（有机化学专业论文）硫参与在杂环反应中的应用.pdf

摘要 由于硫原子的特殊性质，硫负离子的亲核性要比氧负离子强，硫 在有机合成中也容易形成硫筠正离子，含有炔丙基硫醚结构单元的化 合物也容易发生联烯重排，所以硫参与是有机合成中构建杂环化合物 的重要的手段。近年来也有很多的研究工作者通过硫参与的方法合成 了很多的杂环化合物。 本论文中，我们也是利用硫参与的方法合成了一系列的嗯唑衍生 物和苯并嘲噻吩衍生物。 ( 1 ) 以苯巯基丙炔为主要起始原料合成一系列的n ( 1 ( 苯亚磺酰 基) 2 炔4 基) 酰胺化合物，然后这种酰胺化合物根据p u m m e r e r 反应 机理，以无水二氯甲烷为溶剂，在三氟乙酸酐的作用下，从7 8 。c 缓慢升 至室温，得到相应的5 ( 2 苯巯基烯基) 1 ，3 嗯唑类化合物。通过本次 实验，我们发展了一种简单并且温和的p u m m e r e r 环化反应来合成 5 ( 2 苯巯基烯基) 1 ，3 嗯唑化合物。这种嗯唑类化合物存在于很多的 生物活性化合物、人工合成的中间体和医药品中。 ( 2 ) 以烯基炔丙基硫醚化合物为原料，在温和的有机强碱d b u 存在下，以甲苯为溶剂，促使炔丙基重排成联烯，从而发生分子内 d i e l s a l d e r 反应，一步合成4 ，5 二氢苯并h 噻吩。虽然本次实验中反 应底物的官能团适应性不是很好，但是本次合成4 ，5 一二氢苯并 c 】噻吩 操作简单，收率良好。这种苯并 c 】噻吩类化合物存在于很多的生物活 性化合物、人工合成的中间体和医药品中。 关键词：硫参与，杂环化学，嗯唑衍生物，p u m m e r e r 重排， 苯并【c 】噻吩衍生物 ab s t r a c t b e c a u s eo ft h es t r o n g e rn u c l e o p h i l i c i t yo fs u l f u rt h a no x y g e n ，s u l f u ri s e a s yt of o r ms u l f o n i u mi o na n dp r o p a r g y ls u l f i d ec o m p o u n d sa r ep r o n e t ojo i n t e n er e a r r a n g e m e n t t h e r e f o r e ，s u l f u rp a r t i c i p a t i o ni sa ni m p o r t a n t m e a n sf o rb u i l d i n gh e t e r o c y c l i cc o m p o u n d si no r g a n i cs y n t h e s i s i n r e c e n ty e a r s ，t h e r ea r eal o to fh e t e r o c y c l i cc o m p o u n d ss y n t h e s i z e dw i t h t h es u l f u rp a r t i c i p a t i o n i nt h i sp a p e r , w ei n v e s t i g a t e dt h es y n t h e s i so fas e r i e so fo x a z o l e d e r i v a t i v e sa n db e n z oh t h i o p h e n ed e r i v a t i v e su s i n gs u l f u rp a r t i c i p a t i o n f i r s t ，p h e n y l t h i op r o p y n ew a su s e da st h em a i ns t a r t i n gm a t e r i a l t o s y n t h e s i z eas e r i e so fn 一( 1 - ( p h e n y ls u l f i n y l ) 一2 一y l 一4 一y 1 ) 一a c e t a m i d e s a n dt h e ni nt h ep r e s e n c eo ft r i f l u o r o a c e t i ca n h y d r i d e ，w i t ht h ep u m m e r e r r e a r r a n g e m e n to ft h ea c e t a m i d e si na n h y d r o u sd i c h l o r o m e t h a n ea n dt h e t e m p e r a t u r