💡这项突破是什么?
中国科学院上海有机化学研究所金属有机化学国家重点实验室王晓明课题组在金属二氟卡宾催化偶联反应方面取得新进展，相关成果以“Copper-Catalyzed Modular Assembly of Polyfluorinated Blocks via Carbene Coupling”为题发表在《Journal of the American Chemical Society》上。
二氟卡宾（:CF2）作为最小的含氟卡宾，是合成含氟功能分子的重要砌块。近年来，金属二氟卡宾化学发展迅速，多种金属二氟卡宾物种被分离或检测到，其反应性也得到初步探索。然而，金属二氟卡宾物种的反应性调控及其催化转化仍面临挑战。王晓明课题组长期致力于金属二氟卡宾化学研究，前期实现了钯二氟卡宾与烯丙基溴的催化偶联反应（J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 18617）。
最近，该课题组发现单核铜（I）二氟卡宾[CuI]=CF2物种均表现出亲电性，是Fischer型卡宾，与零价钯二氟卡宾[Pd0]=CF2的亲核反应性截然相反；其中单核铜（I）二氟卡宾在LiOTf的存在下，能够作为二氟卡宾源与烯醇硅醚和烯丙基溴发生偶联反应，合成二氟烷基化合物。基于这一性质，该课题组利用氯化亚铜（CuCl）作为催化剂，NaI为添加剂，以简单易得的BrCF2CO2K为二氟卡宾前体，实现了以廉价易得的烯醇硅醚和烯（炔）丙基溴亲电试剂作为反应组分对二氟烷基化合物的高效模块化合成。该铜二氟卡宾参与的催化偶联反应能以低至0.2 mol%的催化剂载量实现十克级放大，具有催化效率高、官能团兼容性优秀、反应体系简单、操作简便和不需要合成复杂含氟试剂等优点；并且所得产物可以作为多功能合成子进行快速转化合成复杂含氟环系化合物，从而为含氟分子的高效合成提供了新思路，也为药物化学提供了高效简便方法。结合基元反应、对照实验、关键中间体的分离和计算化学研究表明：亲电的[CuI]=CF2是该反应的活性中间体，其能够接受亲核试剂的进攻生成新的氟烷基铜物种；该物种不仅能够与烯丙基溴发生氧化加成，还能够再插入一个二氟卡宾，随后通过迁移、β-F消除等过程得到三氟代烯烃。研究还发现添加剂NaI可以通过与CuCl形成盐型铜物种[NaCuCl(I)]延缓BrCF2CO2K释放二氟卡宾，从而提高反应效率。这些发现为铜二氟卡宾化学奠定了重要理论基础，也为二氟卡宾反应性的调控提供了新的路径。
该研究得到了国家自然科学基金委，科技部重点研发计划和上海市科委的资助。
图 基于铜二氟卡宾的催化模块化合成
