清华大学药学院汪舰教授对近几年利用氮杂环卡宾作为有机小分子催化剂实现不同种类（手性）含氟分子的模式进行了总结与展望。由于药物、农用化学品和材料中含氟基团的独特性质，制备和修饰这类含氟结构的方法创新（包含酶拆分、过渡金属催化和有机小分子催化）从未停止。从化学的角度来看，虽然C–F 键高度极化，但由于 C 和 F 原子之间产生的静电引力，它也具有很好的稳定性。例如，这种键可以免除常见氧化剂或化学品的侵蚀。在药物分子中引入氟原子或含氟基团可以改变药物分子的渗透性、代谢稳定性，调节其pKa与脂溶性，对药物分子的吸收、分布以及生物靶点的相互作用造成影响。现阶段，高对映选择性地构建C–F键对于合成化学家来说仍然是一项具有挑战性的任务。氮杂环卡宾（NHC）作为一类强大的有机小分子催化剂，可以活化羰基，实现羰基附近a、b、g等多个位点的手性诱导，在构建（手性）含氟片段方向上具有重要的价值。然而，之前有关NHC的研究工作主要集中在杂环化合物的不对称合成上。迄今为止，专注于NHC催化含氟片段多样性合成的总结鲜有报道。鉴于此，清华大学汪舰教授课题组近日在Sci. China Chem.发表综述文章，对利用NHC催化引入氟原子或组装含氟片段的工具开发进行了总结（见下图）。作者详细总结了过去二十年内通过单一氮杂卡宾或联合其他催化方式构建高价值含氟结构单元的工作。指出随着聚焦该方向研究队伍的壮大和研究深度的增加，更多底物类型被兼容，更多反应路径被开发，更多氟化试剂被发展。作者根据NHC活化底物的模式和氟化类型进行分类整理，指出了在碳链不同位点进行氟化修饰的核心要素、挑战与突破。同时通过同类纵向对比，分析了不同时期的氟化方案的局限性和发展空间。结合横向的NHC活化不同位点的梳理，作者试图激发读者在该领域的思考和灵感，推动氮杂卡宾在更高难度含氟分子构建的工具研发上做出贡献。
详见：Zhang B, Wang J. Assembly
of Versatile Fluorine-containing Structures via N-Heterocyclic Carbene Organocatalysis. Sci.
China Chem., 2022, 65, DOI:10.1007/s11426-022-1291-2.
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通讯作者简介
汪舰 清华大学药学院教授，主要从事创新性药物分子化学合成工具的开发和创新药物的研发工作。聚焦于小分子药物，一方面围绕化学合成革新工具（新技术）结合药物合成和药物化学知识，为新药分子的开发提供理论依据和切实的技术手段，尤其在氮杂环卡宾不对称催化方法学研究上作出突出贡献；另一方面在神经退行疾病(阿尔兹海默症、帕金森综合症、渐冻症、血管痴呆等)以及癌症、疼痛疾病等方向开展创新药物研发。目前已在国内外学术期刊上发表100多篇高质量论文。