碳硫鍵的合成摘要：在學(xué)習(xí)了金屬有機(jī)化學(xué)這門課程之后，我決定將對碳硫鍵的合成來做一個(gè)小綜述作為我的課程作業(yè)。我將從金屬催化硫醚，亞砜和砜的合成來做一個(gè)小總結(jié)關(guān)鍵詞：碳硫鍵、金屬催化、亞砜，砜。引言：碳硫鍵在生物大分子中很常見，甲硫氨酸和半胱氨酸含有巰基，蛋白質(zhì)、生物酶、DNA中，蛋白質(zhì)都是必不可少的。含硫有機(jī)物在化工、醫(yī)藥以及材料商都有很廣泛的使用,這使得碳硫鍵的合成扎有機(jī)合成中占有重要的地位，Uhlenbroek早在1962年就以苯硫酚鈉鹽和多氯苯為原料合成得到部分二苯硫醚衍生物，但是反應(yīng)產(chǎn)率較低且耗時(shí)較長⑴。近年來,有很多文獻(xiàn)都報(bào)道了碳硫鍵的合成方法，大部分都是過渡金屬的催化。然而在我們的課程學(xué)習(xí)中，卻很少涉及硫化學(xué)，特別是碳硫鍵的合成。在這里我就簡單介紹下碳硫鍵的合成方法。硫醚的合成：金的催化：由于巰基和過渡金屬特別是金的配位作用非常的強(qiáng)，所以很容易造成催化劑中毒，失去催化作用，而這也是過渡金屬催化生成碳硫鍵的一個(gè)很關(guān)鍵的問題。在反應(yīng)（1）中，能與金發(fā)生配位的有雙鍵、醚、和巰基。金在此還是一個(gè)很強(qiáng)的lewis酸，文獻(xiàn)中也沒標(biāo)明該反應(yīng)的產(chǎn)率⑵，可見產(chǎn)率不理想。然而對金屬催化劑進(jìn)行改性卻可以強(qiáng)化催化作用，減少催化劑的中毒。PrR1=C6PrR1=C6H5,4-CH3-C6H4,4-CI-C6H4,4-CH3O-C6H4,C6H4CH2CH2BnSR_!(2)在反應(yīng)（2）中，相比于反應(yīng)（1）催化劑的配體進(jìn)行了改進(jìn)，當(dāng)R1為前三基團(tuán)時(shí)，雖然催化量只有5%,產(chǎn)率依然可以達(dá)到80%—96%［引，可見，當(dāng)對催化劑進(jìn)行改性，添加了不同的配體后，催化效果大增。銥催化：2011年，同濟(jì)大學(xué)趙小明教授等首次采用銥催化在二氯甲烷溶液中開發(fā)出合成手性選擇的碳硫鍵的反應(yīng)⑷，產(chǎn)率為34%-80%，1/2=94/6,98%ee。他還研究了溶劑對反應(yīng)的影響，發(fā)現(xiàn)只有在二氯甲烷溶液中才具有手性選擇，而在其他如THF中就沒有。

R1[lr(COD)CI]2R1[lr(COD)CI]2,1mol% SI嚴(yán) 2mol%L T：''OCO2Me R「NaSR2DCM,150C 1R.=Ph,3-MeOC6H4,4-Mec6h4,4-CIC6H4,4-BrC6H4,2-thienyl,PhCH2CH2,R2=C6H115aIIyI64 64 64 64R2r「= 、sr2 ⑶2鐵催化：王海波等人米用鐵催化，在過硫酸鈉、DMSO等條件下是硫羰基和苯環(huán)發(fā)生耦合[5],選擇性好，反應(yīng)溫度也很溫和，產(chǎn)率高，使用范圍也還錯(cuò)。最重要的是鐵催化劑的廉價(jià)與無毒使得該類型反應(yīng)具有很大的潛力。反應(yīng)的機(jī)理是：在過硫酸鉀的催化下，硫生成硫自由基,在鐵的配位作用下使硫和苯環(huán)上的發(fā)生耦合。10mol%FeCl31eq.NaS2O82eq.pyridineDMSO,800CHArSHN3=10mol%FeCl31eq.NaS2O82eq.pyridineDMSO,800CHArSHN3=Ph97%鈀催化：鈀作為萬能催化劑，在1978年，Migita首次報(bào)道用鈀催化鹵代芳烴和硫醇反應(yīng)生成碳硫鍵冋，但是該反應(yīng)（5）只限于溴代芳烴，而且反應(yīng)溫度高，時(shí)間長。