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• 偕二氟烯烃是羰基化合物的生物电子等排体, 与酮、醛、酯类化合物有着相似的空间位阻和电子效应, 但却具有更好的代谢稳定性^[1].因此, 偕二氟烯烃作为一类重要的含氟化合物, 被广泛应用于农药、医药、材料化学等领域中^[2].例如, 当青蒿素中的羰基转化为偕二氟烯烃后, 该青蒿素类似物的药物活性提高了近一倍.由于偕二氟烯烃特殊的性质, 其合成方法的研究一直是有机化学中十分重要的领域^[3].

  传统合成偕二氟烯烃的方法, 可以由羰基化合物出发, 经Wittig、霍纳尔-沃兹沃思-埃蒙斯反应(HWE)等反应或通过重氮化合物与二氟卡宾反应得到, 但是其底物范围相对受限^[3].随着有机化学的发展, 催化脱氟烷基化提供了另一种合成偕二氟烯烃的思路^[4].在有机金属试剂或烷基自由基的存在下, 由金属催化, 三氟甲基取代的烯烃可以发生S_N2'反应得到偕二氟烯烃.但是, 从原子经济性、步骤数来说, 该方法并不够理想.

  2015年, Ichikawa课题组^[5]报道了一例镍催化脱氟环化构建偕二氟烯烃的反应.该反应中炔烃与三氟甲基取代的烯烃在镍催化下发生环金属化, 随后经β-F消除得到偕二氟烯烃.南京大学化学化工学院朱少林^[6]一直致力于镍催化烯烃远程sp³-C—H官能团化的研究.受此启发, 近日朱少林课题组^[7]报道了镍氢催化的迁移脱氟烯烃偶联反应.该反应利用烯烃电性的差别, 实现了优秀的区域选择性和化学选择性, 在温和的条件下构建了含有三级或四级碳中心的偕二氟烯烃.

  首先, 作者提出了可行的催化循环(图 1).原位生成的NiH物种通过迁移插入供体烯烃1a, 形成自由基等价体.缺电子的三氟甲基烯烃, 既可以作为配体稳定Ni(I)物种, 同时也可以作为自由基受体.随后, 经β-F消除可得到目标产物. Ni物种则由硅烷还原再生活性催化剂.

  图 1

  

  图 1.  设想的催化循环

  Figure 1.  Envisioned catalytic cycle

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  将1a与2a作为模板底物, 作者通过筛选得到了最优条件.同时他们发现空气与水分的存在并不影响反应活性.该反应具有优秀的官能团兼容性和区域选择性(Scheme 1).通过NiH物种的迁移插入, 可以在形成最稳定自由基处发生烯烃的偶联.此外, 分子内反应也可以获得中等结果.

  图式 1

  

  图式 1.  底物范围考察

  Scheme 1.  Representative substrates scope

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  随后, 作者通过氘代实验对机理进行了探索(Scheme 2).他们发现, 与之前不同的是, 该反应中, NiH在迁移插入的过程中, 不与供体烯烃解离.

  图式 2

  

  图式 2.  氘代实验

  Scheme 2.  Deuteration experiments

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  综上所述, 朱少林课题组实现了镍氢催化的迁移脱氟烯烃偶联.该反应具有广泛的底物普适性, 优秀的区域、化学选择性, 在温和的条件下, 构建了含有三级或四级碳中心的偕二氟烯烃.

  
  
• 1. [1]

     Leriche, C.; He, X.; Chang, C.; Liu, H. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 6348. doi: 10.1021/ja021487+

  2. [2]

     Yang, Z.; Moller, M.; Koenigs, R. Angew. Chem., Int. Ed. 2020, 59, 5572. doi: 10.1002/anie.201915500

  3. [3]

     (a) Chelucci, G. Chem. Rev. 2012, 112, 1344.
     (b) Zhang, Z.; Yu, W.; Wu, C.; Wang, C.; Zhang, Y.; Wang, J. Angew. Chem., Int. Ed. 2016, 55, 273.

  4. [4]

     Wang, M.; Pu, X.; Zhao, Y.; Wang, P.; Li, Z.; Zhu, C.; Shi, Z. J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 9061. doi: 10.1021/jacs.8b04902

  5. [5]

     Ichitsuka, T.; Fujita, T.; Ichikawa, J. ACS Catal. 2015, 5, 5947. doi: 10.1021/acscatal.5b01463

  6. [6]

     (a) He, Y.; Cai, Y.; Zhu, S. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 1061.
     (b) Zhou, F.; Zhu, J.; Zhang, Y.; Zhu, S. Angew. Chem., Int. Ed. 2017, 57, 4058.
     (c) Xiao, J.; He, Y.; Ye, F.; Zhu, S. Chem 2018, 4, 1645.

  7. [7]

     Chen, F.; Xu, X.; He, Y.; Huang, G.; Zhu, S. Angew. Chem., Int. Ed. 2020, 59, 5398. doi: 10.1002/anie.201915840

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  图 1  设想的催化循环

  Figure 1  Envisioned catalytic cycle

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  图式 1  底物范围考察

  Scheme 1  Representative substrates scope

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  图式 2  氘代实验

  Scheme 2  Deuteration experiments

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