近日，中國科學技術大學教授汪義豐團隊利用自旋中心轉移機理，發展出面向單氟和雙氟有機化合物的全新合成方法。該團隊從廉價易得的三氟乙酸衍生物出發，采取分步裁剪“碳―氟”鍵的方法，合成出用途廣泛的雙氟化物和單氟化物。
氟是元素周期表中電負性最大的元素，同時氟原子具有很小的原子半徑，因此含氟有機物具有很多奇妙的性質。比如，向藥物分子引入氟原子或含氟基團，可以提高藥物對細胞膜的滲透性、代謝穩定性以及生物可利用度等。含氟有機物在自然界幾乎不存在，卻是生命科學和材料科學等領域的“寵兒”。從廉價易得的原料出發，通過高效、溫和的途徑制備單氟和雙氟有機物，一直是科研和產業界的熱點問題。
三氟甲基化合物的來源較為豐富，制備方法多。然而，雙氟和單氟化合物的前體和合成方法則比較有限，此前大多是利用氟化或氟烷基化試劑向分子中引入氟原子來制備。
在生物合成DNA的過程中，一個非常關鍵的步驟，就是通過自旋中心轉移機制切斷“碳―氧”鍵。受這一機理啟發，汪義豐團隊從成本低廉的三氟化物入手，通過一系列新方法分步裁剪“碳―氟”鍵，發展出分步可控的脫氟官能團化反應，合成了結構多樣的雙氟和單氟有機化合物。
“經過一年多的理論計算和機理研究，我們最終從實驗和理論上證實了‘碳―氟’鍵斷裂經歷了自旋中心轉移的機理，并找到了控制脫氟進程的關鍵因素。”中國科學技術大學特任副研究員張鳳蓮說。
中國科學技術大學化學系博士生余友杰介紹，這種全新的合成方法條件溫和、選擇性好，在醫藥、農藥和其他含氟特種材料等領域有一定的應用前景。
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