硫化镉量子点催化的光诱导肉桂酸脱羧二氟烷基化反应

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烯丙基化合物广泛存在于药物分子中,在烯丙位引入含氟基团可显著提高母体化合物的生物活性。Tafluprost作为新型的抗青光眼药物,在其烯丙位引入氟原子后显著的提高了药物的亲和力。在乙烯基中引入二氟烷基基团合成二氟取代的烯烃化合物,目前已报道的方法有:王细胜、王锐、黄精美课题组分别报道了使用Ni、Cu、Pt催化的肉桂酸脱羧反应引入二氟烷基基团;刘雪原课题组提出了以[Ru(bpy)3]Cl2·6H2O和[Cu(MeCN)4]PF6作为双催化剂,并在蓝光诱导下进行肉桂酸脱羧二氟烷基化反应;Timothy提出了蓝光照射下fac-Ir(ppy)3催化肉桂酸与溴二氟乙酸乙酯进行反应;冯乙巳课题组报道了曙红催化肉桂酸的二氟烷基化反应。已报道的方法中不足之处在于:Ni、Cu、Pt催化时需添加当量催化剂或添加配体且碘二氟乙酸乙酯价格较为昂贵;反应需要加热;Ru、Ir作为光催化剂制备过程复杂价格昂贵。

硫化镉量子点(CdS QDs)具有良好的光响应性,可吸收可见光激发原子产生自由基催化有机合成反应,具有微量高效等优点。合肥工业大学化学与化工学院冯乙巳教授课题组在光照条件下对硫化镉量子点催化肉桂酸脱羧引入二氟烷基的反应进行研究。以肉桂酸、溴二氟乙酸乙酯为原料合成乙基-4-苯基-2,2-二氟-3-烯酸甲酯类化合物(3a~3r,Scheme 1)。其结构经1H NMR,13C NMR和19F NMR确证。

1a2a的反应为模型反应(Scheme 2),研究催化剂碱和溶剂对反应收率的影响,确定反应的最优条件为:4-甲基肉桂酸(0.1 mmol)、1-溴二氟乙酸乙酯(0.2 mmol)、硫化镉量子点(2 mol%)、iPr2NEt(0.2 mmol)、BI-OH(0.2 mmol),溶剂为二氯乙烷/水(V/V=1/1,2 mL),15 W的白炽灯作为光源,惰性气体保护反应12 h。

根据模型反应优化试验结果和文献报道,可见光诱导的的肉桂酸脱羧的二氟烷基化反应可能的反应机理(Scheme 3)为:当光照激发能量超过带隙时,CdS QDs吸收光子,电子从价带(VB)跃迁到导带(CB)。同时在VB中形成电子-空穴对,富含电子的三级胺iPr2NEt作为供电子体,提供循环。单个电子从CB转移到溴二氟乙酸乙酯(2)形成中间体α-二氟乙酸乙酯自由基B,同时肉桂酸与高价碘试剂BI-OH结合生成苯并碘代乙烯基羧酸络合物(BI-OOCCH=CHR)Aα-二氟乙酸乙酯自由基B加到Aα-位,生成中间体C。中间体C通过脱出CO2和苄基碘醚自由基D得到目标产物3


DOI: 10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.19077

基金项目:国家自然科学基金资助项目(21571047)

第一作者简介:陶婷婷(1994- ),女,汉族,安徽阜阳人,硕士研究生,主要从事有机合成研究。

通信联系人:冯乙巳,教授


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