图7 铜促进不饱和卤代烃与卤代二氟乙酸酯的偶联
Fig 7 Copper-mediated coupling of unsaturated halides and halodifluoroacetates
2013 年, 杨春皓等[19]在催化量的钯实现了对3-碘代色酮、硫色酮和喹诺酮的二氟烷基化(见图8)的基础上,外加单质铜促进。相关专业研究人员在考虑到在没有钯的催化下, 仅用铜可能不会使该反应顺利进行, 该反应过程中形成C-C键,是通过反应中间生成的芳基钯中间体来实现的,故而相关科研人员给出了在Pd(0)/Pd(II)前体下的引发反应机理。他们认为首先是Pd(II)经过Cu还原得到Pd(0),接着Pd(0)与底物结合过程被氧化成Pd(II),得到氟烷基芳基钯中间体,最后与二氟烷基试剂结合得到二氟烷基化合物。但是, 在单质钯做催化剂的前题下,由一溴二氟乙酸乙酯反应引发的单质锌的偶联产物效果却并不令人满意理想(收率<11%)。
图 8 铜/钯共同促进3-碘代色酮、硫色酮以及喹诺酮与溴代二氟乙
酸酯的偶联
Fig 8 Copper/palladium-promoted coupling of 3-iodo- and 3-thiochromones and quinolones with bromodifluoroacetates
近期,一溴/碘二氟乙酸酯之外,在单质铜调控的还原偶联反应中一些其它一卤二氟甲基化合物也有应用在其中。2010年,HuJinBo小组[20]对一碘二氟乙酰胺进行了深入探索研究,发现一碘二氟乙酰胺反应体系中铜催化的自偶联、自成环和交叉偶联的一系列复杂反应比较奇特。反应体系是利用对N原子的取代基团的调控,进而可以实现三种反应的人为选择性的调控(见图9)。在这之中, α-一碘二氟乙酰胺在铜的催化作用下可与不同的烯基和不同的芳基碘进行交叉偶联反应,进而可以得到各类烯基取代、α-芳基的偕二氟乙烷。
图 9 铜调控下一碘二氟乙酰胺所参与的烷基化反应
Fig 9 Copper-mediated fluoroalkylations with iododifluoroacetamides
2007 年,反应中的二氟烷基化试剂取二氟烯醇硅醚,Shreve等人进行了在钯催化引发作用下的二氟烷基化反应。反应条件相同,反应最终产率较差的是烯基溴[21](见图 10 式 1)。2012 年, 卿凤翎等发现,在碱的作用下,二氟甲基苯基酮可以直接作为溴代芳烃去与氟烷基化试剂发生在单质钯引发催化作用下的偶联反应,得到产物为芳基取代的偕二氟苯乙酮(见图 10 式2)。2014年初,把环钯络合物取作反应的催化剂,经过Hartig等人员改良上述反应后,拥有高活性环钯络合物的使用,大大拓宽了相对于底物的适用范围,并且降低了催化剂用量, 进一步氯代芳烃也可以完成二氟烷基化[22](见图 10 式3)。
钯催化下卤代芳烃的(苯甲酰)二氟甲基化反应
Fig 10 Palladium-catalyzed (benzoyl)difluoromethylation of aryl halides
2 过渡金属促进的自由基加成反应
早在1980年开始,在四(三苯基膦)钯引发下, 陈庆云等就报道了全氟烷基碘对烷基端烯的原子自由基加成反应。1990年,邱再明等[25]就利用四(三苯基膦)钯催化二氟碘代物与不饱和烯烃进行自由基加成的反应从而得到碘代物,再经过还原得到α,α-二氟酮类化合物,很具不同取代的底物,其最终产率在73%-84%不等(见图11)。
Pd(0)催化的自由基加成反应
Fig 11 Palladium(0)-catalyzed difluoroalkylation reaction
烯烃类化合物在钯的催化下与苯磺酰基二氟碘代物,Wang Jian-Yong等[23]使其在不同的配体下反应,能很好的得到一种全新的含二氟氮杂环化合物,其产率高达92%(见图12)。
钯催化的苯磺酰基二氟碘代物二氟烷基化反应
Fig 12 Palladium-catalyzed difluoromethylation of iododifluorobenzenesulfonyl