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【有机】安徽农业大学俞杰/蒋华杰团队JACS：解锁手性硫亚胺酰碘中间体

X-MOL资讯 · 公众号 · · 2025-01-17 08:09

正文

氮杂硫手性化合物因其独特的物理化学性质和药代动力学特性，在农药和药物化学等领域发挥重要作用，为新药研发注入新动能。此外，由于硫(IV)原子的路易斯碱性，硫(IV)手性化合物也被广泛地应用于新型手性配体、催化剂的创制，在手性合成领域具有广阔的应用前景（图 1a ）。因此，发展氮杂硫手性化合物的精准合成新策略具有重要的研究意义和实用价值。近年来，基于亚砜亲电试剂（如亚磺酰氯等）的不对称催化转化逐渐成为合成手性亚磺酸酯和亚磺酰胺等硫(IV)手性化合物的有效途径（图 1b ）。然而，由于硫亚胺亲电试剂（亚砜亲电试剂的氮杂类似物）更高的活性及反应中可能的消旋化过程，通过硫亚胺亲电试剂催化合成氮杂硫手性化合物的研究仍是空白且极具挑战。

图1. 研究背景及反应设计

鉴于硫亚胺亲电试剂在氮杂硫手性化合物构建中的巨大潜力， 安徽农业大学俞杰/蒋华杰 团队与 浙江大学洪鑫 教授合作，提出了手性硫亚胺酰碘中间体的不对称催化构建/立体特异性转化新策略，实现了钴(III)中心手性阴离子催化的次磺酰胺的不对称氧化反应，以高达98% ee的对映选择性得到一系列结构多样的手性亚磺酰胺（图1d）。

图2. 次磺酰胺底物范围

作者以次磺酰胺 1a 为底物，对反应条件进行细致筛选，结果表明，以钴(III)中心手性阴离子Λ- 3a 为催化剂、 NIS 为卤代试剂、水为亲核试剂以及丙酮为溶剂，在–60 °C条件下反应10小时，可以82%收率和94% ee的对映选择性得到手性亚磺酰胺 2a 。该反应具有非常好的官能团兼容性，在次磺酰胺底物上引入吸电子或者给电子基、杂环、烷基以及氢键给体，反应均能以优异的产率和立体选择性获得手性亚磺酰胺产物（图2）。

随后，作者通过衍生化研究展示了该方法的合成应用价值，手性亚磺酰胺经后期的修饰可得到结构多样的氮杂硫手性化合物（图3a）。值得注意的是，手性亚磺酰胺对 油菜菌核病菌 展现出显著的抑菌活性（图3b），且硫(IV)原子的手性征对于抑菌活性有显著影响，为硫手性农药的研发奠定了基础。

图3. 衍生化实验及抗菌实验

为了探究反应的立体选择性调控机制及验证手性硫亚胺酰碘中间体的存在性，作者与 浙江大学洪鑫 教授团队合作，进行了一系列控制实验及DFT计算研究，并基于此提出了可能的反应机理：次磺酰胺 1a 在原位生成的钴(III)中心手性Brønsted酸和NIS的作用下，通过环状过渡态发生氧化碘化反应，生成手性硫亚胺酰碘中间体。该物种在钴阴离子存在下与水发生立体特异的 S _N 2亲核取代反应，生成亚磺酰胺产物 2a （图4a）。随后，作者分别以NCS、NBS、NIS为氧化剂，研究了立体控制步的过渡态，所得结果与实验数据吻合，一定程度验证DFT机理计算的准确性。

图4. DFT理论计算

综上所述，安徽农业大学 俞杰/蒋华杰 团队与浙江大学洪鑫教授合作，提出了手性硫亚胺酰碘中间体的不对称催化构建/立体特异性转化新策略，以钴(III)中心手性阴离子为催化剂，高效地实现了次磺酰胺的不对称氧化反应，以优秀的收率和立体选择性获得一系列结构多样的亚磺酰胺，为氮杂硫手性化合物的精准合成提供了新思路。该工作近日发表在 J. Am. Chem. Soc. 上，安徽农业大学 蒋华杰 教授、博士生方维、 陈欣冉 博士（哥廷根大学）、本科生 于馨然 为共同一作，安徽农业大学俞杰教授、 蒋华杰 教授和浙江大学洪鑫教授为通讯作者，安徽农业大学为第一完成单位。本研究得到了国家自然科学基金“多层次手性物质的精准构筑”重大研究计划、国家自然科学基金青年科学基金项目、安徽省自然科学基金及安徽农业大学神农学者等项目的资助。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Unlocking Chiral Sulfinimidoyl Electrophiles: Asymmetric Synthesis of Sulfinamides Catalyzed by Anionic Stereogenic-at-Cobalt(III) Complexes

Hua-Jie Jiang*, Wei Fang, Xinran Chen, Xin-Ran Yu, Yan-Dong Meng, Li-Ping Fang, Meng-Lan Shen, Chuan-Zhi Yao, Qiankun Li, Xin Hong*, Jie Yu*

J. Am. Chem. Soc ., 2025 , DOI: 10.1021/jacs.4c16233

导师介绍

俞杰

https://www.x-mol.com/university/faculty/120934

【有机】安徽农业大学俞杰/蒋华杰团队JACS：解锁手性硫亚胺酰碘中间体

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