2,3,4,5,6-五氟苯甲酰氯在苯甲酰胺类分子构象调控机制

2,3,4,5,6-五氟苯甲酰氯（Pentafluorobenzoyl chloride）作为含氟芳香族酰化试剂，因其强吸电子性和独特的空间效应，在酰胺类分子中引入可显著改变酰胺键的构象偏好与动力学性质。

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图一 2,3,4,5,6-五氟苯甲酰氯

苯甲酰胺衍生物反应

五氟苯甲酰氯与N-甲基苯胺、对甲氧基苯胺等芳胺类化合物在吡啶催化下发生酰化反应，于二氯甲烷中室温反应16–20小时，经柱层析纯化和重结晶后，获得系列五氟苯甲酰基苯甲酰胺衍生物。反应式如下：

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图二 2,3,4,5,6-五氟苯甲酰氯制备苯甲酰胺衍生物化学式

其中，Ar代表不同取代的苯基（如4-二甲氨基苯基、4 - 硝基苯基等）。2,3,4,5,6-五氟苯甲酰氯在CD2Cl2中存在cis和trans两种构象，NH型酰胺偏于trans构象，酰胺键长（1.342–1.348 Å）短于未氟化类似物，反映五氟苯甲酰基增强了酰胺键的双键特征。

对酰胺构象的调控机制

电子效应与构象偏好

2,3,4,5,6-五氟苯甲酰氯中的五氟苯甲酰基的强吸电子特性（Hammett常数σ_P约为0.23）通过共轭效应降低羰基碳的电子密度，削弱其与芳环的静电排斥作用。取代基的Hammett常数σ_P与顺反构象自由能差（ΔG°）呈现线性关系（R²=0.946），电子给体取代基使cis构象更稳定，而电子受体则促进trans构象。这种规律与未氟化的N-甲基乙酰胺体系相比，斜率更小（0.49 vs. 0.81），归因于五氟苯甲酰基对羰基电子密度的耗散作用。

酸诱导构象切换

五氟苯甲酰基的存在增强了2,3,4,5,6-五氟苯甲酰氯酸响应性。加入三氟乙酸（TFA-d）后，氨基质子化形成铵盐，其强吸电子性促使构象从热力学稳定的 E 型（cis）切换至 Z 型（trans），ΔG° 变化达 1.43 kcal/mol，且该过程可通过吡啶中和逆转。X 射线晶体学证实，质子化状态下的6tfa采取Z型构象，而中性晶体为E型，体现了五氟苯甲酰基对酸碱响应的放大效应。

应用

分子开关的设计

基于2,3,4,5,6-五氟苯甲酰氯的构象调控机制，设计了N,N-二芳基苯甲酰胺类分子开关。其中，化合物 6 在中性条件下以 E 型为主（79%），酸处理后转换为 Z 型（85%），且因高旋转能垒（18.3 kcal/mol）可在非平衡态下保持构象，为动态分子器件提供了响应单元[1]。

参考文献

[1]Ryu Y ,Misuzu H ,Rino N , et al.Conformational Switch of Benzanilide Derivative Induced by Acid; Effect of Pentafluorobenzoyl Group.[J].The Journal of organic chemistry,2022,87(13):