1、有机化学有机化学 Chinese Journal of Organic Chemistry REVIEW *Corresponding authors.E-mail:; Received May 13,2022;revised July 14,2022;published online August 25,2022.Project supported by the National Natural Science Foundation of China(No.21961042),the Natural Science Foundation of Guangxi Province(No.2021
2、 GXNSFBA075056),the Basic Ability Improvement Project of Young and Middle-aged Teachers in Guangxi Colleges(Nos.2021KY0587,2022KY0572,2021KY0499),the Research Project of Yulin Normal University(No.G2021ZK16)and the Open Project of Guangxi Key Laboratory of Agricultural Re-sources Chemistry and Biote
3、chnology(No.2021KF01).国家自然科学基金(No.21961042)、广西自然科学基金(No.2021GXNSFBA075056)、广西高校中青年教师基础能力提升项目(Nos.2021KY0587,2022KY0572,2021KY0499)、玉林师范学院科研项目(No.G2021ZK16)以及广西农产资源化学与生物技术重点实验室开放课题(No.2021KF01)资助项目.Chin.J.Org.Chem.2023,43,1735 2023 Shanghai Institute of Organic Chemistry,Chinese Academy of Sciences h
4、ttp:/sioc- DOI:10.6023/cjoc202205018 综述与进展综述与进展 电化学合成 C-磺酰基化合物的研究进展 魏琬絜a 詹 磊a 高 雷a 黄国保*,b 马献力*,a(a桂林医学院 广西桂林 541199)(b玉林师范学院 广西农产资源化学与生物技术重点实验室 广西玉林 537000)摘要摘要 磺酰基化合物是一类重要的有机硫化合物,在医药、农药和功能材料等领域中均具有广泛的应用,因此,有效的磺酰基化合物的合成策略已成为化学工作者们广泛研究的热点.有机电化学合成是一种绿色、温和、高效的合成策略,其在磺酰基化合物的合成中显示出了巨大的潜力.本综述介绍了近年来利用电化学手段
5、合成 C-磺酰基化合物的反应.按照电化学合成 C(sp)-磺酰基化合物、C(sp2)-磺酰基化合物以及 C(sp3)-磺酰基化合物的反应进行了分类归纳讨论,并对相应的反应机理进行了阐述,为今后此类反应在有机合成中的应用提供参考.关键词关键词 有机电化学;磺酰基化合物;磺酰化 Research Progress of Electrochemical Synthesis of C-Sulfonyl Compounds Wei,Wanjiea Zhan,Leia Gao,Leia Huang,Guobao*,b Ma,Xianli*,a(a Guilin Medical University,Gui
6、lin,Guangxi 541199)(b Guangxi Key Laboratory of Agricultural Resources Chemistry and Biotechnology,Yulin Normal University,Yulin,Guangxi 537000)Abstract Sulfonyl compounds are important organic sulfur compounds,which are widely used in the fields of medicine,pesticides,functional materials and so on
7、.Therefore,efficient strategies for the synthesis of sulfonyl compounds have become the focus of extensive research.Organic electrochemical synthesis is a green,mild and efficient synthesis strategy,which shows great potential in the synthesis of sulfonyl compounds.The reactions of electrochemical s
8、ynthesis of C-sulfonyl compounds in recent years are introduced.The reactions of electrochemical synthesis of C(sp)-sulfonyl compounds,C(sp2)-sulfonyl compounds and C(sp3)-sulfonyl compounds are classified,summarized and discussed,and the corresponding reaction mechanism is described,so as to provid
