近年来,自由基启动的三氟甲基化反应在构建C–CF3键方面受到了极大关注。此外,由于硒在疾病预防和治疗中的重要作用,在过去的几十年里,大量研究致力于通过各种策略合成新型和后修饰的烯基硒化物及其衍生物(-SeR)。 然而,前期绝大多数工作主要集中在单位点的含CF3官能团乙烯片段制备上。虽然近年来众多合成策略通过自由基匹配和序列组装为稳定自由基提供了一种新策略,但调控 CF3•物种的反应活性的自由基匹配仍存在许多未开发的缺点。因此,在同一个分子中同时实现硒基化和三氟甲基化,并通过催化调控实现高度区域和立体选择性,仍然面临着重大挑战。
超分子化学策略通过主客体相互作用稳定自由基,可用于克服自由基介导的反应的挑战。金属有机框架(MOFs)因其组分的多功能性而获得广泛关注,将具有光催化活性的配体引入到相关骨架中,可以实现专一且高效的光催化反应。此外,MOFs 限域空间内催化位点的规则排布,有利于稳定活性自由基中间体,从而克服均相反应中过程的局限性并促进自由基介导的有机反应实现。
针对上述问题并结合前期的研究工作基础(ACS Catal. 2024, 14, 18542–18549),五邑大学刘捷威和陈路团队合作利用 UiO-67 型金属有机框架(UiO-67-Ru)高效催化末端炔烃的硒基三氟甲基化反应。该研究中,CF3•物种能够有效地稳定在 UiO-67-Ru的限域空间内,有助于实现优异的催化活性和区域选择性。此外,通过密度泛函理论(DFT)计算和正则蒙特卡洛(CMC)模拟,系统地阐明了所得 (E)-α,β-不饱和硒三氟甲基产物的立体选择性。

图1. 在 UiO-67-Ru 框架的限域空间中实现乙烯基-CF3化合物及炔烃硒三氟甲基化的反应方案
相关成果以“Harnessing Radicals for the Selenotrifluoromethylation within a Confined Metal−Organic Framework”为题发表于 Organic Letter期刊。论文第一单位为五邑大学环境与化学工程学院,第一作者为2023级硕士生赵聪和2024级硕士生蓝贤志,通讯作者为刘捷威副教授、陈路副教授。本研究得到了国家自然科学基金的大力支持。