当代有机氟化学24页

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。

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。

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。

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。

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Me 3SiCF 3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CF 3Cu.同样的方法（利用Me 3SiC 2F 5）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Me 3SiCl 反应产生Ruppert 试剂Me 3SiCF 3,或与羰基化合物反应生成醇。

从原子经济观点看，生成CF 3-离子的最有效的方法使用强碱将价格低廉的CHF 3去质子化反应。

但是CHF 3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CF 3-碎片化，在他生成后要立即稳定或捕获它。

后来终于发现合适的溶剂与强碱结合的反应体系，如DMF 和KO t Bu 、KN(SiMe 3)2以及DMSO/KH 等生成的CF 3-可与DMF 结合，他生成的半缩醛胺可被用于亲核的三氟甲基阴离子的储存库。

最近这一方法（CHF 3/DMF/强碱）又得到了进一步的拓展。

用全氟缩酰胺（可方便地用于吗啡啉或N-苯基哌嗪反应制备）作为三氟甲基化试剂，它是稳定的而且起始原料也不贵。

全氟烷基硅试剂：近几年来，Me 3SiCF 3及其全氟同系物Me 3SiR f 已经成为最常用的亲核全氟烷基化试剂。

被称为Ruppert 试剂的Me 3SiCF 3由Ruppert 合成于1984年,作为有活性的亲核三氟甲基化试剂则是由Prakash 及其同事们系统发展起来的。

它可用CF 3I 或CF 3Br 在各种还原剂如TADE 、P(NMe 2)3或Al 存在下，用CF 3Br 与Me 3SiCl 反应制备CF 3SiMe 3.在氟离子催化下，如Bu t NF 或甚至是路易斯碱，Me 3SiCF 3可高产率地转化为CF 3-并与众多亲电底物（如羰基化合物）反应。

反应机理是生成一个类似于碳阳离子的烷基三甲基三氟甲基硅酯阴离子物种，它随后在一个自活化链反应过程中将CF 3-转移至羰基，这一反应可由少量的氟离子引发。

一些硅酯中间体物种已被成功的分离并用NMR 及X 晶体衍射证实。

它与许多其他一些有机硅试剂明显的不同是Me 3SiCF 3的加成反应不被许多路易斯酸催化引发。

三氟甲基对醛酮和其他一些羰基化合物的亲核加成反应首先生成相应的三甲基硅醚，随后被水解成相应的醇，反应条件温和，因此这一方法被广泛应用，对一些敏感底物同样也适用。

与其他一些方法相比，利用硅试剂进行氟离子引发的三氟甲基化反应对一些烯醇化物也能发生。

对一些α，β-不饱和底物，则优先发生羰基上的1，2-加成，若氟原子配位了一个较大的路易斯酸如ATPH ，则得到选择性的1，4-加成产物。

这一试剂药物化学中最新的应用是青藁素化合物的三氟甲基化，三氟甲基的引入提高了它的药理性质。

在较低的反应温度下利用手性氟离子源可以实现对前手性羰基化合物对映选择性的三氟甲基化。

但是，ee 值不高。

用非极性溶剂如甲苯、戊烷或二氯甲烷代替极性溶剂作为此类反应的介质，可以将各种各样的酯（芳酯、脂肪类酯、烯醇化的或非烯醇化的）全部转化成相应的三氟甲基酮。

许多羰基化合物有足够的亲电活性可与Me 3SiCF 3进行反应，而许多的含氮亲电试剂必须用一种方法予以活化。

亚硝基苯这一简单的羰基化合物的杂原子类似物很容易与Me 3SiCF 3反应生成一个类似于羰基化合物的加成产物。

在同样条件下的亚胺却没有足够的活性，它们需要被如氮杂环丙烯化的立体张力或连有吸电子基的氮原子如硝酮或连在亲电的碳原子所活化。

非活化的亚胺在N-三甲基硅咪唑作为活化剂存在下，方可与Me 3SiCF 3反应，但是产率仅仅中等。

利用对甲苯磺酰基可对亚胺进行活化，该基团在完成了三氟甲基化加成反应后可被除去，最后生成α-三氟甲基胺。

N-亚磺酰基也可顺利活化亚胺。

因此，借助于手性的N-亚酰基亚胺就可以完成高立体选择性的三氟甲基化，生成的亚磺酰基胺很容易被水解转化为带三氟甲基的手性胺，这些化合物在药物化学中是颇受重视的中间体。

运用类似的操作方法，Me 3SiCF 3也可用于许多硫亲电试剂的亲核三氟甲基化反应。

有一些方法如Prakash 及其同事所发现的那样三甲基砜用醇盐处理时也可作为亲核的CF 3-的等价物。

一当量的四甲基氟化胺和三倍量的R f SiMe 3或其同系物均可作为有效的全氟烷基化试剂与脂肪族的三氟磺酸酯发生亲核的全氟烷基化反应。

三甲基三氟甲基硅烷还可应用于全氟芳香化合物的亲核取代或加成，从而可制备一些缺电子的三氟甲基取代的氟化芳香化合物。

‘亲电的’全氟烷基化：全氟烷基卤化物与相应的卤代烷烃不同，并不能作为有效的亲电全氟烷基化试剂。

氟碳正离子的稳定性是由正电荷的诱导去稳定化作用以及其中介的稳定作用之间的微妙的平衡关系决定的。

α-氟取代能通过其孤对电子的π-供电作用（+R ）来稳定带部分正电荷的碳原子。

另一方面，由于α-氟原子自身的吸电子诱导效应（-I ）也能使该电荷去稳定化。

碳正离子的β-位的氟取代只产生强的去稳定诱导效应（-I ）。

碳正离子的α-氟原子较强的稳定效应可以通过exo-二氟亚甲基环己烷在三氟甲磺酸作用下的反应来说明。

首先，双键发生质子化，它只生成了环己基二氟甲基正离子，而非通常观测到的高稳定的三烷基正离子。

由于强的诱导去稳定化作用，很少含α-或β-氟碳正离子能被分离出来。

CF 3+至今还仅仅是理论上的研究对象。

Me 2CF +AsF 6-已经制得。

虽然含游离的三氟甲基正离子的盐还没被分离以及表征，但是仍可能通过四氯化碳和强路易斯酸的作用现场生成氯氟甲基正离子的混合物，这些体系可被应用于富电子芳环底物的亲电三卤甲基化反应。

余留的氯可与70%的HF –吡啶反应而被氟化。

Tetrahedron Lett.2003,44,1747-1750;2004,45,21-23芳基全氟烷基碘盐：由于全氟烷基较强的基团电负性，它们并不能期望经由真正的亲电反应机理将相应的全氟烷基卤转变成不可氧化的亲核试剂。

另一方面，如果潜在的全氟烷基试剂RF X的离去基团电负性能增加至匹配甚至超过Rf的电负性，那么至少类似的亲电全氟烷基化反应就能发生了。

Yagupolskii及其同事们运用了这一基本概念，利用氯化芳基全氟烷基碘作为试剂与各种不同的亲核底物首次获得了亲电全氟烷基化结果。

后来报道的相应的四氟硼酸盐是更为活泼的全氟烷基化试剂。

由T.Umemoto小组引入的三氟甲磺酸盐（FITS试剂）也能发生类似的反应。

所有合成全氟烷基碘盐试剂的起始原料是全氟烷基碘化物。

该化合物作为合成因子在有机氟化学中起着重要的作用。