【J. Am. Chem. Soc.】钯催化脱羰氟烷基化反应

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由于氟代烷基(RF)取代基在生物体内能提高活性,因此合成化学家对用于形成杂芳基-RF键的合成方法开发有很高的意愿。近年来流行的合成策略主要以过渡金属催化芳基卤化物亲电试剂(Ar-X)与氟烷基亲核试剂(RF-M)的交叉偶联为主。但是,这些化学转化的底物目标范围和用途广泛性仍有一定的限制。

常见的氟代烷基亲核试剂 R3SiRF 对各种 RF 取代基的可用性有限,在没有碱的情况下的金属转移效果非常缓慢,并且因为必须加入碱性添加剂的关系,使得反应整体的稳定性较差。
最近,University of MichiganMelanie S. Sanford教授在J. Am. Chem. Soc.上发表了一种钯催化脱羰氟烷基化反应则将有望解决上述问题。


图片来源:J. Am. Chem. Soc.

 

在合成策略上,该反应欲将氟代烷基羧酸衍生的亲电试剂 [RFC(O)X] 与芳基有机金属化合物(Ar-M')进行偶联。所以他们通过探索在催化循环中的各个步骤(如氧化加成、羰基脱嵌、金属转移和还原消除)等面向,来进一步优化该反应,以确定兼容于反应的偶联底物和合适的催化剂。


图片来源:J. Am. Chem. Soc.

 

与此同时,他们从针对化学计量的有机金属反应研究,揭示了反应设计上的几个关键要素。


图片来源:J. Am. Chem. Soc.

 

首先,通过使用 M' = 硼酸酯,可以避免 RFC(O)X Ar-M' 之间未催化的背景反应。


图片来源:J. Am. Chem. Soc.

 

其次,当 RF = CF3 时,脱羰基和 Ar-RF 的还原消除过程,是催化循环中的两个最慢的步骤。所以,在更改为 RFCHF2 后,这两个步骤都会出现显著加速效果。

图片来源:J. Am. Chem. Soc.

 

最后,他们也通过计算研究表明,反应过程中等F2C?H---X 相互作用将有助于加速该系统中的脱羰基过程。金属转移部分则会在 X = 二氟乙酸酯时变为缓慢,但在 X = F 时加速。


图片来源:J. Am. Chem. Soc.

 

参考文献:Decarbonylative Fluoroalkylation at Palladium(II): From Fundamental Organometallic Studies to Catalysis

J. Am. Chem. Soc. 2021, jacs.1c08551

 

原文作者:Naish Lalloo, Christian A. Malapit, S. Maryamdokht Taimoory, Conor E. Brigham, and Melanie S. Sanford*

 

https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.1c08551


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