方法｜焦宁团队：硝基甲烷助力苯乙烯、芳烃氟化

引言

第一作者是Weijin Wang

通讯作者是北京大学教授焦宁（Ning Jiao)和南京大学Song Song

该研究报道了硝基甲烷作用下，实现苯乙烯和芳烃的氟化

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 简介

对不饱和化合物进行亲电加成，可以有效地制备有机氟化物。这些方法，广泛地应用于有机化学品，包括农药化学品、药物、有机材料等等。

芳烃、烯烃是常规的亲核试剂，与亲电的氟试剂作用，通常是最为常见的制备有机氟化物的策略。

氟化合物的反应性能与腐蚀性对比如下图所示：

从上图可知，氟化试剂活性越高，毒性和腐蚀性也越大，并且更加活泼，导致这些类型的试剂难以操作，不利于实际实用

另外一方面，如果所选择的氟试剂越稳定、越容易操作，则通常这些试剂的活性都较低，虽然有稳定性好、腐蚀性低等优点，但是实用性方面却不大如人意

为此，化学家开发了多种方法：

包括过渡金属催化、高价碘试剂、相转移催化等，都是为了使得稳定、方便使用的氟试剂可以应用于有机氟化物的制备。

最近，Ritter团队、Sanford团队通过过渡金属催化方法，将非活化的N-F试剂用于芳烃的氟化。Liu和Zhang等人，则使用金属铜催化自由基策略，完成了苯乙烯于NFSI的氟化。Li团队报道了Selectfluor和TMSN3在过量三氟乙酸（TFA）作用下，进行烯烃的氟化。

上述方法，虽然对某些类型的反应取得了突破，还是较缺乏通用性

以氧为中心的路易斯碱二甲亚砜(DMSO)在元素掺入反应中表现出独特的性能，作者受到启发，认为氧为中心的Lewis碱，将会起到活化亲电的氟试剂的作用。加上作者对硝基甲烷的研究，开发了一个较为通用的氟化方法

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反应探索

4-叔丁基苯乙烯为模型底物，探索该反应：

前期尝试了多种溶剂，结果发现以硝基甲烷为溶剂时，可以获得56%的氟化物

进一步研究添加剂，发现反应中加入碳酸钠，收率最高可到82%

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适用范围

经过上述条件探索，获得最佳反应条件

作者将该方法应用于不同类型的底物：

结果表明，在最优反应条件下，各种取代的苯乙烯底物，都可以顺利获得相应的叠氮氟化物，收率中等至优秀

并且，该反应还适用于结构复杂的化合物

最后，发现四本基乙烯为底物，也可以制备得到相应的叠氮氟化合物，收率中等。由此可见，该反应受底物位阻影响较小

进一步的，作者将该方法应用与氟化试剂NFSI：

实验结果表明，NSFI在优化的反应条件下，反应进行顺利，具有良好的通用性，对不同底物具有优异的耐受性

随后，作者进一步对苯乙烯类型底物进行研究，此次采用了Selectfluor和相应的亲核试剂：

在这些类型底物中，都制备得到相应的产物，表明该方法具备较好的通用性

最后，作者还直接对芳烃进行C-H的氟化：

实验结果表明，该反应主要在富电子的芳烃上进行C-H活化氟化

另外，当底物中存在更为活泼的反应位点时，活化位置将会发生变化

经过研究，推测可能机理过程为：

由于硝基甲烷的作用，在反应过程不仅起到稳定氟离子作用，还可以进一步稳定反应过渡态的碳正离子，最终在亲核试剂进攻下，转化为相应的氟化物

评述

焦宁团队在方法学领域的研究还是做得非常漂亮，值得好好学习

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