脂肪酸的脫羧鹵代反應(yīng)，即Hunsdiecker反應(yīng)，是有機(jī)化學(xué)中官能團(tuán)轉(zhuǎn)化的基本反應(yīng)之一。由于羧酸的廉價(jià)易得和高穩(wěn)定性，以及鹵代烷在有機(jī)合成的重要應(yīng)用價(jià)值，Hunsdiecker反應(yīng)長期以來受到有機(jī)化學(xué)家的重視。最早的方法是將羧酸制成嚴(yán)格無水的羧酸銀鹽，再與溴單質(zhì)作用，操作不便。隨后發(fā)展了多種改良法，旨在提高該反應(yīng)的實(shí)用性。但是，這些方法均有著各自的局限性，限制了該反應(yīng)在有機(jī)合成中的應(yīng)用。

    中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所天然產(chǎn)物有機(jī)合成化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李超忠課題組對Hunsdiecker反應(yīng)開展了三年多的研究，發(fā)現(xiàn)以一價(jià)銀與1,10-啡咯啉形成的絡(luò)合物Ag(Phen)2OTf為催化劑，脂肪酸在溫和條件下與次氯酸叔丁酯作用，即可高效地脫羧氯代（J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 4258–4263.）。這是首例過渡金屬催化的脂肪酸Hunsdiecker反應(yīng)（Eq1）。該方法不僅具有很好的普適性和官能團(tuán)兼容性，而且具有良好的化學(xué)選擇性，羧酸的反應(yīng)性按如下次序遞增：芳基 << 1o烷基 < 2o烷基 < 3o烷基 ≈ 芐基。通過機(jī)理研究，認(rèn)為該反應(yīng)是二價(jià)銀介導(dǎo)的自由基過程。

    利用二價(jià)銀離子的氧化脫羧特性，課題組進(jìn)而發(fā)展了脂肪酸的自由基脫羧炔基化反應(yīng)（J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 14330–14333.）。如Eq2所示，以硝酸銀為催化劑，過硫酸鉀為氧化劑，脂肪酸與炔基高價(jià)碘試劑反應(yīng)，即得脫羧炔基化產(chǎn)物。該反應(yīng)在水相中進(jìn)行，條件溫和，底物適用范圍廣，同時(shí)具有良好的官能團(tuán)兼容性，很好地體現(xiàn)了自由基反應(yīng)的優(yōu)越性。而且反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物為鄰碘苯甲酸，是合成高價(jià)碘試劑的原料，理論上可以回收利用。

    在上述工作基礎(chǔ)上，課題組接著開展了脂肪酸的脫羧氟代研究。結(jié)果顯示（Eq3），以硝酸銀為催化劑，商品化的試劑Selectfluor【全稱為：1-Chloromethyl-4-fluorodiazoniabicyclo- [2,2,2]octane bis(tetrafluoroborate)】為氟源，脂肪酸在室溫至65攝氏度溫度下即可在水相中脫羧氟代，以較高的效率生成相應(yīng)的氟代烷烴（J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 10401–10404.）。溫和的反應(yīng)條件和十分簡便的操作使該方法具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

    該氟代反應(yīng)與前述氯代反應(yīng)相似，均有著良好的普適性、官能團(tuán)兼容性和化學(xué)選擇性。不同的是，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示單純依靠二價(jià)銀離子介導(dǎo)的自由基過程并不能使氟代反應(yīng)得以進(jìn)行。與此同時(shí)，比較實(shí)驗(yàn)指出，烷基自由基與Selectfluor之間的反應(yīng)是一單電子轉(zhuǎn)移過程，在水相中不能有效地生成相應(yīng)的氟代烷烴。因此，課題組提出了如下三價(jià)銀介導(dǎo)的新穎反應(yīng)機(jī)理：一價(jià)銀離子與Selectfluor作用產(chǎn)生三價(jià)銀的氟化物，進(jìn)而與羧酸發(fā)生單電子轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生烷基自由基和二價(jià)銀氟化物中間體。該烷基自由基攫取二價(jià)銀氟化物的氟原子，從而得到氟代烷烴，同時(shí)再生出一價(jià)銀離子（Figure 1）。這一機(jī)理首次提出“金屬參與的氟原子轉(zhuǎn)移自由基反應(yīng)”這一概念，為C(sp3)–F 鍵的形成提供了一條嶄新的思路和研究方法�？梢灶A(yù)計(jì)，銀催化的自由基氟代反應(yīng)將在含氟有機(jī)小分子和氟材料的合成中發(fā)揮重要作用。這方面的研究正在繼續(xù)當(dāng)中。

    上述研究得到了國家自然科學(xué)基金委、科技部、中國科學(xué)院和上海市科委的大力資助。