es l o w l y r i s e nf r o m一78 t or o o mt e m p e r a t u r e ，t h e c o r r e s p o n d i n g5 一( 2 - ( p h e n y l t h i o ) v i n y l 一1 , 3 一o x a z o l e sw e r eo b t a i n e d t h e s eo x a z o l ec o m p o u n d sc a nb ef o u n di nm a n yb i o a c t i v ec o m p o u n d s a n du s e da ss y n t h e t i ci n t e r m e d i a t e s s e c o n d l y a l k e n y lp r o p a r g y ls u l f i d ec o m p o u n d sw e r eu s e da ss t a r t i n g m a t e r i a l st os y n t h e s i z e4 ，5 一d i h y d r o b e n z oh t h i o p h e n e si na n h y d r o u s t o l u e n e i nt h ep r e s e n c eo ft h em i l db a s ed b u ，a l k e n y lp r o p a r g y ls u l f i d e c o m p o u n d s w e r ec o n v e r t e d e f f i c i e n t l y t o 4 , 5 - - d i h y d r o - - b e n z o i i i 【c t h i o p h e n e s i n g o o dy i e l d s b e c a u s e o ft h e i m p o r t a n c e o f t h i o p h e n e b a s e dc o m p o u n d si nm a n ya r e a si n c l u d i n gm a t e r i a l ，m e d i c i n a l a n ds y n t h e t i c6 h e m i s t r y , b e n z o c t h i o p h e n e sa r ea l s oc o n s i d e r e da n i m p o r t a n tc l a s s k e yw o r d s ：s u l f u rp a r t i c i p a t i o n ，h e t e r o c y c l i cc h e m i s t r y , o x a z o l e d e r i v a t i v e s ，p u m m e r e rr e a r r a n g e m e n t ，b e n z o c 】t h i o p h e n ed e r i v a t i v e s i v 湖南师范大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 陈翱彻电叫p 年6 月尸 日 湖南师范大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南师范大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 ，保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密d 。 ( 请在以上相应方框内打“ ”) 作者签名： 导师签名： 丽删 么专卉 日期：加年 日期：2 夕i o 年 6 月髟 日 8 月牛日 硫参与在杂环反应中的应用 第一章绪论 1 1 硫化合物在化学中的应用 在元素周期表中，硫元素是第1 6 号元素，位于第三周期氧族元 素中，硫原子的电子构型为： s ：ls 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 4 3 d 0 硫原子最外层3 s 和3 p 电子轨道杂化可形成s p 3 杂化轨道，3 p 轨 道也可以和碳原子的2 p 轨道形成兀键。但两者形状不同，重叠较少， 并且由于符号相反的波瓣间的作用，使得兀键变弱，因而难生成稳定 的硫羰基化合物。此外，硫原子也可以和其它原子形成3 p - 3 p 兀键j 由于这种p 轨道之间重叠较少，所以这种兀键很弱，并且n 电子与核 相距较远，原子核对核外电子的作用减弱，这也是该键较弱的原因。 