【有机】Angew. Chem.：配体促进的铁催化的烯烃氢氟化反应- 大数跨境

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2019-04-11

导读：南开大学元素有机国家重点实验室的李正名课题组和叶萌春课题组通过采用氨基双酚类配体来调控金属铁的活性，采用NFSI作为氟源，成功实现了铁催化的烯烃氢氟化反应。

有机氟化合物具有独特的物理和化学性质，在医药、农药、材料科学等领域具有非常广泛而重要的应用。比如，用作空调制冷剂的氟利昂，称为塑料之王的聚四氟乙烯，不粘锅涂层的特富龙涂料，治疗治疗肠炎痢疾的诺氟沙星胶囊等等。因此，有机氟化物的合成受到了广泛的关注，成为有机化学的热点研究领域。

由于烯烃的价廉易得，通过烯烃的氢氟化反应构建有机氟化合物是一条高效且经济的途径。目前来说，烯烃的氢氟化反应主要分为质子酸诱导和过渡金属诱导两大类（Scheme 1a）。其中，质子酸诱导途径发现得最早（上世纪70年代），近年来反应效率也获得了很大的提升。但是，反应依然需要使用酸性较强的质子酸，才能获得好的反应活性，导致底物的官能团兼容性受到一定程度的限制。而过渡金属诱导的氢氟化反应则使用活性氢化物作为氢源，很好地避免了强酸的使用。2012年，Boger课题组首次报道了当量的草酸铁诱导的烯烃氢氟化反应（Scheme 1b）。反应采用低毒且价廉的铁金属试剂和硼氢化钠氢源，不但具有区域选择性好、底物广泛和官能团兼容性高，而且反应快速，有望用于F同位素合成，发展生物成像技术。但是，当量铁的使用不仅增加了反应成本，而且造成很大的环境负担。为此，人们进行了各种尝试，试图降低过渡金属铁的用量。但最终发现，除非使用钴或者钯金属代替铁，否则，难以将铁的用量将至催化量。

Scheme 1. Hydrofluorination of unactivated alkenes.

近日，南开大学元素有机国家重点实验室的李正名课题组和叶萌春课题组通过采用氨基双酚类配体来调控金属铁的活性，采用NFSI作为氟源，成功实现了铁催化的烯烃氢氟化反应。在配体的辅助下，NFSI生成缺电子磺酰胺自由基，可以有效实现Fe(III)的再生，解决了此反应中铁再生的难题，获得了铁催化循环的突破。

底物的考察表明，该反应无论对单取代的烯烃还是二取代的烯烃，都具有较好的反应活性。对于位阻较大三取代烯烃，虽然产率有所下降，但是依然可以参与反应。该反应具有较好的官能团的兼容性，对于酯基、醚、酰胺、醛、酮、羟基、硅醚以及杂环等等都能够很好的兼容，获得最高94%的分离收率。为了进一步证明该反应的实用价值，作者又将该反应用于一些生物活性分子的修饰，获得较好的收率（71-82% yield）。总之，该反应条件温和，操作简单，底物适用范围广，可用于各类含氟有机化合物的合成。