. Thus, the introduce of CF3 group into drugs can effectively improve their lipophilicity, absorbability and metabolic stability. The alkyl-CF3 structures are also widely used in drugs or bioactive compounds. However, the highly efficient synthesis of these compounds remains an important challenge. In this proposal, we will develop the synthesis of alkyl-CF3 compounds by the use of visible light photoredox catalysis. We intend to try the trifluoromethylation of a series of alkyl source such as alkyl halides, alkyl carboxylic acid, alcohols. The control of the stereo-selectivity of chiral substrates will also be investigated. On these bases, we will develop a general method for the preparation of alkyl-CF3 (especially tertiary carbon trifluoromethyl) compounds. At the same time, the newly developed method will be used in the synthesis of drugs or bioactive compounds.

三氟甲基化合物的合成已成为研究热点。三氟甲基具有强吸电子性、稳定的C-F键以及亲酯性等特点，因而在药物分子中引入三氟甲基可以显著地改善其亲脂性、可吸收性、化学以及代谢稳定性。含有烷基三氟甲基[C(sp3)-CF3]结构的有机化合物也被广泛应用于药物或生理活性分子中。然而，这类化合物的高效合成仍是当前一项重要挑战。本项目计划发展可见光催化烷基三氟甲基化合物的合成反应。我们将尝试一系列烷基来源，如烷基卤化物、烷基羧酸、脂肪醇等的三氟甲基化反应；尝试手性底物的立体构型控制；在此基础上发展可见光催化烷基三氟甲基（特别是三级碳三氟甲基）化合物合成的通用方法。与此同时，该方法还将应用于含有三氟甲基的药物或生理活性分子合成中。

光催化的自由基反应具有条件温和、操作简便、底物兼容性好等特点。因而，光催化自由基反应近年来成为有机化学的研究热点之一。本项目开展了自由基反应的探索，发展了自由基介导的铜催化三元环醇的开环三氟甲基化反应，实现了烷基-三氟甲基的快速合成。同时，我们结合有机光化学的研究，发展了光催化自由脱硼反应：（1）可见光催化烷基三氟硼酸钾盐的自由基脱硼腈基化反应，该反应为烷基腈（1、2、3级）的合成提供一种新方法；（2）可见光催化的吡啶氮氧化物烷基化反应，该反应实现了吡啶C2位选择性烷基化，并且能够实现环吡司的快速合成。此外，我们还开展了自由基介导的银催化C-O合环反应的研究，发展了芳香内酯的绿色、高效合成方法。我们开展了可见光和银铜催化的自由基反应的研究，实现了多种高附加值的分子的快速、简便合成，丰富了自由基化学领域的研究内容，为后续自由基反应的研究打下基础。