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由于三氟甲基的独特性质,将三氟甲基引入到分子中通常能增强分子的脂溶性、提高生物利用度和代谢稳定性等,因此,含三氟甲基的化合物被广泛应用于医药、农药、材料等领域。另一方面,季碳中心结构是许多天然产物和药物分子中的常见结构。三氟甲基和季碳中心相结合,即形成三氟甲基季碳中心(TFQC)。这是一种特殊的结构,特征为三氟甲基直接连接在四取代的碳原子上,使分子具有强的刚性和独特的电性。 目前已有的向分子内引入三氟甲基的方法,大多发生在sp2碳上,而合成C(sp3)-CF3键的方法相对较少,构建含三氟甲基季碳中心(TFQC)的方法更是有限。构筑季碳中心要克服较大的位阻,α-三氟甲基碳负离子的脱氟反应给三氟甲基季碳中心的构筑带来更大的挑战。另外,可构建含三氟甲基季碳中心的砌块较少,限制了三氟甲基季碳中心结构的多样性。 本论文以发展新的可用于构筑季碳中心的含氟砌块和构建三氟甲基季碳中心结构为主旨,开展了以下四个部分的工作: 第一章 Michael加成反应合成四取代单氟化合物 发展了氟代硝基化合物在有机小分子催化下的Michael加成反应,克服了α-脱氟副反应,以中等到优秀的收率合成了多取代单氟化合物,反应所用催化剂简单易得,条件温和,对空气和水不敏感。 第二章 Michael加成反应构建含三氟甲基季碳中心(TFQC) 实现了含三氟甲基亲核性砌块与乙烯基酮的Michael加成反应,使用有机膦作为催化剂,克服了β-脱氟副反应,构筑了含有三氟甲基、烷基和两个酯基的季碳中心。反应体系近乎中性,条件温和,操作简单。 第三章 可构建季碳中心的含三氟甲基砌块的开发 利用有机胺存在下含α-H的三氟甲基化合物的脱氟反应,发展了三种结构新颖的可用于构建含三氟甲基季碳中心的砌块,由于底物来源于工业废料全氟异丁烯,实现了废物再利用,符合绿色化学的发展理念。 第四章 可见光促进的三氟甲基季碳中心(TFQC)的构筑 从新发展的含三氟甲基砌块出发,采用可见光介导的手段,实现了烯烃的双官能团化反应,以中等到良好的收率合成了结构新颖的含三氟甲基季碳中心的γ-丁内酰胺结构。反应经过α-三氟甲基自由基中间体,从而有效地克服了位阻和含氟底物极易发生的β-脱氟副反应,对于富电子烯烃、芳基烯烃、普通烯烃均可适用。该反应能够克级规模放大,催化剂用量少,催化效率高,能源清洁。 实现了α-三氟甲基溴代物与炔烃在可见光介导下的原子转移自由基加成反应,以中等的收率构建了同时含有三氟甲基、烯基、噁唑基和酯基的季碳中心。利用清洁的可见光作为能源,操作简单,所得烯烃为E式结构,反应过程中持续的可见光照射是必不可少的。 在本论文的主要内容中,我们围绕含三氟甲基季碳中心的构建,发展了三种可用于构建季碳中心的含三氟甲基砌块,实现了工业废料的再利用,并通过有机小分子催化和可见光诱导的手段,构筑了三种结构不同的含三氟甲基季碳中心结构,为含氟化合物在医药、农药、材料等领域的应用创造了条件。