苏州大学李红喜教授和郎建平教授研究团队：光诱导反向氢原子转移构筑C-S键的研究
苯并噻唑类化合物广泛存在于天然产物、药物分子、有机材料等中。文献报道了许多合成这类化合物的方法，而分子内C(sp2)-H硫醇化是合成该类化合物最有吸引力的方法之一。在加热的条件下，贵金属可通过催化硫酰胺的C-H键活化形成C-S键来合成苯并噻唑。李丕旭课题组利用Ru(bpy)3(PF6)2作为光敏剂、氧气为氧化剂，在可见光照射下实现了苯并噻唑的构筑。雷爱文课题组以钌、钴配合物为双催化体系脱氢氧化合成该类化合物。以上方法都存在一些缺点，比如需要昂贵的金属催化剂或光敏剂、含碘的底物易脱碘、易产生脱硫的副产物等。最近，苏州大学李红喜教授和郎建平教授研究团队开发了一种不需要额外的光敏剂、金属催化剂和无机碱，在可见光（太阳光）照射下，通过硫酰胺与2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧化物（TEMPO）反应构建苯并噻唑化合物的方法。该方法具有反应条件简单、底物适用范围广等优点，且适用于含碘等卤素的底物，便于官能团化（图1）。相关研究成果发表于Org. Lett.（DOI: 10.1021/acs.orglett.8b03679）。
图1. N-苯基硫代酰胺的C-H硫醇化方法
（来源：Org. Lett.）
作者首先以N-苯基硫代苯甲酰胺（1aa）为底物对反应条件进行优化，最终反应以99%的产率获得2-苯基苯并噻唑。然后，在优化的反应条件下，作者对底物进行了拓展（图2）。研究结果表明，含有不同取代基的N-苯基硫代酰胺均可高效地进行反应，并取得了最高95%的分离产率。该方法还适用于含卤素的底物，反应没有产生脱卤的产物，便于后期修饰。
图2. 底物拓展
（来源：Org. Lett.）
进一步，作者对反应机理进行了详细研究。通过分析电化学实验的数据，作者发现：该反应经历的不是电子转移过程，而是可见光诱导的反向氢原子转移过程。加热不能使反应进行，而可见光照射能促使反应顺利进行，说明该反应是由光诱导的。动力学同位素效应实验表明该反应是一级反应，且硫自由基的形成步骤是反应的决速步（图3）。
图3. 动力学同位素效应实验
（来源：Org. Lett.）
最后，作者提出了可能的反应机理。底物1aa在接受一个光子后形成激发态的*1aa，其与TEMPO进行氢原子转移，得到硫自由基A；A发生环化反应，生成芳基自由基C，其在可见光的诱导下转化为D；D进一步发生氢原子转移得到目标产物（图4）。
图4. 可能的反应机理
（来源：Org. Lett.）
这一成果近期发表在Org. Lett.（DOI: 10.1021/acs.orglett.8b03679）上，该论文的第一作者是苏州大学硕士生徐泽明，通讯作者是苏州大学李红喜教授和郎建平教授。上述研究工作得到了国家自然科学基金（21771131, 21471108, 21531006和21773163）和江苏省自然科学基金（BK20161276）的资助。
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