氣態二氧化硫在合成高價值化合物的反應中具有潛在應用,但因其處理困難,如需專用設備、毒性高、易造成環境污染,且使用過量時會導致過度反應或催化劑中毒,限制了其在實驗室規模的用途。
但利用二氧化硫的硫原子具有 Lewis 酸性,化學家們發現可以用 Lewis 堿與其形成 1:1 電荷轉移絡合物。特別是Mello 等人通過1,4 - 二氮雜雙環 [2.2.2] 辛烷(DABCO)與兩分子二氧化硫作用形成的 Lewis 加合物 DABSO;
其制備方法簡便、結構穩定,方便儲存,且在反應中容易釋放,從而成為二氧化硫替代試劑的理想選擇,現已為商業可得。
1.與親核試劑反應
芳基或烷基格氏試劑可以與 DABSO 反應生成亞磺酸鹽中間體,后續可制備磺酰胺、砜等多種產物,產率與使用氣態二氧化硫的類似反應相當,且無需大量二氧化硫。
DABSO 可替代氣態二氧化硫直接用于制備磺胺、環丁烯砜等;
原位生成的芳基鋰試劑、有機鋅試劑等金屬試劑也能與 DABSO 反應,經多步轉化制備磺酰胺、砜等;
除此之外,DABSO還可以通過傅克反應引入亞磺酰基;
介導環丙醇的開環反應等;
2.金屬催化反應
起初的研究以鈀為催化劑,底物集中在芳基鹵化物上,比如用 DABSO 進行芳基鹵化物的金屬催化磺酰化反應,可制備 N - 氨基磺酰胺等多種產物;
后續研究擴展了底物范圍,從芳基鹵代物到芳基硼酸,芳基,甚至帶離去基的烷烴;開發了多種以 DABSO 為原料制備砜、磺酰胺、芳基亞磺酸鹽、磺酰氟等化合物的鈀催化方法。
除了鈀催化之外,使用便宜的金屬如銅,鎳等,也能催化類似的反應;
3. 自由基型反應
芳基重氮鹽與 DABSO 在無催化劑條件下可通過自由基途徑高效反應制備 N - 氨基磺酰胺;
該反應還可以從苯胺出發經原位生成芳基重氮鹽進行;
利用反應中的產生的磺酰基自由基,該反應還可以 對烯烴、炔烴的加成;
通過還原淬滅激發態光催化劑等方法可以從烷基三氟硼酸鉀鹽、4 - 取代 Hantzsch 酯等生成烷基自由基,然后與 DABSO 反應可制備烷基砜等多種含硫化合物;
同時還可實現氟烷基化;
以及從 Katritzky 吡啶鹽、羧酸等出發制備含硫化合物的方法。
除此之外,芳基鹵化物、芳基肼、二芳基碘鎓鹽等可作為芳基自由基前體與 DABSO 反應制備含硫化合物;
總結:
新的方法總是在層出不窮,DABSO 作為二氧化硫替代試劑,推動了一系列制備高價值藥物相關產品新方法的快速發展,我們不僅要知道它,也要學會用它!
參考文獻:
Willis, M. C.; Andrews, J. A., DABSO – A Reagent to Revolutionize Organosulfur Chemistry. Synthesis 2022, 54, 1695-1707.
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