DABSO:一种理想的二氧化硫替代物,很实用,极大改善有机硫化学《三》

文摘   2024-09-09 08:30   四川  
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背景介绍
本期小编继续给大家介绍二氧化硫的替代试剂DABSO,在芳基重氮盐生成的自由基反应中的应用。(Synthesis 2022, 54, 1695–1707)
芳基重氮盐生成的自由基与DABSO反应
向SO2添加C中心自由基以得到磺酸自由基在合成化学中已经得到了很好的建立,Reed和后来的Meerwein利用自由基添加到气态SO2来分别从烷烃和芳基重氮盐制备磺酸氯(方案18,A)。磺酸盐自由基也可以从其他前体如磺酸盐和磺酸氯产生,并用于制备磺酸盐产品(方案18,B)。SO2的固体替代品的引入,以及从各种前体生成自由基的现代方法,促进了磺酸衍生产品合成新方法的快速发展。
图片来源:Synthesis 2022

在开发芳基重氮盐的Pd催化氨基磺化过程中,吴和同事注意到在没有催化剂的情况下反应仍然可以高效进行。基于实验和计算研究,发现它通过自由基途径进行(方案19)。反应首先形成肼-SO2电荷转移复合物,该复合物与芳基重氮盐之间的静电相互作用可能通过S-N键的均裂、单电子转移(SET)和N2的释放来启动转化,生成芳基自由基和肼自由基阳离子芳基自由基添加到SO2生成磺酸自由基,与肼自由基结合生成N-氨基磺胺产品。多种肼和芳基重氮盐与该方法兼容,并且已经开发了使用N-氨基磺胺作为前体的其他磺酸盐产品的后续方法。(这个反应小编觉得不错!)

图片来源:Synthesis 2022
随后,吴和同事展示了从苯胺开始也可以进行类似的反应(方案20,A)。使用叔丁基亚硝酸酯(tBuONO)和BF3·OEt2作为路易斯酸性添加剂原位制备芳基重氮盐,然后添加DABSO得到N-氨基磺胺产品。产率与使用芳基重氮盐起始原料相当。(这个反应小编觉得更不错!)利用SO2的自由基方法也可用于制备结构复杂的磺酸盐含分子。例如,2-烷氧基苯胺或其重氮盐衍生物可通过芳基自由基生成、分子内5-exo-trig环化和随后的烷基自由基添加到SO2来制备环化产品(方案20,B)。
图片来源:Synthesis 2022
添加磺酸盐自由基到烯烃和炔烃已被用于合成磺酸盐产品。冯和同事使用叔丁基过氧化物(TBHP)和四丁基碘化铵(TBAI)生成芳基自由基(方案21,A),而吴和同事使用Cu(II)催化剂生成芳基自由基(方案21,B)。在这两种方法中,芳基自由基添加到DABSO,随后磺酸盐自由基添加到烯烃,然后氧化得到阳离子中间体。对这个阳离子的去质子化,或碘化物添加和消除,给出了烯丙基或乙烯基磺酸盐产品。
图片来源:Synthesis 2022
在开发3-磺酸盐香豆素的合成过程中,吴和同事在对照实验中注意到铜催化剂不是必需的(方案22)。在他们提出的机制中,DABCO-SO2电荷转移复合物可能经历S-N键的均裂和SET,生成芳基自由基,与使用肼时提出的机制类似。

图片来源:Synthesis 2022
在这些研究之后,芳基重氮盐和DABSO的组合已被广泛用于磺酮产品的制备。磺酰基自由基加到烯烃或炔烃上会产生β-磺酰基自由基,然后这些自由基可以通过氢原子转移(HAT)或者与原位生成的自由基反应来被淬灭(见方案23,A)。一个单电子转移(SET)步骤可以用来准备碳正离子中间体,通过去质子化可以得到烯烃或炔烃产品(见方案23,B)。由自由基生成得到的DABCO自由基阳离子可以在这一SET步骤中使用,但铜催化剂或光催化剂也被用来促进这一过程。利用这个反应框架,吴和同事们展示了磺酰基自由基添加到硅烯醇醚上,通过SET生成碳正离子,然后进行去硅化,可以用来制备β-酮磺酮。也有几种方法通过向碳正离子中间体添加亲核试剂来制备β-官能化的磺酮(见方案23,C)。内分子亲核试剂的添加也可以用来准备环化产品,并且结合多个自由基添加和环化步骤已被用来准备含有复杂磺酰基的分子。

图片来源:Synthesis 2022

涉及使用其他原位生成的自由基捕获磺酰基自由基的方法为含有磺酰基的产品提供了一条替代途径。吴和同事们报告的一个例子使用原位生成的烷氧自由基来准备O-氨基磺酸酯,并进一步证明了它们在合成磺胺中的用途(见方案24)。

图片来源:Synthesis 2022

金属催化剂也可以用来捕获磺酰基自由基中间体。例如,吴和同事们在利用N-氯胺合成芳基磺胺时使用了铜催化剂(见方案25)。提出的机理包括N-氯胺的氧化加成,以产生一个Cu(III)中间体。随后捕获磺酰基自由基会产生一个假定的Cu(IV)中间体,从这个中间体通过还原消除反应得到磺胺产品。这种方法可以在一个步骤中提供磺胺产品,但已被证明仅与二级氯胺兼容。金属催化剂捕获磺酰基自由基也被用来准备磺酮、磺酸酯和磺酰氟。

图片来源:Synthesis 2022


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