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材料安全数据表(MSDS)第1部分产品概述产品名称: 氟化学名称: 氟分子式: F2商品名称/代名词: 氟制造商: 北京绿菱气体科技有限公司北京市昌平区崔村香堂工业区产品信息: (800) 752-1597MSDS 号: 1039 版本号: 8第2部分主要组成与性状审核日期: 2000年10月出版日期: 2000年10月氟化氢纯度: >97%CAS号: 7782-41-4暴露极限:第3部分危害概述OSHA: PEL=0.1PPM ACGIH: TWA/TLV=1PPM NIOSH: IDLH=25PPM紧急情况综述氟化氢是有毒, 腐蚀性, 及其活泼的氧化性气体，常见的储存方式为罐装压缩气体（400psig）,氟是一种具有强烈刺激性气味的浅黄色气体,在极低的浓度时可以被探查到，皮肤接触或吸入该产品可引起严重的烧伤，进入释放区域或未知浓度的区域要戴SCBA和全封闭防护服，燃烧产物有毒。
紧急电话0532-388 9090急性的潜在健康影响暴露方式:眼睛接触: 刺激和/或烧伤眼睛，高浓度时可能导致弱视甚至失明，5－10ppm可引起刺激。
.摄入: 不适用.吸入: 氟对呼吸道和黏膜有腐蚀性和刺激性. 深度肺烧伤(化学性肺炎), 肺出血, 肺水肿, 可能导致全身性反应甚至死亡. 症状的出现可能延迟.皮肤接触: 烧伤区域会导致深层组织的破坏和可能致死的全身性反应. 烧伤后的痛感可能会延迟出现。
重复暴露的潜在健康影响:暴露方式: 吸入, 皮肤和眼睛接触症状: 慢性氟化物暴露可能引起人体骨胳, 关节变化(氟中毒).目标器官: 眼睛, 皮肤, 呼吸道, 肺, 肝, 肾, 心脏，牙齿和骨胳.过度暴露引起健康条件恶化: 加重哮喘, 肺气肿或其它呼吸道疾病.第4部分急救措施致癌性: 氟化氢未被NTP, IARC或OSHA的Z部分列入致癌或潜在致癌物质.在任何情况下暴露在氟化氢中都要求立即就医, 症状出现可能滞后。
眼睛接触: 立即翻开眼皮用水冲洗直到可以的到葡萄糖酸钙溶液. 尽快寻求医疗救援. 受过训练的人员应用消毒的1%的葡萄糖酸钙连续点滴冲洗眼睛。
Á氟化工正在向精细、高端、优质并具有高附加值方向发展着，本文只就无机含氟精细化学品的高端产品市场现状作简单介绍并略作分析，因此类产品太多，只举其中一部分作为例子。
生产技术则非重点。
内容如下1. 氟气及下游产品2. 氟气性质、用途及制备3. 氟化石墨4. 含氟电子化学品及特种气体一、 氟气及下游产品Ø利用氟可制成多种具有氟强氧化性的氟化剂，如高活性的ClF3和BrF3以及比较温和的IF5等。
若直接使用氟气作为氟化剂，则可在氟气中适量加入氮气或氦气作稀释缓解剂。
现场氟气产生的方式为半导体业界提供了一个对于传统的全氟化物为主的腔室清除法有市场潜力的替代方法。
此法已趋成熟，然而仍具有许多新挑战。
如安全性、稳定性、纯度和成本考量。
采用一体化氟气供应策略对于追求安全、稳定供氟气和低成本的于客户，是一种有别于传统标准腔体清除化学的有效替代方法。
2同位素分离及核技术Ø由于六氟化铀可以气化，适于用气体扩散法分离和浓缩铀的同位素，因此很多国家把制氟业和制氟技术视为需要保密的行业和限制使用的技术。
此外用氟对烃类进行彻底氟化制成的全氟油或全氟脂，也是核燃料工业生产中关键的特种材料。
Ø3 六氟化硫Ø六氟化硫虽是很强的氧化剂和氟化剂，但其表现出的惰性比氮气还高。
还是重要的气态绝缘介质，具有良好的耐热性、化学稳定性和电绝缘性，在许多电器和电子设备，特别是大型变电设备上得到日益广泛的应用。
Ø4 氟化石墨Ø氟化石墨优于石墨和二硫化钼。
在苛刻气氛和高速、高压、高温条件下也能充分显示出优异的润滑性能，因此氟化石墨被认为是划时代的固体润滑剂。
