三氟甲基化合物由于其独特的物理化学性质，被广泛地应用于医药、农药、染料、高分子材料等领域，将三氟甲基引入有机分子也成为有机方法学领域的研究热点。在这其中，三氟甲基源的探索则一直是科研人员关注的重点。常用的三氟甲基化试剂如Togni试剂、Umemoto试剂等，存在价格昂贵、制备复杂、毒性大、反应副产物污染环境等问题。三氟乙酸凭借其低廉的价格、丰富的来源以及稳定的性质成为最为理想的替代试剂。但三氟乙酸稳定性高，脱羧温度要求较高等问题却极大限制了它的实际应用。
中国科学院福建物质结构研究所研究员苏伟平与清华大学李亚栋研究团队合作，研究出一种温和高效的Rh/TiO2光催化体系，实现了室温条件下光诱导的三氟乙酸脱羧/芳香烃C-H键直接三氟甲基化反应。该成果使用廉价的三氟乙酸作三氟甲基试剂，清洁的光作能源，无毒环保的二氧化钛作光催化剂，在室温条件下将三氟甲基引入芳香烃。同时，研究人员提出了全新的反应机理。催化循环无外加氧化剂参与，反应体系中的质子充当氧化剂生成氢气，展示出光催化在无需外加氧化剂条件下C-H键直接官能团化过程中的独特潜质，真正达到原子经济性的要求。该反应的底物范围还可以延伸至吡啶、嘧啶等含氮杂环以及具有生物活性的咖啡因、茶碱等黄嘌呤结构化合物当中。
相关研究成果发表在Nature communications上。该项目得到了国家自然科学基金和中科院战略性先导科技专项的资助。
光催化三氟甲基化反应研究取得进展
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