硫元素在自然界的存在形式是多种多样的。它可以以s 0 2 的形式 存在于大气中，也可以以无机硫化合物和有机硫化合物存在于石油和 煤当中。石油和煤的含硫化合物大多为有机硫化合物。对所有生物来 说，硫都是一种重要的必不可少的元素，它是多种氨基酸的组成部分， 尤其是大多数蛋白质的组成部分。硫化合物可以应用于肥料中，也广 泛应用在火药、润滑剂、杀虫剂和抗真菌剂中。 碳和硫直接相连的有机物称为有机硫化合物。它在数量上仅次于 含氮和含氧有机化合物。有机硫化合物可分为含二价硫的有机化合物 和含高价( 四价或六价) 硫的有机化合物两大类。很多人工合成的有 硕士学位论文 机硫化合物可应用于医药、农药、染料、溶剂、洗涤剂和橡胶硫化剂 等领域中。 动植物体内含有许多有机硫化合物，例如胱氨酸、半胱氨酸存在 于蛋白质中，硫辛酸是一种辅酶，二烯丙基二硫化物存在于芥子油中 等。生物体内的许多硫化物具有多种多样的生理功能，是生命活动不 可缺少的重要组成部分。例如生物体内的辅酶a 在生物合成和代谢 中是必不可少的。许多天然存在或人工合成的有机硫化合物是重要的 药物组成部分。例如常用的抗生素青霉素能够预防传染病。头孢菌素、 磺胺药也有很好的抗菌作用。例如柳氮磺吡啶口服后，在肠微生物作 用下分解成5 氨基水杨酸和磺胺吡啶。磺胺吡啶有微弱的抗菌作用， 它在药物分子中主要起载体作用，阻止5 氨基水杨酸在胃和十二指肠 部位吸收。 d i a z i n o n ( c 1 2 h 2 1 n 2 0 3 p s ) ，c h l o r p r i p h o s ( c 9 h l1 c 1 3 n 0 3 p s ) ，0 c e n d o s u l f a n ( c 9 h 6 c 1 6 0 3 s ) t 1 1 可以用做农药，而m e r o c y a n i n e s ，c y a n i n e 2 1 可以做染 料、溶剂、洗涤剂和橡胶硫化剂等。 有机硫化合物在有机化学特别是有机合成中有广泛的应用。 硫叶立德是一个稳定的两性离子型化合物，通式为：r 。r 2 s + 一 c 。r 3 。它是一类非常重要的有机中间体。1 9 8 2 年j k c r a n d a l l 报 导了分子内硫叶立德和酮的反应。硫醚在二氯甲烷中三氟化硼乙醚的 条件下形成锍盐，然后在叔丁醇钾作用下中得到环氧化合物( 图1 1 ) 【3 】0 硫参与在杂环反应中的应用 盼咖一秒暴一融品1 + 龟m 叫 图1 1 2 0 0 9 年，f s a r a b i a 课题组通过手性硫叶立德和不同取代基的醛 类化合物在温和条件下高选择性合成了一系列反式环氧胺类化合物。 这些手性化合物可以作为设计和合成天然产物的重要原料( 图1 2 ) r v o + ， h + 引够0 l k o h , e t o h 拐一k o h , e t o h 图1 2 is 1 r 吃y 0n i s 以 r q 南 缩硫醛在有机合成中也有很突出的用途。例如缩硫醛在兰尼镍催 化下氢解，可把羰基转化成亚甲基。2 0 0 7 年，j s y a d a v 小组在全合 成具有生物活性的海洋天然产物b i s t a m i d ea 时，就运用了此方法合 成b i s t a m i d ea 的原料中间体( 图1 3 ) 1 5 1 。 沼 一 硕士学位论文 tb。ps。、is；：；!s，扒otbs。bn!：塑!：tb。ps。，以。bn 图1 3 2 0 0 8 年，m r w a s i e l e w s k i 小组将羰基转化成亚甲基的过程中 也应用到缩硫醛在兰尼镍催化下氢解这种方法( 图1 4 ) 1 6 l 。 铲蒂笋r s p s j e t o 蕊o e t o 太o 图1 4 r a n e yn i ，h 2 ，e t o h ，9 8 磺酸及其衍生物在有机合成中也有很重要的作用。如对甲苯磺酸 可以作为合成缩醛、缩酮的催化剂。1 9 9 6 年，b k p a r k 利用磺胺类 化合物合成了一系列磺胺酸衍生物( 图1 5 ) 【7 1 。 图1 5 ho y 竺l q 蒿- h 2 0 e t o h 2 h ki：ll z 囟 q o 会 帅审静峨 一 生扣 竺叫苎州el：坐七口i 即 书船眩 量衲篙 书|；i+东 硫参与在杂环反应中的应用 1 2 硫参与在有机合成中的应用 硫参与在化学中有着很重要的应用。在无机化学方面，硫可以参 与碳纳米管和碳纳米线的制备。j l i u 发现在制备s w n t s 中加入含 硫化合物可以增加碳纳米管的密度，并且其光泽度也会提高【8 】oq x l i 研究发现在没有硫参与的情况下，要在2 7 0 。c 以上才能制备出p s i c 晶体，制备碳纳米线的产率也大大地下降( = 2 0 ) 。