[所屬分類:行業(yè)動(dòng)態(tài)] [發(fā)布時(shí)間:2023-12-21] [發(fā)布人:邵玉倩] [閱讀次數(shù):] [返回]

不對(duì)稱自由基碳—硫交叉偶聯(lián)反應(yīng)領(lǐng)域獲新進(jìn)展
作者：刁雯蕙 來源：中國科學(xué)報(bào)
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12月6日，南方科技大學(xué)化學(xué)系講席教授劉心元團(tuán)隊(duì)在不對(duì)稱自由基碳—硫交叉偶聯(lián)反應(yīng)領(lǐng)域的最新成果發(fā)表于《自然—化學(xué)》。
手性α-烷基硫化合物是有機(jī)合成和生化反應(yīng)中非常重要的合成砌塊，也是構(gòu)建生物大分子、藥物和農(nóng)藥的核心結(jié)構(gòu)單元。發(fā)展不對(duì)稱催化高效構(gòu)建手性碳–硫鍵是現(xiàn)代合成化學(xué)和生物學(xué)中重要的研究方向。其中，過渡金屬催化含硫親核試劑參與的不對(duì)稱碳–硫鍵構(gòu)建一直備受化學(xué)家們的關(guān)注，但由于金屬–硫鍵異裂困難，反應(yīng)機(jī)理多為硫親核試劑對(duì)手性金屬物種的球外進(jìn)攻來構(gòu)筑碳–硫鍵，限制了離子型反應(yīng)類型的發(fā)展。
因此，亟需發(fā)展新穎催化體系來構(gòu)建結(jié)構(gòu)豐富多樣的手性α-烷基硫化合物。在自然界中，天然酶催化通過自由基均裂取代的反應(yīng)機(jī)理來合成生物體內(nèi)重要的手性含硫生物活性分子。這種獨(dú)特的反應(yīng)機(jī)制催化效率高、立體選擇性好，有助于化學(xué)家們借鑒從而設(shè)計(jì)均相手性催化劑來構(gòu)建手性碳–硫鍵。
劉心元團(tuán)隊(duì)在前期工作的基礎(chǔ)上，提出了一個(gè)設(shè)想，即通過模擬天然酶催化自由基均裂取代的反應(yīng)機(jī)理，同時(shí)設(shè)計(jì)對(duì)過渡金屬具有較強(qiáng)螯合能力的手性多齒陰離子配體，可以解決硫負(fù)離子毒化銅催化劑與克服金屬–硫鍵異裂困難的問題，同時(shí)抑制非手性背景反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)立體匯聚式自由基碳–硫交叉偶聯(lián)反應(yīng)。
基于此設(shè)想，劉心元團(tuán)隊(duì)使用鹵代烷烴作為親電試劑，利用多齒手性陰離子配體、硫親核試劑及一價(jià)銅生成的強(qiáng)還原性物種，還原鹵代烷烴產(chǎn)生烷基自由基中間體和二價(jià)銅。隨后，烷基自由基與二價(jià)銅–硫物種相互作用，通過了自由基均裂取代的反應(yīng)機(jī)理實(shí)現(xiàn)了銅催化的立體匯聚式碳–硫交叉偶聯(lián)反應(yīng)。
該反應(yīng)的底物適用范圍十分寬泛，可以兼容不同類型的外消旋芐溴/氯、炔丙基溴、三級(jí)α-氯代酰胺和易于轉(zhuǎn)化的硫親核試劑，并展現(xiàn)出良好的官能團(tuán)耐受性。
更重要的是，該策略提供了一個(gè)靈活且實(shí)用的平臺(tái)來制備結(jié)構(gòu)豐富多樣的手性α-烷基硫化合物，其產(chǎn)物經(jīng)過簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)化可以得到手性硫醇、硫醚、二硫醚、多氟硫烷、亞砜、砜、亞砜亞胺、磺酰胺和磺酰氟等。此外，利用該反應(yīng)作為關(guān)鍵步驟，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生物活性分子“Estrone”和“Procaine”的后期修飾。該研究為立體匯聚式自由基碳–雜交叉偶聯(lián)反應(yīng)提供了新策略和新思路。
相關(guān)論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41557-023-01385-w
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