R—SH亠 0R；「XPd[PPh3]4(10mol%) 何DMSOJOOOC r；C鈀催化2011年，南京大學(xué)張學(xué)勝等，用三苯基膦鈀為催化劑，氯代苯硫酚和氯代碘苯為底物，通過偶聯(lián)反應(yīng)形成了碳硫鍵合成幾十種多氯代苯硫醚化合物刀，該反應(yīng)操作簡單，反應(yīng)液后處理容易，收率也大多在70%以上，是一條合成多氯代苯二苯硫醚較好的方法（反應(yīng)6）Cln"Pd(PPh3)4■ClnClm46%-95%Cs2COCln"Pd(PPh3)4■ClnClm46%-95%Cs2CO3/Tol.1120C,16hClmArylthiolsm=0,1,2,3,5鈀催化碳硫鍵的生成最大的進(jìn)步是2006年，Hartwig和他的同事在鈀的存在下，用強(qiáng)的二齒配體生成穩(wěn)定的、高催化效果的催化劑⑻，產(chǎn)率為70%—99%。該反應(yīng)（反應(yīng)7）在百萬分之一的催化量下也能得到很高的產(chǎn)率，而且苯環(huán)上的很多官能團(tuán)如：羥基、氨基、。氰基、醛基、羧基、醚等未保護(hù)依然不受影響，選擇性相當(dāng)之好。Arylthiolsm=0,1,2R—SHR1PhSPd(0.01-3mol%)CyPF-tBu(0.01-3moj%)RCyPF-tBu=MeO98%MOtBu(1.2equiv)DMEorPhMellOOCNCR—SHR1PhSPd(0.01-3mol%)CyPF-tBu(0.01-3moj%)RCyPF-tBu=MeO98%MOtBu(1.2equiv)DMEorPhMellOOCNC90%StBuPhS91%SPhh2n銅催化：對硫的芳香化反應(yīng)一個(gè)很大的突破就是膦氰鹽對銅催化Ullmann縮合反應(yīng)的促進(jìn)[9],該反應(yīng)（反應(yīng)11）選擇性高,，但是唯一的缺陷就是需要過量使用昂貴的膦氰。(8)OH20mol%CuBr(8)OH4equiv.P2-EtOH PhCH3,1100C2equiv. 79%關(guān)于銅催化二苯硫醚的合成，Liebeskind提出了銅催化的機(jī)理[10],反應(yīng)（9）中用的銅催化劑還起到了堿的作用。該反應(yīng)反應(yīng)溫度很溫和，接近室溫，反應(yīng)收率也較好。廠*產(chǎn)b（oh）20mol5CuMeSal ?THF,40-500C廠*產(chǎn)b（oh）20mol5CuMeSal ?THF,40-500C83%(9)硫羰基制備苯并噻唑:在最初的苯并噻唑的金屬催化合成時(shí)便是采用的銅和鈀的催化。而且苯環(huán)上成環(huán)位上要有鹵素原子，不管是銅還是鈀催化在堿性條件下都能有很高的產(chǎn)率。后來發(fā)現(xiàn)，苯環(huán)上不需要鹵素原子也能使反應(yīng)很好的進(jìn)行，但是要加入氧化劑［11］，如在反應(yīng)（10）中，加入的氧化劑是DMSO（二甲基亞砜）。該發(fā)應(yīng)的機(jī)理還在研究中，目前認(rèn)為兩種比較可能的時(shí)自由基原理和親電原理。10mol%PdCI2(cod)50mol%Cul2equivn-Bu4NBrDMSO,12010mol%PdCI2(cod)50mol%Cul2equivn-Bu4NBrDMSO,120oC,16-24h(10)81%亞砜的制備:1mol%Pd2dba32mol%Josiphol在吧的催化與堿性條件下，亞硫酰化物經(jīng)消除酯生成亞硫酰負(fù)離子，然后在于碘苯偶合成二苯亞砜［12］。