李志平/吕雷阳课题组：钯-氮杂卡宾配合物催化偕二氟环丙烷的选择性还原反应

leizhenyu

含氟有机化合物在化学、医药、农药等领域都有着广泛应用。偕二氟环丙烷是一类结构特殊、容易制备的氟化试剂，可以通过环丙烷C-C键的开环形成氟代烯丙基钯物种，进一步可以与多种亲核试剂反应，选择性得到端烯和氟代内烯产物。但是，针对偕二氟环丙烷的还原反应，目前只能够选择性得到热力学稳定的氟代内烯产物，科学家尚未实现偕二氟环丙烷的选择性还原形成氟代端烯的产物。
        在前期研究中，中国人民大学李志平/吕雷阳课题组在偕二氟环丙烷开环转化研究中发现，当使用钯-氮杂环卡宾催化剂时，通过形成环状钯中间体，选择性得到一系列端烯和氟代内烯产物（Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 13098; Chem. Sci. 2021, 12, 15511; ACS Catal. 2022, 12, 6495; ChemCatChem. 2022, 14, e202200890; Green Synth. Catal. 2023, 4, 190; Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202303271; J. Org. Chem. 2023, doi: 10.1021/acs.joc.3c00744）。在前期工作基础上，研究发现在钯-氮杂环卡宾催化条件下，偕二氟环丙烷与3,3-二甲基烯丙基硼酸酯反应，高选择性地得到了热力学不稳定的氟代端烯。而使用其他还原剂，如NaBH4、NaH、硼烷、硅烷、异丙醇等，还原反应主要给出热力学稳定的氟代内烯产物。

        作者开展了一系列机理实验和DFT计算，深入研究了该反应的机理。研究表明该还原试剂的独特性源于一种新型的3,4'−负氢直接转移模式，历经能量较低的九元环过渡态。在这种新型反应模式下，3,3-二甲基烯丙基硼酸酯能够高效还原偕二氟环丙烷，从而高选择性合成热力学不稳定的氟代端烯产物。这项研究为选择性还原反应提供了新的视角和方法。
        该文章的通讯作者为中国人民大学的吕雷阳副教授和李志平教授（反应设计与实验部分），以及美国 Oberlin College的Shuming Chen教授（计算部分），博士研究生钱慧俊为本文第一作者，中国人民大学作为第一通讯单位。相关研究成果以“Pd/IPrBIDEA-Catalyzed Hydrodefluorination of gem-Difluorocyclopropanes: Regioselective Synthesis of Terminal Fluoroalkenes”为题，发表于J. Am. Chem. Soc. 2023, doi: 10.1021/jacs.3c07992)。
        文章来源：人民大学