有機(jī)氟化合物在合成化學(xué)、藥物化學(xué)及材料化學(xué)領(lǐng)域占據(jù)核心地位。氟烷基?；柰樽鳛楹铣捎袡C(jī)氟化合物重要試劑，除通過陰離子Brook重排原位生成二氟烯醇硅烷外，光激發(fā)?；柰榈淖杂苫鵅rook重排及雙自由基反應(yīng)活性的選擇性調(diào)控，為多種有機(jī)氟化合物的合成開辟了新路徑。下文簡(jiǎn)要介紹武漢大學(xué)沈曉教授課題組在利用氟烷基?；柰楹铣捎袡C(jī)氟化合物方面取得的進(jìn)展。

2022年，武漢大學(xué)沈曉課題組報(bào)道了第一例可見光誘導(dǎo)的三氟乙酰基硅烷和炔烴的有機(jī)催化[2+1]環(huán)加成反應(yīng)，合成α-三氟甲基化環(huán)丙烯化合物。三氟乙?；柰橥ㄟ^能量轉(zhuǎn)移催化形成激發(fā)態(tài)三線態(tài)，再經(jīng)過Brook重排生成新型的雙親性給體-受體卡賓，與活化和非活化炔烴均能有效的反應(yīng)。該反應(yīng)操作簡(jiǎn)單，條件溫和，底物范圍廣，官能團(tuán)耐受性好。

同年，沈曉課題組報(bào)道了第一例可見光誘導(dǎo)的三氟乙酰基硅烷和二氟乙?；柰榕c烯烴的環(huán)丙烷化反應(yīng)。芳香族和脂肪族烯烴以及缺電子烯烴均能良好的兼容該反應(yīng)，并且都能取得較高的順式選擇性。已報(bào)道過由非氟化?；柰檠苌墓柩蹩ㄙe是親核的，需要與金屬絡(luò)合生成親電的金屬卡賓才能與未活化的烯烴反應(yīng)。而該課題組開發(fā)的氟烷基硅氧卡賓是雙親性給體-受體卡賓，在可見光照射下可以直接與未活化的烯烴反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)和計(jì)算結(jié)果表明，三線態(tài)卡賓是該反應(yīng)的關(guān)鍵中間體。

同年，沈曉課題組報(bào)道了含氟乙?；柰榕c1,3-烯炔的對(duì)映選擇性還原偶聯(lián)反應(yīng)，首次實(shí)現(xiàn)了含氟?；柰樵诓粚?duì)稱合成中的應(yīng)用。其偶聯(lián)產(chǎn)物還可以通過Brook重排轉(zhuǎn)化為含氟烯醇硅醚化合物，同時(shí)保留對(duì)映體純度，通過多步驟一次分離的方式合成了一系列炔基、烯基和烷基取代的含氟烯醇硅醚。烯醇硅醚作為一類有用的中間體，可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為高對(duì)映選擇性的氟烷基酮化合物，展現(xiàn)出其合成應(yīng)用潛力。

2024年，沈曉課題組報(bào)道了可見光誘導(dǎo)的三氟乙?；柰榕c1,3-唑類化合物的C(sp2)-H鍵官能團(tuán)化反應(yīng)。三氟乙?；柰樵谠摲磻?yīng)中起到雙重作用：（1）生成硅氧卡賓與1,3-唑發(fā)生[2+1]環(huán)加成反應(yīng)，得到三元環(huán)中間體；（2）形成雙自由基，通過氫原子轉(zhuǎn)移過程促進(jìn)三元環(huán)開環(huán)，得到最終產(chǎn)物。該策略也可應(yīng)用于生物活性分子的合成。

同年，沈曉課題組又報(bào)道了可見光誘導(dǎo)的氟烷基硅氧卡賓對(duì)有機(jī)硼酸酯中C-B鍵的插入反應(yīng)，用于發(fā)散合成氟烷基酮化合物。其中，選擇性的控制原位生成的有機(jī)硼酸酯配合物的反應(yīng)性是實(shí)現(xiàn)發(fā)散轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵。在堿性條件下，有機(jī)硼酸酯配合物發(fā)生脫硼氟消除反應(yīng)，形成烯醇硅醚中間體，隨后與各種親電試劑反應(yīng)生成脫氟官能團(tuán)化的酮類化合物。在過氧化物存在的條件下，氟烷基的1,2-遷移有利于生成縮酮中間體，淬滅后得到氟烷基酮化合物。

同年，沈曉課題組報(bào)道了含氟乙?；柰榕c2-氮雜-3-硅氧基-1,3-丁二烯的非對(duì)映選擇性[4+2]環(huán)加成反應(yīng)，合成氟烷基4-氧雜-δ-內(nèi)酰胺衍生物。該反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了含氟?；柰閰⑴c的雜-Diels-Alder反應(yīng)，無需金屬催化劑或添加劑，反應(yīng)條件溫和，并取得了較高的非對(duì)映選擇性。

