中科院上海有機(jī)所有機(jī)氟化學(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張新剛團(tuán)隊(duì)經(jīng)過努力，首次成功實(shí)現(xiàn)了利用廉價(jià)工業(yè)原料一氯二氟甲烷（ClCF2H）制備含二氟甲基的芳香化合物。相關(guān)研究成果日前發(fā)表于《自然—化學(xué)》。
　　含氟有機(jī)化合物由于氟原子的獨(dú)特性質(zhì)，在醫(yī)藥、農(nóng)藥和材料領(lǐng)域中具有十分廣泛而重要的應(yīng)用。近年來，發(fā)展與之相關(guān)的高效引氟方法和手段，受到了合成化學(xué)家們的高度關(guān)注。盡管在過去的十年中，大量高效、新穎的氟化方法和反應(yīng)相繼被報(bào)道，但大多使用的是商品化的“明星”氟化試劑，通常價(jià)格昂貴，而對(duì)于大量存在的含氟工業(yè)原料小分子氟烷烴的高效轉(zhuǎn)化卻鮮有報(bào)道。這些小分子氟烷烴具有結(jié)構(gòu)簡單、廉價(jià)易得的特點(diǎn)，但是由于缺乏靈活多樣的可轉(zhuǎn)化位點(diǎn)以及相對(duì)惰性的反應(yīng)性，造成其除了單一工業(yè)用途之外，很少有其它高效轉(zhuǎn)化手段。
　　二氟甲基（CF2H）通常被認(rèn)為是羥基和巰基的生物電子等排體，選擇性向生物活性分子的芳環(huán)中引入二氟甲基可以顯著提高它們的生物代謝穩(wěn)定性和口服生物利用度等，因此對(duì)生物活性分子二氟甲基化已成為改造其生物活性的一種有效手段，但已有的方法均使用經(jīng)多步合成、價(jià)格昂貴的二氟甲基化試劑。
　　ClCF2H（簡稱R22）曾經(jīng)是應(yīng)用量最大、應(yīng)用范圍最廣的一類傳統(tǒng)制冷劑，近年來，由于國際環(huán)保政策調(diào)整，R22作為制冷劑的用量逐年減少。為了開發(fā)R22的新用途，化學(xué)家開展了大量的研究工作。目前，R22作為重要、大宗、廉價(jià)氟化工原料（8~10元/千克）主要用于制備如特氟龍（Teflon）、聚偏氟乙烯（PVDF）等含氟聚合物，而從原子、步驟經(jīng)濟(jì)性和成本效率角度，R22更是一種理想的二氟甲基化試劑，但是到目前為止，利用R22直接對(duì)芳香化合物進(jìn)行二氟甲基化仍然是個(gè)挑戰(zhàn)，一直沒有實(shí)現(xiàn)。
　　張新剛研究團(tuán)隊(duì)在長期研究過渡金屬催化下氟烷基化反應(yīng)的基礎(chǔ)上，首次發(fā)現(xiàn)了鈀催化下經(jīng)歷二氟卡賓途徑的溴二氟乙酸乙酯對(duì)芳基硼酸的二氟甲基化反應(yīng)。盡管二氟卡賓的金屬絡(luò)合物已經(jīng)被分離，但是利用二氟卡賓金屬中間體進(jìn)行催化的反應(yīng)仍存在很大挑戰(zhàn)。研究人員采用過渡金屬二氟卡賓催化策略，在鈀催化下首次成功實(shí)現(xiàn)了ClCF2H對(duì)（雜）芳基硼化合物的二氟甲基化，為ClCF2H的高效轉(zhuǎn)化提供了新的模式。該反應(yīng)具有包括反應(yīng)高效簡潔、底物普適性廣、氟化試劑成本低廉和官能團(tuán)兼容性優(yōu)秀，含氮雜環(huán)、復(fù)雜生物活性分子均適用等特點(diǎn)。同時(shí)，該反應(yīng)還可以對(duì)生物活性分子代謝位點(diǎn)進(jìn)行后期氟修飾，即使是克量級(jí)反應(yīng)也可以取得良好收率，從而為藥物研發(fā)提供了高效簡便的方法。
　　張新剛表示，目前對(duì)于催化劑使用量的降低以及對(duì)該反應(yīng)機(jī)理和相關(guān)反應(yīng)的深入研究正在進(jìn)行之中。
　　（原載于《中國科學(xué)報(bào)》 2017-03-20 第5版 創(chuàng)新周刊)