有机氟化物的电化学合成

张子杭，李思哲，阚立言，温俊，卞江

北京大学化学与分子工程学院，北京 100871

自20世纪四五十年代以来，有机物的电化学氟化作为一种更为高效绿色的氟化手段得到了长足的发展。近年来，除了提高合成方法效率、降低环境影响等外，有机电化学氟化领域亦更加注重提高电解氟化反应的选择性。传统的电化学氟化反应，更多的是大规模、工业化的全氟化反应；而随着技术的进步，对于反应底物进行高化学选择性、高区域选择性甚至是高对映选择性的电解氟化则显得愈发重要。本文即以有机电化学氟化方法实例，展现近年来有机电化学氟化的进展，并探讨和展望有机电化学氟化这一领域未来可能的发展趋势。除此之外，本文还通过计算预测了三芳基胺衍生物的氧化还原电势，初步探索了一种可能的设计新的有机电子介体的方案。

1 概述

1.1 有机氟化学和有机电化学氟化领域的历史回顾[1]

由于氢氟酸的毒性以及由氢氟酸制备单质氟较为困难，有机氟化学的发展和含氟有机化合物的实际应用直到19世纪末才开始。真正的突破是H. Moissan于1886年首次合成了单质氟[2]，而第一个结构确定的有机氟化物苯甲酰氟是由Alexander Borodin于1863年制备并报道的[3]。

20世纪30年代初将氟氯代烃(CFCs)用作制冷剂标志着有机氟化学工业应用的开始[4]；为了发展核武器而始于1941年的曼哈顿计划则发展了用于同位素分离的高耐腐蚀性能材料及用于气体浓缩的润滑剂、冷却剂[5]。到20世纪50-60年代，由于更多民用产品如含氟农药、药物等的出现将有机氟化学研究推向前沿领域[4]。近年来，以用于制造集成电路的含氟光敏抗蚀剂在电子工业起到越来越重要的作用。

电化学氟化作为制备全氟有机物的重要方法最初是由J. M. Simons及其同事发明的，因此电化学氟化法也称Simons法[6]。在Simons法之前，生产全氟有机物使用氟单质或高价氟化物(如CoF3、AgF2)作为氟化试剂，而Simons法则是采用一个简单的单室电池，电解液采用添加导电盐和一种或多种有机物的氟化氢溶液，最终产品与电极产生的气体分离或从电池底部排出。由于施加电压常为5-6 V，因此体系内不会产生氟气，也就避免了因氟气而引发的爆炸和有机物的过度氧化。采用该方案生产的全氟化合物应用于曼哈顿计划，用于制作同位素分离器的超强材料、气体离心机润滑剂和冷却剂等，因此直到1949年解密才得以公开发表。Simons电化学氟化方法后来由美国3M公司发展为工业生产方法，生产超250种含氟有机物，如含氟表面活性剂、灭火剂、全氟溶剂以及人造血等[7]。

1.2 为什么研究有机氟化物的电化学合成[1]？

1.2.1 有机氟化物的重要意义

有机氟化物对于自然界而言几乎是外来的，一方面生物过程完全不依赖于氟的代谢，而另一方面许多现代药物或农用化学品又至少含一个氟原子。对于前者如全氟烷烃，在生物体中仅起到单纯的物理作用(如作为氧气载体)，而不被生物体所识别；对于后者，许多的含氟药物与传统药物相比，由于氟原子使分子的电子性质发生很大改变，含氟药物往往具有更好的生物穿透性以及更高的器官选择性，药物使用量也会大大降低。

1.2.2 有机物电化学氟化优势

(1) 常用无水HF作为溶剂和氟化试剂。无水HF价廉易得，沸点合适，黏度低，具有强的给质子能力和高的介电常数。因此可溶解大量有机物(对于微溶有机物需加入导电助剂如NaF/KF)，保证氟化反应顺利进行；

(2) 全氟化产物可通过电极反应一步得到，较传统方法更具效率和效益；

(3) 电化学法对于底物中的磺酸基、羧基及其他杂原子(N，O和S)具有较好的兼容性，而传统方法(如高价金属氟化物进行氟化)则没有如此的兼容性；

(4) 装置简单、操作简便，易于进行大规模生产；

(5) 电化学氟化相较传统法节约能源，可降低氟化反应中的环境污染。

2 直接电化学氟化反应

电化学氟化的方法大体上可分为两种：直接氟化和间接氟化，二者的区别在于反应物是否在电极上直接放电。由于氟的特殊的电负性，直接氟化反应的通常方式为底物在阳极上放电形成正离子，随后接受氟离子的亲核进攻生成氟化产物。通常的反应机理如图1所示[8]。

