硫(VI)-氟置換反應
Sulfur(VI)-Fluoride Exchange (SuFEx)
概要
硫(VI)氟化物(R-SO2-F or SO2F2)一般在氧化?還原?水解等各種化學條件下都是穩定的,但是在質子源或者硅源化合物的存在下,S-F鍵被活化,發生置換反應。
利用該性質,已經發現了該反應在多種官能團存在下也能顯示出很高的化學選擇性與官能團兼容性,因此該反應可以說是體現click chemistry的反應之一。
基本文獻
<Review>
- Steinkopf, W.?J. Prakt. Chem.?1927,?1, 1. DOI:?10.1002/prac.19271170101
- Dong, J.; Krasnova, L.; Finn, M. G.; Sharpless, K. B.?Angew. Chem. Int. Ed.2014, Early View. DOI:?10.1002/anie.201309399
<Click Chemsitry>
- Kolb, H. C.; Finn, M. G.; Sharpless, K. B.?Angew. Chem. Int. Ed.?2001,?40, 2004.?[abstract]
反應機理
硫(VI)氟化物作為穩定化合物存在有以下幾點理由。
S(VI)-F結合鍵的鍵能大概有80-90kcal/mol (SO2F2)、很顯然比S(VI)-Cl的鍵能(SO2Cl2:46kcal/mol)要高的多,也就是鍵更加“牢固”。
對S(VI)中心的親核取代反應,一般來說非常緩慢。 例如下面這個例子,相對于硫原子來說,取代更容易發生在氯原子上,生成氯化物副產物。(S(VI) 上的取代反應僅僅在芳香取代的磺酸鹽中有觀測到、因此推測有可能是反應中有超原子價中間體參與反應,但是還缺乏具體的實驗證據來證明。)
S-F交換過程必須在質子氫(H+)或者硅源(R3Si+)的輔助下才能進行。
反應實例
磺酰氟的合成方法:通過磺酰氯可以容易地制備。另外也可以利用其吸電子特性轉化為Micheal受體進行合成(下圖2,3)。
SO2F2氣體與醇之間的置換反應可以用來合成氟磺酸。-OSO2F基可以作為良好的離去基團作用,因此該基團常常用與苯酚底物。
氟代氨磺酰基可以通過與仲胺反應來合成(與1級胺反應后的生成物會離去HF,因此穩定性很差)。