Recent Advances in Synthetic Methodology of Sulfur(VI) Fluoride Exchange Click Reactions

doi:10.6023/cjoc202512025

Abstract

Sulfur (VI) fluoride exchange (SuFEx) is new generation of click chemistry developed by Sharpless and co-workers. Over the past decade, SuFEx has found broad applications in synthetic chemistry, materials science, chemical biology, and drug discovery. Chemists have prepared a variety of SuFEx linkers, which can efficiently undergo SuFEx reactions with different nucleophiles to afford a diverse of highly valued sulfur-containing compounds such as sulfonamides, sulfonates and so on. Compared to S(VI)-Cl bond, S(VI)-F bond has higher bond-dissociation energy and chemical stability. Consequently, SuFEx reactions usually require specific reaction conditions and catalysts. This review summarizes recent advances in SuFEx reactions involving different linkers, with an emphasis on their methodological development.

Key words: Sulfur (VI) fluoride exchange, click reaction, SuFEx linker, sulfur-containing compounds

Cite this article

Dilfiragul Mangnahun, Zhang Qichao, Zhang Fang, He Lin, Cai Zhihua, Du Guangfen. Recent Advances in Synthetic Methodology of Sulfur(VI) Fluoride Exchange Click Reactions[J]. Chinese Journal of Organic Chemistry, doi: 10.6023/cjoc202512025.

