Angew. Chem.：N-羟基苯基肟氯酯（NHBC）——离去基团辅助的新型氧化还原活性酯用于光诱导的氟烷基化反应

三氟甲基（CF₃）基团是一类非常重要的含氟官能团，在过去的十几年里，化学家们发展了多种高效的三氟甲基化试剂，但是大多合成繁琐、价格昂贵，在大规模应用中有一定局限。三氟乙酸（TFA）和酸酐（TFAA）是工业化的廉价三氟甲基源，但由于CF₃的强吸电子效应，使得三氟乙酸根离子具有很高的氧化电势（CF₃O₂^-  E_1/2^ox > +2.4 V vs SCE），很难发生氧化脱羧释放三氟甲基自由基（•CF₃）。因此以往的报道通常需要高温、过量的强氧化剂或者金属试剂等苛刻的反应条件来活化（图1A）。近期Baran课题组发展的氧化还原活性酯（RAEs）是一种很好的活化羧酸类化合物的方法，由此衍生的脱羧官能化方向发展迅猛。但是由于电性，现有的方法不能活化三氟乙酸，例如Sanford课题组报道的CF₃-NHPI酯，N-O键断裂时会选择性的生成PhthN•和CF₃CO₂^-。近期，Stephenson课题组使用吡啶N-氧化物原位活化TFAA的策略，实现了芳烃的三氟甲基化反应。而开发稳定廉价的具有氧化还原活性的氟代烷基化试剂，仍然具有很大的挑战和迫切的需求。

图1. 反应设计

南京大学王毅教授（点击查看介绍）课题组从肟酯类化合物的N-O键断裂产生亚胺自由基反应中受到启发，设想通过控制肟酯的电子亲和力的性质，选择性地断裂弱的N-O键（BDE = 54 kcal•mol^-1），也可以产生氧自由基和亚胺自由基。作者通过在肟酯中引入一个良好的卤素离去基团，可以稳定富电子的亚胺，用于对抗活性酯中CF₃基团的强吸电子效应。这种氯亚胺酰基（NHBC）酯，在光催化的条件下，N-O键断裂生成三氟乙酰氧自由基（CF₃CO₂•），进一步脱羧得到CF₃自由基。

作者发展的这种离去基团辅助的策略，使用NHBC酯在温和的光催化条件下，高效的实现了三氟乙酸的脱羧，释放出三氟甲基自由基，对于其他含氟基团（CF₂H、C₂F₅、C₃F₇）同样具有很好的活化效果，并且作者将其应用到了未活化烯烃的氢化氟烷基化反应和氟化迁移反应中，反应条件温和，底物适应范围广。

此外，作者还通过DFT理论计算佐证了NHBC比NHPI更容易拉动电子，在热力学上更有利于产生各种含氟烷基自由基和亚胺负离子，同时氯的离去也降低了整个体系的熵。

图2 机理探索

相关工作发表于Angew. Chem. Int. Ed.。

该论文作者为：Weigang Zhang, Zhenlei Zou, Yuanheng Wang, Yi Wang, Yong Liang, Zhengguang Wu, Youxuan Zheng and Yi Pan

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

A General Leaving Group-Assisted Strategy for Photoinduced Fluoroalkylations using N-Hydroxybenzimidoyl Chloride Esters

Angew. Chem. Int. Ed., 2018, DOI: 10.1002/anie.201812192

导师介绍

王毅

http://www.x-mol.com/university/faculty/11612

（本稿件来自Wiley）