贾铁争课题组在《自然-通讯》报道无过渡金属参与的亚砜和醇交叉偶联反应

mimang

近日，我系助理教授贾铁争课题组和宾夕法尼亚大学的Kozlowski教授课题组合作研究成果以“Transition-metal-free formal cross-coupling of aryl methyl sulfoxides and alcohols via nucleophilic activation of C-S bond”为题发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上，并被该刊评选为有机与化学生物学方向的亮点工作。

图1. 无过渡金属参与的亚砜和醇的C-O交叉偶联反应

研究人员受主族化学家J. C. Martin半个世纪以前发展的四取代硫负离子启发，以叔丁醇钾为碱，乙二醇二甲醚为溶剂，促进了亚砜的C-S键活化，实现了无过渡金属参与的芳基烷基亚砜和醇的交叉偶联反应，以较高收率和优良的化学选择性得到了一系列结构丰富的芳基烷基醚(图1)。

图2. 反应可能的机理及计算化学研究

此外，研究人员通过对照实验以及与计算化学相结合的方法，对该新型交叉偶联反应进行了细致的机理研究（图2）。研究表明，该反应是通过烷氧负离子向亚砜硫进行亲核加成，随后通过环化重排得到产物。钾离子在这其中起到了关键作用，其通过络合作用能显著降低反应过渡态的自由能。该无过渡金属催化反应也为C-S键活化提供了一种新思路。

图3. 药物合成中的应用

该方法高效便捷地实现了药物分子的后期衍生，并被应用于两个药物分子的合成。研究人员以该非过渡金属参与的交叉偶联反应为关键步，完成了两例药物分子的便捷快速合成（图3）。该合成避免了重金属的使用，为避免药物中残留重金属提供了一条有效途径。


南科大为论文第一通讯单位，贾铁争和宾夕法尼亚大学化学系Marisa Kozlowski教授为论文共同通讯作者，南科大-西北大学交换硕士生李国林（实验部分）和宾夕法尼亚大学化学系博士后Yexenia Nieves-Quinones（计算部分）为论文共同第一作者。南科大化学系博士后张辉、博士生梁庆金和苏帅松，以及西北大学药物工程系副教授刘庆超对该工作做出了重要贡献。


此项研究得到了深圳市诺贝尔奖科学家实验室项目、广东省催化重点实验室、深圳市科创委自由探索项目、孔雀计划、南科大启动经费以及美国NIH等项目的大力支持。


文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-16713-8
来源：南方科技大学新闻网
贾铁争，2017年11月入职南方科技大学化学系。课题组的研究方向主要分为两个主要分支：1）DNA化学生物学，特别是多肽分子对于DNA的序列特异性识别，以及错配碱基对为特异性靶点的抗癌药物研发。2）有机合成方法学，主要是含硫化合物的高效合成和转化，以及具有独特结构的肽类化合物的合成方法研究。