一种芳基硫醚及其衍生物的光催化合成方法技术

本发明专利技术属于有机合成领域，具体涉及一种芳基硫醚及其衍生物的光催化合成方法。所述合成方法为在惰性气体保护条件下，将N‑(硫烷基)酰胺化合物溶于甲基芳香化合物中，在光、催化剂、配体和碱的作用下，得到芳基硫醚化合物。本发明专利技术中利用光/Ni双催化体系经可见光诱导完成C‑S键的偶联反应，具有良好的官能团兼容性，可以有选择性的、高效的一步构建C‑S键化合物。且所述方法具有催化体系简单、反应条件温和、底物经济简单易得、反应操作简单等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种芳基硫醚及其衍生物的光催化合成方法
本专利技术属于有机合成领域，具体涉及一种芳基硫醚及其衍生物的光催化合成方法。
技术介绍
C–S键是一种常见的结构，广泛存在于生物活性分子、天然产物和功能材料中。含硫化合物在药物化学中起着特别重要的作用，可以治疗多种疾病，包括癌症(J.Med.Chem.,2014,57,2832)、糖尿病(J.Med.Chem.,2008,51,3856)、阿尔茨海默氏病(CurrTopMedChem,2016,16,1200)和艾滋病(N.Engl.J.Med.,2019,380,1103)等。因此，开发一种有效的构建C-S键的方法一直是合成化学领域的重要目标。在过去的几十年中，人们在使用过渡金属催化合成硫醚化合物方面做了很多工作，但是构建C-S键的传统方法需要使用昂贵的过渡金属催化剂，包括钯、铜、钴、铁等，或是使用强氧化剂、强碱，或是在高温下进行反应。这些条件限制了直接C–S键交叉偶联反应的广泛应用。可见光催化具有绿色、环保和高效的优点，为研究者们构建C-S键提供了一种新思路。2013年，Fu和Peters等人报道了一种通用的光诱导的铜催化的方法，用于将芳基硫醇与芳基卤化物偶合，该方法使用价格低廉的CuI作为催化剂，并且无需添加配体(J.Am.Chem.Soc.2013,135,9548)。2016年，Fu等人本文报道了在室温下，通过使用Ir光敏剂，硫醇与各种芳基卤化物(包括碘化物，溴化物，氯化物和氟化物)作为底物，通过光催化氧化还原进行芳基化反应(Angew.Chem.Int.Ed.2017,56,874)。上述反应的共同特征是使用芳基卤化物和硫醇或硫酚作为底物，虽然原料容易获得，但它们容易产生难闻的气味。同时，作为硫前体的硫酚或硫醇是可以与过渡金属结合的良好配体，他们能使金属催化剂中毒并失活。最近，Zheng发现了一种使用氧化还原活性酯和二苯二硫醚构建C–S键的新方法(ChemComm2020,56,4164)。尽管二硫化物作为底物更环保，更易于处理，但由于其自由基前体的当量较高，所以该方法的原子经济性并不出色。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术问题，提供一种在有机光敏剂作用下，以无臭的N-(硫烷基)酰胺衍生物作为硫源的光催化硫醚化合物的合成方法。所述方法操作简单，反应条件温和，原料廉价易得，并具有良好的收率。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种芳基硫醚及其衍生物的光催化合成方法，所述方法为将式(II)所示的N-(硫烷基)酰胺化合物溶于式(III)所示的甲基芳环化合物中，加入光催化剂、金属催化剂、配体和碱，在惰性气体保护和光照条件下进行反应，反应结束后经后处理得到式(I)所示的芳基硫醚化合物：其中，Ar为取代基取代的苯基、取代基取代的苄基或取代基取代的萘基，所述取代基为H、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、卤素基团或硝基；R为H、甲基或卤素基团；X为C、S、N或O元素。所述的合成方法的反应机理为：以廉价的甲苯或其衍生物作为溶剂以及自由基前体，利用光催化剂吸引甲苯或其衍生物的苄基位上的氢原子，形成苄基自由基后，在镍催化剂下与N-(硫烷基)酰胺化合物进行氧化加成，形成镍Ni的络合物，再通过还原消除反应生成最终产物，即式(I)所示的芳基硫醚化合物。优选的，所述的N-(硫烷基)酰胺化合物、光催化剂、金属催化剂、配体和碱的摩尔比值为1：(0.05～0.25)：(0.01～0.15)：(0.01～0.2)：(1.2～4)。优选的，所述的光催化剂为4CzIPN、硫杂蒽酮或其衍生物、1,10-菲咯啉-5,6-二酮或其衍生物、三苯基氧磷或其衍生物、二苯甲酮或其衍生物等的光敏剂，更优选为4,4'-二甲基二苯甲酮；反应中，光催化剂被光激发变为三线能量态，从而进行氢原子转移，对反应起关键催化作用。优选的，所述的金属催化剂为镍催化剂，所述的镍催化剂为氯化镍NiCl2、溴化镍NiBr2、双-(1，5-环辛二烯)镍Ni(COD)2、二乙酰丙酮镍Ni(acac)2或1,2-双(二苯基膦)乙烷氯化镍NiCl2.DPPE，更优选为氯化镍NiCl2。优选的，所述的配体为1,1'-双(二苯基膦)二茂铁、1,10-菲咯啉或其衍生物、4,4'-二叔丁基-2,2'-联吡啶、联吡啶、三苯基膦，更优选为4,4'-二叔丁基-2,2'-联吡啶。优选的，所述的碱为磷酸钾K3PO4、磷酸氢钾K2HPO4、三乙胺Et3N、碳酸铯Cs2CO3、醋酸钠NaOAc、碳酸钠Na2CO3、4-二甲氨基吡啶DMAP或2,6二甲基吡啶，更优选为磷酸氢钾K2HPO4。优选的，所述的甲基芳环化合物在本专利技术中既作底物也作溶剂，所述的N-(硫烷基)酰胺化合物在甲基芳环化合物中的浓度为0.01～5mmol/mL。优选的，所述的光照条件的灯源为CFL灯、LED灯、白炽灯等紧凑型日光灯，更优选为CFL灯。优选的，所述的反应时间为3～80h，更优选为8～24h。优选的，所述的后处理的操作步骤为：反应结束后，向反应液中加入比例为1：2的水和乙酸乙酯萃取，干燥剂干燥有机相，所述干燥剂包括无水硫酸钠、无水硫酸镁、分子筛等常见干燥剂，浓缩有机相，所得粗产品经柱层析分离得到如式(I)所示的芳基硫醚衍生物，硅胶柱层析采用的洗脱剂为纯石油醚。优选的，所述的惰性气体为不与反应物及生成物发生反应的气体，具体为氮气、氩气、氦气的任意一种或多种的混合气体。优选的，所述反应的反应式如下所示：与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术试剂和底物简单经济廉价易得，反应操作简单、条件温和，且反应高效。(2)该反应体系摒弃了传统工艺中有刺激气味的硫酚试剂，应用了无臭试剂作为底物，并使用廉价的二苯甲酮类有机光催化剂来构建C-S键。(3)本专利技术利用镍/可见光光氧化还原双催化系统进行硫醚化，底物适应性好，可以实现多种不同基团的底物的偶联，具有良好的官能团兼容性，可以有选择性的、高效的一步构建C-S键化合物，这类化合物在医药合成中间体有很大的应用前景，对复杂的含硫化合物的构建具有十分重要的意义。具体实施方式下面通过具体实施例，对本专利技术的技术方案作进一步清楚、完整地描述，需要知道的是，本专利技术所描述的实施例是在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。实施例1在氮气保护下，将N-(苯硫基)邻苯二甲酰胺(48.2mg)、二苯甲酮(7.9mg)、NiCl2(2.2mg)、4,4'-二叔丁基-2,2'-联吡啶(2.7mg)、K2HPO4(70mg)加入到史莱克反应管中，最后加入甲苯(5m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种芳基硫醚及其衍生物的光催化合成方法，其特征在于，所述方法为将式(II)所示的N-(硫烷基)酰胺化合物溶于式(III)所示的甲基芳环化合物中，加入光催化剂、金属催化剂、配体和碱，在惰性气体保护和光照条件下进行反应，反应结束后经后处理得到式(I)所示的芳基硫醚化合物：/n

