1.1.3  三氟甲基基团性质研究

三氟甲基作为一个特殊的官能团，在医药、农业、性能材料等方面有着广泛的应用。在有机分子中引入该官能团后可以明显改变分子的偶极矩、渗透性，从而增强分子亲脂性、提高热力学稳定性及极性。如果将该基团引入药物分子可以加快药物分子渗透细胞膜，更加高效的作用于病理部位，更快的产生药物效果。例如有效治疗关节炎、肾功能炎等炎症的新药塞来昔布中含三氟甲基。除此之外将三氟甲基引入药物分子，一般认为氟原子与氢原子等径，某些性质相同，药物分子具有“模拟”效应，可以提高细胞的吸收能力，而氟原子取代氢原子后其键能要比C-H键的键能高得多，从而增强了药物分子的耐受性和脂溶性。例如，引入三氟甲基的新药氟丙嗪，其药效比之前提高了6倍。将该官能团引入农药分子，可提高选择性以及生理活性，减少农药的使用量，收到了更好的效果，在农药领域具有很大的发展空间。三氟甲基基团还在合成染料领域发挥了重要的作用，例如，在氮桥的邻位引入三氟甲基，可以明显改善染料的着色性(图1.1)。 

图1.1 三氟甲基的药物和农药分子

1.1.4  三氟甲基引入方法

1.1.4.1  自由基三氟甲基化反应

三氟甲基自由基可以利用加成、取代等方式实现多种官能团的三氟甲基化。通过电子顺磁共振谱（ESR）、红外分析（IR）和微波检测（MW）等手段分析以及分子轨道理论计算发现甲基自由基呈现为平面正三角形结构，并随着氟原子取代个数的增加，构型越来越偏离平面结构，最终趋向于三角锥形[5]，这是由于氟的孤对电子占据的轨道与自由基碳的单电子占据p轨道之间存在着相互排斥作用，当偏离平面结构的程度越大时则排斥越小，直到趋于稳定的三角锥形为止。另一方面，三角锥结构中由于碳氟键的σ*反键轨道与碳的p轨道的相互作用使氟原子上的电子云密度增加。当三氟甲基自由基呈现为三角锥结构时，加强了这种P-σ*轨道相互作用力，从而使得体系能量趋于稳定。

三氟甲基自由基结构

1948年，三氟甲基自由基第一次被报道出来，Haszeldine课题组发现三氟碘甲烷被光催化或者在加热的条件下都可均裂产生三氟甲基自由基，再者和乙烯反应再碘化生成了三氟碘甲烷。自由基产生的方式有很多，拓展的空间也很大如电化学、光化学、热及化学反应等途径都可以产生自由基，根据（·CF3）的来源不同，大体分为以下几种方法[6]:

  CF3自由基的来源

2013年,David A.Nicewicz课题组报道了三氟甲基亚磺酸钠（CF3SO2Na）和烯烃反应，通过加成机理生成了相应的三氟甲基化产物。该反应底物适用于苯乙烯衍生物和各种脂肪族烯烃，具有很好的区域选择性[7]。