CF3基团的双C-F键活化：连续的β-F消除和C-F键氧化加成策略

由于C–F键具有极高的键能以及三个F原子存在屏蔽效应，CF₃官能化一直是有机化学中的重要挑战。近日，合肥工业大学的许华建教授（点击查看介绍）研究团队报道了包含CF₃基团的化合物α-三氟甲基酮与芳基硼酸的脱氟/芳基化反应。

通过C-F键官能化来构建目标化合物分子已经成为有机合成的重要手段。CF₃基团含有三个等效的C-F键，通过选择性的C-F键活化反应可以构建各类化合物，尤其是含氟化合物。但由于C-F键具有极高的键能，CF₃基团的三个F原子存在空间位阻，其选择性活化研究进展缓慢。开创性的工作主要集中在各种非催化反应，包括化学计量的硅介导的氢化脱氟、低价铌介导的氢化脱氟和有机铝试剂介导的三氟甲苯活化。然而，这些方法通常需要相对苛刻的反应条件，因此化学选择性差。

近年来，CF₃基团活化的研究更多关注于过渡金属催化的选择性C-F键活化。迄今为止，使用Ni、Fe、Rh、Ir、Cu催化剂设计与sp²杂化碳连接的CF₃基团（例如三氟甲基烯烃、三氟甲基芳香烃、三氟甲基苯基酮等）的选择性C-F键活化已经得到Ichikawa、Ogoshi等人深入的研究。与以往的方法相比，新发展的方法通常在较为温和的条件下进行，并以较高的产率得到目标产物。这些反应同时具有极好的选择性和官能团兼容性。尽管人们在这一领域取得了重大的进展，但通过CF₃基团C-F键的活化直接合成含氟化合物的方法仍然有限，特别是更为惰性的C(sp³)-CF₃键的选择性催化反应更为稀少。

该研究以易于制备的α-三氟甲基酮和广谱的芳基硼酸作为原料，得到高Z 选择性的氟化-α,β-不饱和酮。该方法的优点包括：（1）该反应代表了首例过渡金属催化与sp³杂化碳相连的CF₃基团的选择性C-F键活化。（2）由于C-F键的能量较高，CF₃基团的C-F键活化反应相对较少。尽管Ni、Fe、Rh、Ir和Cu催化CF₃基团的C-F键活化已得到报道，但Pd催化的例子鲜有报道。因此，目前的工作也提供了一种罕见的Pd催化C-F键活化的例子。（3）α-三氟甲基酮的合成方法近年来得到广泛的开发，但将其作为合成子用于交叉偶联反应的策略还尚无报道。

DFT计算和实验结果表明，C-F键活化是通过连续的β-F消除和氧化加成来实现。这种策略也已经应用在生物活性分子的后期修饰中。相关研究成果近期发表在Chemical Communications 上，通讯作者为合肥工业大学的徐俊副教授和许华建教授，第一作者为合肥工业大学的研究生许雷。

该论文作者为：Lei Xu, Qi Zhang, Qiang Xie, Bei Huang, Jian-Jun Dai, Jun Xu and Hua-Jian Xu

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Pd-catalyzed defluorination/arylation of α-trifluoromethyl ketones via consecutive β-F elimination and C–F bond activation

Chem. Commun., 2018, 54, 4406, DOI: 10.1039/C8CC01568F

导师介绍

许华建

http://www.x-mol.com/university/faculty/49689