欧美色盟,色婷婷AV一区二区三区之红樱桃,亚洲精品无码一区二区三区网雨,中国精品视频一区二区三区

歡迎來到化學(xué)加！萃聚英才，共享化學(xué)！化學(xué)加，加您更精彩！客服熱線：400-8383-509
  1. 首頁
  2. 資訊

Nat. Commun.：十聚鎢酸鹽催化自由基二硫化反應(yīng)合成非對稱二硫化物

來源：化學(xué)加網(wǎng)原創(chuàng)      2022-07-15
導(dǎo)讀：近日，德國明斯特大學(xué)Armido Studer課題組報(bào)道了一種脂肪族C(sp3)-H鍵和醛類C(sp2)-H鍵轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的C-SS鍵的策略。其中，使用四硫化物（RSSSSR）作為自由基二硫化試劑、十聚鎢酸鹽（decatungstate）陰離子（[W10O32]4-）作為光催化劑、廉價(jià)的過硫酸鈉（Na2S2O8）作為氧化劑，通過分子間氫原子轉(zhuǎn)移可生成C-自由基。同時(shí)，通過該策略可直接合成一系列具有價(jià)值的酰基烷基二硫化物和非對稱二烷基二硫化物。此外，通過對藥物和天然產(chǎn)物的后期衍生化實(shí)驗(yàn)，從而進(jìn)一步證明了反應(yīng)的實(shí)用性。文章鏈接DOI：10.1038/s41467-022-31617-5。

明1.png

（圖片來源：Nat. Commun.）
由于二硫鍵在肽和蛋白質(zhì)的折疊、穩(wěn)定性和生物學(xué)功能方面的獨(dú)特性質(zhì)，二硫鍵在生物大分子中非常的重要。同時(shí)，二硫鍵還參與了生物系統(tǒng)，以維持細(xì)胞存活中的細(xì)胞氧化還原平衡。由于其獨(dú)特的藥理和理化性質(zhì)，二硫鍵也存在于較低分子量的生物活性天然產(chǎn)物和藥物中，例如抗真菌聚卡巴胺家族的成員，gombamide A、polycarpamine B和C、Z-ajoene、(-)-emethallicin E、psammaplin F 和kottamide E（Fig. 1）。此外，含有二硫鍵的化合物廣泛存在于食品化學(xué)、制藥工業(yè)、化學(xué)生物學(xué)以及聚合物科學(xué)領(lǐng)域。因此，對于二硫化物（特別是非對稱二硫化物）的合成備受關(guān)注。