图1 直接电化学氟化的常见机理

2.1 基于共轭体系放电等的传统方法的直接电化学氟化

传统的反应形式受氟离子亲核性较差、阳极放电选择性较差和阳极的竞争性钝化等因素影响，反应物仅局限于芳烃、共轭烯烃、羧酸等底物。例如图2中共轭二烯酯1在Et3N·5HF的条件下通过控制阳极电位实现了控制的二氟代反应[9]。

图2 共轭二烯酯选择性二氟代反应

而最近Siegfried R. Waldvogel等人的工作则为解决传统方法阳极氟化的问题提出了新的思路。他们利用等静压石墨作为电解池阳极，成功实现了无金属参与的类Kolbe脱羧氟代[10](图3)。该反应通过脱羧反应诱导产生了富电性的反应位点，并紧接着通过阳极氧化实现极性反转，从而使氟原子顺利地引入目标位点。值得一提的是，之前类似的脱羧反应大都通过加入银离子以促进脱羧和稳定碳负离子[11]，而该反应则实现了无金属催化，使之适用于多种杂环以及天然产物，较大地扩充了氟代反应的范围。

图3 类Kolbe脱羧氟代反应

相比之下，传统的思路聚焦于利用富电子的芳环改善底物在阳极上的反应性。富电子芳环如酚5，相当容易在阳极上被氧化，亦可以在类似条件下实现高产率的氧化-对位二氟代[12](图4)。

图4 酚类底物氧化-对位二氟代反应

图5 吡咯底物的二氟代反应

此类反应亦可以发生在其他富电子芳环上，具有很强的可扩展性。同时值得注意的是，在图6的例子中，利用传统直接氟化试剂处理只能得到很低产率的黄酮类化合物，而在电化学条件下可实现高产率的氟化[14]。

图6 黄酮类底物的电化学氟化

2.2 利用杂原子控制的电化学氟化

通过富电子芳环的氟化反应，当底物具有较高活性时，往往易于通过控制电位实现区域选择性氟化。由于硫原子有较大的体积和较低的电负性，因此通过电化学方法对含硫化合物α位引入氟原子成为了一个很好的合成策略。此类反应的通用机理如图7所示[8]：

图7 硫原子α-电化学氟代反应通用机理

同时，这类利用硫原子的α-电化学氟代也往往受到溶剂效应的影响。在20世纪末，Rozhkov等多个课题组发现了在MeCN中的电化学氟化反应具有很高的区域选择性。在某些例子中，溶剂对反应的选择性甚至是决定性的。在图8所示的例子中，可以看出在有水的情况下，反应产率极低，对此可以解释为在水存在下氟离子的亲核性急剧下降，因此，无水条件是此类反应成功的必要条件[15]。

图8 溶剂选择对反应影响

然而，当使用乙腈做溶剂时常发生严重的阳极钝化(在阳极表面上形成不导电的聚合物薄膜抑制电流通过)，导致产量和电流效率的降低。为了避免这种情况，常采用脉冲电解或间接电解氟化的方法。此外，醚类溶剂，如1,2-二甲氧基乙烷(DME)比MeCN更适合于各种硫杂环化合物的电化学氟化，醚对阳离子的强烈溶剂化作用能够显著增强氟离子亲核性并抑制阳极钝化和含氟产品的过度氧化(图9)[15]。

图9 DME对阳离子强烈溶剂化效应

在图10中，DME也显示出独特的氟化产物选择性，这可以从中间体稳定性的角度来解释：底物18在阳极放电生成自由基阳离子中间体，二氯甲烷对该中间体稳定效果较差，导致脱硫产物19的生成；反之，DME则可以很好地稳定中间体，使之在阳极进一步放电而生成α-氟代产物20[16]。

图10 溶剂效应对化学选择性调控

使用离子液体溶剂有时也会产生类似的溶剂效应。在图11中，[EMIM][OTf]起到了与CH2Cl2类似的作用，使阳极生成的自由基阳离子中间体更不稳定，导致其直接失去SPh自由基而非继续失去电子[17]。