ÁÁ5氟化沥青沥青氟化后被赋予许多新的特性，部分性质优于相关有机氟化物，它具有比聚四氟乙烯还低的表面能，是优良的疏水、抗油材料，并保持了沥青的可软化性和在相关溶剂中的可溶性，提供了必要的可加工性，是一种极有开发和利用价值的产品。
2 含氟精细化学品20世纪80年代中期尤其是90年代以来，我国含氟精细化学品研究异常活跃，发展方兴未艾。
目前开发出百余种含氟有机中间体及精细化学品，由于国内业界不少企业认为含氟精细化工产品都是市场前景好的产品，盲目采用落后技术建设一些常规的精细化学品，导致许多含氟中间体和精细化学品出现严重过剩的局面，尤其相当多芳香族含氟中间体过剩更为明显。
另外有许多产品国内报道很多，但是由于下游市场尚未启动，因此导致产品开发出来而没有应用市场的尴尬窘境。
笔者结合市场情况，在数量众多含氟精细化工中间体及化学品选择出国内已经进行研究开发或少量生产，并具有良好市场前景，值得关注和需要发展的产品进行简单介绍。
2．1芳香族舍氟中间体芳香族含氟中间体是含氟精细化工中间体开发最早也是目前国内发展最齐备的系列产品，其中6O％以上品种已经出现过剩，但是也有一些品种仍有发展前景，其中主要是三氟甲基苯系列产品，因为三氟甲基化已经成为目前新型农药和医药开发的重要手段之一。
此外一些含氟醛、腈、酮等也具有良好的市场空间。
2．1．1间氯三氟甲基苯该产品合成主要有两条路线，一是以间氯甲苯为原料，在催化剂三氯化磷作用下，经侧链光氯化、氟化得到；二是采用三氟甲苯核氯化制备。
该产品目前主要用于合成染料大红vD，同时也作为溶剂和新型农药中间体。
间氯三氟甲基苯下游产品发展较快，尤其部分中间体，国内有部分企业进行生产，因此该产品部分销往国外，部分在国内消费。
主要生产厂家有浙江东阳化工二厂、浙江东阳康峰有机氟化工厂、浙江金华迪耳化学合成有限公司和阜新特种化学品股份有限公司等近10家企业。
2．1．2间溴三氟甲苯合成路线有两条，一是间氨基三氟甲苯为原料，经氢溴酸和亚硝酸钠重氮化、溴化亚铜置换得到；二是三氟甲基苯在铁粉存在下，用过量溴素直接溴化，然后用亚硫酸钠中和剩余的溴的方法制各。
该品在医药方面用于合成抗老年痴呆药物苯基喹宁环酮、防治糖尿病药物2一氨基吲哚一3一乙酸、抗精神病药物N一二苯甲基哌啶一4一乙酸酪、止痛药物4一芳基环戊(C)吡咯、脂肪氧合酶抑制剂等：在农药方面用于合成2，3一二氧杂萘酮类杀虫剂、除草剂及植物生长调节剂5一氨基哒嗪一3一酮等。
氟第一部分化学标识中文名: 氟英文名: fluorine第二部分成分/组成信息主要成分: 纯品CAS 号: 7782-41-4相对分子质量: 38.00分子式: F2化学类别: 卤素与卤间化合物第三部分危险性概述危险性类别: 第2.3类有毒气体危险性综述: 本品助燃，高毒，具强刺激性。
侵入途径: 吸入。
健康危害: 本品高浓度时有强烈的腐蚀作用。
急性中毒：高浓度接触眼和上呼吸道出现强烈的刺激症状，重者引起肺水肿、肺出血、喉及支气管痉挛。
氟对皮肤、粘膜有强烈的刺激作用，高浓度可引起严重灼伤。
慢性影响：可引起慢性鼻炎、咽炎、喉炎、气管炎、植物神经功能紊乱和骨骼改变。
尿氟可增高。
第四部分急救措施皮肤接触: 立即脱去污染的衣着，用大量流动清水冲洗至少15分钟。
就医。
眼睛接触: 立即提起眼睑，用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟。
就医。
吸入: 迅速脱离现场至空气新鲜处。
保持呼吸道通畅。
如呼吸困难，给输氧。
如呼吸停止，立即进行人工呼吸。
就医。
食入:第五部分消防措施燃烧性: 助燃闪点(℃): 无意义引燃温度(℃): 无意义爆炸下限[％(V/V)]: 无意义爆炸上限[％(V/V)]: 无意义最小点火能(mJ): 无意义最大爆炸压力(MPa): 无意义危险特性: 强氧化剂。
