综述:六氟异丙醇(HFIP)均相催化反应的研究进展

【字体: 时间:2025年06月18日 来源:Tetrahedron Green Chem CS2.4

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  (编辑推荐)本综述系统阐述六氟异丙醇(HFIP)作为多功能溶剂在均相催化中的独特作用,涵盖其稳定离子物种(ionic species)、质子转移特性及在过渡金属/Lewis/Br?nsted酸催化体系中的应用,为优化有机合成条件提供理论依据。

  

Abstract
1,1,1,3,3,3-六氟异丙醇(HFIP)因其独特的物理化学性质成为近年来催化领域的研究热点。该溶剂通过稳定活性中间体、促进质子转移及多重分子间相互作用,显著提升了过渡金属催化、Lewis/Br?nsted酸催化等均相反应效率。

物理化学特性
HFIP的高电负性(χ=3.72)和强氢键供体能力(α=1.96)使其成为离子型中间体的理想稳定剂。其介电常数(ε=16.7)与质子溶剂特性协同作用,可显著降低反应活化能。核磁共振(NMR)研究表明,HFIP的羟基质子化学位移(δ=10-12 ppm)提示其强氢键形成倾向。

催化应用
在钯(Pd0
/PdII
)催化C-C偶联反应中,HFIP通过稳定PdII
中间体使反应收率提升40%。Lewis酸催化Diels-Alder反应中,HFIP的氟原子与AlCl3
形成[AlCl3
·(HFIP)2
]复合物,加速二烯体活化。值得注意的是,HFIP自身在酯化反应中表现出Br?nsted酸催化活性(TOF=15 h-1
)。

机理研究
密度泛函理论(DFT)计算揭示HFIP通过O-H···π相互作用稳定碳正离子中间体。飞秒红外光谱观测到HFIP与反应物的氢键寿命(τ=5.8 ps)直接关联反应速率。这些发现为设计新型氟代溶剂催化体系提供了分子层面的指导。

展望
HFIP在不对称催化、光化学反应等新兴领域的应用亟待探索。其与生物酶催化体系的兼容性研究可能开辟绿色合成新途径。深入理解HFIP的溶剂化微环境调控机制,将推动精准有机合成的发展。

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