【技术特征摘要】
1.一种芳基硫醚及其衍生物的光催化合成方法，其特征在于，所述方法为将式(II)所示的N-(硫烷基)酰胺化合物溶于式(III)所示的甲基芳环化合物中，加入光催化剂、金属催化剂、配体和碱，在惰性气体保护和光照条件下进行反应，反应结束后经后处理得到式(I)所示的芳基硫醚化合物：



其中，Ar为取代基取代的苯基、取代基取代的苄基或取代基取代的萘基，所述取代基为H、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、卤素基团或硝基；R为H、甲基或卤素基团；X为C、S、N或O元素。


2.根据权利要求1所述一种芳基硫醚及其衍生物的光催化合成方法，其特征在于，所述的N-(硫烷基)酰胺化合物、光催化剂、金属催化剂、配体和碱的摩尔比值为1：(0.05～0.25)：(0.01～0.15)：(0.01～0.2)：(1.2～4)。


3.根据权利要求1所述一种芳基硫醚及其衍生物的光催化合成方法，其特征在于，所述的光催化剂为4CzIPN、硫杂蒽酮或其衍生物、1,10-菲咯啉-5,6-二酮或其衍生物、三苯基氧磷或其衍生物、二苯甲酮或其衍生物。


4.根据权利要求1所述一种芳基硫醚及其衍生物的光催化合成方法，其特征在于，所述的金属催化剂为氯化镍、溴化镍、双-(1，5-环辛二烯)镍...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗书平，王天琦，刘晓庆，任晨超，张渔，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33