一种具有光敏性和热稳定性的炔基硫代磺酸酯及其制备方法

本发明涉及一种具有光敏性和热稳定性的炔基硫代磺酸酯及其制备方法，属于有机合成领域。

背景技术：

1、硫代磺酸酯作为有机硫化物的一种，凭借其独特的结构特点，使其在有机合成中兼具功能性和反应性的双重特色。在功能性方面，硫代磺酸酯在医药化学品、农用杀虫剂、高分子材料、有机合成及天然产物活性分子等领域均展现出其广阔的应用潜力与极高的研究及使用价值。在反应性方面，硫代磺酸酯还是比较重要的模块化试剂，硫醚，亚砜，砜，磺胺等含硫片段均是化学化工领域的重要骨架模块，如奥美拉唑，青霉素，西咪替丁等含硫药物，都需要相关的模块化试剂引入含硫片段，如何快速高效引入这些片段一直是药物合成和精细化工领域重要的关注热点。硫代磺酸酯中的苯亚磺酸根的pka为2.76，是一个很好的离去基团，相比于含其他离去基团亲电硫化试剂，例如硫代丁二酰亚胺、二硫化物等，硫代磺酸酯的反应活性更高，并能够实现在分子结构选择性或者同时引入硫醚与砜基基团。所引入的砜基基团与羰基、羧基等基团在分子大小、电荷分布等方面有类似属性，互为生物电子等排体，具有相似的物理化学性质，但更大的三维空间结构可以改善生物活性。因此，进一步开发具有不同功能的硫代磺酸酯结构对合成化学和药物化学将具有重要意义。

2、硫炔基片段在合成和生物化学中具有至关重要的意义[sulfurchemistry.topics in current chemistry,springer,2018]。其中，由于固有的σ和π供体的组合，可作为配位化学中的双核配体，用于稳定ru，rh等后过渡金属体系；在药物化学中，炔硫基是一类代表性药效团，例如在s-腺苷-l-高半胱氨酸水解酶抑制剂的开发中，该结构能够显著增强抑制活性。此外，在化学生物学中，借助炔基的点击化学(2022年诺贝尔化学奖)，二硫键的可逆化学，炔硫基在生物正交领域具有重要价值，作为蛋白和多肽的连接子，可接入生物正交手柄实现生物分子的多种功能性的发挥(如图1)。

3、基于炔硫模块的重要价值，化学界对其高效高选择性的合成构筑研究也未曾停止，但合成方法目前都是离子型反应，尚未有使用自由基策略引入炔硫基片段的先例，主要是由以下原因造成的：1.炔硫醇非天然存在；2.炔硫自由基有自我偶联形成二聚物的倾向；3.容易发生thio-yne的click反应。正是因为上述原因，使得炔硫基自由基的制备和使用存在一定的难点。

4、历史上，硫代磺酸酯长期被用作含硫亲电试剂。最近十几年，硫代磺酸酯在金属催化或热力学条件下可以使硫代磺酸酯的s-so2键均裂，生成砜基和硫基自由基，进而发生各种类型的自由基反应受到了广泛关注[chemical reviews.2021,121,12548]。然而在可见光的照射下，由于其较低的吸收波长(<300nm)以及所吸收光的低效利用，硫代磺酸酯的s-s键的直接均裂仍然存在挑战。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种具有光敏性和热稳定性的炔基硫代磺酸酯及其制备方法，该结构将炔硫片段引入合成一系列新型硫代磺酸酯，经紫外/可见吸收光谱实验，x-射线晶体衍射，dft计算以及热解和光解实验，证明该类新型硫代磺酸酯具有光敏性和热稳定性，可通过蓝光直接活化释放砜基自由基和炔硫自由基。

2、本发明主要利用磺酸酯结构中s-s键能较低，且分子结构容易吸收可见光发生自由基均裂，进而生成活性较高的炔基硫自由基完成各种炔硫模块的引入。

3、本发明以元素硫、炔基环碘试剂和芳基亚磺酸盐为原料的三组分偶联，通过cu催化，在溶剂和配体存在下，得到新型的s-炔硫基磺酸酯类化合物。

4、所述炔基环碘试剂的结构式为：

5、

6、芳基亚磺酸盐的结构式为：

7、r2so2m

8、s-炔硫基磺酸酯的结构式为：

9、

10、上式中，r1为硅烷基或芳基，r2为带有取代基的芳环；m为碱金属元素，包括、钠、钾、铯中的一种。

11、本发明提供了上述炔基硫代磺酸酯的制备方法，步骤为：在有机溶剂中，加入炔基环碘试剂(i)，芳基亚磺酸盐(ii)和单质硫，在铜盐催化剂与配体的作用下，反应形成[cui]中间体，然后捕获炔烃正离子形成[cuiii]中间体(iii)，再经过还原消除形成最终的炔基硫代磺酸酯(iv)。反应过程如下：

12、

13、反应式中，r1为硅烷基或芳基，r2为带有取代基的芳环，m为碱金属元素，包括、钠、钾、铯中的一种。

14、上述制备方法中，所述催化剂为三氟甲磺酸铜(cu(oac)2)、醋酸铜(cu(oac)2)、三氟乙酸铜(cu(tfa)2)中的一种；有机溶剂为乙腈、四氢呋喃、二氯甲烷或1,4-二氧六环溶剂中的一种。上述配体为1,10-邻菲罗啉、2,2'-联吡(bpy)、n,n'-二甲基乙二胺、5,5'-二甲基-2,2’-联吡啶的一种；

