沈晓课题组光催化方面研究取得新进展

《美国化学会志》（J. Am. Chem. Soc.）近日在线发表高等研究院沈晓教授的最新研究成果，论文题为《通过调控有机硼酸盐配合物的反应性发散性合成氟烷基酮》（“Divergent Synthesis ofFluoroalkylKetonesthrough Controlling the Reactivity ofOrganoboronateComplexes”）。高等研究院博士后周刚和硕士研究生郭传传为共同第一作者，沈晓为通讯作者，武汉大学为第一署名单位和通讯作者单位。

氟是电负性最大的元素，C-F键是与碳相连的键能最大的单键。由于氟和C-F键的独特性质，将氟原子引入有机分子中往往可以提高分子的亲脂性、代谢稳定性和生物利用度。因此，“氟引入”已成为药物开发中的常规策略。氟烷基酮类化合物广泛存在于生物活性分子中，如Zifrosilone，WTAgAChE抑制剂A，FKGK11类似物，Z-VAD-FMK和FKE等。过渡金属催化有机硼化合物与氟化试剂之间的交叉偶联反应常常应用于合成氟烷基酮类化合物。但是这些方法只能产生一种类型的氟烷基酮，而合成其他类型的氟烷基酮需要重新合成新的氟化试剂。此外，以往的过渡金属催化反应通常不能容忍I，Br，甚至Cl。然而筛选数以千计的分子以寻找潜在的化合物用于药物研究的需求促使化学家们开发更为有效的合成方法。在这种背景下，发散性合成反应引起了科学家们的极大关注，因为这种反应可以通过控制反应中间体和反应路径，从相同的原料出发选择性地制备多个产物。因此，开发从一种简单的氟化试剂应用于合成各种氟烷基酮的发散合成是非常必要的。

沈晓课题组报道了一种可见光诱导的有机硼酸酯与氟烷基酰基硅烷的反应，实现了氟烷基酮的发散性合成。控制原位生成的有机硼酸盐配合物的反应性是实现发散性转化的关键。在碱性条件下，有机硼配合物IV发生脱硼氟消除反应生成烯醇硅醚中间体V，该中间体与各种亲电试剂反应得到氟消除的酮类化合物3。另外，硼酸酯中间体III在过氧化物的作用下产生硼酸盐中间体IV’，该中间体发生1,2-迁移反应得到缩酮中间体V’，进而水解得到氟保持的氟烷基酮类化合物4。

在该工作中，沈晓课题组开发了一种发散性合成方法，通过控制原位生成的有机硼酸盐配合物的反应性，利用单一的二氟甲基酰基硅烷试剂合成各种氟烷基酮。三氟甲基酰基硅烷也被用于合成三氟甲基酮化合物。广泛的芳基、杂芳基、烯基和烷基硼酸酯在可见光诱导和无过渡金属存在的条件下都是兼容的，以良好的产率得到各种氟烷基酮。该反方法成功的应用于合成Zifrosilone及其氟烷基类似物，展示了合成潜力。研究得到了科技部、中央高校基本科研业务费专项资金和国家自然科学基金委的支持。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c12150