Export EndNote|Reference Manager|ProCite|BibTeX|RefWorks

share this article

References

[1] Dong J.; Krasnova L.; Finn M. G.; Sharpless K. B.Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 9430.
[2] Liu Z.; Ruan Z.; Zhao Q.; Zhang H.Chin. J. Org. Chem. 2023, 43, 3569.
[3] Lou T. S.-B.; Willis, M. C.Nat. Rev. Chem. 2022, 6, 146.
[4] Qin H.; Xu J.; Huang H.; Leng J.Chin. J. Org. Chem. 2025, 45, 1223.
[5] Zeng D.; Deng W.-P.; Jiang, X. Natl. Sci. Rev.2023, 10, nwad123.
[6] Zeng D.; Deng W. P.; Jiang X.Chem. Eur. J. 2023, 29, e202300536.
[7] Yatvin J.,Karson Brooks, and Jason Locklin.Angew. Chem. 2015, 127, 13568.
[8] Durie K.; Yatvin J.; Kovaliov M.; Crane G. H.; Horn J.; Averick S.; Locklin J.Macromolecules. 2018, 51, 297.
[9] Kim M. P.; Kayal S.; Hwang C.; Bae J.; Kim H.; Hwang D. G.; Jeon M. H.; Seo J. K.; Ahn D.; Lee W.; Seo S.; Chun J.-H.; Yu Y.; Hong S. Y.Nat. Commun. 2024, 15, 3381.
[10] Cui X.-Y.; Li Z.; Kong Z.; Liu Y.; Meng H.; Wen Z.; Wang C.; Chen J.; Xu M.; Li Y.; Gao J.; Zhu W.; Hao Z.; Huo L.; Liu S.; Yang Z.; Liu Z.Nature. 2024, 630, 206.
[11] Smedley C. J.; Zheng Q.; Gao B.; Li S.; Molino A.; Duivenvoorden H. M.; Parker B. S.; Wilson D. J.D.; Sharpless, K. B.; Moses, J. E.Angew. Chem., Int. Ed. 2019, 58, 4552.
[12] Kitamura S.; Zheng Q.; Woehl J. L.; Solania A.; Chen E.; Dillon N.; Hull M. V.; Kotaniguchi M.; Cappiello J. R.; Kitamura S.; Nizet V.; Sharpless K. B.; Wolan D. W.J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 10899.
[13] Lekkala R.; Lekkala R.; Moku B.; Rakesh K. P.; Qin H.-L.Org. Chem. Front. 2019, 6, 3490.
[14] Guo T.; Meng G.; Zhan X.; Yang Q.; Ma T.; Xu L.; Sharpless K. B.; Dong J.Angew. Chem., Int. Ed. 2018, 57, 2605.
[15] Zhou H.; Mukherjee P.; Liu R.; Evrard E.; Wang D.; Humphrey J. M.; Butler T. W.; Hoth L. R.; Sperry J. B.; Sakata S. K.; Helal C. J.; am Ende, C. W.Org. Lett. 2018, 20, 812.
[16] Zhang E.; Tang J.; Li S.; Wu P.; Moses J. E.; Sharpless K. B.Chem. Eur. J. 2016, 22, 5692.
[17] Smedley C J, H. J. A., Gialelis T L, et al.Angew. Chem., Int. Ed. 2022, 61, e202112375.
[18] Xie Y.; Lin M.; Wei Z.; Cai Z.; He L.; Du G.Org. Biomol. Chem. 2025, 23, 1354.
[19] Liu J.; Wang S.-M.; Alharbi N. S.; Qin H.-L.Beilstein J. Org. Chem. 2019, 15, 1907.
[20] Kwon J.; Kim B. M.Org. Lett. 2018, 21, 428.
[21] Wang W.; Li J.; Xu L.; Dong J.Org. Lett. 2024, 26, 3202.
[22] Vishwakarma D. S.; Moses J. E.Adv. Synth. Catal. 2024, 366, 4470.
[23] Meng G.; Guo T.; Ma T.; Zhang J.; Shen Y.; Sharpless K. B.; Dong J.Nature. 2019, 574, 86.
[24] Vogel J. A.; Hammami R.; Ko A.; Datta H.; Eiben Y. N.; Labenne K. J.; McCarver, E. C.; Yilmaz, E. Z.; Melvin, P. R.Org. Lett. 2022, 24, 5962.
[25] Gembus V.; Marsais F.; Levacher V.Synlett. 2008, 2008, 1463.
[26] Dong J.; Sharpless K. B.; Kwisnek L.; Oakdale J. S.; Fokin V. V.Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 9466.
[27] Tribby A. L.; Rodríguez I.; Shariffudin S.; Ball N. D.J. Org. Chem. 2017, 82, 2294.
[28] Wang M.; Hou J.; Do H.; Wang C.; Zhang X.; Du Y.; Dong Q.; Wang L.; Ni K.; Ren F.; An J.Nat. Commun. 2024, 15, 6849.