15、上述反应中，炔基环碘试剂，芳基亚磺酸盐，单质硫，催化剂和配体的摩尔比为1:(1-3)：(1-3):(0.1-1):(0.1-1)，优选的三者的比例为1:1.2:1.2:0.2:0.2；

16、上述反应中，以底物炔基环碘试剂为基准，有机溶剂的用量为：炔基环碘试剂溶于溶剂后的浓度为0.1-1mmol/ml，优选地，反应浓度为0.1mmol/ml；即炔基环碘试剂与溶剂的用量比为0.1mmol∶1ml。

17、上述反应中，反应温度为0-60℃，优选地，反应温度为25℃。

18、关于上述炔基硫代磺酸酯的制备方法，进一步说明其优选的工艺条件：上述催化剂优选三氟甲磺酸铜；上述配体优选1,10-邻菲罗啉。优选地，有机溶剂为四氢呋喃；优选地，溶剂用量为：每mmol炔基环碘试剂使用10ml有机溶剂。

19、本发明的反应机理如下：首先，亚磺酸离子与元素硫结合生成硫代磺酸盐，铜盐[cuii]被单质硫所还原并与配体结合为[cui]，硫代亚磺酸盐与[cui]结合，再通过捕获高价碘亲电试剂的炔基正离子经过氧化加成形成[cuiii]中间体，最后还原消除生成所需的硫代磺酸酯，释放出的[cui]进入下一个催化循环。

20、

21、本发明的有益效果：

22、本发明合成方法原料价廉易得，反应操作简单，反应条件温和，产率较高，官能团耐受性良好；本发明得到的s-炔硫基磺酸酯具有良好的光敏性和热稳定性，可通过蓝光直接活化，无需添加光敏剂便可释放磺酰基自由基和炔基自由基，具有多种反应性。

技术特征：

1.一种具有光敏性和热稳定性的炔基硫代磺酸酯，其特征在于：炔基硫代磺酸酯的结构式为：

2.一种权利要求1所述的具有光敏性和热稳定性的炔基硫代磺酸酯的制备方法，其特征在于包括以下步骤：在有机溶剂中，加入炔烃衍生物即炔基环碘试剂，芳基亚磺酸盐和单质硫，在铜盐催化剂与配体的作用下，反应形成[cui]中间体，然后捕获炔烃正离子形成[cuiii]中间体，再经过还原消除形成最终的s-炔硫基磺酸酯。

3.根据权利要求2所述的具有光敏性和热稳定性的炔基硫代磺酸酯的制备方法，其特征在于：炔基环碘试剂的结构式为：

4.根据权利要求2所述的具有光敏性和热稳定性的炔基硫代磺酸酯的制备方法，其特征在于：芳基亚磺酸盐的结构式为：

5.根据权利要求2所述的具有光敏性和热稳定性的炔基硫代磺酸酯的制备方法，其特征在于：铜盐催化剂为三氟甲磺酸铜、三氟乙酸铜、醋酸铜中的一种。

6.根据权利要求2所述的具有光敏性和热稳定性的炔基硫代磺酸酯的制备方法，其特征在于：配体为1,10-邻菲罗啉、2,2'-联吡啶、n,n'-二甲基乙二胺、5,5'-二甲基-2,2’-联吡啶的一种。

7.根据权利要求2所述的具有光敏性和热稳定性的炔基硫代磺酸酯的制备方法，其特征在于：反应原料炔基环碘试剂、芳基亚磺酸盐、单质硫、铜盐催化剂和配体的摩尔比为1:(1-3)：(1-3):(0.1-1):(0.1-1)。

8.根据权利要求7所述的具有光敏性和热稳定性的炔基硫代磺酸酯的制备方法，其特征在于：反应原料炔基环碘试剂、芳基亚磺酸盐、单质硫、铜盐催化剂和配体的摩尔比为1:1.2:1.2:0.2:0.2。

9.根据权利要求2所述的具有光敏性和热稳定性的炔基硫代磺酸酯的制备方法，其特征在于：反应温度为0-60℃。

10.根据权利要求2所述的具有光敏性和热稳定性的炔基硫代磺酸酯的制备方法，其特征在于：以底物炔基环碘试剂为基准，炔基环碘试剂溶于溶剂后的浓度为0.1-1mmol/ml。

技术总结本发明公开了一种具有光敏性和热稳定性的炔基硫代磺酸酯及其制备方法，属于有机合成技术领域。在有机溶剂中，加入炔基环碘试剂，芳基亚磺酸盐和单质硫，在铜盐催化剂与配体的作用下，反应形成硫代磺酸[Cu<supgt;I</supgt;]中间体，然后通过氧化加成捕获炔烃正离子，再经过还原消除形成最终的S‑炔硫基磺酸酯。本发明合成方法原料价廉易得，反应操作简便，反应条件温和，产率较高，官能团耐受性良好；实验证明，本方法得到的S‑炔硫基磺酸酯具有良好的光敏性和热稳定性，无需添加光敏剂即可通过蓝光直接活化，释放磺酰基自由基和炔基自由基，可完成多种反应位点的炔硫基模块化引入。技术研发人员：高文超,田俊,常宏宏,张娟,薛耀楠受保护的技术使用者：太原理工大学技术研发日：技术公布日：2024/11/14