【有机】复旦大学吴劼教授课题组实现可见光催化烷基三氟硼酸钾、二氧化硫和烯烃的三组分反应合成烷基磺酰基类化合物

DABCO·(SO₂)₂和亚硫酸盐作为二氧化硫的替代品已被广泛应用于磺酰基化合物的合成。DABCO·(SO₂)₂与芳基重氮四氟硼酸盐可在温和的条件下反应产生芳基磺酰基自由基，进而合成多种磺酰基化合物。但是由于烷基重氮四氟硼酸盐极不稳定，该方法的应用受到了一定的限制。因此，开发烷基磺酰基自由基参与的有机反应具有一定的挑战性的。

近日，复旦大学吴劼教授课题组首次报道了通过光催化烷基三氟硼酸钾、DABCO·(SO₂)₂和烯烃的三组分反应合成烷基磺酰基化合物的方法（Scheme 1）。该方法反应条件温和，在室温及可见光条件下即可实现二氧化硫的插入反应。烷基自由基和烷基磺酰基自由基是该反应的关键中间体。相关研究成果发表在Org. Lett. 上(DOI:10.1021/acs.orglett.8b01385)。

（来源：Org. Lett.）

首先，作者以4-乙烯基吡啶（1a）、环戊基三氟硼酸钾（2a）、DABCO·(SO₂)₂为底物对反应条件进行了筛选（Table 1）。作者发现以5 mol% 的Mes-Acr⁺为光催化剂、蓝光LED为光源，在二氯乙烷中室温反应下24小时可以92%的产率得到目标分子3a。使用金属铱为光催化剂或反应在黑暗条件下进行均不能促使反应发生。

（来源：Org. Lett.）

接下来，作者对反应的底物适用性进行了考察（Scheme 2）。环己基、叔丁基、正丁基和烯丙基等烷基取代的三氟硼酸钾均可与4-乙烯基吡啶和DABCO·(SO₂)₂发生反应，并以优异的产率得到相应的目标产物。然后，作者研究了不同烯烃的反应。在标准条件下，卤素、羟基、酯基、酮羰基和硝基等敏感官能团都可与反应条件相容。此外，作者实现了化合物3k的克级规模制备。

（来源：Org. Lett.）

紧接着，作者对这种方法的适用范围进行了进一步的扩展。结构复杂的化合物4与环戊基三氟硼酸钾（2a）、DABCO·(SO₂)₂可以顺利反应，并以51%的产率得到目标分子5。这一实验结果进一步证明了该反应的普适性（Scheme 3）。

（来源：Org. Lett.）

随后，作者对反应机理进行了研究（Scheme 4）。作者在反应体系中加入了自由基捕获剂TEMPO后，目标产物的生成被抑制。通过气相色谱可以检测到TEMPO-环戊烷的加合物，证明体系中存在烷基自由基中间体。作者发现(E)-1-苯基-3-对甲苯基丙烯酮1k和环戊烷亚磺酸钠7在蓝色LED照射及Mes-Acr⁺存在下只能以6%的产率得到化合物3k，而且该反应在不加光照或光催化剂的条件下均不能进行，证明反应的关键中间体可能是磺酰基自由基，而不是相应的亚磺酸盐。

（来源：Org. Lett.）

基于上述的研究结果，作者提出了该反应可能的机理（Scheme 5）：在可见光照射下，光催化剂Mes-ACR达到激发态MES-ACR^+*；该物种可将烷基三氟硼酸钾2氧化为烷基自由基，同时自身被还原为Mes-Acr•；烷基自由基和二氧化硫结合后与烯烃1反应产生自由基中间体B；B进一步被Mes-Acr•还原得到负离子中间体C；最后C质子化得到目标产物3。

（来源：Org. Lett.）

结语：复旦大学吴劼教授课题组首次报道了通过光催化烷基三氟硼酸钾、DABCO·(SO₂)₂和烯烃的三组分反应合成烷基磺酰基化合物的方法。该方法条件温和，在室温及可见光条件下即可实现二氧化硫的插入。烷基自由基和磺酰基自由基是该反应的关键中间体。

CBG资讯及时了解最新科研资讯

如果你觉得文章不错，欢迎点赞分享转发到朋友圈