?????? 盡管構筑C—S鍵的方法不斷改善, 但合成芳基硫化物的方法主要局限于金屬硫醇鹽和烷基或芳基鹵化物之間的縮合反應.而有機鹵化物回收的成本高, 不宜工業化生產, 相比之下, 羧酸是環境友好并且容易制備的試劑.近年來, 羧酸通過失去CO2脫除羧基引發的偶聯反應在合成化學領域已顯示出廣闊的前景.使用容易獲得的羧酸來構建雜環化合物, 用過渡金屬催化脫羧反應形成C—C和C—雜鍵是簡單且可持續的方案.與C—H鍵活化反應相比, 脫羧偶聯反應通常是通過失去CO2來完成, 它并不需要昂貴的有機金屬試劑, 同時又保持了傳統偶聯反應的區域選擇性優勢(Eq. 5).
???? 早在1966年, Nilsson等研究了Ullmann偶聯合成聯芳和銅催化的芳香酸脫羧反應之間的密切聯系, 他們認為往Ullmann反應混合物中加入羧酸有利于還原脫鹵(Eq. 6).然后, 他們用銅(Ⅰ)催化2-噻吩甲酸或2-糠酸14和碘苯15的脫羧偶合反應. 2005年Myers和Goossen等在金屬催化偶聯反應領域做出許多研究進展, 之后脫羧偶聯反應漸漸得到發展.
其后, 在2009年, Liu等提出新的簡單的合成路線(Eq. 7), 通過使用雙金屬系統催化芳基羧酸17和硫醇或二硫化物18進行脫羧C—S交叉偶聯來合成芳基硫化物19, 反應的收率最高達到75%.
此后, 他們又通過銅催化脫羧C—S交叉偶聯反應制備乙烯基硫化物21 (Eq. 8).在CuI和Cs2CO3的作用下, 芳基丙炔酸20與硫醇通過脫羧偶聯反應合成乙烯基硫化物, 底物適用性較好, 各種硫醇與芳基丙炔酸反應, 都能得到相應的乙烯基硫化物, 并且反應具有很高的產率, 可高達95%.對于Z-異構體具有高的立體選擇性.這種方法不僅加深了我們對脫羧反應的理解, 還提供了合成乙烯基硫醚化合物的簡便途徑.
隨后, Becht等報道了一種簡單的二芳基硫化物24的合成路線, 利用鈀催化的富電子-2, 6-二烷氧基苯甲酸衍生物22和二芳基二硫化物23脫羧反應.
該反應適用于具有給電子取代基的芳烴羧酸的C—S鍵形成, 是對先前Liu小組35C—S鍵形成的補充.這也是首例由芳烴羧酸通過脫羧偶聯反應形成C—Se鍵(Eq. 9).
Zhang等[37]報道了鈀催化喹諾酮衍生物25與二芳基二硫化物通過脫羧偶聯直接硫醚化的反應體系(Scheme 1).該反應可以在空氣中, 利用Pd(OAC)2和Ag2CO3雙催化劑進行催化, 構造喹諾酮衍生芳基硫化物26.另外, 該小組提出了可能的機理解釋:最初, 銀鹽體系下通過脫羧反應形成有機金屬中間體a, 隨后, PdⅡ與二芳基二硫化物反應生成PdⅡ配合物b.此后, 通過a和b之間的金屬轉移反應產生芳基PdⅡ物質c.最后, 芳基PdⅡ物質經過還原消除產生目標產物3和Pd0物質, Pd0物質又被氧氣氧化到PdⅡ形成一個催化循環.
Xu等同樣以二芳基二硫化物為硫源開發了銀類的催化體系(Scheme 2), 在反應溫度為60 ℃的溫和條件下, 銀介導了脂肪族羧酸的脫羧C—S交叉偶聯反應, 官能團顯示出良好的耐受性, 該體系以K2S2O8為氧化劑.它提供了另一種進行C—S鍵的脫羧偶聯反應合成烷基芳基硫化物的方法, 并且以相對較高的產率和選擇性獲得了相對應的烷基芳基硫化物.作者提出了可能的反應機理: Ag(Ⅰ)在過硫酸鹽的存在下被氧化成Ag(Ⅱ), 隨后, Ag(Ⅱ)與脂族羧酸結合, 通過脫羧途徑產生烷基自由基.然后, 烷基自由基攻擊二芳基二硫化物以產生目標產物.
由于脫羧偶合反應在化學技術中有巨大優勢, 因此研究人員極力尋求合適的催化體系用于脫羧C—S交叉偶合反應, 但這些體系往往面臨諸多條件的限制.因此, 加強對脫羧偶聯機理的深入探討, 對工藝條件的改善和優化、催化劑應用范圍的擴大都有著至關重要的影響.
化學慧定制合成事業部摘錄