[29] Liu C.; Yang C.; Hwang S.; Ferraro S. L.; Flynn J. P.; Niu J.Angew. Chem., Int. Ed. 2020, 59, 18435.
[30] Lin M.; Luo J.; Xie Y.; Du G.; Cai Z.; Dai B.; He L.ACS Catal. 2023, 13, 14503.
[31] Wei Z.; Zhang F.; Zhang Q.; Cai Z.; He L.; Du G.Org. Biomol. Chem. 2025, 23, 3465.
[32] Wang H.; Zhou F.; Ren G.; Zheng Q.; Chen H.; Gao B.; Klivansky L.; Liu Y.; Wu B.; Xu Q.; Lu J.; Sharpless K. B.; Wu P.Angew. Chem., Int. Ed. 2017, 56, 11203.
[33] Mukherjee P.; Woroch C. P.; Cleary L.; Rusznak M.; Franzese R. W.; Reese M. R.; Tucker J. W.; Humphrey J. M.; Etuk S. M.; Kwan S. C.; am Ende, C. W.; Ball, N. D.Org. Lett. 2018, 20, 3943.
[34] Mahapatra S.; Woroch C. P.; Butler T. W.; Carneiro S. N.; Kwan S. C.; Khasnavis S. R.; Gu J.; Dutra J. K.; Vetelino B. C.; Bellenger J.; am Ende, C. W.; Ball, N. D.Org. Lett. 2020, 22, 4389.
[35] Kokhan S. O.; Valter Y. B.; Tymtsunik A. V.; Komarov I. V.; Grygorenko O. O.Eur. J. Org. Chem. 2020, 2020, 2210.
[36] Sousa e Silva, F. C.; Doktor, K.; Michaudel, Q.Org. Lett. 2021, 23, 5271.
[37] Yassa T. D.; Fang Y.; Ravelo L. K.; Anand S.; Arora S.; Ball N. D.Org. Lett. 2024, 26, 9897.
[38] Wei M.; Liang D.; Cao X.; Luo W.; Ma G.; Liu Z.; Li L.Angew. Chem., Int. Ed. 2021, 60, 7397.
[39] Moses J.; Barrow A.Synlett. 2016, 27, 1840.
[40] Hmissa T.; Zhang X.; Dhumal N. R.; McManus, G. J.; Zhou, X.; Nulwala, H. B.; Mirjafari, A.Angew. Chem., Int. Ed. 2018, 57, 16005.
[41] Li B.-Y.; Voets L.; Van Lommel, R.; Hoppenbrouwers, F.; Alonso, M.; Verhelst, S. H. L.; De Borggraeve, W. M.; Demaerel, J. Chem. Sci. 2022, 13, 2270.
[42] Nawaz I.; Nawaz M.; Shah Zaib Saleem, R.; Abbas Chotana, G.Adv. Synth. Catal. 2024, 367, e202401175.
[43] Guo T.; Xu L.; Dong J.Org. Lett. 2025, 27, 1356.
[44] Cramer R, C. D.J. Org. Chem. 1961, 26, 4164.
[45] Smith W C, E. V. A.J. Am. Chem. Soc. 1960, 82, 3838.
[46] CRAMER R, C. D. D.J. Org. Chem. 1961, 26, 4010.
[47] Seppelt K, S. W.Angew. Chem. 1970, 82, 931.
[48] Li S.; Wu P.; Moses J. E.; Sharpless K. B.Angew. Chem. 2017, 129, 2949.
[49] Gao B.; Li S.; Wu P.; Moses J. E.; Sharpless K. B.Angew. Chem., Int. Ed. 2018, 57, 1939.
[50] Liang D. D.; Streefkerk D. E.; Jordaan D.; Wagemakers J.; Baggerman J.; Zuilhof H.Angew. Chem., Int. Ed. 2020, 59, 7494.
[51] Chao Y.; Subramaniam M.; Namitharan K.; Zhu Y.; Koolma V.; Hao Z.; Li S.; Wang Y.; Hudoynazarov I.; Miloserdov F. M.; Zuilhof H.J. Org. Chem. 2023, 88, 15658.
[52] Wei M. K.; Zhang Z. X.; Ding M.; Willis M. C.Angew. Chem., Int. Ed. 2024, 64, e202416638.
[53] Zeng D.; Ma Y.; Deng W.-P.; Wang M.; Jiang X.Nat. Synth. 2022, 1, 455.
[54] Zeng D.; Ma Y.; Deng W. P.; Wang M.; Jiang X.Angew. Chem., Int. Ed. 2022, 61, e202207100.
[55] Zeng D.; Zhao S.; Deng W.-P.; Jiang X.Org. Lett. 2023, 25, 5591.
[56] Zhao S.; Zeng D.; Wang M.; Jiang X.Nat. Commun. 2024, 15, 727.
[57] Li S.; Li G.; Gao B.; Pujari S. P.; Chen X.; Kim H.; Zhou F.; Klivansky L. M.; Liu Y.; Driss H.; Liang D.-D.; Lu J.; Wu P.; Zuilhof H.; Moses J.; Sharpless K. B.Nat. Chem. 2021, 13, 858.
[58] Liang D. D.; Pujari S. P.; Subramaniam M.; Besten M.; Zuilhof H.Angew. Chem., Int. Ed. 2022, 61, e202116158.
