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多氟芳烴和雜芳環(huán)的直接氧化交叉偶聯(lián)

    多氟芳烴結(jié)構(gòu)作為一種重要結(jié)構(gòu)單元存在于許多功能材料中，尤其是具有多氟芳烴——噻吩結(jié)構(gòu)的化合物，這一類(lèi)化合物在電子器件中具有重要的應(yīng)用，例如有機(jī)發(fā)光二級(jí)管（OLED），以及場(chǎng)效應(yīng)晶體管（TET）等。與非氟底物相比，多氟芳烴的強(qiáng)吸   電子效應(yīng)可以顯著降低其所在化合物的HOMO和LUMO能級(jí)，并促進(jìn)富電子芳烴和缺電子多氟芳烴之間的相互作用，從而提高光電材料的導(dǎo)電性和抗氧化性，同時(shí)使其具有n-型半導(dǎo)體材料的性質(zhì)。

    通常具有多氟芳烴-噻吩結(jié)構(gòu)的化合物主要是通過(guò)芳基金屬試劑(如：芳基硼酸，芳基錫試劑）與鹵代芳烴在過(guò)渡金屬催化下進(jìn)行交叉偶聯(lián)而得到。但這些方法存在一些缺點(diǎn)，例如制備金屬試劑繁瑣，重要官能團(tuán)兼容性差以及使用劇毒錫試劑等。因此，從反應(yīng)的簡(jiǎn)捷適用性來(lái)考慮，利用兩個(gè)非活化的芳烴經(jīng)過(guò)兩次C-H直接官能團(tuán)化來(lái)實(shí)現(xiàn)多氟芳烴和噻吩的交叉偶聯(lián)無(wú)疑是最直接的。但實(shí)現(xiàn)該類(lèi)反應(yīng)卻存在很大困難，即反應(yīng)過(guò)程中如何避免大量反應(yīng)底物自身偶聯(lián)，以及如何解決區(qū)域選擇性C-H鍵直接官能團(tuán)化問(wèn)題。

    中科院上海有機(jī)化學(xué)研究所有機(jī)氟化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員在多氟芳烴直接烯烴化（J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 4506-4507；Synfacts 2010, 6, 0652）和芐基化（Chem. Commun. 2010, 46, 4926-4928）研究的基礎(chǔ)上，首次成功實(shí)現(xiàn)了Pd(OAc)₂催化下，多氟芳烴和噻吩、呋喃以及吲哚，經(jīng)過(guò)兩次C-H鍵活化，實(shí)現(xiàn)直接氧化交叉偶聯(lián)反應(yīng)。該反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)在于，反應(yīng)底物普適性高，具有不同含氟數(shù)的多氟芳烴和不同類(lèi)型的雜芳環(huán)均適用；該反應(yīng)催化劑用量低（2.5 mol%），反應(yīng)效率高（產(chǎn)率高達(dá)98%），底物官能團(tuán)兼容性及區(qū)域選擇性高。將該方法應(yīng)用于n-型半導(dǎo)體材料的合成中，產(chǎn)率明顯高于傳統(tǒng)方法。

    相關(guān)工作以通訊的形式發(fā)表于《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》(J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 12850-12852)，后續(xù)研究工作正在進(jìn)行中。