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【人物与科研】曲阜师范大学魏伟副教授课题组Green Chemistry:可见光诱导芳基偶氮砜与硫醇氧化偶联反应构建不对称亚砜

 CBG资讯公众号 2020-08-20
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导语

亚砜是极有价值的含硫有机化合物,它不仅大量存在于天然产物和药理活性化合物中,而且还常常用于构建各种重要药物分子。其传统合成方法主要依赖于硫醚的氧化,该类反应一般采用化学计量的高价碘或过氧化物为氧化剂,在各种金属如铜、钛、钴、银和锌的催化下完成氧化。近日,曲阜师范大学魏伟副教授课题组利用可见光诱导策略,实现了无光催化剂和外加氧化剂条件下芳基偶氮砜与硫醇氧化偶联反应构建不对称亚砜(图1)。相关研究成果以“Catalyst-free visible-light-initiated oxidative coupling of aryldiazo sulfones with thiols leading to unsymmetrical sulfoxides in air”为题发表于Green. Chem.(DOI: 10.1039/c9gc00222g)。

图1. 可见光诱导芳基偶氮砜与硫醇氧化偶联反应构建不对称亚砜
(来源:Green Chemistry

魏伟副教授课题组简介

目前课题组共有硕士研究生5人,课题组以“绿色合成化学”为理念,以具有生物活性的药物中间体合成为目标,构建了一些简单、绿色、高效的化合物合成新方法。课题组研究方向主要包括光催化反应、自由基反应、氧气参与的氧化反应和不对称催化反应。

魏伟副教授简介

魏伟,药物化学博士,曲阜师范大学副教授,山东省优青,2016-2017年在加拿大麦吉尔大学从事绿色合成博士后研究(合作导师李朝军教授);2012年获中国科学院成都生物研究所药物化学博士学位;2008获四川大学有机化学硕士学位。独立工作以来一直致力于绿色合成化学和药物化学方面的研究工作,在Angew. Chem. Int. Ed., Chemical Science, Green Chemistry, Organic Letters等国际期刊上发表SCI论文80余篇,被引用2000余次,H因子26。ESI高被引论文4篇,单篇最高被引173次,获省厅级科技奖励5项。

前沿科研成果

可见光诱导芳基偶氮砜与硫醇氧化

偶联反应构建不对称亚砜

首先,作者以对甲氧苯基偶氮甲基砜1a和苯硫酚2a为原料,对反应的条件进行优化(图2)。作者发现,以乙腈/水(9/1)为混合溶剂时,在蓝色LED灯照射下筛选各种光催化剂,发现各种光催化剂效果非常相近。于是,作者进一步考察不加任何光催化剂对该反应的影响,发现该反应能够顺利发生,并以62%的收率得到目标产物(entry 7)。经过对溶剂的进一步筛选,作者发现乙腈/水(1/1)效果更好,可使产物收率达到79%(entry 18)。

图2. 反应条件的筛选

(来源:Green Chemistry

接下来,作者对该反应的底物范围进行了研究(图3)。芳基硫酚取代基的位置和电性对反应没有明显影响,杂环硫酚和脂肪族硫醇也可以很好兼容该反应,得到较好收率。芳基偶氮砜上取代基的位置和电性对反应也没有明显的影响,反应都可以中等至较好收率得到产物。

图3. 底物拓展

(来源:Green Chemistry

基于一系列控制实验,作者提出一个可能的反应机理(图4):首先,芳基偶氮砜在可见光照射下产生芳基自由基;硫酚在空气氧化下产生巯基自由基,其自聚得到二硫醚。然后,产生的芳基自由基与二硫醚进行偶联反应得到硫醚5。最后,硫醚5被单线态氧氧化生成亚砜。

图4. 可能的反应机理

(来源:Green Chemistry

总结:作者发展了一种环境友好的芳基偶氮砜与硫醇氧化偶联反应合成亚砜的方法。该反应利用清洁的光能,以乙腈和水为溶剂,空气为氧化剂,在无光催化剂条件下完成了一系列不对称亚砜的构建。该反应底物范围广且能官能团容忍性好,为亚砜提供了一种简便、绿色的合成方法。相关研究成果发表于Green Chem.(DOI: 10.1039/c9gc00222g)。曲师大研一学生刘启顺和研三学生王雷雷是为文章共同第一作者,通讯作者是曲师大魏伟副教授。相关工作得到了国家自然科学基金和山东省自然科学基金的资助。

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