作者：Qixin Zhou, Tiancen Bian, Guocong Zhang, Liejin Zhou, Zuxiao Zhang*

01 论文信息

论文信息

Qixin Zhou, Tiancen Bian, Guocong Zhang, Liejin Zhou and Zuxiao Zhang. Cross–coupling of alkenes with photocatalytic fluorination[J].Green Carbon, 2025.

论文网址

https://doi.org/10.1016/j.greenca.2025.08.002

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Cross–coupling of alkenes with photocatalytic fluorination

中文解读原链接

Green Carbon文章丨光驱动绿色氟化新策略：烯烃“一步法”构建高价值含氟分子

02 背景简介

在药物化学与功能材料领域，氟元素的引入往往能够显著提升分子的代谢稳定性、脂溶性以及生物活性。然而，传统的碳-氟（C–F）键构建方法通常依赖强腐蚀性试剂、苛刻反应条件以及多步合成过程，不仅效率低下，也带来了较大的环境负担。如何在温和、绿色的条件下实现高选择性的氟化反应，一直是有机合成领域的重要挑战。

夏威夷大学马诺阿分校张祖骁博士团队于Green Carbon发表题为“Cross–coupling of alkenes with photocatalytic fluorination”研究论文。该工作开发出一种基于光催化自由基-极性交叉（radical–polar crossover）机制的新型合成策略，实现了烯烃交叉偶联与C–F键构建的深度融合。该方法利用可见光作为清洁能源，在温和条件下高效构建富含sp³结构的含氟分子，为绿色氟化化学提供了一条全新的解决路径。

03 文章简介

主要内容

该策略以廉价易得的烯烃为原料，在光催化剂作用下，通过自由基与离子中间体的协同转化，实现碳骨架构建与氟引入的“协同完成”。反应过程中，激发态光催化剂首先诱导电子缺陷烯烃生成自由基阴离子，经质子化与自由基加成后，进一步氧化形成碳正离子，最终被氟源捕获生成目标产物。

这一“自由基→极性中间体”的转化路径，有效绕开了传统SN2氟化反应的位阻限制，同时避免使用当量金属试剂或强氧化剂，从根本上提升了反应的绿色化水平。

在优化条件下，该方法展现出优异的反应性能：

· 产率最高可达 93%

· 在室温及可见光条件下进行

· 对多种官能团具有良好兼容性

值得关注的是，该方法不仅适用于简单芳基烯烃，还能成功拓展至具有药物意义的杂环结构（如吲哚、苯并呋喃）以及复杂生物活性分子衍生物，显示出良好的实际应用潜力。

图1. 基质范围。一般条件（除非另有说明）：a（0.3 mmol），b（0.2 mmol），Et₃N•3HF（0.4 mmol），1 mol% PC，ACN（3 mL），带风扇的455–460 nm LED灯，25–28 °C，持续24小时。缩写：r.t.，室温。

富含sp³结构的三维分子在现代药物设计中越来越受到重视，但其构建往往依赖冗长的合成路线。本研究通过“偶联+氟化”一体化设计，大幅减少反应步骤，提高原子经济性，为高效构建复杂含氟骨架提供了新思路。

此外，该方法以可见光作为驱动力，显著降低能耗，同时减少有害试剂使用，与绿色化学理念高度契合。

总结与展望

尽管当前方法在电子缺陷烯烃方面仍有一定局限，但研究已表明，通过进一步优化反应体系，有望拓展其底物范围并实现更高水平的立体选择性控制。总体而言，这项工作不仅为选择性C–F键构建提供了创新策略，也为可持续有机合成的发展注入了新的动力，在药物化学与材料科学领域具有广阔的应用前景。

04 作者简介

张祖骁 助理教授

张祖骁，博士，现任夏威夷大学马诺阿分校化学系助理教授，主要从事自由基化学、氟化学、过渡金属催化及分子骨架编辑等前沿领域研究。其研究团队致力于发展新型自由基–极性协同反应策略，通过对高能中间体的精准调控，实现碳骨架的高效重构、碳–氟键的活化与再利用，以及复杂分子的模块化构建。研究成果发表于Angewandte Chemie、ACS Catalysis、ACS Central Science、JACS Au、Organic Letters等国际知名期刊。在 C–F 键插入、自由基驱动的分子结构重排以及新型碳–碳键构建方法等方面展现出突出的原创性，为药物分子修饰与结构多样化提供了重要的新策略与工具。

05 Green Carbon

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