[59] Greed S.; Briggs E. L.; Idiris F. I.M.; White, A. J. P.; Lücking, U.; Bull, J. A.Chem. Eur. J. 2020, 26, 12533.
[60] Teng S.; Shultz Z. P.; Shan C.; Wojtas L.; Lopchuk J. M.Nat. Chem. 2024, 16, 183.
[61] Peng Z.; Sun S.; Zheng M.-M.; Li Y.; Li X.; Li S.; Xue X.-S.; Dong J.; Gao B.Nat. Chem. 2024, 16, 353.
[62] Huang, H. s.; Yuan, Y.; Wang, W.; Zhang, S. q.; Nie, X. k.; Yang, W. t.; Cui, X.; Tang, Z.; Li, G. x.Angew. Chem., Int. Ed. 2024, 64, e202415873.
[63] Zeng D.; Zhang X.; Zheng H.; Wang M.; Jiang X.J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 30380.
[64] Zheng Q.; Dong J.; Sharpless K. B.J. Org. Chem. 2016, 81, 11360.
[65] Qin H. L.; Zheng Q.; Bare G. A.L.; Wu, P.; Sharpless, K. B.Angew. Chem. 2016, 128, 14361.
[66] Chinthakindi P. K.; Govender K. B.; Kumar A. S.; Kruger H. G.; Govender T.; Naicker T.; Arvidsson P. I.Org. Lett. 2017, 19, 480.
[67] Khumalo M. F.; Akpan E. D.; Chinthakindi P. K.; Brasil Edikarlos M.; Rajbongshi K. K.; Makatini M. M.; Govender T.; Kruger H. G.; Naicker T.; Arvidsson P. I.RSC Adv. 2018, 8, 37503.
[68] Ungureanu A.; Levens A.; Candish L.; Lupton D. W.Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 11780.
[69] Chen X.; Zha G. F.; Bare G. A.L.; Leng, J.; Wang, S. M.; Qin, H. L.Adv. Synth. Catal. 2017, 359, 3254.
[70] Chen X.; Zha G.-F.; Fang W.-Y.; Rakesh K. P.; Qin H.-L.Chem. Commun. 2018, 54, 9011.
[71] Zhang Q.; Zhang F.; Wei Z.; Shi X.; He L.; Liu J.; Du G.Asian J. Org. Chem. 2025, 14, e202400619.
[72] Leng J.; Qin H.-L.Chem. Commun. 2018, 54, 4477.
[73] Smedley C. J.; Giel M.-C.; Molino A.; Barrow A. S.; Wilson D. J.D.; Moses, J. E.Chem. Commun. 2018, 54, 6020.
[74] Thomas J.; Fokin V. V.Org. Lett. 2018, 20, 3749.
[75] Xiong H.; Wu J.; Qin H.-L.Org. Chem. Front. 2023, 10, 342.
[76] Wu W.-Q.; Qin H.-L.J. Org. Chem. 2023, 88, 3266.
[77] Li C.; Zheng Y.; Rakesh K. P.; Qin H.-L.Chem. Commun. 2020, 56, 8075.
[78] Lucas S. W.; Qin H.-L.; Tang H.Tetrahedron. 2021, 98, 132425.
[79] Zhang F.; An Y.; Liu J.; Du G.; Cai Z.; He L.New J. Chem. 2022, 46, 12367.
[80] Zhang F.; Zhang Q.; Xie P.; Wang Q.; He L.; Cai Z.; Du G.Org. Chem. Front. 2025, 12, 6146.
[81] Zhang F.; Zhang Q.; Xie P.; He L.; Cai Z.; Du G.Org. Chem. Front. 2024, 11, 6177.
[82] Du G.; He L.; Wu L.; Zhang Q.; Xie P.; Zhang F.Chin. J. Org. Chem. 2025, 45, 2552.
[83] Chen L.; Tang M.-L.; He Y.-J.; Huang W.; Peng T.; Xie J.; Li J.-H.; Zhang Z.-Z.; Li J.-L.J. Org. Chem. 2025, 90, 5180.
[84] Zhang Q.; Zhang F.; Wang Q.; He L.; Du G.Asian J. Org. Chem. 2025, 14, e00573.
[85] Qin X.; Wang M.; Hou J.; Chen L.; Wang C.; Peng R.; Li X.; An J.Org. Lett. 2025, 27, 1596.
[86] Moku B.; Fang W.-Y.; Leng J.; Li L.; Zha G.-F.; Rakesh K. P.; Qin H.-L.iScience. 2019, 21, 695.
[87] Smedley C. J.; Li G.; Barrow A. S.; Gialelis T. L.; Giel M. C.; Ottonello A.; Cheng Y.; Kitamura S.; Wolan D. W.; Sharpless K. B.; Moses J. E.Angew. Chem., Int. Ed. 2020, 59, 12460.
[88] Kop J. W.; Hua C.; Priebbenow D. L.; Smedley C. J.Org. Lett. 2024, 26, 11236.

硫氟交换点击化学合成方法学研究进展