由于氟的独特性质，含氟有机物在生命科学和材料领域发挥着越来越重要的作用。人体无内源性氟背景信号以及氟（¹⁹F）100%的自然丰度使得含氟化合物有望发展成为一种新型高灵敏度分子探针，应用于磁共振分子影像精准诊治。但是，传统高场磁共振成像受线圈带宽的限制无法同时激发和接收¹H和¹⁹F信号，因此¹H和¹⁹F双核磁共振成像是一个极具挑战性的课题。基于超导量子干涉器件（SQUID）的0.1mT极低场磁共振成像（ULF-MRI）具有成本低、磁化率伪影可忽略、开放性高、可移动性好等优点。同时，在0.1mT磁场量级下¹H和¹⁹F的拉莫尔频率差小于500 Hz，可通过宽带脉冲和高带宽SQUID传感器实现同时激发和接收¹H和¹⁹F的核磁信号，从而实现极低场下¹H和¹⁹F的双核成像。但是，受极低场核磁共振信噪比的限制，实现¹H和¹⁹F双核成像依然充满挑战。增加单个分子的含氟量可有效的提高含氟探针的灵敏度。 

　　全氟叔丁基（PFtB）因具有极强的拉电子能力、极大的位阻效应和在¹⁹F核磁共振中优异的灵敏度，在药物开发和分子成像等方面有独特的应用前景。但是，传统的主要依赖于剧毒气体全氟异丁烯（PFIB）的使用，操作不便且有极大的安全风险。从1966年开始，仅有少数几例利用2-氢全氟异丁烷和全氟叔丁基卤代物实现全氟叔丁基化反应的报道，但这些方法的应用范围非常有限。 

　  近日，中科院上海有机化学研究所胡金波团队与中科院上海微系统与信息技术研究所谢晓明、董慧团队合作开展全氟叔丁基化反应及其在¹H和¹⁹F双核成像的应用研究。胡金波团队利用氟化引发氟烷基化的策略，首次将1,1-二溴-2,2-双三氟甲基乙烯（DBBF）开发成为一种安全、廉价、高效的全氟叔丁基化试剂。通过对DBBF的连续三次氟化，可以顺利地产生(CF₃)₃C^-物种，并可高效地应用于各种亲电试剂的全氟叔丁基化反应（图1）。谢晓明、董慧团队利用此全氟叔丁基成功在0.1mT极低场下实现了¹H和 ¹⁹F的双核磁共振成像。成像结果清晰展示¹H的背景图像和¹⁹F的分布图像（图2），证明该类化合物作为高灵敏度的探针用于生物示踪、分子成像等领域的潜力。相关研究成果以“Fluorination Triggers Fluoroalkylation: Nucleophilic Perfluoro-tert-butylation with 1,1-Dibromo-2,2-bis(trifluoromethyl)ethylene (DBBF) and CsF”为题发表在国际知名化学期刊Angewandte Chemie International Edition 上(原文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202113727)。 

　　该论文第一作者是上海有机化学研究所王遣博士，通讯作者为上海有机化学研究所胡金波研究员和上海微系统所谢晓明研究员。该工作得到国家重点研发计划（2016YFB0101200）、国家自然科学基金（21632009和 11874378）、中科院重点项目（KGZD-EW-T08）、上海市科委（19511107100）、中科院前沿科学重点研究项目（QYZDJ-SSW-SLH049）等相关研究计划的支持。