2026年，沈曉課題組報(bào)道了一種模塊化合成氟烷基取代環(huán)丙烯（包括二氟甲基化衍生物）的新策略：通過利用氟烷基?；柰樽鳛榭ò菡x子等價(jià)物，借助硅氧基團(tuán)的離去能力，實(shí)現(xiàn)與炔烴的一鍋法光催化[2+1]環(huán)化及酸催化C-O鍵官能團(tuán)化反應(yīng)。該反應(yīng)條件溫和、底物范圍廣，可高效制備多種氟烷基取代的環(huán)丙烯基醚、芳烴、烷烴、硫醚、胺類及疊氮化合物。

同年，武漢大學(xué)沈曉課題組報(bào)道了三氟乙酰硅烷與1,3-烯炔之間的鈀催化級(jí)聯(lián)反應(yīng)，該反應(yīng)能夠高效合成多種6-三氟甲基-2H-吡喃，且產(chǎn)率良好。該轉(zhuǎn)化具有廣泛的底物適用范圍、出色的官能團(tuán)兼容性以及高度的區(qū)域選擇性和化學(xué)選擇性。計(jì)算研究表明，該反應(yīng)機(jī)理涉及鈀催化對(duì)炔烴部分的碳-硅鍵插入，以及隨后原位生成的三氟甲基化氧雜三烯的氧雜-6π-電環(huán)化反應(yīng)。通過克級(jí)合成及多種下游衍生轉(zhuǎn)化，進(jìn)一步證明了該方法的合成實(shí)用性。

另外，2025年，沈曉課題組發(fā)現(xiàn)三氟乙?；柰榭梢宰鳛楣饷魟┱T導(dǎo)環(huán)丙烯的分子間[2+2]環(huán)加成反應(yīng)，構(gòu)建剛性環(huán)己烷，首次展示了酰基硅烷作為光催化劑的潛力。

總而言之，含氟?；柰樵噭┑陌l(fā)展，特別是通過原位生成卡賓、雙自由基等活性中間體的策略，突破了傳統(tǒng)兩電子過程的局限，為設(shè)計(jì)合成那些難以通過常規(guī)方法制備的復(fù)雜有機(jī)氟化合物，提供了全新的反應(yīng)路徑與構(gòu)建平臺(tái)。

沈曉

教授，博士生導(dǎo)師，武漢大學(xué)“弘毅青年學(xué)者”冠名教授

· 2017.08-至今 武漢大學(xué)高等研究院，教授，博導(dǎo)

· 2015.06-2017.07 美國波士頓學(xué)院，博士后，合作導(dǎo)師：Prof. Amir H. Hoveyda

· 2014.02-2015.05 美國哈佛大學(xué)，博士后，合作導(dǎo)師：Prof. Tobias Ritter

· 2013.07-2014.02 中科院上海有機(jī)化學(xué)研究所，研究助理

· 2008.09-2013.07 中科院上海有機(jī)化學(xué)研究所，博士，導(dǎo)師：胡金波研究員

研究領(lǐng)域：

1. 催化有機(jī)合成方法學(xué)：新型催化劑的設(shè)計(jì)合成和催化反應(yīng)研究；

2. 元素有機(jī)化學(xué)：基于硅/氟元素的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)及其在重要生物活性分子和功能材料中的合成應(yīng)用研究。

獲獎(jiǎng)記錄：

· 2025英國皇家化學(xué)會(huì)氟化學(xué)獎(jiǎng)

· 2025年Asian Core Program Lectureship Award (Hong Kong)

· 2025年武漢大學(xué)青年五四獎(jiǎng)?wù)?/p>

· 2023年湖北省化學(xué)化工青年創(chuàng)新獎(jiǎng)（湖北省化學(xué)化工學(xué)會(huì)）

· 2023年Thieme Chemistry Journals Award

· 2017年Hongyi Young Scholar (Wuhan University)

· 2014年Excellent Doctoral Dissertation (CAS)

· 2013年Special Prize of CAS Presidential Scholarship (CAS)

· 2013年Excellent Graduate of Chinese Academy of Sciences (CAS)

· 2013年P(guān)articipation in the 63rd Meeting of Nobel Laureates (International Honor)

· 2012年Best Publication Award (Syngenta International Conference)

· 2011年Finalist for 2011 Reaxys Ph.D. Prize (International Prize)

· 2011年Chu Yuet Wah Award for Outstanding Ph.D. Candidate (CAS)

· 2011年Excellent Student Award (CAS)

· 2011年Best Progress Award (Syngenta International Conference)

· 2010年Syngenta Postgraduate Fellowship (International Fellowship)

樂研-武大產(chǎn)學(xué)研合作產(chǎn)品

參考文獻(xiàn)

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