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室温下碘催化直接构建硫化吡唑啉酮
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郝双红 , 李丽霞 , 董道青, 王祖利
青岛农业大学化学与药学院, 山东青岛266109
摘要: 含硫化合物在有机合成、药物化学以及材料化学等领域具有重要的作用. 到目前为止, 科学家已经在C‒S键的构建
领域进行了很多工作. 在构建C‒S键的众多方法中, 金属催化的C‒S键合成反应是一类很重要的反应, 但是此方法存在着催
化剂对空气敏感、环境不友好等问题. 因此, 发展无金属催化的C‒S键构建反应受到了人们越来越多的重视. 基于我们在碘
催化相关反应方面的研究, 本文报道了一种碘催化的硫化吡唑啉酮类化合物的合成方法.
我们选用3-甲基-1-苯基-2-吡唑啉-5-酮与二苯二硫醚为底物进行条件筛选实验, 发现I
2
(10%)为催化剂, 二氧六环为溶
剂, H 为氧化剂为最优化的实验条件, 目标产物硫化吡唑啉酮最高产率为88%. 在最优化的反应条件下, 我们尝试了带有
2
O
2
不同官能团(NO , Cl, OH等)的吡唑啉酮与二硫醚的反应, 均能以较高产率得到目标产物. 当含有杂环的二硫醚(2,2'-二硫二
2
吡啶)作为反应底物时, 也能以中等以上的产率得到相应的目标产物. 另外还进行了对比试验, 例如在反应体系中加入自由
基捕获剂TEMPO, 反应产率会大大降低, 说明反应中应该有自由基中间体生成; 如果反应体系中不加碘, 则反应产率为零;
2 2 2 2
如果反应体系中不加H O , 则反应产率由88%降低至48%, 说明碘和H O 在反应中都起到了重要作用. 通过以上对比试验,
提出了可能的反应机理: 首先, 二硫醚发生均裂反应生成苯硫基自由基, 然后苯硫基自由基与碘反应生成亲电的PhSI活性
中间体, PhSI与异构化的吡唑啉酮发生亲电取代反应, 生成目标产物硫化吡唑啉酮和HI, HI可以被H
2 2 2
O 氧化生成I 继续参
与下一轮催化反应.
以3-甲基-1-苯基-2-吡唑啉-5-酮与二苯二硫醚为底物, 我们对此反应进行了放大试验, 结果显示反应产率几乎没有降
低, 这为此反应的大规模应用奠定了基础.
在此, 我们发展了一种简单高效的合成硫化吡唑啉酮的反应, 此方法无需金属催化剂, 利用常见的碘为催化剂就可以
以较高的产率得到目标产物. 为合成含硫化合物提供了一种新的方法.
关键词: C−S键; 碘; 室温; 二硫醚; 硫化
收稿日期: 2017-07-06. 接受日期: 2017-08-14. 出版日期: 2017-10-05.
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共同第一作者.
基金来源: 国家自然科学基金(21402103, 21772107, 31471808); 中国博士后基金(150030); 青岛农业大学人才基金(631303).
本文的英文电子版由Elsevier出版社在ScienceDirect上出版(http://www.sciencedirect.com/science/journal/18722067).