图11 离子液体影响化学选择性机理

除了可以采用硫杂环化合物进行此类反应外，还可以将思路进一步扩展，利用其他含有富电子杂原子的底物24，26以类似的机理实现α位氟代(图12)[18,19]。

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图12 其他杂原子底物α-氟代反应

而以上方法依赖于底物具有易被阳极氧化的基团或杂原子。而硼基具有易引入和稳定的特点，且碳硼键由于其特殊极性易在阳极上被氧化产生亲电体与氟离子结合，可以解决这一限制。根据这一思路，有机硼化合物通过阳极氧化而被氟代也成为一个有效的办法。此类方法由于碳硼键的低的氧化电位可在温和的环境下进行，因此也具有很好的官能团兼容性。Toshio Fuchigami小组就利用此反应成功实现了噻吩环上的定点氟代。值得注意的是，噻吩28的硫原子在这个反应中并没有被氧化，印证了反应具有极高的官能团兼容性的特点(图13)[20]。

图13 利用硼酸基的氟代反应

2.3 其他的直接电化学氟化反应

上述的直接氟代都依赖于带多重键官能团或杂原子提供的高能HOMO来进行可控的阳极氧化氟代，除此以外，亦有其他方案来进行高选择的电解氟化。

例如在图14中，酰基正离子和叔碳正离子均具有一定的稳定性，因此在电化学氟化条件下α-位二甲基酮31可以实现如图14所示的裂解反应而实现双氟代。除此以外，环不饱和酯33也可以在类似的条件下发生裂解而扩环[21]。

图14 裂解双氟代反应

类似地，Shoji Hara小组也突破了高能HOMO进行可控阳极氧化这一限制，利用金刚烷35不同碳氢键稳定性的差异实现了可控的碳氢键直接氟化(图15)[22]。

图15 可控金刚烷C―H键氟代反应

传统的直接电化学氟化往往使用有机溶剂(特别是非质子溶剂)来溶解有机底物和电解质，不仅如此，有机溶剂同时还担负了其他重要作用，如控制反应所需的温度和选择性等等。然而，大多数有机溶剂是易燃的，并且对环境和操作人员的健康往往都是有害的。不仅如此，传统氟化试剂的使用也遇到困难，氟气的极高反应性和无水HF的挥发性和高腐蚀性都影响了其应用，而离子液体的使用可以较好地弥补传统直接电解氟化方法的不足[23]。

自离子液体(一般为熔点低于室温的熔盐体系)被发现以来，其许多优良性能(如不易燃，无挥发性，易于重复利用)被广泛的应用在各类化学反应中。不仅如此，一些离子液体还具有较宽的电化学窗口(图16)[16]，提高了电解反应的底物适用性。在此类反应中，常用的离子液体包括Et3N·nHF (n=3, 4)，Et4NF·nHF (n= 4, 5)和(取代的)咪唑盐[21]。

图16 常见离子液体的电化学窗口

在图17中，Shoji Hara团队研究了利用金刚烷-1-甲酯37的直接电解氟化，利用了吡啶-氟化氢离子液体进行多次循环电解，取得了较高的产率。这种方法展现了离子液体可循环利用的特性，发展了直接电解氟化的应用前景[24]。

图17 利用离子液体溶剂的可循环直接电解氟化

尽管HF有机碱的离子液体体系在直接电化学氟化反应中表现出了优良的兼容性和选择性，然而此类离子液体仍有不足，这些盐往往成本较高，并且含HF盐(特别是高HF含量的HF盐)有毒，需要小心处理[25]。较为理想的一种改进的氟化试剂是碱金属氟化物，它们不仅性质稳定、易于操作，并且价格低廉。除此之外，离子氟盐中的氟离子在有机相中不仅是强亲核性氟化试剂，而且可以增强电解液的导电性。然而，碱金属氟化物在有机溶剂中也存在溶解度差、亲核性被削弱的问题。一种解决方案是利用冠醚、三聚或四聚的乙二醇的配位作用或季铵盐等相转移催化剂增大氟离子在有机相的解离度(图18)[26]。

图18 四聚乙二醇促进KF解离示意

为了改进碱金属氟化物在有机溶剂中溶解度较低的问题，Toshio Fuchigami团队发展了利用固载酸改进的方法(图19)。由于质子固载酸的H+可以与金属离子交换并与体系中的碱(如2,6-二甲基吡啶)结合，进而促进碱金属氟化物在有机溶剂中解离，取得了较高的反应产率[25]。

图19 MF-固载酸体系电解氟化反应机理

因此我们看到，电化学直接氟代法已经可以在多种位置上实现氟代且反应具有很高的产率和一定的区域选择性。但由于阳极钝化等问题和限制，直接氟化法仍有其局域性。因此，基于直接氟化的类似机理的许多间接氟化法也同时被开发出来。

