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有机小分子的二氟甲硫基化:亲电和亲核二氟甲硫基试剂的创制

       二氟甲硫基(-SCF2H)与三氟甲硫基(-SCF3)结构相似,但是这两个氟烷基的性质却有较大的不同。比如,三氟甲硫基具有很高的脂溶性,Hansch亲脂系数π达到1.44,而二氟甲硫基的脂溶性系数 (0.68) 却中等,这样药物化学家可以通过引入二氟甲硫基或三氟甲硫基来调控药物分子脂溶性。同时,二氟甲硫基与其他含氟基团相比,吸电子性能较小。另外,二氟甲硫基中含有一个CF2H基团,由于其和OH以及NH在酸碱性和电性上相似性,容易产生分子内以及分子间的氢键等次级相互作用。由于二氟甲硫基这些独特的性质,含二氟甲硫基的化合物已在医药和农药等领域得到广泛应用。 

  自从上个世纪50年代以来,一系列二氟甲硫基化方法已被报道。其中最经典的向有机小分子引入二氟甲硫基的方法是通过含有硫醇或硫盐化合物与二氟卡宾反应间接生成二氟甲硫基。然而这些反应中的活泼中间体二氟卡宾往往是在强碱条件下生成,许多对碱敏感的官能团无法兼容。因此,发展温和条件下向小分子引入二氟甲硫基的研究已成为有机氟化学领域的研究难点。 

       上海有机所有机氟化学院重点实验室的沈其龙课题组在过去的四年多时间里,发展出了一系列适用范围广的高活性三氟甲硫基试剂(Acc. Chem. Res. 2015, 48, 1227),受到国际化学界的关注。最近,该课题组与吕龙课题组合作,在小分子的二氟甲硫基化这一研究领域取得了新的进展。这两个课题组合作报道了第一个亲电二氟甲硫基化试剂——二氟甲硫基邻苯二甲酰亚胺。该试剂常温下对水、空气稳定,在加热条件下或Lewis酸的作用下,可以与二级胺,硫醇以及β-酮酸酯反应,特别指出该试剂可以与各种富电子的杂环发生付-克反应,在富电子杂环中引入二氟甲硫基。在铜盐作用下,可以与末端炔烃,芳基硼酸发生偶联反应,高产率地得到二氟甲硫基化产物(J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 10547)。该试剂及其反应已申请了4个中国专利(申请号:201510051696.5, 201510051697.X, 201510051924.9, 201510051839.2)。美国化学会《化学与工程新闻》周刊(C&E News)在2015年7月27日出版的一期杂志中以“Fluorine Double Take”为题,对该工作进行了介绍。

        同时,沈其龙课题组还开发出了第一个亲核的二氟甲硫基试剂[(SIPr)Ag(SCF2H)]。该试剂同样对水、空气稳定,在铜盐的作用下,可以与芳基或杂芳基重氮盐发生Sandmeyer类型的脱氮气二氟甲硫基化反应。该反应条件温和,兼容常见的官能团,为有机小分子中引入二氟甲硫基提供了一个新思路(Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 7648)。



       上述工作得到了国家自然科学基金委、科技部、上海有机所和有机氟化学重点实验室的大力资助。

 

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