众所周知，分子中引入氟原子能够极大地影响其稳定性、溶解性以及生物活性等。然而，选择性地构建C-F键仍然是氟化学中的一个挑战性课题，特别是涉及羰基化合物α-位的氟化反应。因此，高立体选择性、高区域选择性地构建手性有机氟化物是氟化学领域的热点和难点。目前，研究者们开发了很多方法来构建C-F键，如过渡金属催化，光催化和有机小分子催化等。与过渡金属和光催化相比，有机小分子催化的氟化反应具有独特的优势。由于在手性诱导方面的优异特性，在过去的十年里，氮杂环卡宾（N-heterocycliccarbene，简写为NHC）已经被证明是强大手性催化剂且被广泛用于构建有价值的手性分子。在NHC催化的羰基化合物（饱和脂肪醛和γ-环氧不饱和醛）的氟化反应中往往只涉及α-位的氟化，而不发生γ-位的氟化。所以，从理论上揭示和预测羰基化合物潜在的反应位点对于催化反应的合理设计是很有必要的。

最近，郑州大学魏东辉和蓝宇教授课题组研究了NHC催化γ-环氧不饱和醛的选择性氟化反应的反应机理，从理论上揭示了反应产生立体选择性和区域选择性的根本原因。在该项工作中，研究者首先探索了该反应的反应机理，计算结果表明，原位生成的AcOH促进了[1,2]-质子转移和C-O开环，而且C-F成键过程是既是速率决定步骤又是反应的立体选择性和区域选择性决定步骤。局域亲点亲核活性分析表明α-碳具有更高的反应活性，进而导致了α-氟化反应的发生。NCI分析表明LP···π 和C-H···F 相互作用是立体选择性产生的关键因素。该研究为预测NHC催化的氟化反应中可能的反应位点提供了思路。

相关研究结果发表在ChemCatChem, 2019, 11, 2919

作者：Dr. Yang Wang, Prof. Dr. Ling-Bo Qu, Prof. Dr. Yu Lan, Prof. Dr. Donghui Wei