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【今日化学前沿】李朝军教授新作:光诱导的芳香体系三氟甲基化反应新进展

来源:化学加      2016-05-10
导读:在药物候选化合物中引入三氟甲基(CF₃)具有重要意义,这也是目前药物化学中研究热点之一。这主要是由于三氟甲基的引入可以大幅度地改变母体化合物的理化性质和生物活性,比如改变溶解性、亲脂性和代谢稳定性等。因此,如何在有机化合物中引入三氟甲基也是有机化学家重点关注的问题之一。

三氟亚甲磺酸钠(CFSO₂Na, Langlois’ reagent)是一种常用的引入三氟甲基的试剂,通常的方法都需要加入金属催化剂或者氧化剂。


近期,来自加拿大麦吉尔大学(McGill University)化学系的华人化学家李朝军教授在美国化学会志(J. Am. Chem. Soc)上发表文章,文章DOI: 10.1021/jacs.6b02782,报道了他们课题组在光诱导的芳香体系三氟甲基化反应方面的最新进展。

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作者利用丙酮做溶剂,在紫外光(波长>300 nm)照射下,就能顺利发生芳香体系的三氟甲基化反应,或者在可见光(波长>400 nm)照射下,采用丙酮和丁二酮的混合溶剂,也能顺利发生反应,反应条件非常温和,操作非常简便,底物适用性广泛。李朝军教授长期从事绿色化学的研究,这一最新进展使得三氟甲基化反应也可以实现绿色化学的要求。

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作者提出了反应可能的机理,丙酮在光诱导下,形成激发态的丙酮,和三氟甲磺酸钠作用,生成三氟甲磺酸自由基和丙酮的自由基负离子,三氟甲磺酸自由基脱去二氧化硫形成三氟甲基自由基,和芳环发生自由基反应形成新的芳基自由基,最后终止自由基反应生成三氟甲基取代的芳香化合物。

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首先,作者筛选出最佳反应条件,在氩气条件下,底物和三氟甲磺酸钠0.1 mmol :0.4 mmol混合, 1 mL丙酮做溶剂,300 W 氙灯(波长>300 nm)照射下,或者采用波长=254 nm的光反应器,室温反应2-20小时,就可以中等到良好的收率实现三氟甲基化,尤其是富电子芳环可以取得更好的结果,还可以实现克级规模的大量制备。作者还发现,当反应中加入少量乙酸酐时,还可以提高三氟甲基化反应产率。

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作者还尝试了可见光(波长>400 nm)诱导的三氟甲基化反应,只要采用丁二酮做溶剂,或者丁二酮分别和丙酮,和水,和乙腈等混合溶剂,都可以在相似条件下顺利发生反应,取得良好的结果,作者通过对照实验发现,丁二酮是反应所必需的。

总之,李朝军教授报道了他们课题组光诱导的芳香体系三氟甲基化反应的最新进展,作者利用丙酮做溶剂,在紫外光(>300 nm)照射下,或者在可见光(>400 nm)照射下,采用丙酮和丁二酮的混合溶剂,都能顺利发生三氟甲基化反应,反应条件非常温和,无金属,无氧化剂,非常清洁,操作非常简便,底物适用性广泛,还可以实现大量制备,这一最新进展使得三氟甲基化反应也可以实现绿色化学的要求,在化学上和药物合成中具有重要意义。

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