卤键介导的2,3-不饱和糖基乙酸酯糖苷化反应：NCSCH2Cl/KI体系的高效构建与应用

本研究针对糖化学合成中非共价相互作用调控的瓶颈问题，开发了一种基于硫氰酸根增强的单齿卤键供体（NCSCH2Cl/KI），成功实现了2,3-不饱和糖基乙酸酯的高效糖苷化转化。通过密度泛函理论（DFT）计算和机理研究，证实了碘-氧键参数符合卤键特征，为生物活性糖分子构建提供了新策略。该成果发表于《Asian Journal of Organic Chemistry》，兼具工业应用潜力与理论创新价值。

　　

在糖化学领域，2,3-不饱和糖苷作为多种生物活性分子的关键骨架，其高效合成一直面临选择性控制和反应效率的挑战。传统方法依赖强酸催化剂，常导致副反应和环境污染。非共价相互作用（如卤键，Halogen Bonding）的引入为这一难题提供了新思路——通过弱相互作用精准调控反应路径，但现有卤键供体存在成本高、稳定性差等问题。

河北工业大学Xiaojun Li团队在《Asian Journal of Organic Chemistry》发表的研究中，创新性地采用NCSCH₂Cl/KI体系作为中性单齿卤键供体。该体系通过硫氰酸根（SCN^-）增强碘原子的σ-hole效应，显著提升了2,3-不饱和糖基乙酸酯的转化效率（反应时间缩短50%以上）。密度泛函理论（DFT）计算显示，供体-底物复合物中I···O键长（2.8-3.0 ?）和键角（165-175°）符合典型卤键特征。机理研究表明，供体分子中氯原子的电子 withdrawing效应和KI的协同作用，共同优化了反应过渡态能垒。

关键实验技术

1. 1.

   糖苷化反应体系优化（溶剂筛选、当量比调控）

2. 2.

   密度泛函理论（DFT）计算（键参数分析、过渡态模拟）

3. 3.

   核磁共振（¹H/¹³C NMR）产物表征

4. 4.

   X射线单晶衍射（卤键相互作用验证）

研究结果

1. 1.

   卤键供体设计：NCSCH₂Cl/KI在乙腈中形成[I···NCSCH₂]活性物种，其σ-hole电位较传统碘试剂提升30%。

2. 2.

   底物普适性：芳基/烷基糖苷的收率达82-95%，α/β选择性最高达8:1。

3. 3.

   机理验证：DFT计算揭示I···O=C关键相互作用（键能~5 kcal/mol）驱动糖基氧原子活化。

结论与意义

该研究首次将硫氰酸根增强型卤键供体应用于糖化学，其成本效益（试剂价格降低70%）和操作简便性（空气稳定性）突破了现有技术局限。通过原子级别的弱相互作用调控，为复杂糖缀合物（如肿瘤相关糖抗原）的绿色合成提供了新范式，同时拓展了卤键在生物大分子修饰中的应用边界。