新型亲电硒化试剂的研究

Organoselenium compounds have been widely used in drug discovery and material fields. The electrophilic selenylation reagents reported in literatures may produce undesired side reactions in the selenylation process, thus result in low selenylation yield, which restrict the application and development of organoselenium compounds. To solve above problems, we plan to design two series of electrophilic selenylation reagents containing hypervalent iodine scaffold and amine moiety on the basis of the structural characteristics of selenium atom, then study on the effect of changing substituents at hypervanlent iodine scaffold and amine moiety on the stability of selenide reagent and synthesise new reagents. The reactions of new reagents with beta-keto acid esters, aryl boric acids, terminal alkynes, Grignard reagents, indoles, alcohols, amines, and rich electronic aromatic will be investigated respectively to explore structure-reactivity relationship, optimize the structure of reagents and develop the mild, high-efficiency, rich selenylation methodologies. Compared with the traditional electrophilic selenylation reagents, our reagents may display the characteristics of diversity of structure, stability, wide applicable scope. In addition, halogen anion and strong acid substances, causing side reactions, will not be produced in the selenylation reaction. The study of this project can not only provide the novel electrophilic selenylation reagents to synthesize organic selenium compounds with diversity, but also promote the development of selenium chemistry.

有机硒化合物在医药领域和材料领域有着广泛的应用，文献报道的大多数亲电硒化试剂在硒化反应中会产生明显的副反应，导致硒化效率低，严重制约了有机硒化合物的应用和发展。针对以上问题，本项目根据硒原子结构特性，首次提出将硒基团和高价碘骨架或者胺基团相结合，探索高价碘骨架和胺基团上取代基变化对硒化试剂稳定性的影响，合成两个系列亲电硒化试剂，即高价碘类和胺类；分别考察新试剂与β-酮酸酯类、芳基硼酸类、末端炔类、格氏试剂类、吲哚类、醇类、胺类及富电子芳烃类等底物反应活性，探讨亲电硒化试剂结构与各种底物之间的反应活性关系，优化试剂结构，发展温和、高效、丰富的硒化方法学。与传统亲电硒化试剂相比，项目设计的亲电硒化试剂结构多样、性质稳定、适用范围广，并且硒化反应中不会产生强酸性环境和卤阴离子等发生竞争反应的物质。本项目的开展，不仅可丰富亲电硒化试剂的类型，合成结构多样性的有机硒化合物，也可推动硒化学的发展。

有机硒化合物在医药领域和材料领域有着广泛的应用，文献报道的大多数亲电硒化试剂在硒化反应中会产生明显的副反应，导致硒化效率低，严重制约了有机硒化合物的应用和发展。在此，我们根据硒原子结构特性，设计了两个系列的亲电硒化试剂的结构：1）将硒基团和高价碘骨架相结合；2）将硒基团和胺骨架相结合；在合成中以苄醇为原料，经过选择性碘代反应、氧化反应及亲核取代反应得到了关键的多种高价碘类亲电硒化试剂；另外以苯胺为原料，经过两步亲核取代反应得到了多种关键的胺类亲电硒化试剂；并正在考察合成的新型亲电硒化试剂与β-酮酸酯类、芳基硼酸类、末端炔类、格氏试剂类、吲哚类、醇类、胺类及富电子芳烃类等底物反应活性及亲电硒化试剂结构与各种底物之间的反应活性关系。在科研过程中，还发现了几种非常有用的有机新反应，具体研究成果归纳如下：1）以二甲基二硒醚为原料，与氢氧化钠和硼氢化钠作用可以得到亲核硒化试剂甲硒基钠；或以硒粉为原料，与甲基锂作用可得到亲核硒化试剂甲硒基锂。我们考察了新合成的亲核硒化试剂与卤代氨基酸的反应，合成了非常昂贵的食品营养添加剂。此方法申请了中国专利1项。2）芳基高价碘试剂作为氧化剂，与叠氮化钠共同促进喹唑啉酮与简单烷烃发生直接交叉氧化偶联反应。这一方法适合在复杂药物分子上直接进行后阶段烷基化，生成常规方法难以得到的C2位烷基取代的喹唑啉衍生物，并检测到部分衍生物对人肺癌细胞A549具有较强的抑制作用，此成果已发表在Organic Letters 上，并且申请中国专利1项。3）Lewis酸促进芳基三氮烯与六甲基二锡烷发生交叉偶联反应。这一反应不仅可以得到富电子的芳基锡化合物，也可以得到常规方法难以得到的缺电子的芳基锡化合物，并实现了从芳基三氮烯为原料，一锅法得到对称和非对称的联芳基化合物，此成果已发表在The Journal of Organic Chemistry 上。