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gem-ジフルオロオレフィンは、フッ素原子によって求電子的に活性化されており、求核剤を作用させると付加-脱離を経てフッ素の置換が容易に進行する。我々はこれを分子内に応用し、含フッ素ヘテロ環化合物の合成を行なった。即ち、gem-ジフルオロオレフィンの分子内に、酸素、窒素、イオウ、炭素原子の求核性官能基を導入し、これらによるフッ素の置換を行なうことで、環炭素に直接フッ素を導入した各種へテロ環の選択的な構築を達成した。
オルト位にHOCH_2基、AcSCH_2基、TsNHCH_2基を有するgem-ジフルオロスチレンからフッ素置換を行うと、3-フルオロ(チオ)イソクロメン、イソキノリン類が効率良く合成できる。イソキノリン骨格については他にも、オルト位ホルミル基をオキシムへ変換すると一挙に3-フルオロイソキノリン=N-オキシドを与え、またオルト位アミノ基をジアゾ化後に還元すると3-フルオロシンノリンを収率良く合成できる。分子内求核種の発生には、スチレンオルト位のシアノ基あるいはイソシアノ基に有機金属等の求核剤を作用させる手法も有効である。求核攻撃はこれらの官能基へ選択的に起こり、生じた窒素・炭素求核種から分子内環化が円滑に進行し、1位あるいは2位への置換基導入を伴う二置換3-フルオロキノリン・イソキノリン両異性体の作り分けも行える。さらに、本手法による5員環形成も可能であり、Baldwin則では不利とされる求核的な5-endo-trigonal環化をも達成し、2-フルオロインドール、ベンゾフラン・ペンゾチオフエン類が合成できる。加えて、ベンゼン環を含まない基質に対しても、同様の環化反応を適用できる。
gem-ジフルオロオレフィンは、分子内求核種でのビニル位フッ素の置換により広範な環形成が行え、従来困難とされていた環炭素をフッ素化した各種へテロ環の構築に対して極めて有効な解決法を与える。
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