研究论文介绍

嘉兴学院曾祥华课题组Org. Lett.: 无金属催化实现末端炔烃的硫氰化磺化反应

本文作者:杉杉

导读

近日,嘉兴学院曾祥华课题组在Organic Letters发表论文,报道了一种通过末端炔烃与NH4SCN和磺酰肼的1,2-硫氰化磺化反应(Thiocyanatosulfonation),从而合成一系列(E)-β-(硫氰基)乙烯基砜衍生物。同时,该反应具有反应条件温和、无需金属催化剂的使用、原料易得、底物范围广泛、官能团耐受性高、立体选择性高等特点。此外,反应涉及自由基参与的过程。

Metal−Free Radical Thiocyanatosulfonation of Terminal Alkynes in Aqueous Medium

Mingmei Zhang and Xianghua Zeng*

Org. Lett.ASAPDOI:10.1021/acs.orglett.1c00820

正文

有机硫化合物是一类重要的有机合成中间体,其中乙烯基砜化合物也是生物活性化合物、药物和精细化学中间体的关键结构单元。目前,已报道多种反应用于合成多取代乙烯基砜化合物,如磺酰基乙酸与芳醛的Knoevenagel缩合反应、磺酰基膦酸酯和羰基化合物的Horner-Wadsworth-Emmons反应、卤代砜的β-消除反应、乙烯基硫化物的氧化反应等。然而,这些方法存在反应条件苛刻、操作繁琐、副产物多等弊端。此外,磺酰基衍生物与烯烃或炔烃的直接交叉偶联反应,作为合成乙烯基砜化合物最为直接的策略。其中,砜自由基对炔烃的邻位双功能化作为一种有效的方法,可通过一步操作直接合成多取代乙烯基砜化合物,如卤代磺化、氨基磺酰化、苯氧基磺酰化等(Scheme 1)。然而,对于硫取代乙烯基砜化合物的合成仍未被有效的开发。

最近,Tang等[1]报道了酸促进炔基溴化钠的二磺化反应(Scheme 2A)。Li等[2]报道了铜催化芳基丙炔酸的脱羧二磺化反应(Scheme 2B)。随后,Tangand和Ning等[3]分别报道了由铜催化或碘(III)介导的末端炔烃二磺化反应(Scheme 2C)。然而,这些反应难以通过脱保护的形式(如SO2Ph)引入硫基。在此,本文将报道一种以易得的硫氰酸铵和磺酰肼作为硫源,过硫酸钾作为氧化剂,成功实现了末端炔烃的硫氰化磺化反应(Scheme 2D)。

首先,作者以硫氰酸铵3和对甲苯磺酰肼2a作为硫源,苯乙炔1a作为底物,对反应条件进行了筛选(Table 1)。反应的最佳条件为:以K2S2O8为氧化剂,可在H2O/EtOH的混合溶剂中反应2 h,即可获得90%收率的硫氰基磺酰化产物4aE/Z为99/1。

在获得上述最佳反应条件后,作者开始对炔烃底物进行了扩展(Scheme 3)。不同芳基取代的末端炔烃,均可顺利反应,获得相应的产物4a4p。同时,杂芳基取代的末端炔烃,如噻吩基,也与体系兼容,获得产物4q4r。然而,2-乙炔基吡啶与该方法不兼容(4s)。此外,脂肪族炔烃也以中等收率得到了产物4t4v,但对于3,3-二甲基丁-1-炔、丙酸甲酯和内炔烃,未能获得产物4w4z

随后,作者对磺酰肼底物2进行了相关的扩展(Scheme 4)。芳基磺酰肼的芳基取代不受电子效应和定位效应的影响,均可顺利反应,获得产物5a5f。同时,乙基取代的磺酰肼也可与苯乙炔(1a)和3-乙炔基噻吩(1p)充分反应,分别以82%和85%的收率得到所需的产物5g5h

