当代有机氟化学

以下内容：来自于?当代有机氟化学-合成反应应用实验?，自101 页开始。

全氟烷基阴离子基本上可用于通常生成烷基或芳基阴离子一样

的方法所产生，通过适当的C-H酸前体，用强碱脱质子或用还原性卤素（通常是溴、碘）金属交换，另外一种也是全氟世界所独有的方法即负离子或其他阴离子加成到全氟烯烃。所有的全氟烷基阴离子由于受到氟取代的吸电子诱导效应（-I ）而稳定，同时又受到氟原子的孤电子对对碳负离子中心的p- n电子排斥而去稳定。对于B -氟碳负离子，负的超共轭效应可起到稳定化作用。

如果碳负离子并非处于自由的状态而是和金属（一个硬的路易斯酸），由于巨大的晶格能的释放趋向将强烈促使全氟烷基金属化物发生碎片化。若存在B -氟原子，则将发生B -氟消除而产生末端全氟烯烃；若仅有a -氟原子，则发生a -氟消除而生成二氟卡宾，全氟芳基锂即使在低温条件下（一般-20*-40 C）也能发生

消除，产生相应的芳基炔和氟化锂并伴随大量放热。

氟离子是很容易加成到全氟烯烃的，由于它将赴原子取代的SP3碳转化成SP2碳，而解除了p- n排斥引起的张力。全氟丙烯或全氟烯烃的加成反应机理高度区域选择性的，他总是生成一个与带负电荷碳连有着最多碳原子数的阴离子。氟离子很容易加成至全氟烯烃并生成一个碳负离子，用催化量的

CsF处理全氟烯烃有时可以生成许多齐聚体的混合物。

五-三氟甲基环戊二烯阴离子生成的例子深刻反映了这种类型的反应。它可以被应用于高度选择性的合成，例如五-三氟甲基环

戊二烯基铯。

通过氟离子对全氟烯烃的加成产生全氟烷基阴离子的方法可以

用于制备目的。应用适当底物的脂肪族或芳环的亲核取代反应可选择性的引入全氟烷基。

对于芳香底物而言，离核的离去基团通常是氟离子，因此此类反应可改用催化量的氟离子。催化剂或者是一个无机氟化物（CsF）或在一个电化学反应过程中由全氟烯烃的还原-脱氟产生。

长链全氟烷基锂化合物的生成通常是在更低的温度（<-78 C）,他们通常是现场生成并立即和相应的底物（通常为羰基化合物如醛、酮或酯）直接进行反应。若这些羰基化合物是手性的可以得到合理的对映选择性的过量产物。

但金属是软的路易斯酸，如锌、铜、镉，则她的全氟烷基金属化

合物是稳定的。由于金属-碳键更多的共价特征，一价铜金属烷基化物则很容易在较高的温度下被分离处理和进行反应。三氟甲

基锌稳定性较差，它可以用作亲核的

CF 3的来源，既可以直接分

离出来，也可以用锌在DMF 或 THF 中与全氟烷基锂在超声波作用下现场生成。金属烷基锌化合物可分别应用于 Barbier 类型的反应，把催化交叉偶联反应及烯烃的全氟烷基氢化反应。

三氟甲基铜可用两种方法制备并进行反应：在 150 C 下一价铜盐

与三氟乙酸盐反应或用铜粉与

CFI 反应。即使看起来稳定的

CFCu,也有证据表明存在 CFI 和CF 及CuF 之间的平衡，而这种平衡依赖于温度和溶剂。这种平衡可以被用于分步地建立一个长链的全氟烷基铜配合物，它是通过一个： CH 插入的机理，此反

应可被添加少量的HMP 師终止。

——R Zn,Cul,THF _

—

~超声 '

Zn,Cp 2TiCI 2 T H F or DM F

超声

70°C

Me s SiCF 3,Cul,KF

DMF/NMP(1:1)80C Q 24h

:一 R Rd +

CFFCu,DMF,HMPA —.

M (3SiCF 3,CuI,KF

DMF/NMP(1:1)25C

1.Cu,C 8F 17I,DMF

1200C 2.Bu t ONO, CuBr,MeCN,-5°C-rt

"NH

MeSiC 2F 5,Cul,KF,DMF

60°C,24h CF?C F$

CF 3 Cl

全氟烷基铜试剂最常用于与芳基溴或碘交叉偶合生成全氟烷基取代的芳环化合物.。铜促进的三氟甲基化反应的一个缺点是生成全氟乙基衍生物，他在反应体系中及在纯化处理产物是很难被除去。这个副产物的生成就是由于前面所提到的卡宾插入，对此我们可以利用降低反应温度或优化溶剂（如加入HMP）来避免

