【Angew】SF5Cl参与的三组分反应用于合成五氟化硫基化合物

文摘   教育   2022-08-22 16:33   德国  
有机氟化学的研究主要围绕新试剂和新反应进行,近年来其研究主要集中在氟化、三氟甲基化、三氟甲氧基和三氟甲硫基化等热门官能团,而少氟烷基、卤氟甲基和五氟化硫基等方向并未得到足够重视。其中,五氟化硫基被称为超三氟甲基,具有极佳的脂溶性和稳定性(相对术语,视母体分子而定)。从原子组成来看,五氟化硫基具有较大的体积和吸电子的特性,这在常见的官能团中是比较少见且独特的,独特的结构意味着独特的性质。因此五氟化硫基在医药、液晶材料、分子识别等领域有着较大的潜在应用。然而,五氟化硫基化的反应进展比较缓慢,一方面是由于相应的试剂种类较少;另一方面对于其反应性了解不多。
近日,中科院上海有机所的卿凤翎研究员课题组报道了SF5Cl、重氮化合物和烯烃的三组分反应,并将其用于SF5取代的卤代烷烃、烯烃和呋喃的合成当中Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202208860)。在该反应中,源于SF5ClSF5自由基加成到重氮化合物生成新的碳中心自由基,进一步与烯烃反应并生成氯原子转移产物。该氯代物受α位取代基影响可进一步生成新的烯烃和呋喃。

SF5的性质及合成】SF5Cl是最常见的五氟化硫基化试剂之一,相对SF5Br具有更好的稳定性,相对SF6具有更好的反应性。然而该试剂是气体,纯化和储存不太方便;另外其制备需要使用到剧毒的SF42021年,卿老师课题组在Togni等人的基础上,对SF5Cl的制备方法进行了改进,成功得到了易于储存和使用的SF5Cl/正己烷溶液将硫单质、KFTCCA溶解在MeCN,室温下反应即可制备得到SF5Cl,副产物SOF2SO2F2可以通过用正己烷萃取除去。值得一提的是,该反应必须避光,在光照下得到的主要是副产物SOF2SO2F2。该方法制备得到SF5Cl/正己烷溶液可以稳定保存,并且可以放大生产。


SF5ClS-Cl键的键能较小,其反应一般涉及自由基历程,多见于对烯烃和炔烃的加成反应。关于SF5Cl的合成及反应可以参考EROS(试剂丛书)的总结性文章:10.1002/047084289X.rn00413.pub2


SF5Cl和重氮化合物的反应】2021年,卿老师课题组发现SF5Cl与重氮化合物的反应可一步合成α-SF5羰基化合物。在K3PO4存在下,可以实现重氮化合物的氢五氟化硫基化反应;而在Cu催化下得到的则是氯五氟化硫基化反应,这里面涉及到一个极性反转过程。(Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 15271 –15275


【反应的设计】在本文的工作中,基于自由基反应的特性,卿老师课题组在先前体系中插入了烯烃SF5自由基加成到重氮化合物生成新的碳中心自由基,进一步与烯烃反应并生成氯原子转移产物。该氯代物受α位取代基影响可进一步生成烯烃和呋喃。


【条件优化】该反应条件十分温和,加入1.5 equiv.磷酸钾即能得到三组分目标产物。



【三组分反应制备SF5氯代物】底物范围较广,官能团兼容性较好。


【三组分反应制备SF5取代烯烃】当烯烃上取代基为CH2TMS时,在二氧化硅作用下可发生消除反应得到烯烃。


【三组分反应制备SF5取代呋喃】当烯烃上取代基为OAc时,氯代物将进一步转化为醛,该类型二羰基化合物很容易生成呋喃(Paal-Knorr反应)。


【总结】上海有机所的卿凤翎老师课题组报道了SF5Cl、重氮化合物和烯烃的三组分反应,并将其用于SF5取代氯代物、烯烃和呋喃的合成当中。鉴于SF5Cl的制备方法已经比较便捷,其在五氟化硫基取代化合物的合成当中将有更广泛的应用。


参考文献:Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202208860 


五氟化硫基相关资料:

Angew: 重氮化合物的氢(氯)五氟化硫基化反应

Angew:烯烃的五氟甲硫基醚化双官能团化反应

五氟硫基:药物化学里三氟甲基的好兄弟

往期精彩回顾

常见三氟甲基化试剂的制备及反应

【总结】有机硼试剂常见的转化及机理

苯炔:历史、反应性及在全合成中的应用

C-F键官能团化反应综述

总结:双环[1.1.1]戊烷骨架的性质及构建

蓬勃发展的三氟甲氧基化反应

t-BuOK促进的自由基硅基化反应

氧化氟烷基化反应:起源和发展

点击化学:合成化学的灵魂在于其实用性

杂芳炔在合成中的应用及其选择性预测模型

高价碘试剂:反应性介绍

PIII/PV氧化还原催化循环

吡啶催化自由基硼化反应研究

氟橡胶性能和应用:从分子结构说起


EOC化学资讯
EOC-元素有机化学,旨在为大家提供一个元素有机相关领域学习与交流的平台,并带来最新的研究进展及相关资讯,主要内容包括氟、硅、硼、磷、硫等。
 最新文章