「Spotlight Research」硫键辅助Rh(II)/胍协同催化α-重氮酯的对映选择性Se-S键插入反应

热点研究

「Spotlight Research」硫键辅助Rh(II)/胍协同催化α-重氮酯的对映选择性Se-S键插入反应

作者：石油醚

本期热点研究，我们邀请到了本文第一作者来自四川大学的博士生何鑫为我们分享。

2024年11月2日，Angew.Chem. Int. Ed.在线发表了来自四川大学刘小华团队题为「Asymmetric Carbene Insertion into Se-S Bonds by Synergistic Rh(II)/Guanidine Catalysis Involving Chalcogen-Bond Assistance」的研究论文。该文中，他们利用Rh(II)和手性胍的协同催化，通过卡宾反应过程与自发消旋过程竞争，实现了芳硒硫氰酸酯与α-重氮酯的不对称Se-S键卡宾插入反应。手性胍催化剂与底物PhSeSCN之间的硫键和氢键作用实现了对反应化学选择性和对映选择性的双重控制，所得的α-苯硒基-α-硫氰酸酯类化合物是靶向NLRP3炎性小体的抑制剂，能显著地抑制炎症因子IL-1b的释放，发挥抗炎作用。

“Asymmetric Carbene Insertion into Se-S Bonds by Synergistic Rh(II)/Guanidine Catalysis Involving Chalcogen-Bond Assistance

Xin He, Yihua Fu, Ruiying Xi, Cefei Zhang, Kexin Lan, Zhishan Su, Fei Wang, Xiaoming Feng, Xiaohua Liu*

Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202417636. DOI: 10.1002/anie.202417636”

Q1. 请对“Asymmetric Carbene Insertion into Se-S Bonds by Synergistic Rh(II)/Guanidine Catalysis Involving Chalcogen-Bond Assistance”作一个简单介绍。

尽管有机硒/硫化合物在生命和材料科学中具有重要意义，但基于硫族原子的手性化合物的有效构建仍然是一个挑战。硫族原子可以形成称为硫键 (chalcogen-bonding，简称ChB )的净吸引相互作用，但它是一种尚未开发的辅助不对称催化的工具。在此，我们通过手性胍和非手性二铑配合物在三组分或四组分反应中的协同催化，实现了对映选择性的Se-S键卡宾插入反应，构建了同时含有硒基和硫氰基官能团的立体中心。光谱实验和DFT计算表明手性胍催化剂与底物PhSeSCN之间存在硫键和氢键作用。通过生物实验证明，所得的α-苯硒基-α-硫氰酸酯类化合物具有优异的抗炎活性和低的细胞毒性，在发展预防和/或治疗神经退行性疾病、机体代谢紊乱疾病及其并发症、炎症等疾病的药物中具有前景。该研究为硫族键催化模型的发展和含硫属杂原子生物活性小分子的设计提供了新思路。

Q2. 有关本次研究的时候遇到过怎样的困难呢？又是怎样克服的呢

本次研究存在两个困难，第一个困难在于底物的不稳定性，前期尝试了对底物PhSeSCN以及芳基氯化硒进行合成，但由于它们高的活性，这一策略失败，只能选择多步一锅法去完成这个反应；第二个困难在于实验数据波动，在进行了大量的控制实验和实验现象观察，发现底物硫氰酸钠的颗粒大小会影响第一步的反应时间，因此需要将其研磨成粉末，才能得到稳定的实验结果。

Q3. 本次研究主体，有没有什么让您感觉特别辛苦和烧脑呢？

最辛苦和烧脑的部分是机理的研究。对于机理研究，我们做了大量的光谱实验，进行数据分析，再结合DFT计算，才提出这样一个涉及硫键和氢键的独特机理。

Q4. 将来想继续研究化学的哪个方向呢？

受到这次产物高的生物活性的鼓舞，我将继续尝试对手性硒/硫化合物的合成，探索它们潜在的生物活性。

Q5. 最后，有什么想对各位读者说的吗？

非常荣幸受到邀请在此讲述自己做这个课题的相关经历，最想说的就是我们在做课题时一定要善于发现和观察，细节决定成败。比如我在“数据不稳定”这一个问题上就花了两三个月的时间去解决，那段时间试过了很多方法（严格控制水氧、试剂提纯等），都没有解决，心情也非常的糟糕。直到有一次发现同样的一批反应，第一步的颜色却各不相同，在这我就判断是不是NaSCN颗粒大小会影响第一步的反应速率，后面研磨之后也就成功解决了这个问题。从这个事情来看我在这方面就欠缺观察，忽视细节，所以也希望大家在实验过程中要多思考，多观察。

在此要特别感谢冯小明教授以及刘小华教授在整个课题研究中提供的悉心指导和教诲，感谢课题组提供了充实的科研条件。

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