南开大学程津培&薛小松团队: 天然金鸡纳碱催化不对称亲电三氟甲硫基化反应机理研究

【成果简介】

2013年，Rueping课题组和沈其龙课题组同时独立报道了在天然金鸡纳碱催化剂和亲电三氟甲硫基试剂共同作用下，以高产率和优秀的对映选择性实现对β-酮酯的不对称三氟甲硫基化。这两篇工作是不对称亲电三氟甲硫基化领域最具代表性的工作，为合成对映纯的三氟甲硫基化合物提供了便捷高效的手段。然而，对于相关反应的催化机理和SCF₃转移过程的手性如何诱导这两个关键问题仍然有待阐明。程津培、薛小松团队近年来围绕物理有机氟化学开展了系统性的研究工作（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，该团队采用量化计算的手段对Rueping课题组报道的不对称亲电三氟甲硫基化反应机理和对映选择性起源进行了研究。研究结果表明：1） Wynberg离子对-氢键模型是该反应的最优催化模式； 2）SCF₃ 转移通过类SN2机理进行；3）反应的对映选择性由过渡态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 作用及空间排斥等）协同诱导。该理论研究工作将为新反应和新催化体系的设计与开发提供理论依据。李曼博士为该工作的第一作者。相关研究以题为“Mechanism and Origins of Stereoinduction in Natural Cinchona Alkaloid Catalyzed Asymmetric Electrophilic Trifluoromethylthiolation of β-Ketoesters with N-Trifluoromethylthiophthalimide as Electrophilic SCF₃ Source”发表于 ACS Catalysis上。  

【图文导读】

图1 示意图 

图2 不对称亲电子氟化与金鸡纳生物碱催化三氟甲基硫醇化

【研究内容】

三氟甲硫基(SCF₃)基团具有强吸电性和高亲脂性，将其引入生理活性分子可增强其在生物体内跨膜运输的能力，提高吸收率并增强药效。因此，三氟甲硫基化合物在医药和农药等领域具有广阔的应用前景，其合成方法也成为当前研究的热门领域。依赖于层出不穷的三氟甲硫基化试剂，合成化学家已成功实现对各类底物的三氟甲硫基化，但对映选择性的引入SCF₃依然是一项极具挑战性的课题。

上述研究得到了国家自然科学基金、元素有机化学国家重点实验室、化学学院、天津化学化工协同创新中心和中央高校基本科研基金的资助。

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

文献链接：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)

本文由材料人编辑部石小梅编辑，点我加入材料人编辑部。

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