三氯化铁催化的糖羟基选择性磺酰化和酰基化

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选择性保护策略可以实现羟基的位点选择性功能化,在糖砌块以及寡糖的高效合成中发挥着重要作用。在已开发的众多类型选择性保护基中,酰基由于引入和脱除方便,成为寡糖合成中最常用的保护基之一,对选择性酰基化方法的研究也一直是糖化学家关注的内容。除选择性保护策略外,在糖砌块和寡糖的实际合成中,往往还需要引入一些特定的基团对糖羟基进行选择性修饰。磺酰基作为一类特殊的酰基,常用在糖羟基的选择性修饰中,在包括糖化学在内的广大有机化学领域,磺酰化的产物作为合成各种具有重要生物学意义化合物和新型功能材料的前体,运用十分广泛。然而由于磺酰基(尤其是对甲苯磺酰基)的低活性的特性,在已经发展的选择性磺酰化策略中,高效的方法并不多见,主要是通过有机锡和有机硼方法来实现。有机锡试剂的潜在毒性是其最大的弊端,而有机硼的昂贵价格也限制了其应用。因此,发展绿色高效通用的位点选择性磺酰化策略仍然是糖化学中的一个挑战。这里,我们通过一系列探究发展了一种在碱二异丙基乙胺(DIPEA)或碳酸钾(K2CO3)的存在下,催化量的Fe Cl3与配体苯甲酰三氟丙酮酸(Hbtfa)(Fe Cl3/Hbtfa=1/2)共同作用的催化体系,能同时实现高效羟基选择性磺酰化和酰基化。该催化体系表现出很高的催化活性,能以优异的分离产率获得具有高位点选择性的磺酰化/酰基化产物,且底物范围广,适用于含有顺式-二醇结构的糖苷以及简单的1,2-二醇和1,3-二醇底物。该体系反应条件温和,在室温下进行且无需严格的除水除氧过程,易于操作。机理研究表明,碱性条件下,Fe Cl3首先在乙腈溶液中与两倍的Hbtfa形成[Fe(btfa)3](btfa=苯甲酰三氟丙酮酸基),然后Fe(btfa)3和底物的两个羟基生成五元或六元环中间体,同时释放出一分子Hbtfa,接着环状中间体和磺酰化/酰化试剂进行反应导致底物的选择性磺酰化/酰基化,释放的Hbtfa会与过量的Fe Cl3结合,再次形成[Fe(btfa)3]继续催化反应。本研究通过HRMS分析捕获了所有关键中间体,首次证明了这种机制。
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