中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所闞劍副研究員和蘇偉平研究員課題組報道了一例無過渡金屬、無光敏催化劑的高效烷基氟化反應(yīng)。該反應(yīng)不僅具有出色的選擇性和底物兼容性，無金屬催化劑和光敏劑也簡化了純化過程。機(jī)理研究表明該反應(yīng)可能是由光誘導(dǎo)的單電子轉(zhuǎn)移過程啟動的。 氟原子的高電負(fù)性和較小的原子半徑使得氟原子具有一些獨(dú)特的性質(zhì)，這些特性使氟化技術(shù)在新藥、新材料和農(nóng)藥的開發(fā)中扮演了不可替代的角色。氟原子的引入不僅可以改善藥物的代謝穩(wěn)定性和組織滲透性，還可以增強(qiáng)與生物靶標(biāo)的結(jié)合親和力，從而提升藥物的療效和安全性。 在過去十多年中，烷基C(sp3)-H鍵氟化一直是具有挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域，這類反應(yīng)通常需要通過過渡金屬催化或添加光敏劑來實現(xiàn)。這些方法雖有效，但往往涉及到復(fù)雜的反應(yīng)體系和昂貴的催化劑，這在一定程度上限制了其在工業(yè)和實驗室的廣泛應(yīng)用。例如：使用稀有或高成本的金屬催化劑如鎢或鈾等，會導(dǎo)致環(huán)境和經(jīng)濟(jì)成本問題；光敏劑的引入往往會增加從反應(yīng)混合物中分離出所需化合物的難度。在此的背景下，中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所闞劍副研究員和蘇偉平研究員課題組報道了一種突破性的方法。他們開發(fā)了一種無需過渡金屬催化劑且無需光敏劑的光催化芐基氟化反應(yīng)。這種新方法不僅簡化了反應(yīng)條件，降低了成本，而且對環(huán)境友好，為烷基C-H鍵直接氟化提供了一種更加高效且綠色新的途徑（圖1）。
圖1. 脂肪族C-H鍵的自由基氟化策略 作者通過對反應(yīng)條件的優(yōu)化和控制實驗，成功實現(xiàn)了在氟化鈉為堿，Selectfluor為氟化試劑，可見光光照條件下，在芐基位置引入一個氟原子。芳環(huán)含有取代基或者側(cè)鏈上含有多種官能團(tuán)的底物如：芳基（2b、2x）、腈（2c）、羰基（2e-f）、羧基（2g-k）、酯（2l-r）、鹵化物（2d、2i-l、2t-2u）、羥基（2s）以及丁基苯（2v-w）、丙苯（2y）、乙苯（2z）和甲苯（2aa）等簡單烷基的底物都能以良好到優(yōu)秀的收率得到單氟取代目標(biāo)產(chǎn)物（圖2）。 圖2. 底物適用性研究 為了深入考察反應(yīng)的實用性，還進(jìn)行了放大實驗。克級的反應(yīng)均能高產(chǎn)率的獲得單氟化產(chǎn)物。特別值得一提的是，對藥物布洛芬甲酯進(jìn)行的氟化修飾，實現(xiàn)了80%分離產(chǎn)率。其純化過程極為便捷，僅需通過一次短的硅膠柱層析，便可獲得較高純度的單氟取代產(chǎn)物（圖3）。 綜上，中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所闞劍副研究員和蘇偉平研究員課題組開發(fā)了一種光誘導(dǎo)無過渡金屬催化劑且無光敏劑的條件下直接氟化芐基C-H鍵的方法。該方法對位于芳香環(huán)和側(cè)鏈上的各種官能團(tuán)都顯示出顯著的耐受性，并且操作簡便且易分離?？思壱?guī)模的合成實踐證明了該技術(shù)的實用性和巨大潛力，尤其在藥物化合物的修飾領(lǐng)域展示了廣泛的應(yīng)用前景。 論文信息 Photoinduced Transition-Metal and External Photosensitizer Free Benzylic Fluorination of Unactivated Alkylarenes Jiawen Lai, Xuan Xiao, Shixing Shao, Shuping Wang, Jian Kan, Weiping Su 文章第一作者為賴佳文，通訊作者是闞劍副研究員和蘇偉平研究員 Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202401669
