近日，华东师范大学化学与分子工程学院、上海市分子治疗与新药开发工程研究中心刘路教授团队在氟化学领域领域取得新突破，利用“绿色氟编辑”技术，实现了100%原子经济性的含氟有机化合物合成，该项研究成果对新药物的开发具有重要意义。
图1. 刘路教授团队成果在《德国应用化学》上发表
氟原子在有机分子中具有独特的作用，通常被称之为“氟效应”。向有机化合物中选择性地引入氟原子或含氟基团后，通常会明显改变分子的物理性质和化学性质，含氟有机化合物在医药、农药和材料等领域的得到了广泛应用。例如，Januvia（捷诺维）是一类强效、高选择性的DPP-4酶抑制剂，主要用于改善II型糖尿病患者的血糖控制；Sofosbuvi（索非布韦）是可用于治疗慢性丙肝。此外，在医疗方面，氟-18标记的有机小分子在物在 PET （正电子发射断层扫描技术）成像中起到非常重要的作用，成为诊断和指导治疗肿瘤、冠心病和脑部疾病这三大威胁人类生命的最优手段。因此，如何高效地获取含氟有机化合物得到化学家的广泛关注。
虽然氟元素广泛存在自然界中，但是其主要是以CaF2（萤石）的形式存在，含氟有机化合物及其有限，因此，人工合成含氟有机物越来越得到化学家们的高度，也是当前的前沿热点领域。近年来，含氟有机化合物的合成方法取得了显著的进展，大量新的引入氟原子和含氟基团的方法学以及新型的含氟试剂不断涌现，但是通产会产生当量的副产物。同时，碳氟键的活化越来越得到大家的关注，取得了很大的突破，但是氟原子由于作为了离去基团，因此在反应后不会进入产物中，氟原子经济性较差。
图2. 含氟化合物及其合成有机
刘路教授团队长期致力于惰性σ键的精准激活与重组，基于“绿色碳科学”的理念，提出“氟原子经济性”的概念。本研究以含氟有机化合物为氟化试剂，通过同时具有亲核和亲电位点的环胺为底物，实现了100%原子经济性的“氟代双官能团化”反应。该方法具有氟原子经济性、选择性好以及适用范围广等优点，从而为含氟药物、含氟农药以及含氟材料的进一步开发提供丰富的化合物库。
图3. 刘路教授团队（二排右三刘路教授，二排右二李冬冬）
相关成果以“Palladium-Catalyzed Fluorinative Bifunctionalization of Aziridines and Azetidines with gem-Difluorocyclopropanes”为题于2023年8月12日在线发表于Angewandte Chemie International Edition上 (DOI: 10.1002/anie.202310283)。华东师范大学2019级博士研究生李冬冬为论文第一作者，沈超仁副研究员为共同一作，刘路教授为论文通讯作者，硕士生司志姚也参与此课题的研究。该项工作得到了国家自然基金科学委和上海市科委项目资助。