science:有机光氧化还原催化的芳烃C-H键放射性氟化反应

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放射性同位素标记的反应近年来逐渐受到关注,F-18由于具有较长的半衰期以及优越的反应性能被广泛用于PET标记当中。近日,美国北卡罗来纳大学教堂山分校的Nicewicz教授和李子博教授合作报道了有机光氧化还原催化的芳烃C-H键放射性氟化反应。

Direct arene C–H fluorination with 18F via organic photoredox catalysis (Science, 2019, DOI: 10.1126/science.aav7019)


正电子发射计算机断层扫描(简称PET)已成为核医学领域比较先进的临床检查影像技术,因此放射性示踪试剂的研发十分重要。向探针分子中有效引入正电子核素一直都是放射化学家们重要的研究课题。正电子核素的选择需要考虑到核素的化学性质和半衰期,F-18 (t1/2 = 110 min)相对于C-11 (t1/2 = 20 min)具有更长的半衰期,标记时间更加充裕,可操作性更强。近期,发展了多种向有机分子中引入F-18的方法,然而芳环的直接C-HF-18标记仍是巨大的挑战。

芳环C-HF-18标记大多涉及亲电氟化试剂如F-18标记的F2NFSISelectfluor等,但这些试剂要么十分危险,要么难以制备原子经济性差,目前尚无十分有效的向芳环C-H键引入F-18的方法。

北卡罗来纳大学教堂山分校的David A. Nicewicz教授一直从事可见光氧化还原有机催化剂相关的方法学研究,早在2017年,其课题组就报道了有机光氧化还原催化的芳烃C-H键氰基化反应,该反应中,芳烃被氧化成自由基阳离子,随后与亲核性的氰基化试剂反应(J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 2880)。

F-18标记的四丁基氟化铵是目前最常用的F-18源之一,延续之前的研究,Nicewicz教授课题组设想在光氧化剂作用下,芳烃被氧化为自由基正离子,随后可以与亲核性的氟负离子反应。经过系统条件优化,最终成功实现了芳烃的直接C-HF-18标记反应。


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