烷基氟化物的性质及其对有机分子的独特影响已在制药，农业化学和材料科学领域取得了重大的影响。氟化工具箱的策略研究使得C-F键的搭建可广泛应用，操作简单且易于在早期或后期实施。例如已建立的生成C（sp 3）-F键的策略包括：醇的脱氧氟化，烯烃的氢氟化，酸的脱羧氟化和自由基CH氟化。但广泛的烷基溴转化为烷基氟化物的 策略仍是化学领域的一大难题。近日，David W. C. MacMillan 课题组报道了一种用于烷基溴氟化的新型自由基策略，该策略是通过甲硅烷基自由基介导的卤素原子摄取和二苯甲酮光敏化的合并作用，完成了烷基溴向烷基氟化物转化的重要过程（10.1021/jacs.9b11434）。作者认为使用甲硅烷基自由基/溴提取方法实现C-F键形成所需选择性的比较关键作用，首先，通过较弱的N-F键（对于NFSI为63 kcal / mol）通过甲硅烷基自由基提取形成强的Si-F键具有很大的热力学驱动力（相对于较弱的Si-Br键的形成）。其次，过渡态的极性效应应优先于亲电氟化试剂而不是烷基溴，因为在亲核的硅中心自由基的萃取过程中过渡态中部分负电荷的积累可以通过电子更好地稳定。作者使用高通量评估方案，评估了广泛的光催化剂和亲电氟源，并迅速确定可以使用N-氟苯磺酰亚胺（NFSI）以46％的收率获得所需的4-氟-哌啶基加合物1（E pc＝ -0.78V vs SCE）与光催化剂PC-2组合，[Ir（dF（CF 3）ppy）2（（5,5'-CF 3）bpy）] PF 6（E 1/2 [Ir IV / Ir III ] = −0.42 V vs MeCN inSCN）。这一结果支持了上诉机理，即减少还原性的光催化剂和氧化性较小的亲电子氟源可以规避最初的实验中观察到的较差化学选择性。此外，用超硅烷醇[（TMS）3 SiOH] 代替（TMS）3 SiH 并使用K 3 PO 4作为碱将烷基氟化物生产的总效率提高到87％的收率。将通过探索这种新型C（sp 3）-F键形成反应的范围来研究动力学选择性的普适性。如下表所示，宽范围的环状和无环仲烷基溴化物也能够以良好或优异的产率转化为相应的烷基氟化物。具体来说，从4到7元环的各种环尺寸均具有良好的耐受性，包括一系列饱和和不饱和杂环。值得注意的是，官能团，这是对亲核氟化条件（例如，为DAST deoxyfluorination），包括苄醇和苯酚，以及底物通常不敏感。为了进一步探索提出的自由基链途径的合理性并探究观察到的独特选择性，作者进行了一系列密度泛函理论（DFT）计算。这些使用超级甲硅烷基的计算研究揭示了强C-F和Si-O键的形成提供了强大的热力学驱动力。值得注意的是，相对于NFSI较弱的N-F键，超甲硅烷基对烷基溴的C-Br键具有极好的动力学选择性。虽然这两个步骤都是基本能动的（分别为-17.6 kcal / mol和-64.8 kcal / mol），但NF摄取步骤进行时的活化自由能较低，为13.1kcal / mol，比其高1.9 kcal / mol。重要的是，计算分析表明，这种动力学差异是由于与烷基溴相比，将极化度较低的NFSI扭曲成其过渡态几何形状所需的能量急剧增加所致，符合最初的理论考虑。重要的是，从NFSI转移氟原子将导致相应的氮中心自由基，其极性匹配以从氢化硅烷中摄取氢原子，从而通过超甲硅烷基自由基物质证明该机理。
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