明2.png


（圖片來源：Nat. Commun.）
然而，對于構(gòu)建二硫鍵的策略仍非常有限。目前，二硫化物的合成方法主要涉及通過S-S或C-SS鍵的構(gòu)建過程（Fig. 2）非對稱二硫化物可通過電氧化或光催化兩種不同硫醇的氧化交叉偶聯(lián)反應(yīng)直接獲得。然而，這些方法的化學(xué)選擇性低，并存在同源偶聯(lián)產(chǎn)物（對稱二硫化物）。為了解決選擇性問題，可通過使用離子方法，即選擇帶有陰離子離去基團(tuán)（LG）的硫衍生物作為親電子試劑以及硫醇作為親核試劑。沿著這些思路，二硫化物交換反應(yīng)是目前制備非對稱二硫化物最常用的方法。考慮到C-SS鍵的形成，該策略受益于親電和親核“masked”二硫化試劑的開發(fā)。同時(shí)，此類反應(yīng)通常通過金屬催化的交叉偶聯(lián)或取代反應(yīng)進(jìn)行。并且，在這些雙硫化過程中，一種反應(yīng)組分帶有兩個(gè)硫原子，使得該方法對于制備非對稱二硫化物具有價(jià)值。然而，由于二硫試劑的制備繁瑣過程，導(dǎo)致反應(yīng)的實(shí)用性受到限制。
近些年來，自由基化學(xué)備受關(guān)注，可在溫和條件下實(shí)現(xiàn)化學(xué)鍵的有效構(gòu)建。最近，Pratt課題組利用四硫化物或三硫化物-1,1-二氧化物作為C-自由基受體進(jìn)行自由基取代反應(yīng)，成功合成了多種非對稱二硫化物，其中利用S-S鍵固有的裂解傾向生成熱力學(xué)穩(wěn)定的RSS?或磺酰基自由基。2021年，王兮課題組也報(bào)道了一種無金屬催化苯胺的二硫化反應(yīng)。在這些反應(yīng)中，C-自由基中間體是由官能團(tuán)化反應(yīng)生成，同時(shí)生成額外的副產(chǎn)物。2021年，Pratt課題組報(bào)道了一種通過Hofmann-L?ffler-Freytag類型化學(xué)進(jìn)行優(yōu)雅的區(qū)域選擇性自由基C-H鍵的二硫化反應(yīng)，其中通過分子內(nèi)1,5-HAT到N-中心自由基從而生成C-自由基。然而，通過分子間HAT過程形成C-SS鍵的方法，仍有待進(jìn)一步的開發(fā)。
在此，德國明斯特大學(xué)Armido Studer課題組開發(fā)了一種更為原子經(jīng)濟(jì)性的自由基二硫化策略，該策略無需預(yù)功能化的自由基前體，通過使用氫原子轉(zhuǎn)移（HAT）催化劑可直接進(jìn)行C-H鍵官能團(tuán)化反應(yīng)。

明3.png


（圖片來源：Nat. Commun.）
近年來，光催化已成功應(yīng)用于氫原子轉(zhuǎn)移（HAT）介導(dǎo)的C-H鍵自由基官能團(tuán)化反應(yīng)。在HAT的光催化劑中，具有缺電子氧原子的十聚鎢酸鹽陰離子 ([W10O32]4-)已被廣泛的探索，由于其能夠催化裂解強(qiáng)的惰性脂肪族C(sp3)-H鍵。因此，Studer課題組選擇了十鎢酸四丁基銨1（TBADT，tetrabutylammonium decatungstate）作為光催化劑，以實(shí)現(xiàn)直接的分子間自由基C-H鍵的二硫化反應(yīng)。首先，十聚鎢酸鹽陰離子1在光輻射下生成反應(yīng)激發(fā)態(tài)1*，可與2a經(jīng)HAT生成環(huán)己基自由基2a'以及H[W10O32]4-。這種烷基自由基很容易被四硫化物3捕獲，生成目標(biāo)二硫化產(chǎn)物4和相應(yīng)的熱力學(xué)穩(wěn)定的RSS?（易于二聚化生成四硫化物3）。此外，光催化循環(huán)將通過H[W10O32]4-的去質(zhì)子化來關(guān)閉循環(huán)，并生成[W10O32]5-，然后通過單電子轉(zhuǎn)移（SET）將其氧化以再生十聚鎢酸鹽陰離子1。


明4.png


（圖片來源：Nat. Commun.）
首先，作者以環(huán)己烷2a與四硫化物3a作為模型底物，進(jìn)行了相關(guān)反應(yīng)條件的篩選（Table 1）。當(dāng)以TBADT作為光催化劑，Na2S2O8作為氧化劑，在乙腈/水（2:1）的混合溶劑中于390 nm輻射下60 oC反應(yīng)12 h，可以86%的收率得到二硫化產(chǎn)物4a。

