【Chem. Commun.】洛阳师院田云飞/付维军/河大李泽江:电化学诱导的杂(芳)环的选择性二氟乙基化反应
有机氟化物由于其独特的性能,在生命科学,材料科学和合成化学等重要领域中都有着广泛的应用。二氟乙基作为重要的含氟基团,在调节目标分子的物理化学性质及生物活性等方面扮演着关键性的角色。如何发展高效、可控的策略将二氟乙基功能单元引入杂(芳)环分子特别是生物活性分子,一直以来都是化学家们研究的重要课题。其中,洛阳师范学院田云飞副教授、付维军教授课题组及河北大学李泽江副教授课题组近期合作实现了电化学诱导的杂(芳)环的选择性二氟乙基化反应,构筑了多类型氟烷基功能化的杂(芳)环。值得注意的是,该方法也实现了多种生物活性分子包括药物分子的后修饰二氟乙基化反应。
洛阳师范学院田云飞副教授、付维军教授在光、电化学驱动的功能化杂环分子构建方面开展了部分前期工作(J. Org. Chem. 2023, 23, 16671; J. Org. Chem. 2023, 3, 1875; Adv. Syn. Catal. 2023, 365, 1901; Chem. Commun. 2020, 56, 12656; Org. Biomol. Chem. 2019, 17, 3374; Green Chem. 2018, 20, 3432)。在此基础上,课题组研究发现了氟烷基亚磺酸盐与杂(芳)环可以在电化学条件下发生氟烷基化反应,从而高效构筑多类型氟烷基功能化的杂(芳)环衍生物(图1)。
图1. 电化学诱导的杂(芳)环的氟烷基化反应(来源:Chem. Commun.)
作者首先探索了影响反应效率的各种因素包括电流密度、电解质等,在得到了最佳反应条件的基础上,作者考察了电子效应和位阻效应对反应转化的影响,具体描述如图2所示。接着,作者也考察了该方法在生物活性分子后修饰功能化的应用,如图3所示。
图2. 底物拓展(来源:Chem. Commun.)
图3. 生物活性分子后修饰(来源:Chem. Commun.)
同时,课题组进行了放大量实验和部分机理探究实验,如图4、图5所示。最后,在前期工作及实验结果基础上作者提出了可能反应历程,如图6所示。
图4. 机理探究(来源:Chem. Commun.)
图5. CV实验(来源:Chem. Commun.)
图6. 可能反应历程(来源:Chem. Commun.)
综上所述,课题组发展了一种绿色、高效的电化学氟烷基化策略,构筑了多类型氟烷基功能化的杂(芳)环衍生物。此外,生物活性分子后修饰、放大量实验及机理探究再次验证了该体系的重要性及可能的反应历程。
该研究工作以“Electrochemically Driven Direct C‑H Difluoroethylation of (Hetero)arenes under Metal/Catalyst-Free Conditions”为题近期发表于Chemical Communications上(DOI: 10.1039/D5CC01983D)。论文第一作者为郑路平,通讯作者为:洛阳师范学院田云飞副教授、河北大学李泽江副教授(论文作者信息:Luping Zheng, Yunfei Tian,* Zhihui Gao, Jiayi Zhang, Jiahui Zhang, Jiajia Wang, Yuanfeng Liang, Weijun Fu, and Zejiang Li*)。
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