新型三氟甲氧基化试剂的创制及其反应研究

The trifluoromethoxylation is the focus of current fluorine research and has increasingly become important in pharmaceuticals, agrochemicals, and materials owing to its unique characteristics. The direct trifluoromethoxylation is the simplest and most efficient way to introduce trifluoromethoxy group into the molecules, which is the trend of future development. However, the fewer trifluoromethoxylating reagents have restricted its further development. This project utilizes the high reactivity of peroxides to design and develop new trifluoromethoxylating reagents ROOCF3 with O-O skeleton. The research contents mainly include the direct electrophilic and radical trifluoromethoxylation of an array of nucleophiles such as aromatic heterocyclic or alkyl substrates under mild conditions, which can solve the troublesome problems of current trifluoromethoxylation. These systematic studies will provide a new solution for the direct trifluoromethoxylation of small organic molecules, especially for the late-stage functionalization of complex molecules, and also provide a methodology for the development of other oxyfluoroalkyl reagents.

三氟甲氧基化反应由于其重要的特性，在医药、农用化学品、材料等领域有重要的应用，是目前氟化学领域研究的热点。直接的三氟甲氧基化反应是向分子中引入三氟甲氧基的最简单和最高效的方法，是未来发展的趋势。然而目前较少的三氟甲氧基化试剂也制约了其进一步的发展。本项目利用过氧化物的高反应活性，设计和发展了O-O骨架的新型三氟甲氧基化试剂ROOCF3。主要研究内容包括芳杂环和烷基等不同亲核试剂在温和条件下的直接亲电型或自由基型三氟甲氧基化反应，解决目前向分子引入三氟甲氧基存在的一些问题。上述的系统研究，将为有机小分子特别是复杂分子后期直接引入三氟甲氧基提供新的解决方案，也为其他氧氟烷基试剂的创制提供方法学参考。

C-X键（X = C, N, S）的构建是有机合成研究的热门方向，也是药物研发与化学工业的重要反应类型。很多人名反应都是围绕C-X键来进行的，例如钯催化的Suzuki偶联，Heck偶联以及Buchwald-Hartwig偶联反应等。学术界与工业界的科研人员，也一直努力在扩展钯或镍催化偶联反应的反应范围，为简洁高效的有机合成转化提供重要的方法学参考。.螺芴是一系列光电功能材料的核心骨架，然而现有合成方法存在反应步骤繁琐、方法少等缺点，极大的限制了这类框架的应用。芳基卤素是有机合成中的基础化工原料，钯催化的不同芳基卤化物的交叉偶联反应是构建联芳基或者多环芳烃氢碳（PAHs）化合物的重要方法。然而，芳基卤化物极易发生自身偶联反应，使反应的效率大大降低。这里我们发展了钯催化的邻碘联苯与溴代萘酚交叉偶联反应来构建有重要价值的螺芴骨架分子，通过利用溴代萘酚邻位的氧负离子与C(aryl), C(aryl)-五元环钯的鳌合配位作用，使两种芳基卤代物高选择性地发生交叉偶联反应，并且成功避免了芳基碘化物的自身偶联。.胺类化合物在生物活性成分、功能分子和合成切块中占有突出地位。最近的调查表明，在药物化学和工业应用中，C-N键偶联反应是继C-C键偶联之后最常用的交叉偶联方法。除了经典的Buchwald-Hartwig胺化、Ullmann缩合、Chan-Evans-Lam偶联及导向的C-H胺化外，近些年来利用廉价易得的芳基羧酸的脱羧胺化反应也引起了化学家们的广泛兴趣。然而，目前脱羧胺化反应研究进展缓慢且具有很大的挑战性，主要局限于邻位带有强吸电子基的芳基羧酸与活化的胺化底物。这里我们发展了钯催化下富电子芳基羧酸与非活化胺的脱羧胺化反应，为现有的芳基羧酸的氧化脱羧胺化提供重要的方法学补充。.有机硫化物在合成化学、生物过程和材料科学中具有基础的重要性和广泛的研究兴趣。为了开发无硫醇反应的策略，利用硫正离子通过还原偶联策略获得含硫化合物已经引起了化学家相当大的关注。到目前为止，由于缺乏合适的硫亲电试剂和有机卤化物的容易自身偶联，很少有关于C-S键形成的还原硫醚化的报道。这里我们发展了原位生成的氧化还原活性亚磺酰基砜原位还原生成亲电型的硫化试剂，可用于与多种有机碘化物/溴化物/氯化物的还原偶联反应。这一策略可为氧化还原活性亚磺酰基砜在有机合成中的催化应用开辟新的机会，以获得高价值的硫醚化产物。