是最活泼的非金属元素，几乎可与所有的物质发生剧烈反应而燃烧。
与氢气混合时会引起爆炸。
特别是与水或杂质接触时，可发生激烈反应而燃烧，使容器破裂。
氟对许多金属有腐蚀性，并能形成一层保护性金属氟化物。
灭火方法: 本品不燃。
消防人员必须穿特殊防护服，在掩蔽处操作。
切断气源。
须有无人操纵的定点水塔或雾状水保持火场中容器冷却，切不可将水直接喷到漏气的地方，否则会助长火势。
第六部分泄漏应急处理迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并进行隔离，严格限制出入。
建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿防毒服。
从上风处进入现场。
尽可能切断泄漏源。
合理通风，加速扩散。
喷雾状水稀释、溶解。
含氟（一氟,二氟,三氟）化合物合成总结和应用自从1956年第一次出现含三氟甲基的精神类用药氟非那嗪(Fluphenazine)和1957年首次引入第一个含氟抗癌药物5-氟尿嘧啶(5-Fluorouracil)以来[1], 半个多世纪过去了. 近十年来, 隨着氟化学研究的进展和对氟原子及含氟取代基的深入了解, 药物科学家正在进一步开掘含氟药物这座新药研发中的金山银矿(Scheme 1)[2]. 最新统计表明, 目前全球含氟药物年销售额在400亿美元左右, 全球销售前200名的药物中, 含氟药物就占了29个, 销售额总计320亿美元. 由此看来含氟药物的应用及研发前景相当可观, 约有25%～30%的新药研发是建立在氟化学原料产品基础之上的. 依文献报道, 约15%～20%的新药都含有氟原子或三氟甲基等基团(图1)[3]. 据我们统计, 截止2013年底, 一共有163个含氟药物接受被美国食品和药物管理局(FDA)的批准上市[4], 这充分说明氟原子是除氯原子之外, 第二个最令药物化学工作者喜欢的卤素原子. 在药物研究中, 充分利用构效关系(SAR)的方法学探索和越来越多含氟中间体的可得性, 都为含氟药物的研究提供了巨大的推动. 毋容置疑, 最近几年的有机氟化学的研究热潮必将为新一波的新药探寻提供更多的方法和手段, 而在氟化学领域有世界一流的中国研究团队的参与[5], 也必将会浓墨重彩地书写药物研发的崭新一页. 本文将近年来这一领域的研究做一简述概括, 希望能为现代药物的合成研发提供帮助[6].不同于其它的卤素, 氟原子由于其独特的电子结构, 它具有最强的电负性和与氢原子一般大小的原子半径, 因而也能更加方便合理地取代氢原子而进行药物分子结构的微调和修饰, 阻断易代谢位点从而改变药物代谢的途径及代谢速度; 并通过分子间氢键的作用, 延长药物在体内的作用时间, 提高药物的生物利用度和选择性. 最值得一提的是, 三氟甲基由于具有很强的吸电子性、亲脂性和稳定性等特点, 具有很强的疏水性而表现出理想的脂溶性, 具有更好的生物通透性和靶向选择性, 因此在许多上巿药物和临床药物常常含有三氟甲基的芳环或杂环分子[7].2011年美国FDA共批准了35个小分子化学药物, 其中有7个是含氟新分子实体(Scheme 2); 2012年共批准了33个小分子化学药物, 其中有6个为含氟有机分子(Scheme 3); 2013 年一共有8个含氟药物获批(Scheme 4). 据不完全统计, 总共有数十个含氟药物进入了临床研究, 其中一些代表性含氟药物见Scheme 5, 如Merck临床三期的胆固醇转运蛋白(CEPT)抑制剂Anacetrapib和Lilly的Evacetrapib, 这两个临床药物都含有三氟甲基和氟的芳香烃结构单元, 预期是药物中的重磅炸弹(Blockbuster drugs). 