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从无味无毒的化合物合成芳基硫化物

芳基硫醚是一种芳族化合物,其中硫与芳基(衍生自芳环的官能团)相连,存在于对哮喘、阿尔茨海默病和癌症有效的生物活性材料中。因此,化学家对合成芳基硫化物表现出极大的兴趣。传统上,由过渡金属催化的硫醇和芳基亲电试剂之间的碳硫 (CS) 键形成反应已用于芳基硫化物的合成,因为它们具有高可靠性。然而,硫醇具有令人不快的气味并且是有毒的。是否有一种方法可以避免使用硫醇来合成芳基硫化物?

由早稻田大学的化学家 Junichiro Yamaguchi 教授领导的团队在最近发表在《化学学会杂志》上的一项研究中解决了这个问题,并提出了一种无需硫醇即可完成工作的技术。该团队从之前的一项研究中得到了启示,他们使用镍催化剂从两种芳香族化合物合成芳香族酯。“在 2020 年,我们开发了第一个使用芳环交换反应的酯合成方法,并决定应用从该反应中获得的知识来实现​​不含硫醇的硫化物合成,”Yamaguchi 在谈到这项研究的起源时解释道。

在此背景下,该团队着手合成芳基硫化物和芳族酯。他们首先在镍催化剂存在下使 4-甲苯基硫化物和 4-苯基苯甲酸酯反应,并发现在配体 dcypt 和锌添加剂 Zn(OAc) 2存在下合成了所需的芳基硫化物。

受到结果的鼓舞,该团队继续研究反应机制。他们使芳基硫化物与镍催化剂(Ni(cod) 2 ) 和配体 dcypt 反应,并观察到由催化剂、配体和芳基硫化物组成的镍配合物的形成。这种镍配合物可以与芳族酯反应形成一对镍配合物,它们可以相互反应形成所需的芳基硫化物。

从这些反应中,该团队得出结论,Ni 催化的芳基硫化物合成是按一系列步骤进行的。最初,芳基硫化物和芳族酯同时对镍/配体催化剂进行氧化加成反应,形成镍配合物。这些镍配合物可以进行芳基交换反应,形成一组镍中间体。然后还原消除中间体以再生 Ni/配体催化剂并形成所需的芳基硫化物。

然而,镍中间体的还原消除降低了芳基硫化物的产率。为了解决这个问题,该团队采用了 2-吡啶基硫醚,加速了这一限制步骤,提高了产量。此外,该合成方法还适用于多种芳基亲电试剂,如芳香酯、芳醇衍生物和芳基卤化物。

“开发的硫化物合成方法可以用于各种复杂的生物活性化合物,如丙磺舒、黄酮、雌酮、苯丙氨酸、伞形酮和 β-异铜吡啶衍生物,”兴奋的 Yamaguchi 评论道,考虑他们的新型合成技术的前景。“此外,使用环境友好的芳香酯和苯酚衍生物作为原料以及使用吡啶基硫化物作为硫化剂的能力可以使这项技术适用于实验室和工业规模的应用。”

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