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脱氧氟化是常见的制备脂肪氟化物的方法,其中最常用的试剂就DAST【】,但DAST热稳定性差且易爆炸。Huffman等人报道的全氟丁基磺酰氟(BPSF),反应条件温和,但是消除副反应明显【 Org. Lett. 2016 , 18,6102】。Doyle等人报道的一种新的氟化试剂PyFluor,该方法可以抑制消除产物,成本低、稳定性好,但PyFluor反应时间较长,室温下反应需要48h【 J. Am. Chem. Soc. 2015 , 137, 9571】。
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上海有机所的胡金波研究员 研发出3类10多种新型氟化学合成试剂,包括砜试剂系列、亚砜亚胺试剂系列、二氟卡宾试剂等。这些基于“负氟效应”调控的试剂,解决了一氟甲基化和二氟甲基化、二氟和一氟烯基化、二氟卡宾化学等问题。这些试剂被250多家公司或研究机构使用超过528次。美国科学家研究含氟生物化学活性物质时,多次用到这些试剂,日本科学家也用到其中的亚砜亚胺试剂,他们均在公开发布的论文中,把这些试剂称为“胡试剂”。
上海有机所的胡金波研究员基于课题组之前氟烷基亚砜亚胺化学的研究,发展了一种新的脱氧氟化试剂( SulfoxFluor ),该试剂可由廉价的对氯苯磺酰氯十克级制备,稳定性好(0−330 °C稳定),而且反应性强,不到一个小时就能反应完全。相对于现存的氟化试剂,SulfoxFluor更加温和、易得、反应时间短、处理简单,还显示出较高的消除选择性【 Chem. Eur. J. 2019 , 25, 7259 -7264】。
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反应机理
脱氧氟化通用机理
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SulfoxFluor 氟化文献中提出了如下机理:
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反应应用
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SulfoxFluor可以在室温条件下,半小时内将伯醇和仲醇转化为氟代物,且转化率很高。当底物是带有手性羟基的仲醇时,氟代反应会发生手性翻转,并且有很好的立体选择性。反应过程中烯烃、炔、磺胺、酰胺、氨基甲酸酯等多种官能团都不会被脱氧氟代反应所影响。SulfoxFluor对消除副反应具有很好的选择性,这非常有利于氟化产物的纯化。SulfoxFluor参与的伯醇的氟化反应很少产生消除反应副产物烯烃,即使是极易发生消除反应的苄基醇也是类似的结果。研究者将这种特殊的选择性归因于磺酰胺亚胺酯中间体的高亲电性,它加速了亲核氟化反应。大多数仲醇的氟化选择性也较高(≥20:1)。除了反应活性高、选择性好、原料利用率高外,反应副产物4-氯-硝基苯磺酰胺的铵盐作为沉淀可通过过滤回收,简化了纯化过程。
参考资料
J. Guo, C. Kuang, J. Rong, Dr. L. Li, Dr. C. Ni, Prof. Dr. J. Hu, Chem. Eur. J. 2019 , 25, 7259 -7264
相关应用:
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利用前期自主研发的一种新型氟化试剂-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)进行脱氧叠氮化反应。
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他们引入NaN3作为亲核性高于氟负离子的亲核试剂,替代F离子对醇羟基进行取代的反应,成功实现了SulfoxFluor促进的对醇的直接脱氧叠氮化反应,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对醇的脱氧叠氮化方法,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,对结构复杂的含醇羟基分子进行后期修饰方面比其他方法有很大的优势。
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