这说明硫参与对制 备碳纳米线的反应时间、反应温度以及产品的性质都有一定的影响 【9 】 o 硫参与的有机合成是指含硫合成前体中的硫单质或硫原子在合 成目标产物的过程中起到促进作用。若是没有这个硫原子，则可能很 难合成出所需的目标产物。下面简单介绍了硫参与在有机合成中的发 展及其应用。 1 2 1 硫单质参与的有机合成 2 0 0 9 年，t m i z u n o 用硫单质与脂肪仲胺、芳香伯胺在c o 和0 2 存在条件下反应，合成了一系列的不对称的尿素( 图1 6 ) 。 m i z u n o 推断反应过程中有硫单质参与。仲胺、硫和c o 形成盐，然 后在氧气的存在下形成二硫醚，二硫醚再和芳香伯胺反应生成尿素。 因为仲胺的位阻效应的影响，二硫醚和仲胺无法形成对称的尿素，伯 胺、硫和c o 不能直接形成二硫醚的原因是因为伯胺的亲核性比较弱 ( 图1 7 ) u 0 1 。 硕士学位论文 r i r 2 n h + h 2 n r 3r 4 5 + s 黑婴卫r 2 r 1 n c ( o ) h n 2 0 。 o c 1 6 h 。川 图1 6 r 3r 4 2p r 2 n h + c o + s _ p r 2 n c ( o ) s p r 2 n h 2 + p r 2 n c ( o ) s p r 2 n h 2 + l ( p r 2 n c ( o ) s ) 2 劣2 ( p r 2 n ) 2 c o 2p r 2 n h + c o + s 卜p h n h c ( o ) p h n h 3 + ( p r 2 n c ( o ) s ) 2 + 2p h n h 2 2 p r 2 n c ( o ) n h p h 图1 7 1 2 2 硫作为促进基团参与的有机人名反应 s j l a k 在1 9 9 8 年报道了硫参与在m i t s u n o b u 反应中的应用( 图 1 8 ) 1 i o 化合物l 在m i t s u n o b u 反应的条件下( p h 3 p ，d e a r ) ，c 6 h 5 c 0 2 h ， t h f , r to r6 0o c ) 反应得到主产物2 a 和副产物2 b ( 产率3 1 0 ) ，副 产物2 b 的形成是由于化合物l 中硫的参与。l a k 为了确认此硫参与 的机理，他选用了苯甲酸和d p p a 作为外来的亲和试剂和化合物3 反 应，都分别生成了4 b 和5 b 这样的副产物( 产率3 1 5 ) 。 t b d p s 0 图1 8 a t e r f o r t 研究了硫参与在s u z u k i 反应中的应用( 图1 9 ) 1 2 l 。 含硫化合物一般不能用于s u z u k i 反应中，因为硫容易引起钯催化剂 的中毒。t e r f o r t 以2 甲氧基异丁酰基作为保护基团，使得含硫化合物 6 可以和硼酸酯7 发生s u z u k i 偶联反应，生成8 之后再水解得到硫醇 化合物9 。 审、 1 3 0 3 p a l ( p p n 曲4 竖止q o y ，s o 火 8 图1 9 1 2 3 硫参与的 3 ，3 6 重排反应 1 2 3 1 含烯基烯丙基硫醚片段化合物的【3 ，3 6 重排反应 在有机合成中，硫参与的c l a i s e n 重排反应是构建c c 键的一种 审摹 硕士学位论文 重要的方法。有关烯基烯丙基硫醚重排的机理( 图1 1 0 ) 前人已经做 过很多相关的研究【1 3 1 。从热力学来说，硫参与的c l a i s e n 重排要比氧 原子参与的c l a i s e n 重排容易，主要是因为c s 键( 6 5 k j m 0 1 ) 要比 c o 键( 8 5k j m 0 1 ) 的键能要小。 锄一逞习一岛 图1 1 0 1 9 8 7 年，f t u b 6 r y 等人报道含烯丙基硫基的不饱和哌啶经过重 排之后形成硫羰基，硫羰基和烯基硫醇互变之后，硫再迁移到新形成 的双键上可形成一个含硫的五元杂环【1 4 1 。a u m a n n 小组曾经研究过含 有亲电性卡宾( f i s h e rc a r b e n e s ) 的相关化合物的反应，烯丙基硫 醇对化合物a 亲电加成，然后经过电环化反应并发生【3 ，3 1 3 重排反应 生成0 c ，p 不饱和的硫羰基化合物b ，其中的w ( c o ) 5 对0 c ，1 3 不饱和的硫 羰基有稳定的作用( 图1 1 1 ) 。 圆而牌一魂 b 百算 图l l l t h i o - c l a i s e n 取i i “” - k 、 受 e 一 一 硫参与在杂环反应中的应用 当乙烯基换成乙炔基时【16 1 ，同样也可以发生 3 ，3 】6 重排反应。