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南开团队研发新三氟甲氧基化试剂 有望广泛应用于药物、军工等领域

来源: 南开新闻网     发稿时间: 2017-03-16 14:56

  南开新闻网讯(记者 马超)含氟有机化合物在医药、农药和材料领域应用广泛,为人们所熟知的降胆固醇药物立普妥、抗肿瘤药物5-氟脲嘧啶和抗艾滋病药物依法韦仑等药物都是含氟有机化合物。其中,由于三氟甲氧基具有强吸电子性和高脂溶性,在新药和农化产品中引入三氟甲氧基越来越多地引起了人们的关注。近期,南开大学化学学院教授汤平平课题组在国际权威期刊《Nature Chemistry》上发表重要文章,阐述了利用三氟甲基芳基磺酸酯作为新的三氟甲氧基化试剂,在银催化下首次实现了烯烃的分子间不对称溴-三氟甲氧基化反应。汤平平是该文章的通讯作者。

  一直以来,含三氟甲氧基有机化合物的合成是极具挑战性的工作,传统的三氟甲氧基化试剂大体上可分为三种:氟氧三氟甲烷可以通过自由基过程进行三氟甲氧基化反应,但它是有毒气体且不便于操作;三氟甲基三氟甲磺酸酯可用于三氟甲氧基化反应,但它是挥发性液体(沸点仅19 ℃)限制了其应用;2,4-二硝基三氟甲氧基苯反应性较差,且反应底物范围窄,反应条件苛刻。因此,发展新的三氟甲氧基化试剂不仅是学界长期以来攻坚的课题,也是现代医药、农业化学等行业的呼唤。

  相比于其它三氟甲氧基化试剂,汤平平课题组研发的三氟甲基芳基磺酸酯易于制备且比较稳定,具有良好的反应性。汤平平课题组利用Togni试剂和芳基磺酸顺利制备了三氟甲基芳基磺酸酯,并将其作为新的三氟甲氧基化试剂,在银催化下原位产生三氟甲氧基银,实现了烯烃的分子间不对称溴-三氟甲氧基化反应。课题组首先以4-氟苯乙烯为底物,在最佳反应条件下能以较高的收率和选择性得到期望的溴-三氟甲氧基化反应产物。同时,课题组对反应底物进行了扩展。实验证明,除苯乙烯,脂肪类的烯烃也能以良好的收率和立体选择性得到目标产物,除了端烯,脂肪链状内烯、环状烯烃也都可以得到良好的结果,表明了该方法的实用性和可操作性。

  有了简单底物的成功,课题组还在复杂底物上对该三氟甲氧基化反应进行了验证。如金鸡纳碱、甾体、紫杉醇衍生物等复杂体系中的双键也能在标准条件下以中等到良好的收率得到溴-氟甲氧基化反应产物。

  “该反应操作简便,在温和的条件下可以实现克级规模制备,底物适用性广泛,具有良好的官能团兼容性,可用于复杂天然产物或者天然产物类似物中双键的三氟甲氧基化,合成相应的三氟甲氧基化合物,在有机合成和药物改造中将有重要应用价值。”汤平平介绍。

  这种新的三氟甲基化试剂具有优良的应用前景,国际著名的氟化学专家Thierry Billard在《Chem》杂志中对该工作进行了高度评价:在发展三氟甲氧基的工具中,该新型三氟甲氧基给体取得了突破性的进展,并且为不对称的三氟甲氧基化化学打开了一扇大门。(Chem, 2017, 2, 326)。

  目前已经注册的含氟药物约有300多个,占所有医药比例的20%;此外,多氟芳烃类有机化合物是一类具有优良光电性能的有机半导体材料,在模拟生物光合作用中心的光致电荷转移和能量转移材料、有机太阳能电池开发中具有很好的应用前景。有机含氟材料作为关键材料也应用于航空航天以及军工国防领域。“希望这种新三氟甲氧基化试剂的研发能够更加广泛地应用于这些领域。”汤平平说。

  课题组将围绕新型的三氟甲氧基试剂进一步探究该反应的机理,以及发展一系列新的三氟甲基化方法。

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