CJC | ​Concise Report-山东理工大学李新进研究团队：电磁感应促进的三氟/二氟甲基自由基反应

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论文信息

研究概述

探寻绿色的有机合成方法一直是有机化学家最具挑战的研究课题之一。近年来，光促进的化学反应因其温和的反应条件而受到广泛关注（Chem. Rev. 2016, 116, 10075；Chem. Rev. 2013, 113, 5322）；机械力/压电材料作用的有机小分子合成也引起了化学家的兴趣（Science 2019, 366, 1500；Angew. Chem., Int. Ed. 2020, 59, 16357），该方法利用机械碰撞致使压电材料发生分子极化，从而与反应底物发生电子转移。最近，山东理工大学李新进研究团队发展了一种电磁感应促进的有机分子的氧化还原方法（J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 18143）。该研究的设计思路是在旋转磁场中金属导体通过切割磁感线产生感应电动势，通过调控磁场强度、金属导体长度以及旋转频率实现与反应物的电子转移反应（图1A）。在该研究基础上，作者成功实现了异腈、N-芳基丙烯酰胺的自由基串联环化反应，为三氟、二氟甲基取代的菲啶、氧化吲哚类化合物提供了一种简捷、高效的合成方法（图1B）。

图1  本研究的设计思路  （图片来源: Chin. J. Chem.）

作者首先对反应条件进行了优化，对于异腈类底物，在磁场强度为0.05 T，旋转频率为30 Hz的条件下，使用15 mm的不锈钢棒，以乙腈为溶剂能得到最佳的反应效率；对于N-芳基丙烯酰胺类底物，在磁场强度为0.15 T，旋转频率为40 Hz的条件下，使用15 mm的不锈钢棒，以DMF为溶剂，反应得到最高产率。在以上最佳反应条件下，分别对底物普适性进行了研究（图2）。该方法具有较好的官能团兼容性，如氰基、卤素、烷氧基、硫醚、酰基和酯等。另外，对于杂环取代的底物也表现出良好的反应性。在此研究基础上，利用杂芳基二氟甲基砜为二氟甲基化试剂，在磁场强度为0.27 T，旋转频率为50 Hz的条件下，使用100 mm的不锈钢棒，能顺利得到二氟甲基取代的相应产物。与三氟甲基化反应条件相比，该二氟甲基化反应条件需要较高的磁场强度、旋转频率以及钢棒长度，这主要是由于该二氟甲基化试剂的还原电势更低导致的。

图2  反应底物拓展  （图片来源: Chin. J. Chem.）

综上所述，该方法通过调控不同的电磁感应条件，顺利实现了异腈、N-芳基丙烯酰胺两类底物的三氟、二氟甲基自由基反应。该反应无需额外催化剂、反应条件温和，为多样化合成提供了新的方法。

上述研究结果作为Report发表于Chin. J. Chem.（2025, 43, 155-161, DOI: 10.1002/cjoc.202400854）。该项工作得到了国家自然科学基金委、山东省自然科学基金委、山东理工大学的资助。

期刊简介

Chinese Journal of Chemistry 由中国顶级研究机构——中国科学院上海有机化学研究所（SIOC, CAS）和中国化学会共同呈现。自2018年以来，我们进行了重新设计，并引入了几种独特的文章类型。我们正在出版涵盖化学所有领域的高质量文章，并不断扩大国际影响力。

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