另外Daiichi研发的高效鲨烯合成酶抑制剂DF-461据称效果比上市的HMG- CoA还原酶抑制剂Atorvastatin(Lipitor)还要好. 可见含氟药物的研究正处于一个相当令人鼓舞的发展局面[8], 而有机氟化学的突破为这一药物研发的加速提供了很好的帮助.从近三年获批的含氟药物结构来看, 一共有17 个是氟代芳香烃, 有6个是含有三氟甲基的芳香环. 其中有2个药物既有三氟甲基又有氟原子. 显然, 有机芳香烃的氟化反应对新药研发是极其重要的, 为此, 本文就近几年来芳(杂)环氟化及N (n＝1, 2, 3)氟甲基化的研究进展和亮点并结合实例进行分析总结.芳烃和杂芳烃的氟化反应可分为亲电取代(正离子F＋试剂)和亲核取代(负离子F－试剂)两类型. 氟化反应少不了使用氟化试剂, 而且一般都使用过量的. 许多氟化试剂, 包括能提供氟正离子和氟负离子的氟化物见Scheme 6,除了常用的KF, 一般氟化试剂都不便宜, 尤其是一些制备困难的有机氟试剂, 价格尤为昂贵.1.1 利用含氮(胺基、酰胺等)芳(杂)环为原料使用含氮杂环的联苯衍生物, Sanford小组[9]在2006年首先发展了有效的氟化反应(Eq. 1), 在10 mol% Pd(OAc)2 存在的条件下, 选择性地引入了氟原子. 这也是在钯(II)催化下, 温和氧化条件下利用亲电的氟化试剂(F＋, 不同于使用亲核氟试剂F－)成功进行的经由直接C—H活化、氧化氟化(Oxidative fluorination)的创新反应.2009年, Scripps的Yu等[10]利用钯盐催化的、邻位导向基诱导的C—H活化策略, 用F＋试剂在NMP为促进剂的情况下有效地制备了邻位含氟的芳香化合物(Eq. 2).不难看出, 上述几个反应都是在邻位导向基(direc- ting groups)存在下钯(II)催化的亲电氟化反应, 反应经历了环钯化(Cyclopalladation)和亲电氟化两过程. 巧妙的是, 分子内氮原子从不同的形式(如吡啶中的N; 取代的胺和酰胺)作为供电子体, 参与了分子内环钯化过程, 其特点是形成有利的五元钯(II)络合物中间态(Scheme 8).在没有导向基存在的条件下, 钯催化的亲电氟化反应的机理如图所示(Scheme 9). 首先是通过转移金属化而形成的碳钯键, 由于不涉及到环钯化(cyclopallada- tion), 也不需要导向基, 因此反应底物的多样性就更加广泛, 缺点是底物要进行预官能团化, 必须引入适当的基团进行转移金属化(transmetalation). 随后通过亲电氟化试剂氧化将Pd(II)络合物转化为Pd(IV)的络合物, 进而通过还原消除生成C—F键.1.2 利用芳基锡烷/有机硼化物为原料利用铜盐催化, Sanford小组[13]发展了温和条件下的芳基锡烷和三氟硼酸钾的氟化反应(Scheme 11).最近, Hartwig 小组报道[14]了铜盐催化下, 利用F＋试剂对有机硼酸酯的氟化反应(Scheme 12). 反应条件相对温和, 虽然铜试剂和银试剂的用量较大. 与此同时, 通过对19F NMR的考查, 确证了Cu(III)氟络合物的存在. 鉴于有机硼酸酯易得, 这一新方法为制备氟代芳烃又提供了一个新手段.1.3 利用芳基锡烷为原料使用不同的银盐(AgOTf, Ag2O)催化剂, Ritter 等[19,20]在2009年和2010年先后首先发展了温和条件下的芳香锡烷的氟化反应(Scheme 14), 并取得了良好的实验结果.1.4 利用芳香碘化物为原料和卤素交换反应(Halex processes)Hartwig小组[21]发现在铜盐和AgF的作用下, 取代碘苯能够有效地进行卤素交换而制备相应的氟苯(Scheme 15). 