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【氟化学】芳杂环碳氢键三氟甲基化



氟化方法前沿预览

1. 脱羧氟化



Decarboxylative Fluorination of Electron-Rich Heteroaromatic Carboxylic Acids with Selectfluor

Xi Yuan Jian-Fei Yao and Zhen-Yu Tang

Org. Lett. 2017, 19, 1410−1413

DOI: 10.1021/acs.orglett.7b00335

文摘:报道了富电子五元杂环芳烃呋喃、吡唑、异恶唑、噻吩、吲哚、苯并呋喃和吲唑羧酸的过渡金属无羧基氟化反应。对含氮杂环羧酸如吲哚和吡唑进行了氟化二聚体的观察。研究了以Li2CO3为碱,在低温下合成2-和3-氟吲哚单体的有效方法。



Practical Access to Difluoromethyl Ketones via Straightforward Decarboxylative Difluorination of β-Ketoacids

Yin-Long Li, Jian Li and Jun Deng

Adv. Synth. Catal. 2017,Advance Article

DOI: 10.1002/adsc.201601315

文摘:介绍了由β-酮酸合成一系列二氟甲基酮的简便方法。这种转化是通过β-酮酸在没有任何催化剂的情况下直接脱羧基二氟化实现的。此外,所得到的二氟甲基酮可以很容易地转化为相应的二氟甲基化药物和材料的构建块。

2. 烯烃三氟甲基化


Metal-free andlight-promoted radical iodotrifluoromethylation of alkenes with Togni reagentas the source of CF3 and iodine

Redouane Beniazza, Maxime Douarre, Dominique Lastécouèresand Jean-Marc Vincent Chem. Commun., 2017, Advance Article 

DOI: 10.1039/C7CC00214A, Communication 

文摘:建立了烯烃碘三氟甲基化的光催化方法。首次利用Togni试剂作为CF3基和碘原子的来源。初步的机理研究表明,CF3I和2-碘苯甲酸都是碘原子转移到产物中的直接来源。


3. 吲哚烷基化


Cs2CO3-catalyzed alkylation ofindoles with trifluoromethyl ketones

Tetrahedron 73 (2017) 2283-2289

Doi:10.1016/j.tet.2017.03.012

文摘:介绍了一种Cs2CO3催化吲哚与三氟甲基酮的烷基化反应。双卤环和芳香三氟甲基酮以及各种取代吲哚与本方法相容。以三氟甲基取代的叔醇2,2,2-三氟-1-(1H-吲哚-3-基)-乙烷-1-醇为原料,得到了较好的产率。


芳杂环碳氢键三氟甲基化

之前我们介绍过芳杂环直接氟化法,主要为单氟取代,详情请点击:

芳杂环间接氟化法

接下来我们将介绍一下芳杂环碳氢键的三氟甲基化方法,并对常见的几类方法进行简单的汇总。

由于三氟甲基的强电负性,高稳定性和良好的脂溶性,三氟甲基的引入,往往使化合物的性质,特别是其生理活性发生显著的改变,其在新药开发中越来越被关注。所以如何将三氟甲基引入目标分子,成为氟化学中的一个重要的课题。经过多年的研究,已经发展了许多引入三氟甲基的方法,近年来通过C-H键活化实现C-CF3的构建成为研究的热门方向。


示例1

2011年,Baran课题组报道了经由三氟甲基自由基的含氮杂环碳氢键的直接三氟甲基化方法。该反应在室温下进行,条件温和,官能团耐受性好,包括吡啶、吲哚、吡咯、吡嗪、嘧啶、咖啡因在内的杂环都是合适的底物。该反应使用Langlois试剂CF3SO2Na在氧化剂过氧叔丁醇存在下失去一分子二氧化硫产生三氟甲基自由基,再对杂环发生原子转移/自由基加成形成中间体[ArHCF3]·以及被氧化剂过氧叔丁醇单电子氧化,失去质子得到最终三氟甲基化的产物。该反应使用的三氟甲基试剂和氧化剂都需要很大当量,但由于这些试剂本身廉价易得,且反应即使放大至克级,也能以较高的产率进行,充分证明了该方法的实用性。

杂环的三氟甲基化:标准程序:在二氯甲烷(1毫升)和水(0.4毫升)在0℃时,将杂环(0.25 mmol,1当量)和三氟甲基亚磺酸钠(117毫克,0.75 mmol,3当量)在0℃缓慢加入叔丁基过氧化氢(70%溶液在水中,0.17毫升,1.25毫摩尔),5.0当量),剧烈搅拌,使反应升温至室温,并通过薄层色谱法监测,直至完成。对于不在24小时内完成的底物,可以加入第二次添加三氟甲基亚磺酸钠(3当量)和叔丁基过氧化氢(5当量)以驱动反应完成。原料消耗后,反应在二氯甲烷(2.0毫升)和饱和碳酸氢钠(2.0毫升)之间进行分配。分离有机层,用二氯甲烷(3x 2.0ml)萃取水层。有机层用硫酸钠干燥,浓缩,硅胶柱层析纯化。

示例2

2010年,余金权课题组报道了钯催化导向邻位碳氢键活化构筑C-CF3键。该反应从二价钯启动,在导向基团吡啶的作用下形成二价环钯物种,在亲电型三氟甲基化试剂Umemoto试剂的作用氧化到高价钯(三价钯或四价钯),并且形成Pd-CF3键,再还原消除得到邻位三氟甲基化的产物。该反应利用了高价钯有利于芳基和三氟甲基之间的还原消除,但需要邻位导向基团极大地限制了这一反应的应用。

钯(OAc)2催化邻三氟甲基化的一般程序:




在20毫升密封管中,将2-苯基吡啶2a(0.2 mmol,1.0当量)、Pd(OAc)2(4.5毫克,0.02 mmol,0.1当量)、Cu2(36.3毫克,0.2 mmol,1.0当量)和5-(三氟甲基)-二苯并噻吩四氟硼酸盐1b(102.0毫克,0.3 mmol,1.5当量)溶于空气中的1.0毫升干燥二氯乙烷中,然后将三氟乙酸(148.6μl,添加2.0 mmol,10当量)。用聚四氟乙烯内衬盖密封管,并在110℃下搅拌反应混合物48小时。冷却至室温后,用含水NaOH(2n,8ml)和饱和Na2S溶剂(8ml)对混合物进行淬火,并用二氯甲烷(15ml×3)小心萃取。溶剂在真空下除去,残渣用正己烷和乙酸乙酯梯度洗脱液在硅胶上柱层析纯化,得产品3a(收率50%)。


芳杂环碳氢键三氟甲基化方法汇总

除了上述方式外,本文汇总了一些其他芳杂环碳氢键三氟甲基化方法供大家学习使用:








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