钯催化下的氟烷基化插羰偶联反应

过渡金属催化的插羰偶联反应是一类非常重要的有机化学反应，在合成羰基化合物中具有重要的应用。虽然该反应自Heck教授在上世纪70年代发展以来，已取得了长足的进步与发展，但其在有机氟化学领域的应用上却存在很大的挑战，一直没有实现。其主要原因在于氟原子的高电负性会造成氟烷基碳金属键(Rf-M)具有较强键能，不利于插羰；同时，氟烷基酰基金属物种（R_fCOMX）在氟烷基强吸电子效应的影响下更倾向于发生脱羰反应，生成更加稳定的氟烷基金属物种。通常，这是一种制备氟烷基金属络合物的方法。中国科学院上海有机化学研究所张新刚课题组在长期利用过渡金属进行催化氟烷基化反应研究的基础上，以钯作为催化剂，采用大二面角双齿膦配体Xantphos，首次成功实现了过渡金属催化下的氟烷基插羰反应。该反应高效温和、底物普适性广、官能团兼容优秀，并且可以用于复杂含氟有机化合物的合成。

初步反应机理研究表明，该反应经历了氟烷基自由基的历程，其中氟烷基酰基钯物种[RCF₂COPd^II(L_n)X]是关键反应中间体。推测该反应先由Pd⁰L_n物种与氟卤烷烃经单电子转移（SET）生成氟烷基自由基和BrPd^IL_n物种(B)。随后，氟烷基自由基可能进一步与CO生成了氟烷基酰基自由基(C)，其紧接着与B生成关键中间体[RCF₂COPd^II(L_n)X]（D），从而避免了CO对氟烷基碳-Pd键（Pd-CF₂R）的直接插入，促进了后续催化循环。目前具体反应机理还不明朗，需要得到进一步的研究和验证。同时，反应过程中他们还发现氟卤烷烃BrCF₂CO₂Et既作可以为氟源，又可以作为CO碳源，在没有CO的存在下就可以发生自洽插羰反应。这是有机氟化学独有的反应特性，从而体现了有机氟化学的独特魅力。

这一研究是在国家自然科学基金委的资助下，由中国科学院上海有机所张新刚课题组博士研究生赵海洋完成的，发表于《Angew. Chem. Int. Ed.》。

Carbonylation of Difluoroalkyl Bromides Catalyzed by Palladium

Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 10401-10405, DOI: 10.1002/anie.201605380

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