过渡金属催化醚氧原子α位C(sp3)–F键形成反应研究

Ethers are important chemical raw material and important structural units in drug molecules. However, the development of more simple, efficient method for direct functionalization of C(sp3)–H bonds adjacent to oxygen atoms of these simple molecules remains a quite challenging task owing to the lack of reactivity under many reaction conditions. Based on our previous work on direct formation of C(sp3)–N bond adjacent to oxygen atoms of ethers, in this project, tetrahydrofuran, dioxane and anisole were selected as representative substrates, we design reasonable implementation plans considering on fluorine atom extract of F-Metal intermediate and reductive elimination of F-Metal-C intermediate, aiming to construct an efficient method for the direct formation of C(sp3)–F bond adjacent to oxygen atoms of ethers. Meanwhile, detailed reaction mechanism will be clarified. And on this basis, we hope this strategy could provide an experimental support and theoretical basis for other functionalization of C(sp3)–H bonds adjacent to oxygen atoms of these simple ethers.

醚类化合物是重要的化工原料以及药物分子中重要的结构单元。然而，由于其相对惰性的特点，发展简单、高效的醚氧原子α-位C–H键直接官能化的反应仍然是具有挑战性的工作。在我们小组前期醚氧原子α-位C(sp3)–N键构建基础之上，本项目以四氢呋喃、二氧六环和苯甲醚为代表性底物，基于氟-金属中间体的氟原子拔除机制以及氟-金属-碳中间体的还原消除机制，设计了合理的实施方案，拟实现首例醚类化合物氧原子α-位C(sp3)–F键的形成反应，同时阐明该反应的作用机制。在此基础上，最终为醚类化合物氧原子α-位C(sp3)–H键的其它官能化反应提供实验支持和理论依据。

过渡金属催化芳烃C–H键的官能化反应，已经成为芳烃区域选择性官能化的一种重要策略，因其潜在合成价值，成为该领域的研究热点。有机氟化合物常见于药物分子和有机功能材料中，发展绿色高效的构建碳氟键的新方法令人期待。在我们小组前期醚氧原子α-位C(sp3)–N键构建基础之上，本项目开展了醚类化合物氧原子α-位C–H键，喹啉衍生物C2位C–H键的氟化反应。在此工作基础上，我们从绿色化学的角度出发，在无金属参与条件下，高区域选择性的实现了首例喹啉C-3位的碘化反应；此外，利用高价铜活化策略，克服了已经报道的喹啉胺化反应需要活化的卤代喹啉或者氧化喹啉作为反应前体的限制，高区域选择性的实现了首例非活化喹啉C2位的胺化反应。。