据机理研究表明, 该反应有Cu(0)和CuF2的形成. 反应没有完成催化循环.1.5 利用取代的苯酚和苯酚衍生物为原料从取代的苯酚和含羟基的取代的杂芳烃为起始原料, Ritter 小组[25]利用新颖的脱氧氟化试剂, 成功进行了操作简易可行的酚类化合物的氟化(Eq. 5). 该转化具有反应的产率高、基团兼容性好等优点.2009年Buchwald教授[27]首先报道了以三氟甲磺酸酯为原料的钯催化的亲核氟化反应, 成功的关键是釆用了空间位阻大的特殊膦配体, 并通过形成刚性T形的的单核三配位的钯(II)络合物而完成反应. 有趣的是, 在一些反应中发现有区域异构体产生, 产物以间位产物为主(Scheme 19). 虽然目前对形成区域异构体的机理并不十分清楚, 但通过氟负离子进攻在原位的(in situ)产生的苯炔活泼中间体的解释基本排除在外.1.6 利用芳香胺和酰替苯胺为原料芳香胺重氮盐的HF/吡啶(Sandmeyer reaction)处理和氟硼酸处理(Balz-Schiemann reaction)是制备氟代芳烃的老方法. 使用有机高价碘, Li 和Meng等[30]成功进行了免除金属的直接区域选择性氟化酰替苯胺衍生物, 将氟原子引至酰替苯胺基的对位(Scheme 21). 该方法具有操作安全、试剂易得、条件温和、产率较高等特点.1.7 利用芳基碘鎓盐和季铵盐为原料最近, Sanford 小组[31]也成功研究出相转移条件下, 铜盐催化的不对称二芳基碘鎓盐的亲核氟化反应(Eq. 8). 该反应具有条件温和、反应快速、产率高、选择性好、显示很好的基团兼容性以及没有位置异构体等优点.1.8 后氟化(Late-stage fluorination)反应制备药物和天然产物的氟代衍生物Ritter小组[19,20]利用他们率先发现的银盐催化的后氟化(Late-stage fluorination)反应策略, 成功制备了数十个重要的上市药物和天然产物的氟代衍生物, 其中包括氟代Taxol、氟代DOPA、氟代Rifamycin S和氟代Camptothecin等(Scheme 22).虽然迄今为止, 仍然没有上巿的药物中含有二氟甲基(CHF2)芳杂环亚结构单元的APl, 但是二氟甲基独特的结构特点仍然吸引了许多药物化学家的注意. 在等排物为基础的药物设计中, CHF2不失为优秀的亲脂性的氢键供应者, 为传统的氢键供应源提供了新的选择, 并且同时能有效地改善药物的膜渗透性, 促进药物的吸收. 例如在抗丙肝病毒(HCV NS3)蛋白酶抑制剂的研发过程中[34], 成功地利用二氟甲基取代并模仿母体化合物中硫醇的功能. 在COX-2和5-LOX双重抑制剂的研发过程中[35], 二氟甲基可做为异羟肟酸中羟基的等排物.传统的二氟甲基(CF2H)的引入一般都是由芳香醛和DAST试剂的反应而完成的. 考虑到有机磺酸盐中C—S键(272 kJ/mol)比有机硼酸C—B (377 kJ/mol)键和有机分子中的C—C 348 kJ/mol)要弱许多, Scripps 的Baran小组[36]成功制备了含二氟甲基结构的亚磺酸锌盐(DFMS), 利用过氧化叔丁醇为引发剂, 有效地均裂C—S键, 成功地制备了CF2H游离基, 并成功开发了相关反应(Scheme 23).值得注意的是, Baran 小组对一些天然产物和上市的重磅炸弹药物, 如辉瑞制药的Chantix进行了后三氟甲基化(Late-stage trifluoromethylation)和后二氟甲基化(Late-stage difluoromethylation)过程, 在不同的反应条件下, 经过不同的反应机理, 在母体化合物上有效地引进了CF3和CF2H官能团(Scheme 24), 这不失为药物创新改造和开拓构效关系(SAR)研究的新方法和快速通道. 