丙 二烯基硫醚m 或者炔丙基硫酬18 1 ，经过 3 ，3 】6 重排和互变之后可以形 成噻吩环化合物。m a h a j a n 1 9 埽m a j u m d a r 2 0 1 就曾经介绍过这种杂环化 合物的合成实例。 烯基中的末端c 原子换成杂原子时，也可以发生类似的重排反 应，相关报道的文献也比较多。1 9 7 4 年，b a l a s u b r a m a n i a n 【2 1 l 研究了 2 炔丙硫基苯并咪唑类化合物中硫参与的c l a i s e n 重排反应。 1 9 8 3 年s a n e m i t s u 也研究了类似的重排反应( 图1 1 2 ) 【2 2 1 。在这两个例子 当中，c = c 键被杂环中的c = n 键代替。但是，有杂原子参与的【3 ，3 】6 重排反应并不像没有杂原子的烯基炔丙基硫醚这么容易发生互变，而 是需要在p d ( i i ) 的催化下才能发生。 p h , 严n - n h v 筹 图1 1 2 1 2 3 2 硫参与的 3 ，3 】6 重排反应在不对称合成中的应用 如同其它的【3 ，3 1 8 重排反应一样，硫参与的【3 ，3 1 8 重排反应也可以 形成具有手性的碳骨架。这种重排反应在形成c = c 【2 3 】和c 时具有 较好的立体选择性。例如硫代丙酰胺和硫代丙酸酯和，2 b u l i ，l d a , 习k i 卧 o m ，- r j 9 警堕耐 硕士学位论文 或者i - p r m g b r 作用之后和反式( e 型) 巴豆基的亲电试剂反应生成 烯基烯丙基硫醚，烯基烯丙基硫醚再经过【3 ，3 】6 重排反应生成一定比 例的反式( a n t i ) 产物( 图1 1 3 ) 。其中主要的原因是硫代化合物容易 经过动力学去质子化形成z - t h i o e n o l a t e s 并且 3 ，3 】6 重排反应具有立体 专一性 2 4 1 。 n , s 心r e f3 7 孙。o e n 扩o l a t e z t t l i 卢入，o t s 一洛： n m e 2 e r y t h r o ( a n t i ) 剑一 n m e 2 图1 1 3 。 f 几 扩m 吃 t h r e o ( s y n ) 若有一个手性中心与烯基烯丙基硫醚中心相连，经过 3 ，3 1 8 重排 反应之后生成的产物也具有手性中心。1 9 9 1 年b e s l i n 曾经研究过顺 式和反式的带羟基的手性c 1 的化合物的【3 ，3 1 8 重排反应( 图1 1 4 ) 2 5 1 。在一定的反应条件下，反应底物经过硫参与的 3 ，3 】6 重排反应之 后具有很好的立体选择性( s y n ：a n t i = 2 4 ：1 ) 2 6 】。 r 姒s r 釉 e 粤h 并 r 1 八s m e ，二 r 姒s 万r 黝： 图1 1 4 硫参与在杂环反应中的应用 1 9 9 4 年，m e y e r s l 2 7 1 首次报道了丫- 不饱和双环硫代内酰胺的【3 ，3 】6 重排反应具有很高的非对映选择性( d e 9 9 ：1 ) 。在合成s e s q u i t e r p e n e ( ) t r i c h o d i e n e 2 8 1 和手性环己酮时就运用了此方法( 图1 15 ) 。后来 该小组又发现在n i 或p d 催化作用下，手性双环的硫代内酰胺的硫参 与的c l a i s e n 重排反应在比较温和的条件下就可以发生，但是非对映 立体选择性不好。m e t z n e r 报道用其它的金属催化剂如c e c l 3 可以 提高非对映立体选择性f 3 l 】。 m 擎一连皇挑排弛， u n 。鼬 l - - - i n 愀 一旧u d 愀ii ：。卜鼬 图1 15 1 2 3 3 硫正离子参与的【3 ，3 】6 重排 o 3 位上有正电荷可以加速硫醚的【3 ，3 1 8 重排，此方法在吲哚基烯 丙基硫醚中有所应用f 3 2 】。某些生物碱的合成运用了类似的方法，例如 硫酰胺经过甲基化、烯丙基化后在温和的条件下重排生成帖类衍生物 【3 3 】。同样的，带正电荷的烯基烯丙基硫醚的化合物可以与碱作用之后 一乾形 毒s 硕士学位论文 再发生【3 ，3 】6 重排，之后和甲氧基结创3 4 1 。2 ，3 位的吲哚则是通过硫 叶立德中间态j 蝴t 3 ，3 】6 重排( 图1 1 6 ) 3 5 1 。 p h 2 c 0 2 m e s h 1 ) m e l ，k 2 0 0 s 2 ) b r c h 2 c h = c m e 2 旦! 望堕旦丛e ：墨鲈 r e f4 6 仆之b u 垫r e f4 7 bu吣鼬嚣即扩产buomecf3c h 2 0 h r e f4 7 r t , 3 0 r a i n6 9 r t 丝kb 崎吵恤些坠竺坚l 即警1 0 2 仁吣人 、s b u 夕 v 弋，j r n n 日 m r。 