上海有机所科研人员在新型氟磺酰基转移试剂方面取得进展

文章来源:上海有机化学研究所  |  发布时间:2018-01-19  |  【打印】 【关闭

  

  如何在有机化合物分子中高效广谱的引入SVI-F官能团是六价硫氟交换(SuFEx)化学面临的关键问题。在一系列可被利用的六价硫氟类官能团中,又以氟磺酰基官能团(-SO2F)的应用最为广泛。K. Barry Sharpless教授和董佳家研究员在2014(Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 9430) 发现SuFEx的工作中,使用硫酰氟气体(SO2F2,一种千吨级的工业使用熏蒸剂,Sulfuryl Fluoride,售价仅为7美元/公斤)将各种酚类化合物以及二级胺类化合物直接转化为氟磺酸酯(ArOSO2F)和氨基磺酰氟(R1R2N-SO2F)。尽管硫酰氟气体价格极为低廉,但是作为熏蒸剂,该气体的运输和使用都受到严格控制,世界各地的研究机构通常很难获得,这严重制约了六价硫氟化学的发展。 

  为了解决这一难题,中国科学院上海有机化学研究所有机氟化学院重点实验室董佳家课题组和K. Barry Sharpless课题组以2-甲基咪唑为原料,与硫酰氟气体在室温下大量高效的合成了一种以固体盐形式稳定存放的氟磺酰基转移试剂(如图一所示)。该反应原料廉价易得,条件温和,操作简单,极易生产和放大(可在实验室一次合成百克级)。目前该研究工作在线发表于德国应用化学杂志(Angew. Chem. Int. Ed. DOI: 10.1002/anie.201712429)。两位同行评审人均对该项工作给予了Very importantVIP)的评价。该研究团队在文章发表前已经对该试剂的合成以及应用申请了专利保护(中国专利申请号201711176351.8),郭太杰,孟根屹,詹雄杰为本轮文的共同第一作者,中国科学院上海有机化学研究所为本论文的唯一通讯单位。 

  该氟磺酰基转移试剂同时具备高反应性和高选择性以及极高的底物适用范围(酚,胺类化合物)。与硫酰氟气体相比所需反应时间更短,底物普适性更广。更为重要的是,他们发现该氟磺酰咪唑盐与一级胺类化合物也具有良好的反应性,无论是芳香胺还是烷基一级胺均能在无任何添加剂以及温和的反应条件下制得单取代的一级胺磺酰氟(R-NH-SO2F,Sulfamoyl fluoride)。在无三级胺存在下,该试剂会专一的和一级胺进行高效反应而完全不与氧亲核官能团作用,这一点和硫酰氟气体的选择性不同。如果在乙腈中通过添加三乙胺(0.5 equiv.)则可以直接从一级胺合成双取代的一级胺双磺酰氟(R-N(SO2F)2)。在此之前,含该两类官能团的有机化合物的合成几乎没有实用的方法。随后,他们发现NHSO2F官能团的N-H键和S-F键可以进一步被活化,毫无疑问,该试剂的发现为SuFEx化学的发展打开一个新的窗口。 

  该研究工作得到上海有机所创新经费、国家自然科学基金委、中国科学院战略性先导科技专项(B类)、中科院前沿科学重点研究项目以及上海市科委的支持。