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向有机化合物中引入氟原子或者含氟基团时,会显著改变母体分子的物理、化学性质及生理活性。在众多的方法中,过渡金属参与的氟烷基化反应,由于具有底物适用性好、反应条件温和等特点,近年来得到了长足发展。其中镍、钴等前过渡金属具有廉价易得、低毒,以及特有的催化性质等优势,更符合过渡金属催化的研究发展方向,近年来成为有机合成方法学研究中的热点领域。截至目前,镍、钴催化的二氟烷基化反应主要用于构建C(sp2)-Rf键。据所知,目前仅有两例关于镍、钴催化C(sp3)-Rf键构建的报道,且仅适用于1°烷基底物。 本课题的目标是寻找合适的烷基试剂,以完成3°和2°烷基底物的C(sp3)-Rf键偶联反应。通过文献调研,发现芳基酮α位作为亲核位点早有报道,但酮的α-二氟烷基化反应迄今仍然没有实现。因此,决定利用芳基酮α位的活泼C-H键进行官能团化反应,实现3°和2°烷基底物的氟烷基化反应。在研究的过程中,意外的发现2°芳香酮在完成α位的二氟烷基化反应后,由于第二个活泼氢的存在,在碱的作用下会进一步消去一分子氟化氢,生成四取代含氟烯烃。 本论文由五个章节组成: 第一章绪论 本章节介绍了在医药、农药和材料等领域中,含氟化合物所起到的重要作用。重点阐述了过渡金属参与的各类二氟烷基化反应。 第二章镍催化芳基酮的α-二氟烷基化反应 首次报道了镍催化芳基酮的α-二氟烷基化反应。反应具有如下特点:较低的反应温度、较广的底物范围和较好的官能团兼容性。通过机理实验,证实了二氟烷基自由基参与了反应进程。对药物分子的后期二氟烷基化的修饰,体现了其潜在的应用价值。 第三章镍催化立体选择性合成四取代含氟烯烃 在对镍催化芳基酮的α-二氟烷基化反应的尝试中,发现当使用2°芳基酮时,由于分子存在两个活泼氢原子,在发生偶联反应之后,反应中的碱会进一步拔氢,再消除一个氟原子,从而实现了四取代含氟烯烃的合成。与之前偶联相比,该反应可以适用强吸电子基团,并成功实现了药物分子的后期修饰。得到的四取代含氟烯烃还可以进行多样化衍生,使用不同的亲核试剂可转化为不同杂原子取代的烯烃,为药物修饰及四取代(含氟)烯烃的合成提供了新的途径。 第四章钴催化芳基酮的α-二氟烷基化反应 首次报道了钴催化芳基酮的α-二氟烷基化反应。与之前钴催化偶联反应相比,该反应条件温和、底物适用性广、官能团兼容性好。机理实验表明反应过程中存在二氟烷基自由基,且活性催化物种为一价钴化合物。 第五章全文总结 对全文进行了总结,简要概括了本论文的研究意义和可能的进展。