上海有机所直接氧化交叉偶联取得新进展

2010-9-25 14:01 来源: 中国科学院
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上海有机所多氟芳烃和杂芳环直接氧化交叉偶联取得新进展

  

  多氟芳烃和杂芳环的直接氧化交叉偶联

  多氟芳烃结构作为一种重要结构单元存在于许多功能材料中,尤其是具有多氟芳烃——噻吩结构的化合物,这一类化合物在电子器件中具有重要的应用,例如有机发光二级管(OLED),以及场效应晶体管(TET)等。与非氟底物相比,多氟芳烃的强吸电子效应可以显著降低其所在化合物的HOMO和LUMO 能级,并促进富电子芳烃和缺电子多氟芳烃之间的 相互作用,从而提高光电材料的导电性和抗氧化性,同时使其具有n-型半导体材料的性质。

  通常具有多氟芳烃-噻吩结构的化合物主要是通过芳基金属试剂(如:芳基硼酸,芳基锡试剂)与卤代芳烃在过渡金属催化下进行交叉偶联而得到。但这些方法存在一些缺点,例如制备金属试剂繁琐,重要官能团兼容性差以及使用剧毒锡试剂等。因此,从反应的简捷适用性来考虑,利用两个非活化的芳烃经过两次C-H直接官能团化来实现多氟芳烃和噻吩的交叉偶联无疑是最直接的。但实现该类反应却存在很大困难,即反应过程中如何避免大量反应底物自身偶联,以及如何解决区域选择性C-H键直接官能团化问题。

  中科院上海有机化学研究所有机氟化学重点实验室的研究人员在多氟芳烃直接烯烃化(J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 4506-4507;Synfacts 2010, 6, 0652)和苄基化(Chem. Commun. 2010, 46, 4926-4928)研究的基础上,首次成功实现了Pd(OAc)2催化下,多氟芳烃和噻吩、呋喃以及吲哚,经过两次C-H键活化,实现直接氧化交叉偶联反应。该反应的优点在于,反应底物普适性高,具有不同含氟数的多氟芳烃和不同类型的杂芳环均适用;该反应催化剂用量低(2.5 mol%),反应效率高(产率高达98%),底物官能团兼容性及区域选择性高。将该方法应用于n-型半导体材料的合成中,产率明显高于传统方法。

  相关工作以通讯的形式发表于《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 12850-12852),后续研究工作正在进行中。