从某种意义来说, 后N (n＝2, 3)氟甲基化也是将芳(杂)环电子云密度大或着是电子云密度小的C—H键(即反应的活性位点)通过亲电取代和亲核取代这两种截然不同的反应被C—CF3(或C—CHF2)健取代, 应该是阻止药物氧化代谢的极好手段, 也是提高药物生物利用度的方便策略.将著名的Ruppert-Prakash试剂(TMSCF3)经过硼氢化钠还原, Hartwig 小组[40]以70%的收率制备了新的二氟甲基化试剂TMSCF2H, 并成功应用于铜盐催化的二氟甲基化碘苯(Eq. 12), 反应的收率高, 操作简单易行, 对各种官能团具有良好的兼容性.类似于三氟甲基(CF3)、单氟甲基(CH2F)可以被认为是甲基的有用的生物电子等排体. 其原因是氟的强吸电子效应使得氟原子能避免甲基的代谢性氧化. 而且单氟甲基也被认为是羟甲基(CH2OH)和甲氧基甲基(CH2OCH3)的生物电子等排体. 据调查, 真正意义上的单氟甲基化方法几乎不存在, 尤其是通过产生单氟甲基游离基. 应该承认单氟甲基化是难度很大、富有挑战的研究热点, 但这方面的工作最近取得了很大的进展, 其中包括Scripps的Baran教授的新试(CH2FSO2)2Zn及方法[37](Scheme 26).使用活性的芳香酮如9-芴酮作为可见光下苄基氢的捕食物, Chen 小组[38]首次报告了选择性产生苄基游离基并通过加成氟游离基而完成苄基氟化的催化循环(Eq. 14). 值得一提的是通过巧用、活用不同的芳香酮作为光催化剂, 有效方便地制备了多达数十个结构各异、官能团兼容的带有氟甲基支键的芳香烃. 应该指出的是这也是迄今为止苄基氟化反应的最新进展.传承优秀的中国氟化学研究团队数十年来科研成果突出, 硕果累累, 亮点不断, 一直深受国际学术界的赞叹, 最近中国科学院上海有机化学所的卿凤翎教授[5]已经将近年来(2009～2011年)三氟甲基化的研究进展做了较为深入的总结和归纳. 北京大学王剑波教授[42]最近也对经由三氟甲基自由基进行的三氟甲基化的一些基本理论问题做了很好的探讨, 而西班牙的氟化学专家Grushin也对金属参与的芳烃三氟甲基化在Chem. Rev上发表了系统全面的综述[43]. 考虑到对三氟甲基化反应研究方兴未艾[44], 这方面的高水平研究论文层出不穷, 我们仅将近年以来三氟甲基化研究的亮点从简易方便即实用性, 高效催化即绿色性和安全放大即工艺合理性等角度做一点评, 挂一漏万有偏颇之处, 在所难免.近年来, 不少新型的三氟甲基化试剂, 如正离子型的、负离子型(Scheme 27)的和游离基型的CF3来源, 它们为进行亲电、亲核和游离基三氟甲基化提供了选择的可能, 并成为反应条件优化必须考虑的主要因素.过渡金属催化的三氟甲基化反应在有机氟化学家和金属有机化学家的联手努力下, 已经取得了突破性的进展(Eq. 15). 但不可否认, 和成熟的钯催化的交叉偶联反应(Suzuki, Heck, Negishi)相比较, 改善的空间仍然是巨大的, 其主要缺陷是一般情况下钯催化剂的用量较高(10%), 三氟甲基化试剂一般较为昂贵, 而且有些试剂为气体或低沸点小分子, 物理化学性质不理想也是大气臭氧层的破坏者, 再者, 过渡金属的含量在药物分子API中的控制也是必须考虑的因素之一. 从这个方面来讲, Scripps 的Baran小组[45]在Langlosi小组[46]前期工作基础上将便宜易得的三氟亚磺酸钠作为三氟甲基源, 过氧叔丁醇作为氧化剂而进行的杂环的直接三氟甲基化. 由于反应不需要金属催化剂, 能在室温下进行, 反应条件温和, 溶剂为水/乙腈(也不需额外处理), 对各种取代基及官能团不需保护和耐受性好, 是一种实用价值很强且易放大和工业化的好方法, 堪称一大突破. 