手性有机小分子催化下对映选择性的氟化和三氟甲基化反应研究

The research project will investigate the organocatalytic enantioselective fluorination and trifluoromethylation reactions. The organocatalysts used in this project are chiral bifunctional thioureas, Br?nsted acids or N-heterocyclic carbenes. The main research works in this project are as following: 1) Organocatalytic enantioselective electrophilic fluorination reactions using Selectfluor, NFSI and NFPY as electrophilic fluorination agents; organocatalytic enantioselective electrophilic trifluoromethylation reactions using Yangupol's, Umemoto's and Togni's agents as electrophilic trifluoromethylation ageants. 2) Organocatalytic enantioselective nucleophilic trifluoromethylation and fluorination reactions using Ruppert-Prakash ageant as trifluoromethylation ageants and n-Bu4NHF2 as nucleophilic fluorination agent. 3) organocatalytic asymmetric trifluoromethylation reactions using trifluoromethyl- containing building blocks.

本项目主要研究手性有机小分子，例如手性双官能团硫脲、手性Br?nsted 酸及手性氮杂卡宾等催化下对映选择性的氟化及三氟甲基化的新方法，主要的研究内容为：1）研究手性有机小分子催化下，以Selectfluor、NFSI、NFPY等为亲电氟化试剂的对映选择性的亲电氟化反应，以Yangupol、Umemoto、Togni试剂为亲电三氟甲基化试剂的对映选择性的亲电三氟甲基化反应。2）研究手性有机小分子催化下，以Ruppert-Prakash 试剂为亲核三氟甲基化试剂的对映选择性的亲核三氟甲基化反应，探索手性有机小分子催化下，以n-Bu4NHF2为氟源的对映选择性的亲核氟化反应。3）研究手性有机小分子催化下，含三氟甲基有机小分子为合成砌块的不对称三氟甲基化反应。

近年来，有机氟化物在医药、农药及材料领域的应用越来越广泛。目前有高达40%的上市农药分子中含有氟原子，高达20%的上市医药分子中含有氟原子。其中有许多含氟药物分子中都含有手性氟原子或三氟甲基基团，因此研究如何高效地构筑含手性氟原子和手性三氟甲基有机化合物的新方法就显得尤其重要。本项目以探索手性氟化物及手性三氟甲基化合物的合成新方法为研究目标，主要进行了手性有机小分子催化下，各种亲电、亲核的氟化试剂和三氟甲基化试剂对有机底物不对称氟化及三氟甲基化反应研究。利用本实验室设计合成的手性单噁唑啉配体形成的手性金属络合物为催化剂，进行了不对称氟化及三氟甲基化反应研究。研究发现手性硫脲及手性磷酸可用于一些底物的不对称氟化及三氟甲基化反应中，得到了令人满意的结果，但手性氮杂环卡宾催化下的反应未取得较好结果。手性单噁唑啉配体显示出了较好的结果。另外我们将三氟甲基酰腙类化合物发展成了一种稳定、易得的三氟甲基合成砌块，可用于合成各种三氟甲基取代的含氮化合物，特别是三氟甲基氮杂环化合物的合成，其不对称反应有待继续进行。首次将工业上廉价、易得的三氯异腈尿酸用于TMSCF3参与的三氟甲基化反应中，取得了很好的效果，为TMSCF3用于工业生产提供了又一个机遇。