9、e reference for the application of such reactions in organic synthesis in the future.Keywords organic electrochemistry;sulfonyl compounds;sulfonylation 磺酰基化合物具有优越的生物活性和独特的理化性质,其在医学1、农业2和材料科学3领域中均有广泛的应用.特别是含 C-磺酰基键的化合物,广泛存在于药物和天然产物中,具有抗菌、抗炎、抗病毒、抗癌等诸多活性(图 1),因此将磺酰基引入到小分子中是药物分子结构改造的重要策略之一4.此外,磺酰基化合物还可作
10、为有机合成中的通用中间体,用于经典的有机转化中5.因此,如何高效合成磺酰基化合物一直备受化学家们的关注.传统的构建 C-磺酰基键的方法,往往需要预先安装离去基团,使用强酸或氧化剂甚至高温的反应条件等,因此往往会遇到区域选择性或官能团相容性差等问 有机化学 综述与进展 18 http:/sioc- Shanghai Institute of Organic Chemistry,Chinese Academy of Sciences Chin.J.Org.Chem.2023,43,1735 OHHHSOOHO普力马林(用于治疗雌激素缺乏)ClNNHOClS维莫德吉(靶向抗肿瘤药物)SOONH2H2
11、N氨苯砜(抗菌药物)OONOOSNHO阿普斯特(用于治疗银屑病)SNHNOOCl二氮嗪(降血压药物)HNNSOO依来曲普坦(用于治疗偏头痛)OOOONNNNOSOONH2HOOHH2N5-O-氨磺酰腺苷(来自陆地放线菌)NSHNOSOOOHHOO抗生素FR-900318(来自真菌曲霉)图图 1 具有代表性的含磺酰基的药物和天然产物 Figure 1 Representative sulfonyl-containing drugs and natural products题.有机电合成作为一种环境友好的方法,其利用电子代替氧化还原剂,具有反应条件温和、控制简单、能耗低、官能团耐受性高等优点,而且
12、还可以通过选择合适的电极和电解质来控制反应的选择性,实现传统方法难以实现的一些反应6.因此,通过电化学合成 C-磺酰基化合物是一种非常有吸引力的策略,目前取得了重大进展.结合近年来国内外课题组在电化学条件下合成 C-磺酰基化合物的报道,本文分别从电化学合成 C(sp)-磺酰基化合物、电化学合成 C(sp2)-磺酰基化合物以及电化学合成 C(sp3)-磺酰基化合物三部分内容进行了归纳讨论,并对相应的反应机理进行了描述,期望对未来进一步发展 C-磺酰基键的构建方法起到一定的促进作用.1 电化学氧化磺酰化构建电化学氧化磺酰化构建C(sp)-磺酰基化合物磺酰基化合物 炔砜是一类重要的有机砜化合物,不但
13、具有较好的药理活性,而且也是许多天然产物合成过程中的重要中间体,其可以通过加成7、环加成8和偶联9等方法合成其它有价值的化合物.CS 键偶联反应已成为合成炔砜化合物的可靠方法.例如,卤代烷烃或炔基羧酸与亚磺酸钠或磺酰肼通过过渡金属催化剂和过量氧化剂协同作用可获得炔基砜化合物.然而,缺电子的芳基乙炔很难与芳基亚磺酸盐起作用.有机电合成作为一种环境友好的方法,可用于介导交叉偶联反应来构建 CS 键.2020 年,潘英明课题组10在电化学条件下实现了炔烃 1 与磺酰肼 2 的偶联.该反应在电化学的条件下以四丁基碘化铵作为电解质和氧化还原介质,碳酸钾为碱,在单室电解池、60、氧气氛围下以 1.2 V
14、的恒定电压进行电解,合成了一系列具有较好抗肿瘤活性的炔砜化合物 3.但遗憾的是,烷基炔或烷基磺酰肼作为底物,在该反应条件下均没有得到相应的目标产物.该课题组还对炔基砜化合物 3a 进行了一系列的有机转化,进一步证明了炔基砜是一种有用的合成中间体,可以转化为多种有价值的化合物(Scheme 1).该课题组通过电子顺磁共振(EPR)实验、控制实验和循环伏安法实验提出以下两种可能的反应机理:在路径 A 中,碘离子在阳极氧化成碘自由基,然后碘自由基将磺酰肼连续氧化成磺酰基自由基.随后,磺酰基自由基和碘自由基与末端炔烃反应生成中间体 4,并迅速转化为中间体 5,最后,在碱作用下生成产物 3.在路径 B中
15、,末端炔烃在碱作用下形成炔负离子,然后被碘自由基氧化为炔自由基,再与碘自由基偶联生成炔碘.随后,磺酰基自由基与炔碘反应生成自由基中间体 6,最后消除一分子碘自由基得到产物 3.在阴极,质子发生还原释放 H2,完成电化学循环(Scheme 2).同年,黄申林课题组11报道了一种在电化学条件下亚磺酸钠 8 和末端炔 7 反应合成炔砜 9 的方法.该反应使用铂片作为电极,在未分隔电解池中,以芳基亚磺酸钠或烷基亚磺酸钠作为磺酰化试剂,以碘化钾作为电解质,乙腈和水作为混合溶剂,在 10 mA 的恒定电流下反应7 h即可得到目标产物9.该反应底物适用范围广,并具有较好的官能团耐受性,当炔烃和亚磺酰钠的苯环
16、上含有供电子基或吸电子基时,反应均可以顺利进行,但遗憾的是,烷基亚磺酸钠的产物产率较低(Scheme 3).该反应可能的机理是:首先,碘负离子在阳极氧化为碘单质,然后与亚磺酸钠反应生成磺酰碘,磺酰碘进一步发生均裂产生磺酰基自由基.然后,磺酰基自由基与炔烃反应生成的乙烯基自由基在阳极氧化,生成乙烯基阳离子中间体 10,最终在碱的作用下中间体 10 或 11 Chinese Journal of Organic Chemistry REVIEW Chin.J.Org.Chem.2023,43,1735 2023 Shanghai Institute of Organic Chemistry,Chinese Academy of Sciences http:/sioc- OTsOOOOPPhOPhOOTsONNNPhTsR1R1SO2R2RVC(+)|Pt(-)MeCN/H2O,nBu4NI(2 equiv.)K2CO3(2 equiv.)O2,2 h,1.2 V,60 CR2SO2NHNH2+OSSSOSOOS3a,86%3b,73%3c,0%3d,0%OOOOOO1233a 图式图式 1