3 间接电化学氟化反应[27]

3.1 间接有机电化学概述

间接电化学转化一般来讲是直接电化学转化和均相氧化还原反应的结合。从机理上讲，电子转移机理可分为两种：(1) 反应底物(SM)和介体(Med)之间在非键合作用基础上直接发生电子转移；(2) SM与Med之间先形成键，随后通过成键作用进行电子转移(图20)[28]。

图20 间接电化学法两种电子转移机理

间接电解相比直接法的优势如下(图21)：

图21 间接电化学法相较直接电解的优势

(1) 降低了异相电子转移的动力学能垒，避免阳极产生过电位，使反应速率加快。这对于由于氧化还原中心的立体屏蔽效应而表现出强烈动力学禁阻的生物大分子尤为重要；

(2) 电子转移介体可以在反应中表现出更高的选择性；

(3) 介体的使用避免底物和电极表面直接发生电子转移，从而避免阳极的钝化；

(4) 电解在较温和的条件下进行，可以减少副产物的生成。

3.2 间接电化学氟化概述

传统的氟化反应通常使用SF4、XeF2、Selectfluor®[1-氯甲基-4-氟-1,4-重氮化二环[2.2.2]辛烷双(四氟硼酸)盐]、(PhSO2)2NF (NFSI)或Et2NSF3(DAST)作为氟化试剂，这些试剂具有很强的氟化能力，但是也具有严重缺点：它们非常危险，很难处理，而且一般很贵。为解决这些缺点，科研人员开发出了以高价碘试剂为代表的介体，采用以介体阳极放电随后诱导氟离子与底物结合的方式完成反应，很大程度上解决了化学法的成本与污染问题以及直接电解法的阳极钝化问题[29]。

3.3 高价碘试剂介体

高价碘试剂是应用最为广泛的介体之一，由于碘化物较其他的卤原子更容易被氧化，因此应用较早。这类化合物通常不稳定，而且制备需要危险的氟气或昂贵的XeF2，因此常利用在反应中原位生成的高价碘试剂进行间接电化学氟化。

较早的一个例子是利用Cl-在阳极放电产生的氯阳离子氧化碘苯生成的高价碘试剂对底物氟化(图22)，产率较好[30]。

图22 Cl-与高价碘试剂协同介导反应机理

Siegfried R. Waldvogel团队研究了N-烯丙基酰胺在电化学条件下的闭环氟代反应，其推测的机理可能如图23所示，即芳基碘作为电子介导在阳极放电形成三价碘中间体，随后对烯丙基加成形成碘鎓离子，诱导酰胺分子内闭环，最终通过SN2取代反应使ArI再生。团队对反应条件进行了优化，得到了较好的产率[31a]。

图23 烯丙基酰胺在高价碘试剂介导下闭环氟化反应机理

受到这一反应的启发，该团队又对炔丙基类似物的电化学闭环氟代反应进行了研究，在对反应条件的研究之后，同前者相似，该团队也对电解反应条件进行了优化(表1)，并研究了用不同当量的碘苯(0.1-3.0 e.q.)催化剂对反应选择性的影响(图24)[31b]。

表1 炔丙基酰胺闭环氟化反应条件优化a

图24 碘苯加入量对反应结果影响

3.4 有机电子介体

近年来，发展了以某些具有优良氧化还原性能的有机物为电子介导的间接氟化反应，主要利用其在电极上放电后得到的较稳定的自由基阳离子对底物进行单电子氧化，再由体系中氟离子加成而生成产物。

三芳胺是众所周知的高效电子转移介体，其可能的反应机理如图25所示[32]。

图25 三芳胺介导电解氟代反应机理

单氟内酰胺不仅是制备含氟内酰胺类抗生素的重要中间体，同时也是糖类和氨基酸的组成部分。而传统方法合成则遇到了困难，Fuchigami团队采用了三芳胺介导电解(图26)，不仅有效地缓解了阳极钝化的问题，并且取得了较好的产率(表2)[32]。

