胡金波课题组在SulfoxFluor试剂促进的醇脱氧叠氮化反应研究方面取得进展

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有机叠氮化物是有机合成中的重要原料，经常被用于Staudinger反应和点击化学，产生一系列含氮化合物。利用廉价易得的叠氮化钠（NaN3）作为叠氮源，对各种结构多样的醇直接进行脱氧叠氮化，是制备烷基叠氮化合物的理想合成策略。该策略可以避免使用具有遗传毒性的烷基卤化物或磺酸酯。然而，在现有的报道中，常见的Mitsunobu反应条件不适用于NaN3作为叠氮源；而利用NaN3实现的对醇的叠氮化反应又存在条件苛刻、底物适用范围窄等问题。因此，开发一种温和、广谱、高效的利用NaN3将醇转化为烷基叠氮化物的方法具有重要意义。
　　中国科学院上海有机化学研究所有机氟化学重点实验室胡金波课题组长期致力于新型氟化和氟烷基化试剂、反应、以及独特氟效应机理等研究。他们在研究了一系列氟烷基砜和亚砜亚胺试剂和相关反应的基础上 (见Chem. Rev. 2015, 115, 765), 自主研发了一种新型氟化试剂-N-对甲苯磺酰-4-氯苯氨亚基替磺酰氟（简称SulfoxFluor；见Chem. Eur. J. 2019, 25, 7259，专利号 ZL201710007613.1）。该试剂可从对氯苯磺酰氯出发，采用二氯亚砜、氯胺-T、氟化钾等廉价易得的工业原料制备得到。他们还与国内企业合作，实现了SulfoxFluor试剂的放大合成（图1），并且在简化后处理、降低能耗和节约成本的基础上进一步提高了制备效率（Org. Process Res. Dev. 2022, 26, 380）。该课题组利用SulfoxFluor试剂成功实现了对不同醇的选择性脱氧氟化反应，制备了一系列含氟产物，如图2和图3a所示。在该氟化过程中，原位形成的氨亚基替磺酸酯（来自SulfoxFluor和醇）具有极高的亲电反应活性。与其他脱氧氟化试剂相比，SulfoxFluor试剂的特点在于：（1）氟化速率快，通常在室温下10-30分钟内完成氟化反应；（2）试剂稳定（熔点110-112℃），易于保存和运输；（3）SulfoxFluor的氟源来自于易得的氟化钾。

图1.从对氯苯磺酰氯制备SulfoxFluor试剂示意图（来源：Org. Process Res. Dev. 2022年第2期封面）

图2.SulfoxFluor试剂对醇进行脱氧氟化示意图（来源：Chem. Eur. J. 2019, 25, 7259文章的首页插图）

图3.SulfoxFluor的合成应用 (a. 脱氧氟化；b. 脱氧叠氮化)

　　基于上述结果，他们设想如果引入一个亲核性高于氟负离子的亲核试剂，有可能发展出新类型的SulfoxFluor促进的对醇羟基进行取代的反应。最近，他们采用NaN3作为亲核试剂，成功实现了SulfoxFluor促进的对醇的直接脱氧叠氮化反应（如图3b所示），论文发表在最近的《自然？通讯》上(Nat. Commun. 2022, 13, 2752. DOI：10.1038/s41467-022-30132-x)。相比于之前已报道的烷基叠氮化合物的合成方法，该方法反应条件更温和、底物适用范围更广，官能团耐受性更优秀，体现了该方法在对结构复杂的含醇羟基分子进行后期修饰方面的优势（图3b和图4）。 对于SulfoxFluor试剂在有机合成中的其它应用，该课题组还在进一步研究中。

图4.SulfoxFluor促进的叠氮化钠对醇的脱氧叠氮化反应（细节详见Nat. Commun. 2022, 13, 2752）

　　上述研究得到了科技部、国家自然科学基金委、上海市科委以及中科院的资助。


       文章来源：上海有机所
       胡金波，1973年2月9日出生于浙江慈溪，中科院上海有机化学研究所有机氟化学重点实验室研究员，课题组长，2005年入选中科院“百人计划”； 1990年9月－1994年7月：杭州大学（现浙江大学）化学系化学专业有机化学专门化班，理学学士； 1994年9月－1997年7月：免试保送至中国科学院上海冶金研究所（现中国科学院上海微系统与信息技术研究所），硕士学位，师从彭瑞伍研究员； 1997年8月－2002年5月：美国南加州大学(UniversityofSouthernCalifornia)化学系，博士学位，师从著名有机氟化学家G.K.SuryaPrakash教授和诺贝尔奖得主GeorgeA.Olah教授； 2002年6月－2005年1月：美国南加州大学(UniversityofSouthernCalifornia)化学系碳氢化学研究所GeorgeA.Olah教授和G.K.SuryaPrakash教授联合研究组，博士后研究（PostdoctoralFellow）； 2005年1月－中国科学院上海有机化学研究所“百人计划”研究员，课题组组长。