综述：硒代磺酸酯及相关过程：方法、机理与合成应用

这篇综述系统总结了硒代磺酸酯(RSO2SeR')的制备方法及其在有机合成中的多样化应用，重点阐述了自由基/亲电加成（selenosulfonation）、硒氧化物消除（selenoxide elimination）等关键反应机理，并详细介绍了其在构建烯基砜（vinyl sulfones）、炔基砜（acetylenic sulfones）及天然产物全合成中的创新应用。

　　

硒代磺酸酯及相关过程：方法、机理与合成应用

引言

硒代磺酸酯作为磺酸的硒醇酯，自1947年Foss首次报道以来，经历了从被忽视到成为合成化学明星试剂的蜕变。这类黄色或绿色晶体化合物（如1a-1d）具有独特的Se-SO₂键弱化特性，可通过均裂/异裂途径实现自由基链式反应或亲电加成，为同时引入硒基和砜基两种正交官能团提供了高效策略。

制备方法

经典合成路线包括：

1. 1.

   磺酸盐与硒烯基卤化物的亲核取代（Foss法）

2. 2.

   苯硒酸（3）与磺酰肼的氧化缩合（Back法）

3. 3.

   电化学氧化磺酸/二硒醚体系

   新型制备技术如球磨法、微流控反应器显著提升了氟代硒代磺酸酯（如CF₃SO₂SePh）的合成效率。

烯烃的1,2-加成

反应呈现双重模式：

• •

  自由基路径（AIBN/光照引发）：反马氏规则选择性，通过磺酰自由基（RSO₂·）对双键的anti-Markovnikov进攻，经β-磺酰烷基自由基中间体（如7）完成链传递

• •

  离子路径（BF₃催化）：经硒iranium离子（6）实现马氏规则加成

  光氧化还原催化（如Ru(bpy)₃²⁺）可温和引发反应，而Sc(OTf)₃/bpy体系则促进极性反转过程。

炔烃与联烯的转化

炔烃的自由基加成高度区域选择性生成E-型乙烯基硒砜（如37），其后续氧化消除可制备炔基砜。联烯则通过中心碳进攻生成烯丙基砜（78），经[2,3]-σ重排转化为烯丙醇（79）。特别有趣的是1-苯硒基-2-对甲苯磺酰乙炔（66），其反常的anti-Michael加成机制可能涉及金属-硒配位（如模板71）。

自由基环化与开环反应

5-exo-trig环化（如二烯94→三环产物）和环丙烷开环（如124→直链产物）展现了硒代磺酸酯在复杂骨架构建中的优势。β-磺酰烷基自由基的碎裂速率（k_F = 4.5×10³-1.5×10⁶ s^-1）可通过"时钟反应"精确测定。

氟化衍生物与生物应用

CF₃SeSO₂Ar（1d）的独特反应性实现了：

• •

  三氟甲基硒化物的C-H活化（如喹啉147的邻位硒化）

• •

  抗氧化剂活性评估（通过环丙基自由基开环竞争实验）

• •

  类药分子如ebselen衍生物（145）的模块化合成

不对称合成与天然产物应用

奎宁催化剂157实现了烯酮的立体选择性硒砜化（e.e. >90%）。在天然产物合成中，该策略成功应用于：

• •

  树蛙生物碱（如pumiliotoxin C）的立体选择性全合成

• •

  海洋甾体（如aplysterol）侧链精准修饰

• •

  倍半萜（hirsutene）关键中间体的Diels-Alder反应

结论与展望

硒代磺酸酯化学融合了自由基、离子和光催化等多重反应模式，其"一锅多步"的转化能力在复杂分子构建中展现出独特优势。未来发展方向包括：

1. 1.

   新型手性硒代磺酸酯催化剂设计

2. 2.

   生物相容性光催化体系的开发

3. 3.

   基于硒砜结构的PROTAC分子设计

   这一领域将持续为药物化学和材料科学提供创新工具。