有机氟化学是近年来国际上发展迅速的热门学科。利用我国氟资源大国的优势,积极开展有机氟化学前沿领域基础研究,对于推动我国含氟物质和战略性含氟功能材料的创制具有重要意义。本项目拟以合成方法学-化学反应理论(规律性探索)-含氟物质创制三个板块内容有机结合,对导向选择性含氟物质合成的有机氟化学开展较为系统的研究,包括(1)研究含氟砜、亚砜、硫醚等在选择性有机氟化学反应中的应用;(2)采用"软化基团"修饰策略,对C-F键的形成和断裂,FC-C键的形成进行有效调控;(3)针对目前有机氟化学领域对化学反应规律缺乏系统总结的现状,通过仔细探索和系统研究,不断总结和补充含氟活泼中间体(包括含氟碳负离子、碳正离子、自由基、卡宾、有机金属络合物等)所参与的化学反应的规律;(4)研究不对称氟化和不对称氟烷基化反应及其应用;(5)利用我们自己所研究开发出的反应方法学,进行具有应用前景的选择性含氟物质的合成研究。
organofluorine chemistry;fluorination reagent;fluorination reaction;fluorine effect;new reagent and new reaction
由于有机含氟物质在生命科学和材料科学领域占有重要地位,高效率、高选择性合成有机含氟分子是当代合成化学的一个研究热点方向。在过去四年里,我们在国家杰出青年科学基金的资助下,紧紧围绕“如何通过深入理解氟效应规律来促进高选择性合成含氟物质”这个科学问题,以我们自己提出的含氟碳负离子化学中的“负氟效应”概念作为研究工作的切入点,系统研究了α-含氟碳负离子化学中的五个分支的化学反应特征(1)氟原子取代效应;(2)其它邻位基团效应;(3)主族金属阳离子效应;(4) 过渡金属参与的氟烷基化反应特征;(5)经由α-消除的含氟卡宾化学的反应特征。这一系统研究工作在含氟碳-碳键(CF-C)形成反应研究方面取得了一些优秀的成果,发展了一系列原创性的新试剂和新反应,其中PhSO(NTs)CF2H, TMSCF2Cl, TMSCF2H, (PhSO2)2CHF等多个试剂已受邀被收入《有机合成试剂百科全书》(EROS)中。我们还针对国际有机氟化学领域中存在的一些观点重新进行了思考,通过确凿的实验事实,纠正了国外同行的某些观点。 整个研究工作共计发表SCI论文45篇,包括8篇Angew. Chem.和4篇JACS论文,并受邀在Chem. Commun.上发表综述性Feature Article。部分研究工作被SynFacts杂志和Organic Chemistry Portal网站专门介绍。申请国家专利7项。本人在2009年获得了英国皇家化学会氟化学奖(该奖项自2005年起,每二年授予全球范围内一位40周岁以下的青年氟化学家),在2012年获得首届陈嘉庚青年科学奖(化学科学奖)以及中国科学院青年科学家奖。在过去四年中,共计十七次在国内外氟化学领域主要学术会议作邀请报告。本项目在过去四年中培养了9名博士研究生(已毕业),其中2名学生获得中科院院长优秀奖。