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李加洪副教授联合重庆文理学院屈川华教授,在有机硫化合物绿色合成领域取得重要进展。相关研究成果以《Isoquinoline-catalyzed visible-light-mediated 1,2-/1,4-thiosulfonylation difunctionalization reaction of thiosulfates with alkenes》为题,发表于有机化学领域权威期刊《Organic Chemistry Frontiers》。2022级研究生赵陌来和2024级研究生付洋为论文共同第一作者,裸聊直播
为第一通讯单位。
研究背景:
硫醚与磺酰基是两类重要的官能团,广泛存在于天然产物与药物分子中。如何高效构建同时含有这两种官能团的化合物,是合成化学领域的核心挑战之一。近年来,研究者在硫代磺酸酯(-S–SO₂-)的可控断裂策略开发及其在烯烃双官能化反应中已取得显著进展。但现有方法仍存在明显局限:其一,多数反应体系仅聚焦于芳基烯烃与未活化烯烃的分子间1,2 - 双官能化反应;其二,尽管已实现远程分子内双官能化加成,但相关案例仍十分有限;其三,目前关于分子间1,4 - 硫代磺酰化双官能化的报道仍较为稀缺。
研究内容:
针对上述难题,团队基于前期对硫代磺酸酯的研究积累,开发了全新的可见光反应体系:以廉价易得的异喹啉作为能量转移催化剂,在425 nm 照射下激活硫代磺酸酯,可分别实现单烯烃的 1,2 - 硫代磺酰化、两种不同烯烃的分子间 1,4 - 硫代磺酰化两类双官能化反应。底物谱适性广泛,皆能以较高的收率得到目标产物。克级放大实验结果表明,该反应具备良好的可放大性与工业化应用潜力。
随后,团队通过自由基抑制、自由基钟、紫外-可见光谱、荧光淬灭及量子产率测定等一系列实验,验证了反应的自由基路径,排除了电子给体 - 受体(EDA)复合物机制,提出了基于能量转移的反应机理:可见光激发异喹啉后,通过能量转移诱导硫代磺酸酯的 S–SO₂键均裂,生成磺酰基自由基与硫基自由基;后经自由基加成与自由基交叉偶联过程,分别得到 1,2 - 与 1,4 - 双官能化产物。
文章亮点:
该反应过程涉及能量转移与自由基加成步骤,可在单步反应中有序、高化学选择性与区域选择性地构建三种化学键,同步实现 C–S 键与 C–SO₂键的构筑。其研究的核心在于打破了分子间远程反应的瓶颈,实现了两种不同非芳香烯烃的分子间 1,4 - 硫代磺酰化。此外,以硫代磺酸酯为原料,避免了恶臭含硫试剂的使用,且原子利用率达 100%,兼具绿色环保的特点。该方法是制备 1,2-/1,4 - 硫代磺酰化产物的绿色路径,为含硫化合物的合成提供了更简便、温和、高效的合成策略,也为研究者进一步探索远程1,n - 硫代磺酰化双官能化反应提供了重要启发。
该研究得到中央高校基本科研业务费(项目编号:2682025ZTPY008)的资助。
文章链接://doi.org/10.1039/d5qo01570g