基于含氟1,3-二羰基化合物的新型含氟砌块的合成及研究

摘要

亲核氟烷基化反应是一种将含氟基团引入到有机分子中的重要方法。然而，氟的引入对于许多α-氟代碳负离子的热稳定性及其参与的亲核氟烷基化反应都是不利的。本论文研究了利用羰基调控的亲核氟烷基化试剂参与的反应，发现在羰基的存在下能够有效的提高α-氟代碳负离子的热稳定性。因此我们开发了含氟1，3-二羰基化合物作为新型含氟砌块并参与一些氟烷基化反应、高立体选择性反应和多组分反应体系中，以获得无法直接氟烷基化得到或很难通过直接氟烷基化得到的产物。
　　首先，经研究发现2-氟-1，3-二羰基化合物在碱性较温和的反应条件下可以与醛发生类似Wittig反应得到α-氟-α，β-不饱和羰基化合物。得益于此结构的α-氟代碳负离子高的热稳定性，研究通过调控碱的种类和适当的温度实现了较高的Z/E对应选择性和较高的产率。相较于传统方法中使用的含氟Wittig试剂，本反应的优点在于原料的简单易得、性质稳定、易保存、反应的产率高、立体选择性高、反应条件温和及利用非金属催化等。进一步研究发现，此反应的底物选择性也十分广泛，以酯羰基、酮羰基和酰胺羰基等为底物获得的相应产物的产率都较高，Z/E值也在95％以上。
　　其次，研究发现2-氟乙酰乙酸乙酯与查耳酮在高温，以碳酸铯为碱的条件下，合成3，5-二取代苯酚的反应。通过研究发现，此反应经历了Macheal加成、Robinson成环、脱氟化、芳构化和脱羧化等反应历程。研究发现在此反应中通过控制碳酸铯的用量和温度的高低可以控制反应的进程，即将反应进程控制在脱羧前或脱羧后从而获得对应的2-酯基苯酚或苯酚产物的生成。通过这一新的反应策略，实现了正常情况下较难直接合成的3，5-二取代苯酚产物;利用α-氟-α，β-不饱和羰基化合物取代查耳酮类衍生物参与此反应顺利合成了4位氟取代的3，5-二取代苯酚。并且通过底物的进一步改变，成功合成了全取代苯酚产物。
　　最后，经过研究发现2，2-二氟-1，3-二羰基化合物在碱的存在下通过温和的反应条件就可以发生羰基的分解反应生成活性较高的二氟烯醇负离子。通过手性奎宁胺硫脲双功能类催化剂的季铵盐的氮正离子和二氟烯醇的氧负离子形成较强的分子间离子键，将反应底物固定到催化剂上形成特定的空间结构，再与通过氢键作用固定到催化剂上的N-取代靛红的3位上的羰基碳发生不对称Aldol反应生成（S)-3-羟基-3-二氟烷基化的靛红衍生物。此反应的ee值最高达到98％且产率都在80％以上。众所周知，Cvinvl-CF2H键的建立是一个巨大的挑战。在后续的研究中我们发现，二氟烯醇负离子在高温和碳酸铯的存在下可以与乙腈发生类似Knoevenagel缩合反应生成β-二氟甲基苯丙烯腈类化合物。此反应通过简单易得、容易保存且性质稳定的反应底物在非金属催化的条件下间接生成了二氟甲基取代的烯烃化合物。因此，这个新的反应策略具有广泛的应用前景。
　　基于此类氟化1，3-二羰基化合物的新型含氟合成砌块在合成含氟分子上具有很多优点和应用前景，开发此类物质参与的反应对于新药研发领域具有具大的潜在应用价值。此外，由于此类新型含氟合成砌块的合成方法简单，易于分离提纯和保存运输，也为其在工业化生产应用方面提供了可能。

目录

声明

摘要

注释表

1 绪论

1．1 有机氟化学综述

1．2 亲核氟烷基化

1．2．1 砜和亚砜基团调控的亲核氟烷基化

1．2．2 羰基基团调控的亲核氟烷基化

1．3 本论文研究的目的和意义

1．4 本论文研究的内容

参考文献

2 单氟化1，3-二羰基化合物与醛的类Wittig烯化反应

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 主要仪器和试剂

2．2．2 实验步骤

2．3 结果与讨论

2．3．1 含氟烯化反应的条件优化

2．3．2 含氟烯化反应的底物拓展

2．3．3 含氟烯化反应的机理推测

2．3．4 含氟烯烃的应用

2．4 本章小结

参考文献

3 单氟化1，3-二羰基化合物与α，β-不饱和酮类化合物反应生成3，5-二取代苯酚化合物

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 主要仪器和试剂

3．2．2 实验步骤

3．3 结果与讨论

3．3．1 合成苯酚反应的条件优化

3．3．2 合成苯酚反应的底物拓展

3．3．3 合成苯酚反应的机理推测

3．4 本章小结

参考文献

4 二氟化1，3-二羰基化合物与乙腈的Knoevenagel缩合反应合成β-二氟甲基苯丙烯腈化合物

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 主要仪器和试剂

4．2．2 实验步骤

4．3 结果与讨论

4．3．1 合成二氟甲基烯烃反应的条件优化

4．3．2 合成二氟甲基烯烃反应的底物拓展

4．3．3 合成二氟甲基烯烃反应的机理推测

4．4 本章小结

参考文献

5 二氟化1，3-二羰基化合物与靛红衍生物的不对称Aldol缩合反应

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 主要仪器和试剂

5．2．2 实验步骤

5．3 结果与讨论

5．3．1 不对称aldol反应的条件优化

5．3．2 不对称aldol反应的底物拓展

5．3．3 不对称aldol反应的机理推测

5．4 本章小结

参考文献

6 结论与展望

6．1 本论文的结论

6．2 本论文的创新点

6．3 本课题的发展趋势

致谢

博士期间发表的学术论文和研究成果

附录