運(yùn)用該類反應(yīng)可以用于合成具有手性的物質(zhì)，廣泛應(yīng)用于藥物的合成與手性催化劑的制備。1mol%Pd2dba32mol%JosipholF3c4equivCs2CO3toluene,reefluxF3c下面這個(gè)反應(yīng)最引人注意的是反應(yīng)溫度為室溫，用的是廉價(jià)的醋酸銅，而且產(chǎn)物易分離,催化劑可循環(huán)。這個(gè)反應(yīng)是2008年，Kantam和他的同事發(fā)現(xiàn)的室溫下銅催化亞硫?；衔锏牟粚ΨQ偶聯(lián)反應(yīng)［13］。10mol%Cu(OAc)21equiv[bmin][OTf](12)r.t.12h10mol%Cu(OAc)21equiv[bmin][OTf](12)r.t.12h80%CF3砜的制備:鋅催化：鋅催化砜的合成條件反應(yīng)極其溫和，在室溫下反應(yīng)幾個(gè)鐘頭就能得到不錯(cuò)的收率14］，反應(yīng)條件是25—300C,反應(yīng)3—5個(gè)小時(shí)便可（反應(yīng)13）。此外該文作者還做了很多不同反應(yīng)原料的實(shí)驗(yàn)，可見該反應(yīng)適用范圍廣，且收率都受影響小。收率都在70%左右。Zn/THFr.t72%(13)

Zn/THFr.t72%(13)9OSOH39^02CH%1±9^029OSOH39^02CH%1±9^02除了鋅催化，還可以用鈀催化烯烴和本磺酰氯發(fā)生MizorokiHeck偶聯(lián)反應(yīng)【⑸，鈀插入到硫和氯之間，然后鈀和雙鍵配位，發(fā)生氯化氫消除，就生成了碳硫鍵。該反應(yīng)條件也比較溫和，只有60攝氏度，但是產(chǎn)率比較低，只有60%（反應(yīng)）Cl4mol%Pd(PPh3)4PhH,60Cl4mol%Pd(PPh3)4PhH,600CEt3N,70h60%hP硫醇加成三鍵:在1992年，Ogawa首次報(bào)道了用金屬催化硫醇加成炔烴，在此后，報(bào)道了一系列的過渡金屬催化硫醇加成炔烴。如下面這個(gè)反應(yīng)，在鈀的催化下，室溫下硫醇進(jìn)行反式加成"I。5mol%Pd(OAc)2Ph PPh2 C5mol%Pd(OAc)2Ph PPh2 C12H25SHEtOH,25OC,1h81%(15)Tp*RhL2Tp*RhL2or[Pd(SR)2]n-orMe2GCp2"Th[CH2TMS]2和鈀的催化硫醇加成炔烴相比，第九族的金屬催反應(yīng)卻朝著不同的方向進(jìn)行，有兩種產(chǎn)物，有線性產(chǎn)物和支鏈兩種，如下面這個(gè)反應(yīng)。但是給金屬加上不同的配體，該反應(yīng)的朝著某一方向進(jìn)行，而且選擇性很高"ICIRh(PPh3)3 s.-R'(16)R HSR' R硫醇加成三鍵的同時(shí)，羰基的插入:在合適的反應(yīng)條件下，通入一氧化碳可以在硫醇加成炔烴的時(shí)候，將羰基插入加成物中。［1&19］,如下面來那兩個(gè)反應(yīng)，雖然反應(yīng)產(chǎn)率不高，但是該方法可以用于合成一系列硫的衍生物。原料不僅是二硫化物，還可以是硫醇、硫酰胺、硫氰化物、硫酸酯等一系列硫化物。2mol%Pd(PPh3)4\ 60atmCO(PhS)2PhH,1000C,50h43%PhS(17)C6H13(PhS)2硫酯中雙鍵的插入:2mol%Pd(PPh3)414.5atmCOPhH,800C,15h56%(Zonly)PhC6H13 SPh在合適的反應(yīng)條件下，通入一氧化碳可以在硫醇加成炔烴的時(shí)候，將羰基插入加成物中。