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Asian J. Org. Chem. :铜催化烯烃的自由基二氟甲基化-过氧化反应:β-二氟甲基过氧化合物的合成

有机氧化合物因其过氧(O-O)键而具有独特的生物活性和化学反应性。多官能团取代有机过氧化合物的合成与转化一直吸引着有机合成化学家的注意。基于烯烃双官能团化的合成策略,可以实现过氧基团和另一个官能团同时引入烯烃分子中,得到多官能团取代有机过氧化合物。有机过氧化合物的过氧键与引入的官能团在其进一步转化中将产生官能团的协同效应,表现特殊的化学反应性。含氟有机化合物具有独特的物理、化学和生物性质。研究者们利用烯烃三分子过氧化的策略合成了多种含氟有机过氧化合物,例如,全氟烷基、三氟甲基和二氟烷基过氧化合物(图1A)。在氟烷基和过氧基团的协同转化研究中,研究者们可以选择性得到多种环状或者链状产物。二氟甲基(CF2H)是一种具有高极化C-H键的氟烷基。最近,中国人民大学化学系李志平课题组利用二氟甲基亚磺酸钠作为二氟甲基源,叔丁基过氧化氢作为氧化剂和偶联剂,首次实现了烯烃的二氟甲基化-过氧化反应(图1B)。



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图1 氟烷基化-过氧化反应

作者们发现在碘化亚铜作为催化剂和乙腈作为溶剂的条件下,烯烃与二氟甲基亚磺酸钠和叔丁基过氧化氢反应选择性生成β-二氟甲基过氧化合物(图2)。作者对底物的普适性进行了研究,发现苯环上或者α位取代的苯乙烯都能以中等到良好收率得到目标产物。此外,其他类型底物如2-乙烯基萘、烯炔和薄荷醇衍生的烯烃都适用于该反应。

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图2 反应普适性研究

作者们同时开展了β-二氟甲基过氧化合物的转化研究(图3)。研究发现,β-二氟甲基过氧化合物与胺反应得到β-烯胺酮、与叠氮化钠环化得到异噁唑产物、与环己二胺环化得到二氮杂䓬产物等。

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图3 β-二氟甲基过氧化合物的转化

基于实验结果和文献报道,作者提出了可能的反应机理(图4)。

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图4 可能的反应机理

本项研究工作首次实现了烯烃的二氟甲基化-过氧化反应,在温和的反应条件下合成了一系列β-二氟甲基过氧化合物,丰富了烯烃双官能团化合成氟烷基过氧化合物反应体系。此外,β-二氟甲基过氧化合物可以转化为一系列β-烯胺酮、异噁唑和二氮杂䓬产物。作者们未来计划进一步开展其他含氟过氧化合物合成与转化,探索含氟基团与过氧基团的协同效应在合成化学中应用。

文信息

Copper-Catalyzed Radical Difluoromethylation-Peroxidation of Alkenes: Synthesis of β-Difluoromethyl Peroxides

Fan Liu, Prof. Leiyang Lv, Dr.Yangyang Ma, Prof. Zhiping Li

本论文通讯作者为中国人民大学李志平教授、吕雷阳副教授和马洋洋博士,第一作者是中国人民大学硕士生刘帆。


Asian Journal of Organic Chemistry

DOI: 10.1002/ajoc.202200393




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