论文部分内容阅读
芳基磺酰肼是一种无臭、环境友好、容易制备、稳定性好、毒性低的固体化合物。据文献报道,芳基磺酰肼作为硫醚化试剂具有很好地底物适用性,能够作为新型硫源合成出一系列芳基硫化物,该化合物在有机合成中表现出良好的应用潜力。本文在前人的研究基础上,对芳基磺酰肼的磺酰化反应进行了拓展性的研究。主要研究内容如下:第一部分,探究了铜催化富电子芳烃与芳基磺酰肼的直接C-H键的硫醚化反应制备二芳基硫醚类化合物,其最优反应条件为:芳烃(0.3 mmol),芳基磺酰肼(0.6 mmol),三氟甲磺酸铜(0.2 mmol),1,2-二氯乙烷(2 mL),冰乙酸(1 mL),80 oC反应8 h。本方法具有广泛的底物适用性及官能团兼容性,各种取代芳基磺酰肼和富电子芳烃均可理想的的参与该反应。以15-93%的产率合成了23种二芳基硫醚类衍生物。此外,结合现有相关文献报道并设计实验印证了本反应可能的反应历程,机理研究表明,该反应途径可能涉及自由基形成和铜催化的循环两部分,而二芳基二硫醚(RSSR)和硫代硫酸酯(RSO2SR)是该转化过程中主要的硫代中间体。第二部分,通过铜催化苯并杂环与芳基磺酰肼的直接硫醚化反应合成单、双芳基硫醚苯并杂环类化合物,其最优条件为:苯并杂环(0.3 mmol),芳基磺酰肼(0.8 mmol),Cu(OTf)2(0.2 mmol),甲苯(1 mL),H2O(0.1 mL),HOAc(2 mL)在110 oC反应8 h。无论给电子基还是吸电子基取代的芳基磺酰肼,均有较优的产率。而吲哚电子性质对反应效果有非常显著的影响,当吲哚环4-7位存在强吸电子基(7-NO2,5-NO2,4-CN)时,产物结构为吲哚环C-3位的单硫醚产物;特别的,这一反应体系同样适用苯并呋喃(X=O)和苯并噻吩(X=S)。最终以14-87%的产率得到了23种单、双芳基硫醚苯并杂环衍生物。该反应体系具有环境友好(无碱、无配体)、操作简单、反应条件温和等特点。最后,通过机理的探究实验,发现硫代硫酸酯(RSO2SR)是该转化过程中关键的硫代中间体。第三部分,考察了铜催化醇类与芳基磺酰肼的硫化反应,以空气中的氧气为氧化剂,简单有效地制备出了一系列芳基亚磺酸酯。其最优反应条件为:无水乙醇(2 mL),对甲基苯磺酰肼(0.6 mmol),Cu(OTf)2(0.1 mmol),在80 oC下反应8 h。本方法底物适用性广以及对官能团的兼容度高,无论给电子基还是吸电子基取代磺酰肼均有较优的产率,同样的,各种醇也具有很好的底物适应性,如甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、异丙醇、叔丁醇和苯甲醇等。最终,产物产率在27-73%之间。此外,对本方法进行了克级规模反应,以58%产率得到了1.6 g目标产物。最后,以芳基亚磺酸酯为多功能性的新型硫源,成功地发生产物衍生化反应。实验分析表明,反应通过自由基的形成和铜催化循环这两阶段进行,且芳基亚磺酸为该反应的主要酯化中间体。综上所述,本论文基于铜催化芳基磺酰肼的硫化反应,由简单的(杂)芳烃类小分子通过直接C-H键活化,制备出一系列新型芳基硫醚(杂)芳烃类、芳基亚磺酸酯类化合物,对C-S键的形成方法做了重要的补充与完善。