［1&19］,如下面來那兩個(gè)反應(yīng)，雖然反應(yīng)產(chǎn)率不高，但是該方法可以用于合成一系列硫的衍生物。原料不僅是二硫化物，還可以是硫醇、硫酰胺、硫氰化物、硫酸酯等一系列硫化物。2mol%Pd(PPh3)4\ 60atmCO(PhS)2PhH,1000C,50h43%PhS(17)C6H13(PhS)2硫酯中雙鍵的插入:2mol%Pd(PPh3)414.5atmCOPhH,800C,15h56%(Zonly)PhC6H13 SPhO(18)分子內(nèi)烯硫醚也能和炔烴發(fā)生加成成不僅僅飽和的硫醚能對乙炔進(jìn)行加成，如下反應(yīng)，環(huán)。該反應(yīng)在鈀的催化，甲苯溶液回流條件下發(fā)生Heck反應(yīng)［20］，能得到很高的收率。這主要是三個(gè)雙鍵能共軛，是產(chǎn)物穩(wěn)定。PhSBnNEt5mol%Pt(PPh3)4PhCH3,reflux90%(19)SPhEt(0)的催化下，硫酯加成炔烴，羰基會(huì)脫除21］。而且是反式加成。而如果是鈀催化，羰基還能保留，但是卻會(huì)出現(xiàn)順反異構(gòu)。該反應(yīng)收率高，選擇性好。如下反應(yīng)，在鉑PhPhO8mol%Pt(PPh3)4PhCH3,1400C,48h84%PhOPhS(20)小結(jié)：本綜述介紹了最近幾年碳硫鍵生成的各種金屬催化方法，包括：芳香硫醚、脂肪硫醚、硫醚烯、苯并噻吩、砜、亞砜，有直鏈的，也有成環(huán)的；又通過偶聯(lián)反應(yīng)制得的，也有通過加成；有貴金屬鈀催化、鉑催化、金催化，銥催化、也有賤金屬銅催化、鐵催化、鋅催化；催化劑有的要有特殊的配位體，有的只是簡單的鹵鹽或是直接金屬粉末。雖然硫會(huì)使金屬發(fā)生中毒，但是在本文獻(xiàn)介紹的反應(yīng)卻都有較高的收率，特別是偶聯(lián)反應(yīng)。催化劑的開發(fā)和新式反應(yīng)生成碳硫鍵的方法還得繼續(xù)，如往室溫下反應(yīng)、便宜的催化劑、高選擇性、高產(chǎn)率等方面發(fā)展。參考文獻(xiàn):Uhlenbrock,J,H.Chem.Abstr.l962,58,52995.KaoriAndo.Japan,JOC.Article.2010,75,8516-8521.MickaelJeanjacquesRenaultetal.TetrahedronLetters.2010,51,378-381.NingGao,ShengcaiZheng,WeikangYang,andXiaomingZhao.OrganicLetters.2011,V>l.13,NO.6,1514-1516.HaiboWang,LuWang,etal.ChemComm.2012,48,76-78.Migita,T.Shimizu,T.etal.Chem.Soc.Jpn.1980,53,1385-1389.張學(xué)勝，石佳奇等。有機(jī)化學(xué)，2011,Vol.31,NO.7,1107-1113.Fernanderz-Rodriguez,M.A.;Shen,Q.L.;Hartwig,J.F.Chem.Eur.J.2006,12,7782-7796.PalomoCQiarbideM,LopzR,TetrahedronLetters.2000,41,1283-1286.SavarinC,SroglJ,LiebeskindLS.OrganicLetters.2002,4,4309-4312.InamotoK,HasegawaC,HiroyaKetal.OrganicLetters,2008,10,5147-5150.MaitroG,VogelS,Sadaou