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Chem. Eur. J. :无光催化剂条件下的电子给体-受体复合物驱动杂环化合物的三氟甲基化反应2024-07-16
南京农业大学章维华、夏青团队报道了一种新颖的基于电子给体-受体复合物(EDA complex)的杂环三氟甲基化反应,该反应避免了传统的光催化剂和氧化剂的使用。在395 nm光照下,生成了三氟甲基化的喹喔啉酮、香豆素和吲哚酮,拓宽了EDA复合物在化学合成中的应用。

电子给体-受体复合物(electron donor acceptor complex),简称 EDA complex,是一种由富电子供体和缺电子受体通过分子间作用力形成的非共价相互作用复合物。EDA复合物在光照下会触发复合物内从供体到受体的单电子转移(SET),其中一方会快速失去离去基团并产生自由基。

 

 

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图1 杂环三氟甲基化的合成策略

三氟甲基(-CF3)的引入通常会增加化合物的亲脂性并提高代谢稳定性。杂环芳烃的直接三氟甲基化已成为现代化学研究中的一项基本合成策略。一系列的三氟甲基化试剂,包括CF3I,Ruppert–Prakash,CF3SO2Cl,Langlois’ reagent,Togni’s reagent和 Umemoto’s reagent,已被广泛用于杂环的直接三氟甲基化(图1)。然而,这些合成方法通常需要使用过渡金属催化剂或光氧化还原催化剂,一定程度上限制了其实际应用潜力。

基于上述考虑,为了摆脱传统合成方法在杂环三氟甲基化过程中对过渡金属催化剂或光氧化还原催化剂的依赖,南京农业大学章维华、夏青团队开发了一种基于电子给体-受体复合物的杂环三氟甲基化新策略。通过使用Togni试剂作为三氟甲基源,DABCO作为电子给体,在395 nm的光照下,实现了杂环的直接三氟甲基化反应。这种三氟甲基化策略反应条件温和,操作简单,底物适用性广。此外,该方案实现了三氟甲基喹喔啉酮的克级制备。通过自由基捕获实验和紫外/可见光谱分析的机理研究实验,确定了EDA复合物的形成并阐明了反应的途径(图2)。

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图2 可能的反应机理

这项工作在无需光催化剂、过渡金属催化剂和附加氧化剂的条件下,实现了杂环的直接三氟甲基化。EDA复合物在三氟甲基化过程中起关键作用,扩大了EDA复合物在化学合成中的应用范围。

文信息

Electron Donor-Acceptor Complex Driven Photocatalyst-Free Trifluoromethylation of Heterocycles

Yufei Li, Jie Hou, Pei Zhang, Peng Dai, Yu-Cheng Gu, Qing Xia, Weihua Zhang

文章第一作者为李宇飞

Chemistry – A European Journal 

DOI: 10.1002/chem.202400237