m 垦生! 竺生塑塑兰 1 r 讯 h f ：) x 三嘬h l n 图1 1 6 k 咖 1 9 7 8 年，b e l l u s 3 6 1 报道了乙烯酮和醚、硫醚、硒醚发生的【3 ，3 1 8 重排反应。由于3 位上的硫筠离子和2 位上负电荷的存在使得这种重 排可以在温和的条件下进行。但是这种反应存在 2 + 2 1 的成环反应的 竞纠3 7 1 。这种类似的【3 ，3 】6 重排也常用于缩酮的扩环反应3 8 1 。不过， 缩硫酮扩环产物的产率一般比较低【39 1 。后来，v e d e j s 对此实验进行改 进，提高了产犁4 0 1 。当乙烯酮是用z n 来脱卤制备时，z n c l 2 的存在 会使【3 ，3 1 8 重排变得容易，而在7 , - 醇二甲醚和z n c l 2 络合物的存在 下，发生的主要是【2 + 2 】的成环反应【4 1 1 。这种重排在立体化学方面也 l 硫参与在杂环反应中的应用 有所报道，在位阻较小的一面进攻可以以较高产率得到手性变换的产 物4 2 1 。a g g a r w a l 最近也报道了樟脑衍生物的扩环，并且这个反应有 很好的产率和非对映选择性( 图l 一1 7 ) 【4 3 】。 r 2 氐矿，r 1 + 引 = c ：。 r r r s c i 。 c h c l 2 0 0 c i e t 3 n 。h e x a n e 8 5 r e f5 1 矾1 ，- p r s o 卜叶秣r 2 1 8 0 ( 9 5 e e ) 只。m s 万e l = 5 5 ，一多予，o t b d m sr ( 8 5 e e ) o t b d m s x = o t b d m s ( 9 4 e e ) x=ntsbnf 9 5 e e ) r 1 c h c l 2 c o c l e t 3 n h e x a n e r t 6 7 - 9 5 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - r r e f5 6 s ，p r o 8 2 ( 9 7 ：3d r ) 8 9 ( 9 7 ：1 0d r ) p r 图1 1 7 1 2 4 硫参与的p u m m e r e r 重排反应 19 0 9 年，p u m m e r e 一删首次报道了亚砜化合物在乙酸酐条件下进 行的重排反应。人们称之为p u m m e r e r 重排反应。首先亚砜化合物在 乙酸酐的作用下，形成酰基氧基一硫正离子中间体；酰基氧基硫正离 子中间体的q 碳上的质子进行迁移，同时消去一分子乙酸，形成硫 1 3 型耐 硕十学位论文 正离子中间体；体系中的醋酸根负离子作为亲核试剂进攻硫正离子， 得到a 取代硫化物( 图1 1 8 ) 。自从p u m m e r e r 重排反应发现以后，人 r 兰竺竺兰型竺一r 1 y s r 2 r 1 v s 、r 2 一 o a c 一描、夕。 r 1 v 各r 一r 1 v s 、r 2 1 2 4 1 硫参与的p u m m e r e r 重排反应在固相化学中的应用 亚砜的p u m m e r e r 重排反应可以有效构建成碳环和杂环。【硫代羰 基化合物经过活泼硫正离子的形成可以很好的接受亲核基团的进攻。 而p u m m e r e r 反应在固相化学中的应用主要是通过硫原子联系起来( 图 1 1 9 ) t 4 5 1 。 s _ a n _ b u b u j o u h s ，詈曲s 门 图1 1 9 2 0 0 1 年，g i l l e sh a n q u e t 和g u ys o l l a d i e 研究发现，对烷氧苯基 亚砜树脂作为一种新型连结体在固相合成二醇中有着很重要的应用 硫参与在杂环反应中的戍用 。、o 星哭竺。、q 星犬s l；1)篡tfaa 旧口s h 卫p 。、口s 。j o t r b s 研七譬了s 奄一o 飞o 昨s o 豇z | t 瞰 瞬。一帮 硕十学位论文 0 0 2 y 洲一o s j r l 旦 星r 上2r i 2 r 2 0 0 2 y s jr i 一廿文r ， 1 2 4 2 硫参与的p u m m e r e r 重排反应在不对称合成中的应用 1 9 8 1 年，m a r i n o 4 9 3 首次报道p u m m e r e r 重排反应在不对称合成中 的应用。他通过研究烯基亚砜和二氯烯酮之间的环加成反应发现，这 种立体选择性取决于烯基亚砜的e 或z 构型( 图1 2 3 ) 。 一 k - 旷r 1 一莰。 