南开大学化学学院薛小松

dahuangfeng

物理有机化学是有机化学的重要一环，为合成化学和有机方法学提供理论指导。近十年有机氟化学蓬勃发展，然而大多集中在新反应和新试剂的开发，解释其反应规律的物理有机氟化学发展极为滞后，国内外相关的研究小组不多。南开大学薛小松副教授是国内外专注于物理有机氟化学的主要研究者之一，提出了采用键能参数定量表征亲电氟(烷)基转移试剂的基团转移能力，系统建立了首个阳离子和自由基F、CF3和SCF3基团供给能力标度，阐明了常用亲电氟(氟烷基)试剂的结构-活性关系，为理性开发新试剂和反应提供了定量参考依据。并建立了一系列标度，为氟化学研究人员理清结构-反应性之间的关系提供了指导意义。2020年，薛小松副教授等人在Acc. Chem. Res.上对该课题组和其他课题组在亲电氟化试剂（F）、三氟甲基化试剂（CF3）和三氟甲硫基化试剂（SCF3）活性标度的计算和实验成果进行了总结。みおちゃん对其全文进行了翻译（EOC编辑部负责校稿和排版），本文共六千余字，希望能给大家带来启迪。本文是全文翻译版，希望快速获取精华的读者可直接参考图2，图7，图8，图12，图16，图23，所有图片来源于American Chemical Society (Acc. Chem. Res.)。

       氟元素位于周期表右上方，这一独特位置赋予氟最高的电负性、极弱的可极化能力、原子半径小和C-F键强度高等独特性质。因此，有机物中引入氟原子经常会显著地影响其物理、化学和生物性质。氟是医药和农药中的“魔力元素”，市场上约30%的农药和20%的医药含有氟，氟化物也被广泛应用于先进功能材料中。因此开发高效试剂和新颖策略向有机分子引入氟或含氟结构砌块已经成为当前主要的研究热点。
       众多氟化学家已经发展了数目可观的亲电氟化（F）、三氟甲基化（CF3）和三氟甲硫基化（CF3S）试剂(图1)。其中，很多试剂已经商业化，如SelectFluor, NFSI, Umemoto试剂, Togni试剂, Billard试剂, Shen试剂等等。这些试剂活性跨度广，能向多种多样的亲核底物引入F, CF3和SCF3基团。最近发现一些亲电试剂也可以用作自由基源(图2)，这引发了自由基氟化/三氟甲基化/三氟甲硫基化反应的复兴。这些通用试剂的出现，特别是其商业化为近年合成有机氟化学的革命性进展做出了贡献。