有机硒化合物广泛存在于某些药物分子中,它在预防心血管病、抗肿瘤、抗病毒性疾病以及抗衰老方面有着重要的作用^[1,2,3]。 亲电型苯硒试剂在亲核试剂存在下对双键加成是合成有机硒化合物的一种重要方法,其中产生亲电型苯硒正离子是关键步骤。 产生亲电型苯硒离子的方法有很多种,主要是利用氧化剂氧化二苯基二硒醚类物质,其中早期使用的氧化剂类型主要是一些无机氧化剂,例如过硫酸铵^[4]、高价碘化物^[5]、醋酸锰^[6]等;近几年,过氧酸^[7]、2,3-二氯-5,6-二氰对苯醌(DDQ)^[8] 、脂肪酶Amano PS-C II^[9]以及二甲基亚砜^[10]也用于氧化二硒醚。

1-氯甲基-4-氟-1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷二(四氟硼酸盐)(Selectfluor)一般用作氟化剂,我们发现Selectfluor也能够作为一种氧化剂氧化二苯二硒醚生成亲电的苯硒正离子类物质,并且在较低温度下反应即可进行。 将Selectfluor、二苯二硒醚及烯烃混合,采用合适的催化剂,以二氯甲烷/水或者二氯甲烷/醇的混合物(体积比为1:1)为溶剂,在40 ℃下反应能够得到 β-羟基或 β-烷氧基苯硒醚,且产率高,反应简单温和,为合成有机硒化合物提供了一种方便高效的新方法。 反应方程式如Scheme 1所示。

Scheme 1

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	Scheme 1 The reaction of alkenes with PhSeSePh oxidized by Selectfluor

以苯乙烯1a、Selectfluor、二苯二硒醚为原料,以水为亲核试剂,在反应温度为40 ℃条件下对有机溶剂(其中水与有机溶剂的体积比为1:1)和催化剂进行了讨论,实验结果列于表1。 首先以硝酸银为催化剂,探讨了有机溶剂乙腈、二氯甲烷、四氢呋喃、丙酮对反应的影响,使用二氯甲烷为溶剂时反应效果最好,产率高达87%。 当不添加催化剂硝酸银时,只有微量的目标产物生成(表1,entry 5)。 因此,以二氯甲烷与水为混合溶剂(体积比为1:1),讨论催化剂的种类对反应的影响,将硝酸银分别换为三氟甲磺酸银、对甲基苯磺酸银、醋酸铜、乙酰丙酮酸铜、和溴化亚铜(表1,entries 6~10),其中,使用三氟甲磺酸银和对甲基苯磺酸银为催化剂时,目标产物产率较高,当三氟甲磺酸银为催化剂时,产率最高,为93%(表1,entry 6),将银催化剂替换为铜催化剂时,反应的效果大大降低,其中使用二价铜盐醋酸铜和乙酰丙酮酸铜为催化剂时,基本不反应(表1,entries 8、9),而以溴化亚铜为催化剂时,有中等产率,为58%(表1,entry 10)。 这些结果说明催化剂的种类对反应的影响较大,而银盐对反应的效果要优于铜盐。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 二苯二硒醚与苯乙烯1a反应条件的优化 a Table 1 The optimization of reaction conditions for diphenyl diselenide and styrene 1a a Entry Catalyst Solvent Yield/% Entry Catalyst Solvent Yield/% 1 AgNO3 V(CH3CN): V(H2O)=1:1 85 6 AgOTf V(CH2Cl2): V(H2O)=1:1 93 2 AgNO3 V(CH2Cl2): V(H2O)=1:1 87 7 p-CH3C6H4SO3Ag V(CH2Cl2): V(H2O)=1:1 91 3 AgNO3 V(THF): V(H2O)=1:1 72 8 Cu(OAc)2 V(CH2Cl2): V(H2O)=1:1 trace 4 AgNO3 V(CH3COCH3): V(H2O)=1:1 80 9 Cu(acac)2 V(CH2Cl2): V(H2O)=1:1 trace 5 none V(CH2Cl2): V(H2O)=1:1 trace 10 CuBr V(CH2Cl2): V(H2O)=1:1 56 a.Reaction condition: styrene(1 mmol), selectfluor(0.6 mmol), diphenyl diselenide(0.6 mmol), catalyst(0.2 mmol), solvent 2 mL,40 ℃.

表1 二苯二硒醚与苯乙烯1a反应条件的优化 a Table 1 The optimization of reaction conditions for diphenyl diselenide and styrene 1a a

为了进一步研究该反应的适用性,用Selectfluor氧化二苯二硒醚,与不同的烯烃反应,分别以二氯甲烷/水及二氯甲烷/醇的混合物为溶剂,三氟甲磺酸银为催化剂,在40 ℃下反应。 从表2可以看出,芳香烯和非芳香烯均能反应生成 β-羟基或 β-烷氧基苯硒醚,但是芳香烯烃的反应活性要远高于非芳香烯烃(1-己烯),可能是由于苯硒正离子进攻芳香烯烃双键时,形成苄基碳正离子更稳定,因此倾向生成烷氧基或羟基连着苄位碳上的加成产物。 而非芳香烯烃中,烷基链对双键影响较小,因此生成了两种加成产物(表2,entry 11);将亲核试剂水换成醇类时,也能反应,只是相应的目标产物产率有所下降。

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 Selectfluor氧化二苯二硒醚与烯烃加成反应 Table 2 Oxidative addition reaction of diphenyl diselenide and alkene Entry Alkene 1 Solvent(V(CH2Cl2):V(R2OH)=1:1) Product Yield/% 1 1a(R1=Ph) R2=H 2a 93 2 R2=CH3 2b 91 3 R2=C2H5 2c 89 4 R2=i-Pr 2d 81 5 1b(R1=4-CH3OPh) R2=H 2e 73 6 R2=CH3 2f 81 7 1c(R1=β-Naphthyl) R2= H 2g 94 8 R2=CH3 2h 88 9 1d(R1=4-ClPh) R2=H 2i 92 10 1e(R1=4-Me3CPh) R2=H 2j 72 11 1f(R1=n-But) R2=H 2k+3k 46a 12 1gb R2=H 2l 72 a.Total yield; b.the compound 1g is indene. Its product 2l bears hydroxy at benzylic carbon atom.

表2 Selectfluor氧化二苯二硒醚与烯烃加成反应 Table 2 Oxidative addition reaction of diphenyl diselenide and alkene

根据以上结果,推测该反应可能按如下机理进行(Scheme 2)。 以苯乙烯为例,首先在银离子的催化剂作用下^[11],Selectfluor氧化二苯二硒醚生成苯基氟化硒,Ag⁺促使其F^-离去,生成苯硒正离子,苯硒正离子进攻碳碳双键,生成较为稳定的中间体A或B,然后水或醇进攻碳正离子,生成目标加成产物 β-羟基或 β-烷氧基苯硒醚。 当R¹为芳基时,芳基可以稳定碳离子,中间体可能以B为主,则得到苄位联有羟基或烷氧基的产物2;当R¹为烷基时,中间体可能以A为主,因此得到两种产物2和3的混合物,(表1,entry 11)。

Scheme 2

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	Scheme 2 Proposed mechanism for phenylselenenylation of alkenes

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