在有机化学领域，新试剂和催化剂的发现往往是实验的偶然性而非理性设计。2019年，科学家在寻找新的六价硫氟交换点击化学砌块时，意外地发现氟磺酰叠氮（FSO2N3）可以作为重氮转移试剂对伯胺进行高效且高选择性的模块化重氮转移（MoDAT）反应。然而，该试剂对伯胺表现出高活性和选择性背后的原因与反应机制尚不明确。

 

　　中国科学院上海有机化学研究所先进氟氮材料重点实验室薛小松课题组致力于物理有机氟化学方面的研究。前期，课题组建立了亲电含F、CF3和SCF3转移试剂的阳离子和自由基供给能力标度以及亲核单氟甲基化试剂的pKa标度，提出了Ishihara类高价碘试剂催化氟化和去芳构化反应的立体化学控制模型，建设了含氟试剂数据库FluoBase以及有机氟化合物的19F NMR化学位移在线预测平台。

 

　　该研究通过DFT计算提出了重氮转移反应的活性和选择性预测模型，进而受含氟试剂数据库FluoBase中的物化数据信息的启发，设计并开发了兼具高活性和稳定性的重氮转移试剂，为计算和数据指导的新试剂设计和开发提供了新例证。近期，相关研究成果发表在《自然-合成》（Nature Synthesis）上。

 

　　科研人员通过DFT计算研究MoDAT反应机理发现，在FSO2N3与伯胺的MoDAT反应中，伯胺对试剂叠氮的亲核加成和后续N-N键断裂是重氮转移的两个关键过程。进一步，研究人员通过结构-活性关系分析提出了MoDAT反应的活性和选择性预测模型，进而受含氟试剂数据库FluoBase中的物化数据信息的启发，设计并合成了新型重氮转移试剂PSIA-II。PSIA-II试剂可由易得的原料通过简单的三步反应来制备。PSIA-II试剂为淡黄色固体，能够在常温常压下参与反应，使用较为便利。动力学实验结果表明，与FSO2N3相比，PSIA-II试剂具有更高的反应活性，可用于天然产物和药物的快速修饰。

 

　　研究工作得到科学技术部、国家自然科学基金委员会、中国科学院的支持。

 

（a）氟磺酰叠氮对伯胺进行模块化重氮转移的意外发现；（b）重氮转移反应的活性预测模型和新型重氮转移试剂；（c）PSIA-II试剂用于天然产物和药物的快速修饰