在藥物開發的領域中,含氮官能基扮演著舉足輕重的角色。以現今處方藥為例,Penicillin G、Ampicillin、Cinacalcet、Repotrectinib等大量上市藥物的核心結構中都含有胺基,而胺基不僅能提升藥物的生物利用度,還能增強藥物與靶標蛋白的結合能力,改善吸收、分佈、代謝、排泄(ADME)特性。因此,將碳氫(C(sp3)–H)鍵直接轉化為碳氮(C–N)鍵的胺化反應,是快速構建含氮化合物的理想策略。過渡金屬催化的氮烯轉移(nitrene transfer,NT)反應,是將脂肪族C–H鍵轉化為磺醯胺、氨基甲酸酯等含氮官能基的有力工具,Du Bois和White等研究組分別利用銠催化劑和錳催化劑,在複雜分子的苄基或多電子C–H鍵上實現了後期(late-stage)胺化。然而,現有方法面臨了兩個挑戰:其一,用於複雜多官能基分子的胺化試劑多為消旋體,只能隨機生成兩種立體異構物中的其中一種,缺乏對立體中心的精準控制;其二,烷烴中有大量近乎相同的未活化C–H鍵,往往導致難以分離的區域異構物混合物。磺醯亞胺醯胺(sulfonimidamide)是磺醯胺的氮類似物,其硫(VI)中心本身即為一個掌性中心,且被證明是藥物和農藥中羧酸衍生物的優良生物電子等排體(bioisostere),具有改善藥理特性和靶標選擇性的潛力。若能利用磺醯亞胺醯胺作為胺化試劑,或許能一舉解決上述兩個困境。
近日,美國威斯康辛大學麥迪遜分校的研究團隊,以可購得的掌性叔丁基亞磺醯胺為起點,開發出一種掌性六價硫的磺醯亞胺醯胺試劑,並搭配以喹核鹼為骨架的三足型銀催化劑,成功建立了一個兼顧化學選擇性、區域選擇性與立體選擇性的分子間C–H胺化平台。該平台對起始物的適用範圍相當寬廣:對苄基、烯丙基、炔丙基及雜原子α-位等多種活化C–H鍵均有效,產率和非對映選擇性普遍良好;對未活化的環己烷、金剛烷衍生物等烷烴原料,在僅使用1.2到5當量起始物的溫和條件下即可順利進行胺化,並能直接分離出高區域和立體純度的產物。