近日，我校食品与生物工程学院药物科学与工程系许华建教授课题组报道了一例铜催化的、高度可切换的三氟甲基炔烃的脱氟硼化和加氢脱氟反应，实现了从单一底物选择性生成四种含CF2化合物的罕见实例。相关的研究以“Copper-catalyzed highly switchable defluoroborylation and hydrodefluorination of 1-(trifluoromethyl)alkynes”为题于2024年8月17日在线发表在国际学术期刊Nature Communications(自然●通讯)上。论文第一作者为徐俊副研究员，通讯作者为许华建教授和张琪副研究员。我校为第一署名单位。
含CF2的烯烃结构是一类重要的结构单元，其作为醇、氨基、硫醇或羰基的生物电子等排体，在药物设计中起着关键作用(图1A)。通过简单易得的原料实现多种含CF2烯烃的合成具有重要的应用价值。传统方法主要是通过使用预合成二氟甲基化试剂进行亲电取代、亲核取代、自由基途径或二氟卡宾插入。从单一起始原料模块化合成多种含CF2结构单元化合物的方法仍然有待开发。目前，仅有极少已知方法能够实现可调控地选择性合成此类具有药用价值的分子 (图1B)。含氟有机硼化合物作为有机合成中的新型合成子，易于将C-B键转化为各种类型的官能团，为目标分子的合成提供新的思路。近年来，含氟有机硼化合物，尤其含C(sp2)-B键（例如β/γ/δ/ε取代的C-B键）的偕二氟烯烃构建方面取得了显著成果（图1C）。虽然已经取得了长足的进展，但开发一种能够高效且选择性地构建具有精确数量硼酸酯基团的氟化有机硼骨架的统一反应体系，仍具有极高的科学价值与应用潜力。
为了实现上述转化，作者使用芳基三氟甲基炔烃和B2pin2为试剂通过简单地改变溶剂、碱和配体的数量来实现化学和区域选择性。本研究的亮点在于建立高效的统一催化体系，该体系克服了炔烃因高反应性和多加成位点而在选择性合成目标分子时面临的复杂性和不确定性（图1D）。该反应的特点是原料易得、化学和区域选择性高、底物范围广、官能团耐受性好。该方法突出了对生物活性化合物或药物分子后期功能化的应用潜力，在四个标准条件下成功地以良好的产率获得了相应的雌酮衍生物。此外，反应产物作为重要平台，能进一步转化为传统方法难以合成的多样化氟代分子。
基于机理实验和DFT理论计算表明，反应以Cu-B物种对三氟甲基化炔烃中碳碳三键的区域选择性插入开始，生成的烯基亚铜中间体随后与水发生质子化生成中间产物。该中间体可以通过调整配体、碱的当量和强度，以及反应的温度，可以实现对反应化学和区域选择性的精确控制。
该研究工作得到了教育部、国家自然科学基金委员会、安徽省科学技术厅、学校科学前沿创新基金的资金支持。