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Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 6926 –6929 三氟甲基化合物广泛地应用于医药，农药和先进功能材料。近年来，大量三氟甲基化试剂开发出来用于制备三氟甲基化合物。然而，现在最大的挑战是获得廉价且实用的三氟甲基化试剂。Yao Ouyang团队曾报道使用三氟甲基磺酸酐作为自由基型的三氟甲基化试剂（与亲核和亲电三氟甲基化相比，自由基三氟甲基化可以直接将三氟甲基(CF3)基团引入有机分子而不需要额外的反应步骤），在吡啶活化和光氧化还原剂的作用下三氟甲基化芳香烃。此外，三氟甲基磺酸酐还可以将CF3和OTf基团引入炔烃生成四取代的三氟甲基化的烯烃。 基于三氟甲磺酸酐(Tf2O)的亲电性，它常用作偶联试剂广泛应用于交叉偶联反应(Scheme 1a)，其O-S键的断裂经历了两电子的加成-消除过程。我们设想三氟甲磺酸酐(Tf2O)作为三氟甲基(CF3)化试剂，其CF3-S键的断裂是基于单电子转移(SET)途径，它就能成为一种新的三氟甲基化试剂。 三氟甲磺酸酐(Tf2O)的S-O键脆弱，它倾向和亲核试剂结合，假设亲核试剂可以作为活化剂(AR)和三氟甲磺酸酐(Tf2O)作用，形成络合物A (AR+-SO2CF3.TfO-)，该络合物A在光氧化还原催化剂的作用下可以通过单电子转移途径断裂CF3-S键形成三氟甲基自由基(.CF3)。如此，Tf2O就可用作自由基型三氟甲基化试剂(Scheme 1b)。 基于这种设想，实验采用NEt3, PhSPh和吡啶活化Tf2O形成络合物A，使用可见光源照射和Ru(bpy)3Cl2催化，三氟甲基化三甲苯1a(Table 1,entries 1-3). 实验表明：吡啶作为活化剂，反应收率高(entry 1)，而NEt3, PhSPh不能当作活化剂使用(entries 2-3). 当催化剂的用量从3 mol%减小到2mol%，反应收率变化不大，但单/双三氟甲基化选择性有所提高(entry 4)。当催化剂的用量进一步减小到1mol%，收率只有原来的60% (entry 5)。当反应使用催化量的吡啶时，只有微量的2a生成(entry 6)。最后，实验进一步证实了光氧化还原剂和可见光都是三氟甲基化必不可少的(entries 7-8)。 作者进一步使用不同的吡啶衍生物，光氧化还原剂以及溶剂来优化反应。数据表明吡啶，Ru(bpy)3Cl2和DCE (Table 1, entry 1)就是最佳的三氟甲基化条件。 基于最佳反应条件，文章探究了三氟甲基化底物的适用范围：1)苯酚类和苯胺类除外的有吸电子或供电子基的苯环化合物；2)各种杂环化合物，无论是缺电子或富电子的杂环化合物。值得一提的是，三氟甲磺酸根(1e)，硼酸根(1g-l)以及溴化物(1m)在三氟甲基化反应条件的耐受性良好，并且这种三氟甲基化条件成功制备了复杂化合物2w，我们认为它可以应用于路线后期化合物三氟甲基化。 三氟甲基化时，三氟甲磺酸酐会变成CF3自由基和OTf阴离子，从原子利用率的角度考虑，我们希望CF3和OTf都可以进入有机分子。在炔烃3的三氟甲基化(Scheme 3)时得到了高区域选择性和立体选择性的四取代烯烃4，这为制备四取代的三氟甲基化的烯烃提供了经济实用的方法。 文章解释了三氟甲磺酸酐(Tf2O)三氟甲基化的机理(Scheme 4)。在蓝色LEDS光源的照射下，催化剂[Ru(bpy)3]2+变成激发态的*[Ru(bpy)3]2+，它是强还原剂。激发态的*[Ru(bpy)3]2+单电子还原Tf2O-吡啶络合物A，生成自由基B和[Ru(bpy)3]3+(CF3-S的断裂基于单电子转移过程已经被荧光淬灭实验证实)。自由基B可以释放亲电性的三氟甲基自由基(.CF3)。三氟甲基自由基(.CF3)加成到芳香烃1生成中间体C。中间体C被[Ru(bpy)3]3+单电子氧化生成阳离子D,同时[Ru(bpy)3]3+重新变成[Ru(bpy)3]2+，形成了催化闭环。最后，阳离子中间态D失去质子生成2。在三氟甲基化炔烃3的例子中，三氟甲基自由基(.CF3)加成产物C’在[Ru(bpy)3]3+单电子氧化生成阳离子烯烃D，。阳离子中间体D，和OTf阴离子反应生成4. |
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