Establishment of Methods for Carbon-Fluorine Bond Activation Utilizing Fluorine Elimination

利用氟消除活化碳氟键方法的建立

基本信息

批准号：
21K05066
负责人：
藤田健志
金额：
$ 2.75万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05066/
关键词：
有機合成化学フッ素金属触媒触媒

项目摘要

炭素-フッ素結合は安定な結合であるため、これを切断しながら化学変換を行うのは困難とされてきた。これに対して、金属を用いるフッ素脱離や酸を用いるHF脱離に注目し、穏和な反応条件下でのC-F結合活性化法を開発した。まず、HF脱離を利用した2-フルオロベンゾフランとアレーンのC-F/C-Hカップリングを見出した。塩化アルミニウム存在下で2-フルオロベンゾフランに対してアレーンを作用させることで、2-アリールベンゾフランを合成できた。ここではまず、2-フルオロベンゾフランのプロトン化によって、フッ素で安定化されたα-カルボカチオン中間体が生成する。これとアレーンとのFriedel-Crafts型のC-C結合形成と続くHF脱離により、2-アリールベンゾフランが得られる。この反応を応用し、生理活性天然物の短工程合成にも成功した。この手法は、3位にビアリール部位を有する2-フルオロベンゾフランの分子内反応にも適用でき、有機電子材料として有望な多環式ヘテロ芳香族化合物の合成も可能であった。さらに、β-フッ素脱離を利用したアリルジフルオリドとアリールヨージドの還元的カップリングを達成した。ニッケル触媒、マンガン、およびクロロシラン存在下、アリルジフルオリドに対してアリールヨージドを作用させることで、アリール置換モノフルオロアルケンを合成できた。ここではまず、反応系中で生成する0価ニッケルにアリールヨージドが酸化的付加する。生成するアリールニッケル(II)にアリルジフルオリドが挿入し、続くβ-フッ素脱離によってアリール置換モノフルオロアルケンを与える。副生する二価のニッケルフルオリドはマンガンとクロロシランと反応し、活性腫の0価ニッケルが再生する。

由于碳-氟键是稳定的键，因此很难在破坏它们的同时进行化学转化。为此，我们重点研究了使用金属的氟脱附和使用酸的HF脱附，并开发了一种在温和反应条件下的C-F键活化方法。首先，我们通过 HF 消除发现了 2-氟苯并呋喃和芳烃之间的 C-F/C-H 偶联。 2-芳基苯并呋喃是通过芳烃与2-氟苯并呋喃在氯化铝存在下反应合成的。在这里，首先通过 2-氟苯并呋喃的质子化生成氟稳定的 α-碳正离子中间体。与芳烃形成 Friedel-Crafts 型 C-C 键，然后消除 HF，生成 2-芳基苯并呋喃。通过应用该反应，我们成功地短步合成了具有生理活性的天然产物。该方法也适用于3位具有联芳基的2-氟苯并呋喃的分子内反应，并且还可以合成有希望作为有机电子材料的多环杂芳族化合物。此外，我们通过β-氟消除实现了烯丙基二氟和芳基碘的还原偶联。芳基取代的单氟烯烃是通过芳基碘与烯丙基二氟在镍催化剂、锰和氯硅烷存在下反应合成的。此处，首先，将芳基碘氧化加成至反应体系中生成的零价镍。将二氟化烯丙基插入所得芳基镍(II)中，然后进行β-氟消除，得到芳基取代的单氟烯烃。作为副产物产生的二价氟化镍与锰和氯硅烷反应，再生活性肿瘤的零价镍。