图1 - 2 3 而后来b r a v o 5 0 1 研究烯基亚砜和二氯烯酮的环加成反应时发现， 反应体系中存在三氯乙酰氯时，p u m m e r e r 重排过程中经过 3 ，3 6 重排 可以得到9 8 c c 的反式内酯。 1 9 9 9 年，r u a n o 5 1 1 利用分子内p u m m e r e r 重排反应不对称合成了 a n t h r a c y c l i n o n e s ( 图1 2 4 ) 。羟基亚砜化合物在t m s o t f 存在下经过 p u m m e r e r 重排反应形成硫正离子后，芳香环作为亲核试剂进攻硫正 离子形成了双环结构。这种立体转换主要取决于羟基化的手性碳原 硫参与在杂环反应中的应用 1 m s0 t 丫 d i p e a 0 l 8 0 d c 图1 2 4 0 y = c h o c h 3 e t c o m e 2 0 0 0 年，g s o l l a d i 6 5 2 1 等人研究顺式羟基亚磺酰基丁内酯化合物 时发现，在比较温和的p u m m e r e r 重排反应条件下这种丁内酯也能得 到很好的立体选择性( d e 9 8 ) ( 图1 - 2 5 ) 。 毒芦飘。4 三f 3 竺蹿o 儿i b s om 一巾。w o t b s o 洲 r 鹃 眠一 图1 2 5 1 2 4 3 硫参与的p u m m e r e r 重排反应在杂环化学中的应用 当亚砜化合物分子内存在亲核试剂时，p u m m e r e r 重排反应过程 中，分子内的亲核试剂可以进攻硫正离子中间体( 图1 - 2 6 ) t 5 3 1 这样，硫 化合物可以环合形成环状化合物。当亚砜化合物分子内的亲核试剂为 n ，0 等杂原子进攻硫正离子中间体时，可以形成杂环化合物。因此， p u m m e r e r 重排反应广泛应用于杂环化学中。 硕士学位论文 图1 2 6 1 9 8 6 年，h i s h i b a s h i 5 4 】在合成t r a c h e l a n t h a m i d i n e ( 颈花脒) 时应 用p u m m e r e r 重排反应来构建中间体( 图1 - 2 7 ) 。 一一1 p - h o h 2 。稔 - 图1 2 7 m s d b u r k e 【5 5 】在1 9 9 4 年合成燕麦曲霉素的过程中也应用到此 反应( 图1 - 2 8 ) 。 p h c 1 8 图1 2 8 1 9 9 6 年，a p a d w a 等人报道了一种合成呋喃基【3 ，4 b u i j l 哚化合 物的方法【5 6 1 。这种合成方法是经过p u m m e r e r 重排诱导的环化反应形 成的。这种呋喃基【3 ，4 6 1 弓i 哚化合物还可以与双烯体发生d i e l s a l d e r 反应形成一些聚杂环体系( 图1 2 9 ) 。 4 g o 一 筹 妒中b耐 c 心 归一 署 硫参与在杂环反应中的应用 p h s 0 2 1 e t s h d b u 2h + a c e t o n e - - - - - - - - - - - - - - - - a c 2 0 p - t s o h - - - - - - - - - h p h s 0 2 n a l 0 4 ， d o x a n e p h s 0 2 x = n p h o 图1 2 9 2 0 0 0 年，a d a i c h 等人合成了一种新的5 ，1 1 b 一桥异吲哚基口， j 6 】异喹啉化合物( 图1 - 3 0 ) 5 7 】。这是第一次有关于0 【芳香亚胺基 芳基硫醚化合物经过p u m m e r e r 重排反应一锅法合成桥状异吲哚基异 喹啉化合物的报道。 0 图1 3 0 p h i l i pm a g n u s l 5 8 】等人在2 0 0 2 年利用硫参与的p u m m e r e r 反应合成 了5 苯巯基取代的嗯唑衍生物( 图1 - 3 1 ) 。 r 卧旦r 弧p 。一对渤一协卧一r 飞p 。一一c 一占乡 图1 31 o r r 鼢s p h l f 一 耐一 越 一 薹i t 一 2 。督 f i= 硕士学位论文 2 0 0 7 年，h y o r i m i t s u 等以芳基烯酮二甲硫基缩酮一氧化物在三 氟甲磺酸酐的作用下经过p u m m e r e r 重排反应环合形成2 甲硫基苯并 噻吩( 图1 - 3 2 ) 例。这种合成方法可以用来合成多取代的苯并嘲噻 吩。 r ，蛾r 2 旦r 1 哔一r 1 哎 r 1 囝文s 旦 r 2 图1 3 2 r 1 9 孓s 1 3 嗯唑衍生物的研究进展 自从18 4 0 年z i n i n 6 0 1 首次报道合成出嗯唑以来，已经有很多文 献报道合成嗯唑和嗯唑衍生物。下面主要介绍近几年来人们对嗯。 