薛小松 - 研究员课题组 - 中国科学院上海有机化学研究所

相关研究

1. 含有立体结构硫（VI）的修饰和功能分子在有机合成、生物偶联、药物发现、农用化学品和聚合物材料中具有重要应用。但是现有制备光学活性S(VI)中心化合物的方法在很大程度上依赖于手性S(IV)，并且见诸报道的S(VI)难以控制立体结构。模块化组装合成方法以及S(VI)中心进行配体交换同时精确控制对映选择性的合成技术具有非常强的吸引力，但是这种方法仍难以理解。有鉴于此，中国科学院上海有机化学研究所薛小松，联合上海交通大学董佳家、湖南大学Bing Gao等基于四氟化亚砜气体（SOF4）的不对称三维氟化硫（VI）交换（3D-SuFEx）反应合成。该反应方法的关键需要使用有机锂试剂进行手性配体诱导的亚氨基磺酰氧二氟化物的对映选择性脱氟取代。反应最初生成的光学活性磺酰亚胺基氟化物能够通过多种多样的亲核试剂进一步的立体选择性氟化物交换生成多种多样的不对称硫化物，从而为不对称SuFEx和光学活性S(VI)功能分子的发散合成提供一种模块化的方法学。

2. 薛小松课题组联合上海交通大学董佳家课题组在机理和数据辅助新试剂设计合成方面取得进展。通过对氟磺酰叠氮（FSO2N3）和伯胺之间的重氮转移反应（MoDAT）和硫（VI）氟交换反应（SuFEx）机理的探讨以及结构-活性关系的研究，建立了MoDAT反应的活性和选择性预测模型，进而设计并合成了高反应活性的重氮转移试剂。课题组通过DFT计算深入研究了MoDAT反应的机理，发现FSO2N3与伯胺的MoDAT反应中，伯胺对试剂叠氮的亲核加成和后续N-N键断裂是重氮转移的两个关键过程。进一步的结构-活性关系分析提出了MoDAT反应的活性和选择性预测模型，受含氟试剂数据库FluoBase中的物化数据信息的启发，设计合成了新型重氮转移试剂PSIA-II，该试剂可由商业易得的原料通过简单的三步反应来制备。PSIA-II为淡黄色固体，能够在常温常压下参与反应，使用较为便利。动力学实验结果表明，PSIA-II试剂相比FSO2N3具有更高的反应活性，可用于天然产物和药物的快速修饰。

3.在铜催化的交叉偶联反应中，碳卤素键断裂的步骤仍然不明确，因为铜有多种氧化还原形态，而且形成的高价铜产物不稳定。2023年9月8日，中国科学院上海有机化学研究所沈其龙、薛小松及加州大学伯克利分校John F. Hartwig共同通讯在Science 在线发表题为“Oxidative addition of an alkyl halide to form a stable Cu(III) product”的研究论文，该研究报道了α-卤代乙腈对离子和中性铜(I)配合物的氧化加成，形成以前难以捉摸但在这里完全表征了的铜(III)配合物。这些配合物的稳定性源于Cu−CF3键强和C(CF3)−C(CH2CN)键形成还原消除的高势垒。作者进行的机理研究表明，离子和中性铜(I)配合物的氧化加成通过两种不同的途径进行:离子配合物的SN2型取代和卤素原子转移到中性配合物。总之，该研究观察到明显的配体加速氧化加成，这与在铜催化偶联中观察到的唑、胺或炔与烷基亲电试剂的偶联有关。