联硼作为还原剂在含氟有机化合物合成中的应用研究

How to realize highly efficient, highly selective, and sustainable synthetic methods is the highest priority in modern synthetic organic chemistry. Boron chemistry is one of the most important and active field in organic chemistry and diborons as borylating reagents have been widely employed in the preparation of organoboron compounds. Surprisingly, other properties of diborons, such as reductive property have barely been reported and far underdeveloped so far. Recently our research group made some preliminary progress on the development of concise, highly efficient and highly selective methods with diborons. We found diboron along with Cu catalyst could promote the generation of special fluorine-containing alkyl radicals, which features with particular properties that other similar radicals do not have, and in these transformations, diborons act as reductant. The main goal of this proposal will continue to gain insight into reaction mechanisms, design and develop new synthetic strategies especially chiral strategies on fluorine-containing compounds synthesis. By doing these, we hope we can promote the development of radical-involved asymmetric synthesis as well as application of diborons as reductant in organic synthesis, enrich boron chemistry, and provide more synthetic strategy on the preparation of fluorine-containing drug molecules.

现代合成化学方法研究中，如何实现高效、高选择性、可持续发展，已成为有机化学研究的首要目标。硼化学一直是化学的一个重要分支，联硼化合物作为一种价廉、易得的硼试剂被广泛地应用在有机硼化合物的制备中，但是有关它的其他性质，尤其是作为还原剂在合成上的报道非常少。申请人课题组近期在硼化学研究领域进行了一些初步研究和探索，我们发现联硼作为还原剂和金属Cu共同作用下可以产生含氟自由基，该自由基有着一般情况下相同自由基不具备的特殊反应活性，可以进行一些高效、高选择性的化学合成。本项目拟以上述的结果为基础，进一步深入研究联硼作为还原剂和金属Cu共同作用下产生的含氟自由基的机理，将该体系进一步运用到含氟化合物参与的合成反应，尤其是不对称合成反应，以期进一步发展自由基不对称合成以及联硼作为还原剂在有机合成中的应用，促进硼化学研究的发展，并大大丰富含氟化合物的制备，为含氟药物分子的合成提供更多的策略。

含氟有机化合物由于具有独特的性质，如亲脂性和抗氧化性以及高度的物理和化学稳定性等而被广泛应用于生命科学和材料科学等领域。如何在温和条件下高效、高选择性的制备含氟试剂和含氟化合物一直受到各个领域研究者的青睐。而对于具有较好稳定性以及廉价易得卤代二氟化合物而言，通常它们只是作为二氟试剂被引入产物中。项目负责人长期致力于元素有机化学的研究，在本项目中，我课题组成功地将有机硼化学与有机氟化学结合，在卤代二氟甲基试剂的选择性断裂方面取得了一系列进展。首先我课题组利用联硼B2pin2作为还原剂，对卤代二氟甲基试剂单键断裂进行研究，开发了利用Cu/B2pin2体系使卤代二氟甲基试剂产生二氟烷基自由基的反应，该自由基具有独特反应活性，可以进行一系列利用别的条件产生的二氟烷基自由基难以发生的反应。随后，我课题组又成功实现了此类卤代二氟化合物在有机反应中的多种角色，如二氟卡宾、C1合成子以及C2合成子等，发现了二氟试剂新的反应特性，发展了系列利用二氟卡宾与有机胺反应的体系，建立了一系列C-F键断裂新模式，并开发出新型无过渡金属参与、无氧化剂的C-N键断裂新策略，极大推动了有机氟化学和C-N键活化的发展。在该项目资助下，项目负责人同时利用方便易得的原料，从新反应特性，新成键模式和新策略的理念出发，利用无金属促进以及过渡金属催化为手段，围绕四配位硼中间体反应活性与选择性的精准调控这一关键科学问题开展深入研究，在有机硼化学领域取得了多项有特色的创新性成果。项目执行期间共发表了标注国家自然科学基金（21772046）资助SCI论文84篇，其中Acc. Chem. Res. 1篇，Chem. Soc. Rev. 1篇，Chem 2篇，J. Am. Chem. Soc. 2篇，Angew. Chem. Int. Ed. 3篇，Nat. Commun. 3篇，CCS Chem. 3篇，Sci. China. Chem. 2篇，Sci. Bull. 1 篇，Chem. Sci. 3篇等。