当然对自由基参与的化学反应, 反应热的控制和安全性评价是必不可少的.有趣的是, 该三氟甲基化反应是通过自由基中间体完成的, 因此反应的区域选择性并不是高度专一的, 从某种程度来说, 它对现存药物的三氟甲基化而带来的新的药物分子的多样性确是一件好事, 因为芳烃或杂环分子有多于一个的活性反应点, 而便利地引入三氟甲基改造现有药物分子不失为一种旧药改造的捷径. Scheme 28 列出了一系列经过后三氟甲基化(Late-stage trifluoromethylation)的天然产物和重磅炸弹, 我们相信许多药物研发的科学家也会逐渐学习接纳这一新手段.Gooβen 研究小组[50]随后报道了铜盐催化下, 使用Ruppert试剂(TMSCF3)以芳香胺为原料的桑徳迈尔反应制备三氟甲基化芳烃(Scheme 31). 有所不同的是, 他们使用的催化剂是一价铜盐, 其中以硫氰化铜(CuSCN)催化活性最高. 反应温度为室温, 有很好的官能团兼容性, 产率在40%～98%之间.王剑波等[51]首先报道了通过三氟甲基银(AgCF3)和芳香胺参与的桑德迈尔反应来完成胺基至三氟甲基的官能团转化(Scheme 32). 值得一提的是, 反应需要在－78 ℃下完成, 否则收率较低. 三氟甲基银是通过AgF和TMSCF3来制备的, 有趣的是: 使用CuCF3 为试剂, 在相似条件下, 产物的收率不佳(37%). 避免使用超低温反应条件(－78 ℃)也许是将来反应优化、走向适用性的发展方向之一.Baran研究小组[45]在利用便宜易得的三氟亚磺酸钠进行芳烃三氟甲基化工作的基础上, 最近又成功地从三氟亚磺酰氯和锌粉在水为溶剂中制备了物化性能更加优越的新试剂三氟亚磺酸锌, 并成功应用于芳香烃的三氟甲基化反应(Scheme 34). 利用该试剂, Baran研究小组对一些天然产物, 药物中间体也进行了后三氟甲基化(Late stage trifluoromethylation), 并取得了理想的实验结果.肖吉昌小组[55]也首次报道了铜促的采用三氟甲基锍盐的三氟甲基化碘代芳杂(稠)环的新方法(Eq. 22). 该反应具有官能团兼容性好、反应条件温和、产率高等优点, 对不同杂环系统的三氟甲基化均取得了很好的结果. 据称反应机理涉及到铜还原锍盐产生活泼中间体CuCF3的单电子转移过程.值得一提的是, 2010 年Yu等[59]利用一系列杂环如吡啶、嘧啶、咪唑和噻唑为邻位导向基, 在Pd(OAc)2的催化和TFA为促进剂的联合作用下, 成功地利用C—H活化方法进行了芳环的三氟甲基化, 取得了良好的实验结果(Eq. 26).20世纪80年代至90年代初, 陈庆云院士领导的研究团队[60]先后发现了数个三氟甲基化的试剂[5], 其中1991年报道的1,1-二氟-1-氯代乙酸甲酯(MCDFA)在KF和CuI存在下在DMF溶剂中能有效地进行相应酯的热分解(100～120 ℃), 通过消除CO2和CH3X, 完成相应的三氟甲基化反应, 反应具有条件相对温和、产率高、试剂便宜易得等优点, 该方法被称为陈试剂(陈方法, Eq. 27), 并广泛被国内外学术界和药业应用于含三氟甲基的化合物的合成.2013年Senanayake等[61]使用陈试剂, 在研发抗感染药物中, 通过条件优化并使用控制滴加的方法、溶剂筛选, 确定了最佳反应条件,有效控制了放大反应中泡沫CO2以及三个副产物的形成, 成功制备了关键中间体(Eq. 28). 值得一提的是, 鉴于1,1-二氟-1-氯代乙酸甲酯(MCDFA)在工业生产中大规模生产, 其成本要比使用Ruppert试剂降低85%.在工艺研发GSK3β 抑制剂AZD8027的过程中, AstraZenca的Witt等[64]面临着同样如何有效和方便地引入氟原子和三氟甲基的问题. 