南開大學程津培&薛小松團隊: 天然金雞納堿催化不對稱親電三氟甲硫基化反應機理研究

【成果簡介】

2013年，Rueping課題組和沈其龍課題組同時獨立報道了在天然金雞納堿催化劑和親電三氟甲硫基試劑共同作用下，以高產率和優秀的對映選擇性實現對β-酮酯的不對稱三氟甲硫基化。這兩篇工作是不對稱親電三氟甲硫基化領域最具代表性的工作，為合成對映純的三氟甲硫基化合物提供了便捷高效的手段。然而，對于相關反應的催化機理和SCF₃轉移過程的手性如何誘導這兩個關鍵問題仍然有待闡明。程津培、薛小松團隊近年來圍繞物理有機氟化學開展了系統性的研究工作（Org. Lett. 2016, 18, 6128.; Org. Lett. 2016, 18, 264. J. Org. Chem. 2016, 81, 3119. J. Org. Chem. 2016, 81, 4280.; J. Org. Chem. 2016, 81, 9006.; J. Org. Chem. 2016, 81, 7486.; Asian J. Org. Chem. 2017. 6, 235.; J. Org. Chem. 2017. 82, 8697.；J. Org. Chem. 2017, 82, 4129.）。近期，該團隊采用量化計算的手段對Rueping課題組報道的不對稱親電三氟甲硫基化反應機理和對映選擇性起源進行了研究。研究結果表明：1） Wynberg離子對-氫鍵模型是該反應的最優催化模式； 2）SCF₃?轉移通過類SN2機理進行；3）反應的對映選擇性由過渡態中的多重弱相互作用（包括C-H···O, C-H···F，C-H···S，C-H···p，p···p 作用及空間排斥等）協同誘導。該理論研究工作將為新反應和新催化體系的設計與開發提供理論依據。李曼博士為該工作的第一作者。相關研究以題為“Mechanism and Origins of Stereoinduction in Natural Cinchona Alkaloid Catalyzed Asymmetric Electrophilic Trifluoromethylthiolation of?β-Ketoesters with N-Trifluoromethylthiophthalimide as Electrophilic SCF₃?Source”發表于?ACS Catalysis上。??

【圖文導讀】

圖1 示意圖?

圖2 不對稱親電子氟化與金雞納生物堿催化三氟甲基硫醇化

【研究內容】

三氟甲硫基(SCF₃)基團具有強吸電性和高親脂性，將其引入生理活性分子可增強其在生物體內跨膜運輸的能力，提高吸收率并增強藥效。因此，三氟甲硫基化合物在醫藥和農藥等領域具有廣闊的應用前景，其合成方法也成為當前研究的熱門領域。依賴于層出不窮的三氟甲硫基化試劑，合成化學家已成功實現對各類底物的三氟甲硫基化，但對映選擇性的引入SCF₃依然是一項極具挑戰性的課題。

上述研究得到了國家自然科學基金、元素有機化學國家重點實驗室、化學學院、天津化學化工協同創新中心和中央高校基本科研基金的資助。

原文鏈接：http://chem.nankai.edu.cn/ejymzhylm.aspx?t=4&m=5&n=3460

文獻鏈接：Mechanism and Origins of Stereoinduction in Natural Cinchona Alkaloid Catalyzed Asymmetric Electrophilic Trifluoromethylthiolation of β-Ketoesters with N-Trifluoromethylthiophthalimide as Electrophilic SCF3 Source (ACS Catal., 2017, DOI:http://pubs.acs.org/doi/pdfplus/10.1021/acscatal.7b03007)

本文由材料人編輯部石小梅編輯，點我加入材料人編輯部。

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