Org. Lett. 光催化还原的硝酮化合物的氟烷基化反应新进展

导读

近日，Org.Lett.刊登了俄罗斯莫斯科的N.D. Zelinsky有机化学研究所Alexander D. Dilman课题组研究的光催化还原的硝酮化合物的氟烷基化反应。 该课题组发展了一种以使用铱光催化剂和抗坏血酸作为化学计量的还原剂向硝酮中引入氟化基团的方法。 该反应通过用可见光介导的铱络合物将氟化烷基碘化物单电子还原而产生氟化自由基。 除了全氟化试剂之外，部分氟化的烷基碘化物也可有效地发生反应并得到相应含有部分氟化基团的产物，而这些产物往往不能通过常规的亲核加成反应获得。该反应条件温和。且相比于常规的亲核加成反应具有更广的底物适用范围。该反应充分利用了硝酮与氟烷基自由基的结合这一优势，以较高产率得到常规方法难以获得α氟烷基的羟胺衍生物，且扩展了底物的范围，为其他氟烷基化反应提供参考，可以说是一一项有意义的创造性工作。文章DOI：10.1021/acs.orglett.7b03987

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有机氟化合物在有机合成、生物化学、药物化学、材料分子等方面有着广泛的应用。发展高效的氟烷基化的方法，一直以来都是化学家思考的问题。对于C=N双键化合物的氟烷基化研究的还较少，硝酮化合物是很好的自由基捕捉剂，有时还可用于拦截氟烷基自由基。基于此，作者提出了如下的反应策略，并且提出两种合理的可能的反应历程。

Scheme 1. 对硝酮化合物的还原性氟烷基化

该课题组使用二氟烷基碘化物2a和三氟碘甲烷作为模型底物，与硝酮化合物1a进行反应尝试。对催化剂及反应条件进行了筛选。结果发现，当使用Ir(ppy)2(dtbbpy)PF6作光催化剂，抗坏血酸和2.4.6三甲基吡啶组合作为该反应的还原体系，，以DMSO为溶剂，进行蓝光光照，室温反应2 h，能以91%的分离收率得到3b，得到该反应的最优条件。

Scheme 2. 对硝酮化合物的还原性氟烷基化条件优化

有了最佳条件，该课题组尝试了很多不同的底物，都有不错的结果。作者对硝酮类衍生物的底物适用范围进行了考察（Scheme 3&4）。结果发现，不同的基团如烷基、芳基、杂原子芳基等都可以得到兼容。并且反应条件温和，能以较高的产率得到α位氟烷基化的羟胺衍生物。作者还发现当使用含有芳基的底物时会有少量的苯环上引入氟烷基的副产物产生，幸运的是可以通过精确化学计量的氟烷基碘化物减少这一副反应发生。

Scheme 3.硝酮化合物和全氟烷基碘化物底物的拓展

我们知道三氟乙基碘化物由于其很容易发生β消除而不能形成碳负离子，因而三氟乙基化的亲核加成反应至今仍未报道。作者同时也考察了部分氟烷基化碘化物(RfCH2I)发现方法可以得到其他方法难以获得的也可以以较高的产率的相应的部分氟烷基化产物，这是该方法学的较大优势。该方法学反应所得到的羟胺可以通过用锌还原易转化为有价值的α氟烷基化的胺化合物。这体现了这一反应的广泛的实际应用价值。

Scheme 4.硝酮化合物和部分氟烷基碘化物底物的拓展

为了验证提出的氟烷基自由基机理，作者还做了如下的探究实验。硝酮化合物1a与CF3I中，加入1.5 equiv 的TEMPO，然而三氟甲基的捕捉产物TEMPOCF3仅有15%的产率，大部分仍是加成产物3b (76%)。这一结果与抗坏血酸可以还原TEMPO得到TEMPOH有关，而在GC-MS中确实发现TEMPOH分子。考虑到催化剂Ir(ppy)2(dtbbpy)PF6的激发态的还原电势[Ir(III)*/Ir(IV), 0.96 V vs SCE]不足以强到还原氟烷基碘化物，作者认为上述Scheme 2.反应策略中的抗坏血酸将光催化剂还原淬灭为二价Ir物种的B模式是更可能的机理。

综上所述，该课题组开发了一种硝酮衍生物和全氟烷基碘化物或者部分氟烷基碘化物的新型的光催化还原自由基加成反应，反应产率较高，条件温和，可以提供一个良好有效的合成α氟烷基胺化合物的方案。

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