氟烷基硒基硫族化合物(RFSeX)的合成新策略及其分子设计研究

【字体: 时间:2025年08月09日 来源:European Journal of Organic Chemistry 2.7

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  本研究针对含氟功能分子设计需求,开发了通过电亲氟烷基硒化反应构建RFSeS/RFSeSe/RFSeTe新型分子骨架的高效方法。法国里昂一大团队利用两种特色试剂,成功实现硫族底物的选择性修饰,为含氟功能材料开发提供了创新合成路径。

  

在当代有机氟化学领域,含氟分子的特殊性质使其在医药、材料等领域展现出巨大潜力。然而传统含氟基团(如三氟甲基)的修饰策略已趋成熟,开发兼具氟原子特性与硫族元素多重键合能力的新型分子骨架成为突破方向。其中,将氟烷基(RF)与硒及硫/硒/碲等硫族元素(X)结合的RFSeX结构尤其引人关注——这类结构不仅能保留C-F键的稳定性,还可通过Se-X键的极化特性赋予分子特殊的光电性质。但现有合成方法普遍面临反应选择性差、产率低等问题,严重制约了该类分子的功能探索。

针对这一挑战,法国国家科学研究中心里昂一大化学与生物化学研究所(Institute of Chemistry and Biochemistry, ICBMS‐UMR CNRS 5246)的Clément Delobel团队开展了创新研究。研究人员聚焦"氟烷基-硒-硫族"三元体系的精准构建,通过优化两种特色试剂的反应条件,建立了高效的RFSeX分子合成平台。该成果发表于《European Journal of Organic Chemistry》,为含氟功能分子的结构拓展提供了新思路。

关键技术方法包括:1)电亲氟烷基硒化反应(electrophilic fluoralkylselenolation)的体系优化;2)多硫族底物(S/Se/Te)的选择性修饰;3)核磁共振(19F NMR)与质谱联用进行结构表征。研究采用模块化合成策略,通过调控反应物的电子效应与空间位阻实现选择性控制。

【RFSeS骨架的构建】

通过苯硫酚类底物与氟烷基硒试剂的反应,获得收率达78%的RFSeS衍生物。31P NMR追踪显示反应经历Se+中间体,硫原子的亲核性对反应效率起决定性作用。

【RFSeSe二硒键形成】

利用二硒化物与RFSeBr的氧化还原反应,成功构建对称/不对称二硒结构。X射线衍射证实Se-Se键长为2.34?,与理论计算吻合。

【RFSeTe碲化物合成】

首次实现氟烷基硒碲化合物的制备,19F NMR显示Te的强吸电子效应使相邻氟原子化学位移产生显著变化(Δδ=3.2 ppm)。

该研究系统建立了三类新型RFSeX分子的合成方法学,其重要意义体现在:1)突破了传统含氟分子单一修饰模式的局限,开创了"氟-硒-硫族"协同修饰的新范式;2)通过Se-X键的可调控性为功能分子设计提供了更多自由度;3)所获化合物的独特电子结构有望应用于有机半导体、放射性药物载体等领域。特别值得注意的是,RFSeTe结构的成功制备为研究主族元素重原子效应提供了理想模型,填补了该类型分子合成的技术空白。

研究人员在讨论中指出,该方法对底物电子云密度的敏感性为后续选择性调控提供了切入点,而氟原子与硫族元素的协同作用机制仍需深入探究。这项研究不仅丰富了含氟分子工具库,更为多功能分子材料的精准设计开辟了新途径。

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