紧接着,作者对反应的实用性进行了研究(Scheme 5)。克级实验,可获得60%收率的4a。同时,4a中的SCN基团可进一步转化,如铜催化4a的氟代烷基化以51%的收率获得2-三氟甲硫基-乙烯基砜6。其次,4h可在叔丁醇钾的THF/H2O溶液中水解为酮7

为了进一步了解反应的机理,作者进行了相关的对照实验(Scheme 6)。首先,在标准条件下加入自由基清除剂(如TEMPO,BHT和1,1-二苯基乙烯),反应完全被抑制。同时,2a3和1,1-二苯乙烯可在标准条件下反应,以31%的收率得到偶联产物8。这些结果表明,反应涉及自由基途径。此外,使用氘代苯基乙炔1a-D2a3进行反应时,获得90%收率的产物4a-D,从而表明苯乙炔原料中末端氢完全保留。当β-磺酰基取代烯烃9与NH4SCN反应时,未观察到所需产物4a,从而表明化合物9不是反应的中间体。

最后,作者提出了一种可能的反应机理(Scheme 7)。首先,磺酰肼2被K2S2O8氧化以生成亲电子砜自由基I。其次,将砜自由基I与末端炔烃进行反Markovnikov加成,生成乙烯基砜自由基II。同时,在K2S2O8存在下,NH4SCN也可生成SCN自由基III。最后,通过自由基偶联即可获得目标产物4

总结

嘉兴学院曾祥华课题组报道了一种K2S2O8介导的末端炔烃与NH4SCN和磺酰肼的1,2-硫氰化磺化反应(可在水溶液中反应),从而合成一系列(E)-β-(硫氰基)乙烯基砜衍生物。同时,该反应具有反应条件温和、无需金属催化剂的使用、原料易得、底物范围广泛、官能团耐受性高、立体选择性高等特点。此外,反应涉及自由基参与的过程。

参考文献

[1] Dai, C.; Wang, J.; Deng, S.; Zhou, C.; Zhang, W.; Zhu, Q.; Tang, X. Acid-mediated sulfonylation of arylethynylene bromides with sodiumarylsulfinates: Synthesis of (E)-1,2-bis(arylsulfonyl)-ethylenes and arylacetylenic sulfones. RSC Adv. 2017, 7, 36112−36116.

[2] Fu, H.; Shang, J.-Q.; Yang, T.; Shen, Y.; Gao, C.-Z.; Li, Y.-M. Copper-catalyzed decarboxylativedisulfonylation of alkynyl carboxylic acids with sulfinic acids. Org. Lett. 2018, 20, 489−492.

[3] (a) Liu, Z.; Yang, L.; Zhang, K.; Chen, W.; Yu, T.; Wang, L.; Gao, W.; Tang, B. Copper-catalyzed disulfonation of terminal alkynes with sodium arylsulfinates. Org. Lett. 2020, 22, 2081−2086. (b) Wang, Y.; Tang, K.; Liu, Z.; Ning, Y. Disulfonation of terminal alkynes for 1,2-bisulfonylethenes. Chem. Commun. 2020, 56, 13141−13144.

Related post

  1. Angew. Chem. Int. Ed. 用路易斯碱催化剂活化…
  2. Angew. Chem. Int. Ed封面文章:铑催化的炔烯和…
  3. 非核糖体多肽的人工合成法-Phil S. Baran
  4. 芳硝基化合物的Buchwald-Hartwig胺化反应
  5. Pd催化2-芳基丙烯醛的不对称C-H烯烃化反应构建轴手性苯乙烯化…
  6. 制药化学里氟元素的黑暗面
  7. 南京大学魏辉教授课题组Anal. Chem.: 用于检测农药的基…
  8. Pd(II)催化异丁硫代酰胺的不对称β-C(sp3)-H官能团化…

Comment

  1. No comments yet.

  1. No trackbacks yet.

You must be logged in to post a comment.

Pick UP!

微信

QQ

广告专区

PAGE TOP