薛小松 - 研究員課題組 - 中國科學院上海有機化學研究所

相關研究

1. 含有立體結構硫（VI）的修飾和功能分子在有機合成、生物偶聯、藥物發現、農用化學品和聚合物材料中具有重要應用。但是現有制備光學活性S(VI)中心化合物的方法在很大程度上依賴于手性S(IV)，并且見諸報道的S(VI)難以控制立體結構。模塊化組裝合成方法以及S(VI)中心進行配體交換同時精確控制對映選擇性的合成技術具有非常強的吸引力，但是這種方法仍難以理解。有鑒于此，中國科學院上海有機化學研究所薛小松，聯合上海交通大學董佳家、湖南大學Bing Gao等基于四氟化亞砜氣體（SOF4）的不對稱三維氟化硫（VI）交換（3D-SuFEx）反應合成。該反應方法的關鍵需要使用有機鋰試劑進行手性配體誘導的亞氨基磺酰氧二氟化物的對映選擇性脫氟取代。反應最初生成的光學活性磺酰亞胺基氟化物能夠通過多種多樣的親核試劑進一步的立體選擇性氟化物交換生成多種多樣的不對稱硫化物，從而為不對稱SuFEx和光學活性S(VI)功能分子的發散合成提供一種模塊化的方法學。

2. 薛小松課題組聯合上海交通大學董佳家課題組在機理和數據輔助新試劑設計合成方面取得進展。通過對氟磺酰疊氮（FSO2N3）和伯胺之間的重氮轉移反應（MoDAT）和硫（VI）氟交換反應（SuFEx）機理的探討以及結構-活性關系的研究，建立了MoDAT反應的活性和選擇性預測模型，進而設計并合成了高反應活性的重氮轉移試劑。課題組通過DFT計算深入研究了MoDAT反應的機理，發現FSO2N3與伯胺的MoDAT反應中，伯胺對試劑疊氮的親核加成和后續N-N鍵斷裂是重氮轉移的兩個關鍵過程。進一步的結構-活性關系分析提出了MoDAT反應的活性和選擇性預測模型，受含氟試劑數據庫FluoBase中的物化數據信息的啟發，設計合成了新型重氮轉移試劑PSIA-II，該試劑可由商業易得的原料通過簡單的三步反應來制備。PSIA-II為淡黃色固體，能夠在常溫常壓下參與反應，使用較為便利。動力學實驗結果表明，PSIA-II試劑相比FSO2N3具有更高的反應活性，可用于天然產物和藥物的快速修飾。

3.在銅催化的交叉偶聯反應中，碳鹵素鍵斷裂的步驟仍然不明確，因為銅有多種氧化還原形態，而且形成的高價銅產物不穩定。2023年9月8日，中國科學院上海有機化學研究所沈其龍、薛小松及加州大學伯克利分校John F. Hartwig共同通訊在Science 在線發表題為“Oxidative addition of an alkyl halide to form a stable Cu(III) product”的研究論文，該研究報道了α-鹵代乙腈對離子和中性銅(I)配合物的氧化加成，形成以前難以捉摸但在這里完全表征了的銅(III)配合物。這些配合物的穩定性源于Cu?CF3鍵強和C(CF3)?C(CH2CN)鍵形成還原消除的高勢壘。作者進行的機理研究表明，離子和中性銅(I)配合物的氧化加成通過兩種不同的途徑進行:離子配合物的SN2型取代和鹵素原子轉移到中性配合物。總之，該研究觀察到明顯的配體加速氧化加成，這與在銅催化偶聯中觀察到的唑、胺或炔與烷基親電試劑的偶聯有關。