图26 三芳胺介导电化学合成含氟丁内酰胺

表2 三芳胺介导电化学合成含氟丁内酰胺反应产率

考虑到三芳胺是一种有效的阳极氧化脱除二硫缩醛的介体，Fuchigami课题组[33]尝试用此法进行底物的氧化-邻二氟化反应，取得了较理想的产率(表3)。

表3 三芳胺介导二硫缩醛氧化-邻二氟化反应产率

另一种较为新颖的有机电子介体是Mes-Acr+，在传统上，Mes-Acr+作为优良的光激发单电子介体被广泛应用于光催化反应[34]，然而最近其高效的单电子传递效率使其在电化学催化领域也拥有潜在应用价值。受到光电联用催化剂在如C―H键活化等领域应用[35]的启发，Ackermann团队[36]将Mes-Acr+应用于电化学C―H键活化从而实现芳环上的三氟甲基化反应(图27)，在大量反应催化剂优化实验后，发现Mes-Acr+的催化效率最高，反应选择性也最高。

图27 Mes-Acr+催化的光电联用氟代反应

通过对反应中间体的进一步研究，该课题组提出了可能的机理(图28)。

图28 Mes-Acr+催化机理

实验表明[37]，受光照的激发态Mes-Acr+*及衍生物具有相当高的氧化电位并容易随之发生单电子转移而淬灭，因此在光照时Mes-Acr+产生激发态Mes-Acr+*，随后其与CF3SO2-反应生成·CF3。三氟甲基自由基与底物加成形成自由基61c并在Mes-Acr+作用下再次发生氧化形成阳离子络合物61b，最后，质子解离生成产物61a，而Mes-Acr·在阳极放电使电子介体再生。

相较一般的有机电子介导，该方法通过光电联用的方法，利用光化学法弥补了间接电化学方法的不足，利用光照生成高活性的激发态单电子氧化剂，发生与底物间的氧化反应，因此避免了由于底物本身氧化电位过高而导致适用电子介体的选择范围受到局限的问题。此类方法适用底物的范围广，对官能团的兼容性较高，因此在未来可能是一类颇具发展潜力的方法。

3.5 设计适于反应的有机电子介体[38,39]

由于间接电化学氟化学反应数目日益增多，原有的电子介体可能在反应产率或反应选择性上已不再适于新的电化学反应，因此设计适于反应的电子介体则显得尤为重要。

一般来讲，适合的电子介体需要满足以下几方面要求[31]：

(1) 介体氧化电位必须小于底物的氧化电位，以保证底物不会在电极上直接放电。同时，电位差必须在一定范围内，否则反应速率会过于缓慢而无应用价值；

(2) 电极和介体间、介体和底物间的电子转移快速、可逆有利于提高反应速率；

(3) 介体的氧化和还原形态应该对除电子转移以外的所有过程都是惰性的，以避免不可逆的副反应使介体活性降低；

(4) 介体在体系中应有较高的溶解度，以使反应在均相条件下进行。

显然，介体的氧化电位是设计的首要考虑因素。为设计出处于合适电位范围内的有机介体，可以通过改变取代基等方式调整其电极电势。

3.5.1 探索预测三芳基胺电极电势的方法

Steckhan课题组[39]发现三芳基胺的芳基对位取代基常数与其氧化电势有着较好Hammett线性关系，然而这种方法只能预测在对位有取代基的三芳基胺，因此我们尝试通过计算化学的方法获得一些不能被预测的三芳基胺及其类似物的氧化电势。为了提高结果的可靠性，消除系统误差，我们首先计算了六个已有文献报道的三芳基胺分子的垂直电离能[39](图29)，之后将该结果与文献报道的对应分子的电极电势[39-41]进行线性回归，拟合得到R2= 0.9969，表明该计算方法误差随分子结构变化改变较小(图30)。

图29 计算的目标分子

图30 1a-1e实验电势值与垂直电离能(计算值)线性拟合结果

3.5.2 设计新的三芳基胺介体

我们注意到目前较多的三芳基胺介导的反应使用了硫醚和缩硫酮类的底物[20-22]，与之相匹配的电子介体常使用62g和62h。我们猜测含有吡啶的三芳基胺或许拥有与它们类似的电极电势，并且更容易合成和通过调整吡啶的个数和取代位置来调控其电子性质和反应性，因此，我们设计了63a-63c三个化合物(图29)，并计算了其垂直电离能，代入回归方程得到其氧化电势(表4)。

表4 计算数据

3.5.3 结果与讨论

通过计算发现，63c的电极电势介于62g和62h之间，而将一个苯环变为缺电子的吡啶，分子的电极电势会改变0.2 V左右，同时对平面构型的64进行计算发现其氧化电势较高，或许可以用来介导生成电势较高的自由基正离子，应用于一些常规方法很难实现或传统上需要剧烈条件的反应。