明5.png


（圖片來源：Nat. Commun.）
在獲得上述最佳反應(yīng)條件后，作者合成了一系列不同取代的四硫化物3a-3l，并對底物范圍進(jìn)行了擴(kuò)展（Fig. 4）。首先，當(dāng)以環(huán)己烷（2a）作為自由基前體，可與一系列不同取代的四硫化物反應(yīng)，獲得中等至高收率的相應(yīng)產(chǎn)物4a-4k'。其對于二苯基四硫化物3i，沒有形成目標(biāo)產(chǎn)物4i，但獲得72%收率的單硫化物4i。在無Na2S2O8氧化劑時(shí)，除了單硫化物4i'（37%）之外，反應(yīng)還生成了二硫化物4i（26%）作為次要產(chǎn)物。雙苯甲酰四硫化物3j也出現(xiàn)了類似的結(jié)果。其次，一系列不同的C-自由基前體，均可順利進(jìn)行反應(yīng)，獲得相應(yīng)的產(chǎn)物4d-4bb，收率為32-86%。值得注意的是，反應(yīng)具有良好的區(qū)域選擇性，如4o-4bb。

明6.png


（圖片來源：Nat. Commun.）
同時(shí)，作者發(fā)現(xiàn)，一系列不同的醛可作為酰基自由基前體，可與四硫化物3順利反應(yīng)，獲得相應(yīng)的產(chǎn)物6a-6i，收率50-91%（Fig. 5）。值得注意的是，該策略還可用于一些天然產(chǎn)物分子的后期衍生化實(shí)驗(yàn)，獲得相應(yīng)的產(chǎn)物6j-6n，收率為42-80%。


明7.png


（圖片來源：Nat. Commun.）
為了進(jìn)一步證明反應(yīng)的實(shí)用性，作者還進(jìn)行了克級規(guī)模實(shí)驗(yàn)，并以84%的收率獲得產(chǎn)物4a和88%的收率獲得產(chǎn)物6g（Fig. 6a）。同時(shí)，作者還對反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了研究（Fig. 6b）。首先，在5f與3a的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)體系中加入TEMPO時(shí)，二硫化產(chǎn)物6f的收率降低至49%，并通過HRMS檢測到TEMPO加合物7的生成。同時(shí)，在2a與3a的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)體系中加入TEMPO時(shí)，反應(yīng)完全被抑制，且獲得21%收率的TEMPO加合物8。上述結(jié)果表明，該反應(yīng)涉及自由基的機(jī)理，并且在光催化下生成相應(yīng)的烷基和酰基自由基。此外，在2a與3a的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)體系加入兩當(dāng)量的丙烯酸甲酯，可獲得自由基串聯(lián)產(chǎn)物9和4a，從而進(jìn)一步支持反應(yīng)涉及自由基的機(jī)理。

明8.png


（圖片來源：Nat. Commun.）
總結(jié)：德國明斯特大學(xué)Armido Studer課題組報(bào)道了一種十聚鎢酸鹽催化自由基C-H鍵的二硫化策略，合成了一系列非對稱二硫化物。其中，使用易制備的四硫化物作為C-自由基捕獲劑。在空間位阻和電子效應(yīng)的引導(dǎo)下，通過HAT的C-H官能團(tuán)化在簡單和更為復(fù)雜的烷烴上具有高區(qū)域選擇性。此外，該策略還適用于芳香族和脂肪族醛的二硫化反應(yīng)，具有完全區(qū)域選擇性，并合成了非對稱的酰基二硫化物。此外，通過對藥物和天然產(chǎn)物的后期衍生化實(shí)驗(yàn)，從而進(jìn)一步證明了反應(yīng)的實(shí)用性。


文獻(xiàn)詳情：

Jingjing Zhang & Armido Studer .Decatungstate-catalyzed radical disulfuration through direct C-H functionalization for the preparation of unsymmetrical disulfides.Nat. Commun.2022.https://doi.org/10.1038/s41467-022-31617-5。

image.png

聲明：化學(xué)加刊發(fā)或者轉(zhuǎn)載此文只是出于傳遞、分享更多信息之目的，并不意味認(rèn)同其觀點(diǎn)或證實(shí)其描述。若有來源標(biāo)注錯(cuò)誤或侵犯了您的合法權(quán)益，請作者持權(quán)屬證明與本網(wǎng)聯(lián)系，我們將及時(shí)更正、刪除，謝謝。 電話：18676881059，郵箱：gongjian@huaxuejia.cn