很显然, 通过用Selectfluor引入氟原子后缩合形成氟代嘧啶杂环是极不可取的(Scheme 38). 一是氟化试剂昂贵, 二是氟化产率低(50%～55%), 而且有中间体不稳定等缺点.改进的合成方法首先合成了含氟嘧啶和含三氟甲基的咪唑片断, 然后通过杂环的Ziegler偶联关键反应等有效制备了AZD8926, 改进过的合成方法更趋合理(Scheme 39), 产率更高. 同时把钯催化的胺化反应提前, 避免了消除痕量钯金属所带来的困扰和API的损失.经过这些年的不懈努力, 有机氟化学在诸多方面得到了迅猛的发展, 世界一流的研究小组你追我赶, 创新立异, 成果频出. 应该承认, 有机金属化学的进展、催化反应的应用是今天氟化学进展的主推动力. 最近在有机化学的期刊上很难看到不含有氟化学的论文. 许多有关氟化学的专著也陆续出版[65], 综述文章和研究论文也不断更新[66].在这里, 我们将近年来芳香烃氟化反应和芳香烃杂环化合物N (n ＝1, 2, 3)氟甲基化反应的研究进展用图示的形式进行概括总结(Schemes 40, 41), 并概述了近年来含氟药物的研究成果. 值得特别强调的是第(III)种反应类型即新颖的氧化氟化反应(Oxidative fluorination)和氧化三氟甲基化反应(oxidative trifluoromethylation)是近几年来的研究热点课题之一. 我们相信最近的氟化学进展必将为药物研发工作者进行广泛的药物合成研究开辟了崭新的道路. 毫无疑问, 它必将拓展含氟药物建筑全新分子的想象空间, 提供更多重要的方法和途径.从发展趋势和方向来看, (1)理想的氟化反应应该是无金属(Metal-free)参与的或者是高效的过渡金属催化的过程, 应该大力开掘新颖高效的催化系统; (2)从经济、绿色环保等方面和为工业化放大生产考虑, Pd 等催化剂的用量应该尽量控制在0.5～1 mol%之间(目前一般为5～10 mol%左右); (3)氟原子和N氟甲基的引入先后(现在一般的氟化物原分离纯化较难, 区域选择性不好而附带各种含氟杂质; (4)利用便宜易得的氟试剂, 目前许多含氟试剂较贵; (5)操作简单的工艺, 反应应该有不怕氧不怕水等优点, 安全且重复性好; (6)反应应该具有高产率, 尤其是含氟中间体和产物料都是市场上购入含氟小分子), 理想的状态应该是后加入F, 目前缺陷是: 收率一般并不太高, 产物纯品纯度不够, 如何进行分离纯化对工艺开发也是一个很大的挑战, 因为一般而言, 含氟化合物在多数有机溶剂中的溶解度比母体化合物更佳, 这使得利用重结晶、打浆等手段富积含氟化合物更趋不可能.应该指出的是, 目前在候选药物结构单元中什么位置引入氟原子和三氟甲基团, 仍带有相当的随意性, 仍然不能利用分子设计和计算化学的方法得到确切的判断. 也就是说含氟化合物的生理活性与分子结构的构效关系只能在一定程度上进行预测, 没有形成系统的理论体系. 显然这也是对药物科研工作者在含氟药物的合成与创新、开发高效低毒的新型药物提出的挑战.综上所述, 经过这几年有机氟化学家、有机金属化学家和药物化学工作者的共同努力, 在许多世界一流实验室参与和不甘人后的研发热潮中, 有机氟化学的研究面貌发生了根本性的变化, 极大地推动了含氟药物、多肽蛋白质化学和化学生物学的发展, 对材料科学和理论化学的发展也产生了很大的推动(Scheme 42). 毫不夸张地说, 这些年是有机氟化学发展的黄金时代, 它所创造的崭新氟化学反应手段和策略,为药物化学家开拓含氟药物这座宝藏提供了机遇和创造空间, 也激发和丰富了有机化学家和药物科研人员的创造性和想象力,含氟药物仍是今后很长一段时间药物研发的一个热点课题, 这也是摆在中国有机化学家和药物科研人员面前的一大机遇和挑战.声明:。