本工作对计算得到较为准确的未知三芳基胺的电极电势进行了探索，并初步构想出一种可能的预测三芳基胺衍生物氧化电势的方法。通过预测三芳基胺的氧化电势，可以对设计新的有机电子介导的电化学反应提供参考。当然，以上计算结果还需进一步的实验验证。

4 其他电化学合成有机氟化物的方法

如上文所述，直接和间接氟化已经可以实现很多情况下的可控的氟化反应，但有机氟化学合成的思路应不止于单纯的在底物上进行氟化，含氟基团的直接引入也应是一种很好的思路，且相较单纯地在底物上进行氟化拥有更多可能的反应位点。例如经典的电化学反应Kolbe反应，也可以用以产生含氟自由基来实现在底物上引入含氟基团[41]。

V. A. Grinberg小组[41]使用三氟乙酸作为三氟甲基自由基源，在阳极电解的条件下得到了如图31所示的众多产物。但由于反应缺乏很好的化学选择性，故该反应并没有得到更多的应用。

图31 电化学三氟甲基化反应

相比之下，近期Hien M. Nguyen与Long Luo课题组[42]则在这方向实现了突破。作者使用氧化性的三氟甲基磺酰氯在交流电极下放电，使得底物自由基加成后的产物74的氧化与三氟甲基自由基的生成可以在同一电极上进行(图32)，这大大提升了反应的效率，亦扩增了这一反应的适用范围。

图32 利用交流电解的三氟甲基化反应

过渡金属催化的偶联反应在近年得到了巨大的发展。这类方法由于其优良的区域选择性以及能对反应活性弱的位点定点活化而成为一种合成有机氟化物的有效方法。与直接使用金属偶联相比，电化学可以取代原先反应体系中的氧化还原试剂，使得反应更加绿色温和。图33左侧所示便是电化学参与推动的卤代烃与全氟烷基卤化物之间的偶联的一种方法，电化学在其中通过Cu作为介体实现了催化剂的再生[43]。

图33 过渡金属(Cu/Ni/Pd)催化偶联-全氟烷基化反应及机理

电化学亦可以用来再生碳氢键活化反应中的金属催化剂，这为碳氢键官能团化制造了极大的便利。Yulia H. Budnikova课题组[44]成功利用电化学和钯或镍催化剂完成了芳烃无活性sp2碳氢键的氟烷基化，成功将新兴的碳氢键活化的方法应用于有机氟化合物的合成，拓展了有机氟化合物的合成方法(图33右)。

以上所有思路中，电化学扮演的角色都是氧化还原试剂的替代品。但仅以此思路进行反应将无法超出现有氧化还原反应的反应范围。在很多实例中，电化学也可用来生成自由基反应的引发剂，这也扩充了目前的氟化手段，如使用电化学生成低价Ni催化剂从而引发烯烃与含氟卤代烃的加成循环(图34)[45]。

图34 镍催化加成-全氟烷基化反应机理

在这些例子中，Baran课题组的工作很值得称道：通过电化学引发自由基反应，使用选择性氟化试剂实现了sp3杂化碳原子上的选择性氟代(图35)。反应适用于包括萜烯、氨基酸和药物相关结构在内的各种分子。该反应也可以通过光化学法和普通方法实现，但电化学法拥有显著的可扩展性[46]。

图35 sp3杂化碳原子选择性电化学氟代反应机理

5 总结与展望

自20世纪以来，得益于含氟有机物极特殊电子性质而产生的独特的物理化学性质，有机氟化学在制药、化工等领域发挥着越来越重要的作用。传统上往往使用F2、XeF2、SF4等具有强氧化性的氟化物或者NFSI、DAST、Selectfluor®等有机氟化剂进行氟化反应，然而它们的缺点也很明显：成本较高，毒性较高，不易操作，产物对环境污染亦为严重。在当下倡导进行绿色化学的前提下，传统的方法显然亟待优化。而电解氟化作为一类低污染、低成本、低能源消耗的方法，拓展了有机氟化反应的界限，是一类很有发展前景的新兴合成方法。

然而，电化学氟化也存在其不足之处，例如反应的对映选择性几乎都依赖于底物自身的邻基参与或大位阻基团，一些反应的反应产率或电流效率较低，而且反应适用的底物范围仍然十分有限。因此这仍是一个有待发展且拥有广阔前景的领域。

致谢：感谢裴坚老师以及叶泽坤学长对我们的工作提出的宝贵建议，感谢施惟明、李忠睿、沈天放、苏亚同学为我们提供计算化学上的帮助，感谢北京大学图书馆的文献与数据支持，感谢北京大学计算中心的计算支持。