当代有机氟化学

当代有机氟化学

以下内容：来自于‹当代有机氟化学-合成反应应用实验›，自101页开始。

全氟烷基阴离子基本上可用于通常生成烷基或芳基阴离子一样的方法所产生，通过适当的C-H酸前体，用强碱脱质子或用还原性卤素（通常是溴、碘）金属交换，另外一种也是全氟世界所独有的方法即负离子或其他阴离子加成到全氟烯烃。所有的全氟烷基阴离子由于受到氟取代的吸电子诱导效应（-I）而稳定，同时又受到氟原子的孤电子对对碳负离子中心的p-π电子排斥而去稳定。对于β-氟碳负离子，负的超共轭效应可起到稳定化作用。如果碳负离子并非处于自由的状态而是和金属（一个硬的路易斯酸），由于巨大的晶格能的释放趋向将强烈促使全氟烷基金属化物发生碎片化。若存在β-氟原子，则将发生β-氟消除而产生末端全氟烯烃；若仅有α-氟原子，则发生α-氟消除而生成二氟卡宾，全氟芳基锂即使在低温条件下（一般-20*-40℃）也能发生消除，产生相应的芳基炔和氟化锂并伴随大量放热。

氟离子是很容易加成到全氟烯烃的，由于它将赴原子取代的SP3碳转化成SP2碳，而解除了p-π排斥引起的张力。全氟丙烯或全氟烯烃的加成反应机理高度区域选择性的，他总是生成一个与带负电荷碳连有着最多碳原子数的阴离子。

氟离子很容易加成至全氟烯烃并生成一个碳负离子，用催化量的CsF处理全氟烯烃有时可以生成许多齐聚体的混合物。

五-三氟甲基环戊二烯阴离子生成的例子深刻反映了这种类型的反应。它可以被应用于高度选择性的合成，例如五-三氟甲基环戊二烯基铯。

F 2C CHCF 3

0.

CF 3F 3C

3C

CF 3

CF 3

通过氟离子对全氟烯烃的加成产生全氟烷基阴离子的方法可以用于制备目的。应用适当底物的脂肪族或芳环的亲核取代反应可选择性的引入全氟烷基。

对于芳香底物而言，离核的离去基团通常是氟离子，因此此类反应可改用催化量的氟离子。催化剂或者是一个无机氟化物（CsF ）或在一个电化学反应过程中由全氟烯烃的还原-脱氟产生。 长链全氟烷基锂化合物的生成通常是在更低的温度（<-78℃）,他们通常是现场生成并立即和相应的底物（通常为羰基化合物如醛、酮或酯）直接进行反应。若这些羰基化合物是手性的可以得到合理的对映选择性的过量产物。

N

F F F F

F

CF 2=CFCF 3

cat.TDAE

N F

F F

F CF 3F CF 3

但金属是软的路易斯酸，如锌、铜、镉，则她的全氟烷基金属化合物是稳定的。由于金属-碳键更多的共价特征，一价铜金属烷基化物则很容易在较高的温度下被分离处理和进行反应。三氟甲

基锌稳定性较差，它可以用作亲核的CF 3的来源，既可以直接分离出来，也可以用锌在DMF 或THF 中与全氟烷基锂在超声波作用下现场生成。金属烷基锌化合物可分别应用于Barbier 类型的反应，把催化交叉偶联反应及烯烃的全氟烷基氢化反应。

R F I +

R Zn,CuI,THF

超声

R F

R R F I

+

R F

三氟甲基铜可用两种方法制备并进行反应：在150℃下一价铜盐与三氟乙酸盐反应或用铜粉与CF 3I 反应。即使看起来稳定的CF 3Cu,也有证据表明存在CF 3I 和CF 2及CuF 之间的平衡，而这种平衡依赖于温度和溶剂。这种平衡可以被用于分步地建立一个长链的全氟烷基铜配合物，它是通过一个：CF 2插入的机理，此反应可被添加少量的HMPA 而终止。

I

O 2N CF 3Cu,DMF,HMPA

0CF 3

O 2N

C 8F

17Br

O 2N

DMF/NMP(1:1)80

0C CF 3

O 2N

CF 2CF 3

O 2N

N

I

Cl Me 3SiCF 3,CuI,KF

DMF/NMP(1:1)250C 6h N

CF 3

Cl

全氟烷基铜试剂最常用于与芳基溴或碘交叉偶合生成全氟烷基取代的芳环化合物.。铜促进的三氟甲基化反应的一个缺点是生成全氟乙基衍生物，他在反应体系中及在纯化处理产物是很难被

除去。这个副产物的生成就是由于前面所提到的卡宾插入，对此我们可以利用降低反应温度或优化溶剂（如加入HMPA）来避免它的生成。利用Me3SiCF3作为亲核三氟甲基的主要源泉的反应，可以在特别温和的反应条件下，即可现场生成CF3Cu.同样的方法（利用Me3SiC2F5）则可以成功地由芳基碘制备全氟乙烯基取代芳环的化合物。

铜促进的碘代芳烃和全氟烷基碘的交叉-偶合反应的机理类似于相应的卤代芳烃与有机亲核阴离子铜盐如（CuCN）之间的反应。先生成一个溶剂的全氟烷基铜配合物（Ⅰ），随后与碘代芳烃配位并发生的配体交换。该反应的成功大大依赖于溶剂对铜试剂的溶剂化能力。DMF、吡啶、DMSO等溶剂可给出最高的产率。该铜试剂对水解不敏感，反应中存在的有机还原剂。反应对存在的羰基、氨基、羟基也不反应。反应中被取代基团的活性依次是I>Br>Cl

R F-I Cu(溶剂L)+

ICuL3R

ArR

F+ICuL3

不用金属的替代方法，用亲核还原活化全氟烷基碘，在低温时用有机还原试剂TDAE处理R f I所产生的R f-类物种（可能是一个电荷转移配合物R f I-TDAE）可被许多亲电试剂捕获，如与Me3SiCl 反应产生Ruppert试剂Me3SiCF3,或与羰基化合物反应生成醇。从原子经济观点看，生成CF3-离子的最有效的方法使用强碱将价格低廉的CHF3去质子化反应。但是CHF3沸点很低（-82.2℃），因此至少在实验室制备上必须处理气体；其次是为了防止CF3-碎