它的生成。利用MeSiCF 3作为亲核三氟甲基的主要源泉的反应，可以在特别温和的反应条件下，即可现场生成CFCu.同样的方法

（利用MeSiC z F s）则可以成功地由芳基碘制备全氟乙烯基取代芳环的化合物。

铜促进的碘代芳烃和全氟烷基碘的交叉-偶合反应的机理类似于相应的卤代芳烃与有机亲核阴离子铜盐如（CuCN之间的反应。

先生成一个溶剂的全氟烷基铜配合物（I），随后与碘代芳烃配

位并发生的配体交换。该反应的成功大大依赖于溶剂对铜试剂的溶剂化能力。DMF吡啶、DMSO^溶剂可给出最高的产率。该铜试剂对水解不敏感，反应中存在的有机还原剂。反应对存在的羰基、氨基、羟基也不反应。反应中被取代基团的活性依次是

l>Br>CI

R F-I Cu（溶剂L）? ICUL3 + F F Cub Arl

I -------------- Ar斥+ ICuL3

不用金属的替代方法，用亲核还原活化全氟烷基碘，在低温时用

有机还原试剂TDAE处理RI所产生的R-类物种（可能是一个电荷转移配合物R f l-TDAE ）可被许多亲电试剂捕获，如与MeSiCI

反应产生Ruppert试剂MeSiCF s,或与羰基化合物反应生成醇。

从原子经济观点看，生成 CF 3-离子的最有效的方法使用强碱将价

格低廉的CHF 去质子化反应。但是 CHF 沸点很低（-82.2 C ）, 因此至少在实验室制备上必须处理气体；其次是为了防止 CF 3-碎

片化，在他生成后要立即稳定或捕获它。后来终于发现合适的溶

剂与强碱结合的反应体系，如

DMF 和KdBu 、KN （SiMa ）2以及

DMSO/K 等生成的CF -可与DMF 吉合，他生成的半缩醛胺可被用于亲核的三氟甲基阴离子的储存库。

最近这一方法（CHF/DMF/强碱）又得到了进一步的拓展。用全氟缩酰胺（可方便地用于吗啡啉或

N-苯基哌嗪反应制备）作为

三氟甲基化试剂，它是稳定的而且起始原料也不贵

R1R2CO,cat CsF 一 DME ,80C F 3C OSiMe

R I R> RSSR,BuNI(Ph 3SiF 2)

甘醇二甲醚，’800C,5h R SCF

全氟烷基硅试剂:

F F I M Q N NMe

+ :<

Me ?N

NMe

MeSiCI,二甘醇 _

二甲醚，-3O 0

C,2h F F SiMe s O

[I C 3F 7i I,TDAE,甘醇厂了亠Cl 二甲醚，-30 0C,2h

SQCl

C 4F 9i

I,TDAE,甘醇

二甲醚，-30 0C,2h

R F I,TDAE,甘醇二甲醚，-30 °C

1.CF 3CH(OH)OMe,4分子

筛

“日THFW.ES -咪唑

HCHF,N(SiMe 3)3,cat. MeiNF,THF,-100C / O

OSiMe

CF$

近几年来，MeSiCF s 及其全氟同系物 MeSiR f 已经成为最常用的亲

核全氟烷基化试剂。被称为 Ruppert 试剂的MeSiCF s 由Ruppert 合成于1984年，作为有活性的亲核三氟甲基化试剂则是由 Prakash 及其同事们系统发展起来的。它可用 C 冋或CFBr 在各

种还原剂如TADE

P(NMe)3或Al 存在下，用 CKBr 与MeSiCI 反应制备 CFSiM^.

CF S SiMe s +BrdPCNMe ?)/ H ?O OP(NMe) 3

[O —P hSK

国H+PhSSPhKOBlDMF " C F

I PhS (O)CF

MeSiCF 3+PhSSPhMg,MeSjCI PhS O CF

ATPH,M 3SiCF 3,KOBU 庚烷 /CH 2Cl 2,-78 to

在氟离子催化下，如 Bu t NF 或甚至是路易斯碱，MeSiCF s 可高产率地

转化为CE 并与众多亲电底物(如羰基化合物)反应。反应机理是生成一个类似于碳阳离子的烷基三甲基三氟甲基硅酯阴离子物种，它随后在一个自活化链反应过程中将 CF 3转移至羰基，这一反应可由少量的氟离子引发。一些硅酯中间体物种已被成功的分离并用NMR^ X 晶体衍射证实。它与许多其他一些有机硅试

CF 3B r+P(NME 2)3+Mf 3SiCl

[O]

CHO.Me 3SiCF 3,cat.

CF 3 B l

Bi 4NF,THF,-20 °C

2.HCl

I OBI

1.MeSiCF 3,cat. 日 Bi 4NF,THF,-20P C

2.HCl

F 3C 1.Me 3SiCF 3,cat. F 3 Bi 4NF,THF,-20°C 2.HCl

rt 8h

O O

MeSiCF 3,cat.

Bi 4NF,THF,-20°C

MeSiO

O CF$

剂明显的不同是MeSiCF s的加成反应不被许多路易斯酸催化引发。

三氟甲基对醛酮和其他一些羰基化合物的亲核加成反应首先生成相应的三甲基硅醚，随后被水解成相应的醇，反应条件温和，因此这一方法被广泛应用，对一些敏感底物同样也适用。与其他一些方法相比，利用硅试剂进行氟离子引发的三氟甲基化反应对

一些烯醇化物也能发生。对一些a,B -不饱和底物，则优先发

生羰基上的1, 2-加成，若氟原子配位了一个较大的路易斯酸如

这一试剂药物化学中最新的应用是青藁素化合物的三氟甲基化，

三氟甲基的引入提高了它的药理性质。

H2O

CF3

OSiMe