有機(jī)化學(xué)新探索打開高效“氟”門
——記國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)“氧化氟烷基化反應(yīng)”項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)

李曉文

在有機(jī)化學(xué)學(xué)科中，元素有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域一直都是科學(xué)家們研究的一方重地，而含氟有機(jī)化合物作為廣泛用于制備含氟藥物、農(nóng)藥、功能材料的重要合成物質(zhì)，更是元素有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域研究的重中之重。在目前的研究中，含氟基團(tuán)修飾雖然成為發(fā)現(xiàn)藥物的重要策略，但由于其反應(yīng)條件苛刻且效率低，以致探索高效的將氟烷基引入有機(jī)分子的反應(yīng)成為有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)與難點(diǎn)。應(yīng)此時(shí)境，中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所研究員及東華大學(xué)教授卿鳳翎及其團(tuán)隊(duì)圍繞含氟基團(tuán)的高效引入這一挑戰(zhàn)性課題發(fā)起攻關(guān)，從2003年起就開展氧化氟烷基化反應(yīng)研究。行進(jìn)之路不乏荊棘叢生，可他們能以創(chuàng)新和磨礪為劍刃披荊斬棘，讓一切成果得以破土迎新，獨(dú)秀于林。時(shí)至今日，他們不負(fù)眾望，載譽(yù)而歸，“氧化氟烷基化反應(yīng)”項(xiàng)目榮獲2019年度國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

理論創(chuàng)新與技術(shù)攻堅(jiān)

含氟有機(jī)化合物的合成研究遍及世界，眾多化學(xué)家也在含氟基團(tuán)如何高效引入這面峭壁上不斷攀援，此時(shí)卿鳳翎及其團(tuán)隊(duì)進(jìn)行的“氧化氟烷基化反應(yīng)”項(xiàng)目為含氟基團(tuán)的高效引入提供了新的思路和途徑，首次提出了“氧化三氟甲基化反應(yīng)”的新概念，發(fā)展了一系列氧化三氟甲基化、氧化三氟甲硫基化、氧化二氟亞甲基化及烯烴氧化三氟甲基雙官能團(tuán)化等新反應(yīng)，取得了具有國(guó)際領(lǐng)先水平的原創(chuàng)性研究成果。

項(xiàng)目首次提出“氧化三氟甲基化反應(yīng)”新概念，并被國(guó)內(nèi)外同行廣泛應(yīng)用。該反應(yīng)突破了傳統(tǒng)三氟甲基反應(yīng)中親核三氟甲基化試劑只與親電底物反應(yīng)的限制，為含三氟甲基化合物的合成開辟了一個(gè)新方向，極大地拓展了底物類型，豐富了官能團(tuán)兼容多樣性，提高了反應(yīng)效率。

宇宙萬物創(chuàng)由三生，科研創(chuàng)新亦是如此。所謂概念生一，一推二，二及三。卿鳳翎及其團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步拓展了“氧化氟烷基化反應(yīng)”概念，成功解決了親核三氟甲基硫試劑難制備及不穩(wěn)定等難題，實(shí)現(xiàn)了溫和反應(yīng)條件下炔烴硼酸等底物的氧化三氟甲硫基化反應(yīng)，為將有機(jī)化合物引入三氟甲硫基提供了新策略和新方法；實(shí)現(xiàn)了銅參與炔烴等氧化二氟亞甲基化反應(yīng)，高效構(gòu)建了系列含二氟亞甲基有機(jī)化合物。

關(guān)于烯烴氧化三氟甲基雙官能團(tuán)化方面的研究，項(xiàng)目發(fā)展了銀催化烯烴氧化氫化三氟甲基化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了高度專一性烯烴凈氟仿加成反應(yīng)；發(fā)展了銅催化未活化烯烴的氧化脫氫及氧化羥化三氟甲基化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)含三氟甲基基團(tuán)的復(fù)雜烷烴化合物的高效合成。

學(xué)術(shù)積淀與人才培養(yǎng)

科學(xué)不分國(guó)界，學(xué)術(shù)上的成果由項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)傾盡心血積淀而成。該項(xiàng)目引領(lǐng)了近幾年國(guó)內(nèi)外三氟甲基化反應(yīng)及三氟甲硫基化反應(yīng)的研究，被國(guó)內(nèi)外30多個(gè)課題組應(yīng)用于含氟化合物合成及發(fā)展新氟化試劑，被美國(guó)化學(xué)會(huì)期刊Chemical &Engineering News以封面文章進(jìn)行了重點(diǎn)介紹，“氧化三氟甲基化反應(yīng)”被其稱為“卿氟化反應(yīng)”。8篇代表性論文在重要國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Acc.Chem.Res.(1篇)，J.Am. Chem.Soc.(3篇)，Angew.Chem.Int.Ed.(3篇)，Org. Lett.(1篇)上發(fā)表。8篇代表性論文他引1519次，篇均189.9次，單篇他引最高284次；7篇代表性論文為ESI高被引論文。

“氧化氟烷基化反應(yīng)”項(xiàng)目的成功來自每一位團(tuán)隊(duì)成員的傾力投入，更為青年人才的成長(zhǎng)提供了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。項(xiàng)目執(zhí)行階段培養(yǎng)博士22名，1人獲國(guó)家杰出青年基金。項(xiàng)目第二完成人儲(chǔ)玲玲博士在博士研究期間做出突破性工作，她的博士論文獲中科院優(yōu)秀博士學(xué)位論文。項(xiàng)目第一完成人在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)會(huì)議上作大會(huì)或邀請(qǐng)報(bào)告50次，并獲得中國(guó)科學(xué)院-拜爾青年科學(xué)家獎(jiǎng)和中國(guó)化學(xué)會(huì)黃維垣氟化學(xué)獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)和入選國(guó)家自然科學(xué)基金委創(chuàng)新研究群體學(xué)術(shù)帶頭人。

卿鳳翎及其團(tuán)隊(duì)在浩瀚的科學(xué)星宇中喚醒了“氟”這片久違的星光，為所有投身有機(jī)氟化學(xué)及藥物化學(xué)領(lǐng)域科的人提供了新方向，推動(dòng)了有機(jī)化學(xué)學(xué)科的研究和發(fā)展。