背景由于氟在医药和农业等行业中的重要作用,各领域对氟化分子的需求不断增加,促使了科学家们致力于开发高效的合成方法。使用氟化试剂和氟化砌块一直是生产各种有机氟化分子的两大支柱。近年来,科学家们探索了使用含氟砌块的新策略。过渡金属催化的碳氢功能化通过激活惰性碳-氢键来构建碳-碳键和碳-杂原子键,以最大限度提高原子经济性,成为当今流行的合成策略之一。科学家们应用过渡金属催化碳氢活化策略,在导向基团的辅助下和各种氟化底物发生偶联反应获得氟化分子,借助氟消除提供非氟化分子。这种组合策略有望克服直接氟化反应的不足和短板,实现碳氢官能化和氟的结合,同时为非氟化药物分子骨架的构建提供新的思路,有助于发展新型反应模式。目前,各种各样的氟化构建砌块的合成数量激增,含氟砌块参与的碳氢官能团化反应在合成多种药物分子骨架方面有很大的发展前景。目的基于过渡金属催化的碳氢活化策略,以含氟炔烃类化合物作为构建砌块,与简单易得的导向基团苯甲酸、菲尼酮等底物进行偶联反应,以位点/区域/化学选择调控性方式实现多种含氟分子骨架的高效合成,同时利用C-F键裂解等过程获得非氟化药物分子骨架,借助氟效应开发多种新型的反应模式。通过密度泛函理论（DFT）计算探究含氟炔烃类化合物参与的碳氢活化反应机理,为分子水平解析氟效应的独特性提供理论依据,指导药物分子骨架的精准合成,丰富有机氟化学的内涵。方法1.利用过渡金属催化的碳氢活化策略,使用简单易得的导向基团底物和含氟炔烃偶联试剂,设计开发新型的碳氢官能团化反应;2.初步考察反应并优化反应参数,提高反应多样性以及底物普适性,探究反应的应用潜力,为药物分子骨架构建提供合适且高效的合成手段;3.运用密度泛函理论,结合实验技术手段,探索调控化学/区域选择性的微观原因并阐明反应机理。结果第一部分:三价铑/铱催化偕二氟炔烃与苯甲酸多样性碳氢官能团化反应及其在on-DNA合成中的应用从简单易得的苯甲酸底物出发,使用偕二氟亚甲基炔烃作为偶联试剂,通过过渡金属Rh（III）和Ir（III）控制的位点/区域/化学三重选择性调控策略,实现了一步构建多种药物分子骨架化合物。在Rh（III）催化下,主要以溶剂依赖的方式获得具有不同排列形式的脱氟的双烯基化产物和开环产物;在Ir（III）催化下,获得具有高度区域选择性的二氟化异香豆素类化合物,并且首次实现了铱催化的含氟on-DNA碳氢官能团化反应,有助于推动在DNA编码化合物库技术中的应用。通过密度泛函理论计算揭示了金属铑/铱催化调控选择性的“氟消除”和“氟保留”反应机制,阐明了反应分别经历特别的双β-F消除和氟效应诱导的区域选择性还原消除的反应模式。第二部分:三价铑催化偕二氟炔烃与菲尼酮化学选择性合成二氟代吡唑烷酮和吲哚骨架从生物活性分子菲尼酮出发,以偕二氟亚甲基炔烃作为含氟偶联试剂,在三价铑催化作用下,通过溶剂调控化学选择性的方式合成了二氟代吡唑烷酮骨架和吲哚骨架衍生物,实现了二氟亚甲基基团与药物分子骨架的有机结合。通过密度泛函理论计算和实验相结合的研究方法,揭示了氟参与下的二氯乙烷和二氧六环溶剂调控选择性的“氟保留”反应机制,分别经历了质子解的C-Rh键淬灭和C-N键还原消除的不同反应模式。第三部分:三价铑催化单氟炔烃与N-苯氧乙酰胺[3+2]环化反应机理研究通过密度泛函理论对三价铑催化N-苯氧基乙酰胺与单氟炔烃的[3+2]环化反应机理进行研究,揭示了分子内[H···F]氢键辅助类似SN2’取代串联反应的Rh（III）-Rh（V）-Rh（III）催化机理,阐明了位点/区域选择性调控的原因以及3位环丁基完全保留的必要性。结论基于含氟炔烃参与的过渡金属催化的碳氢活化反应策略,从简单易得的苯甲酸和生物活性分子菲尼酮出发,利用Rh（III）/Ir（III）催化实现了一系列含氟或脱氟药物分子骨架的高效精准合成,包括了异香豆素、异色满酮、吡唑烷酮和吲哚骨架衍生物。首次实现了铱催化的含氟on-DNA碳氢官能团化反应,有助于推动DNA编码化合物库技术在含氟药物研发中的应用,加速以异香豆素骨架为基础的含氟药物的研发。运用密度泛函理论计算详尽分析了含氟炔烃类化合物精准构筑药物分子骨架的可能反应路径的势能面、过渡态与中间体,揭示了金属和溶剂等因素调控氟介导的反应模式及其选择性的内在原因,阐明了氟效应驱动的反应机理与反应活性的规律,为分子水平深度解析氟效应的独特性提供了系统的理论依据,有助于丰富有机氟化学的内涵。