唑衍生物的合成研究。 2 0 0 0 年，j s i s k o 研究组用醛类和取代芳基对甲苯磺酰基甲基 异腈反应简单有效的合成了单取代和二取代的嗯唑化合物【6 1 1 。以氯 乙醛和对氟苯基对甲苯磺酰基甲基异腈为例，首先甲醛和异腈化 合物发生环加成反应形成唑啉，然后经过消去反应得到嗯唑化合 物，并且能达到不错的产率( 图1 3 3 ) 。 硫参与在杂环反应中的应用 卜长加音 ，+ f 音i t o l 0 2 气 f 矿 l 甲 l 、t o i t 秒l f j 图1 3 3 2 0 0 2 年，r j h e r r 实验组合成了5 一( 2 - 1 t i 氧基一4 一硝基苯基) 嗯唑化合物( 图l 一3 4 ) 。这种嗯唑化合物是合成v x 4 9 7 的重要9 4 f - - i 体( 图1 - 3 5 ) 6 2 1 。 n ，o h 。刑囝= ：一n a n o 2 h c i 刚，一n 2 x 竺锻b = f 0 2 n 砖h n o h ，n a l 竺刚取量o 一刚0 - | 0 2 n 砖拍l 竺刚取量一刚 图1 3 4 刚醒+ 刚旷钭一 2 0 0 3 年，j w k e l l y 利用二肽合成了带有嗯唑环的氨基酸( 图 1 3 6 ) 6 3 1 。如f m o c d 丙氨酸和l 苏氨酸苯甲酯偶联形成的二肽经过 d e s s m a r t i n 氧化后得到相应的酮，这种酮在三苯氧膦和三氟甲磺酸 酐的作用下可以形成嗯唑环。 o c n h 飞 9 0 h 图 r踟 硕士学位论文 州n h n 一 ； m 训n 弋o 兆卧 、 图1 3 6 2 0 0 4 年，p w i p f 等人研究合成了2 ，5 一二取代一5 一嗯唑基一羰基 化合物和2 ，4 ，5 一三取代一5 一嗯唑基羰基化合物【6 4 】( 图1 3 7 ) 。这 些化合物是通过炔丙基胺在二氧化硅调控下经过环异构化作用形 成得到的，产率可达9 0 以上。 r c o c i ，e 2 3 n 1 n - b u l i ( 2 2 e q ) 1 亚ch2c12,rt 沁y rj 竖立阳人沁y r o i i 2 p h c h o ，- 7 8 。ct oo 。c 0 i i d e s s m a t i no x i d c h 2 c 1 2 r t o 0 p “v 0 r 浆尊獬州p h 一型墨蝗竺 图1 3 7 2 0 0 5 年，c j m o o d y 等人采用r h ( i i ) 催化3 一吲哚基一0 c 一重氮基一p 一 酮酯类化合物得到5 一( 3 一吲哚基) 嗯唑化合物m a r t e f r a g i n “6 5 1 ( 图 l 一3 8 ) 。m a r t e f r a g i na 是一种很好的油脂过氧化反应的抑制剂。 r o h 2 n 、上上 + n o 图1 3 8 2 2 n卜。 疆。等 。pr 犷。 等3 硫参与在杂环反应中的应用 2 0 0 9 年，b n c h e n 等人在研究u g i 反应时，用氨水作为供胺体 在非亲核溶剂2 ，2 ，2 三氟乙醇成功得到5 胺基嗯唑化合物。u g i 反应产物一步反应就可以得到5 一胺基嗯唑化合物，同时通过这种 方法好可以得到n 一取代5 一胺基噻唑化合物( 图1 - 3 9 ) 6 6 1 。 oo r 1 儿o h + r 2 八h + n h 3 + r ，式n 弋署叩八羚r ， 1 4 苯并 d 噻吩衍生物的研究进展 苯并 c 噻吩的化学性质非常特殊，因为它缺乏完整的苯环， 因此在化学性质上苯并 c 噻吩很容易通过1 ，3 位发生环加成反应 而形成一个完整的苯环。下面简要介绍了苯并 c 噻吩及其衍生物 的研究进展。 1 9 5 4 年，o d a n n 等人发现使用2 ，5 一二取代的噻吩与l ，4 一二 酮进行双f r i e d e l c r a f t s 烷基化反应可以得到苯并 c 噻吩衍生物 ( 图1 - 4 0 ) 6 7 1 。 也手萨型 图1 4 0 2 3 一 oq 硕士学位论文 1 9 6 9 年，m e m a n n 发现，从l ，4 一二氢一l ，2 一二芳酰基苯与 硫化物通过纯净的氧化反应可以生成苯并 c 噻吩衍生物( 图1 4 1 ) 1 6 引。前者可以由1 ，3 一丁二烯与1 ，2 一二芳酰基炔经过d i e l s a l d e r 加成反应得到。 图1 4 1 1 9 7 1 年，m pc a v a 等人成功的从二氢苯并 c 噻吩的硫氧化 物的消除制备出苯并 c 噻吩【6 9 1 。通过二氢苯并 c 噻吩的硫氧化 物在一级中性氧化铝的作用下得到苯并 c 噻吩( 图1 4 2 ) 。得到 的产率非常高。这种方法已经成功的应用于苯并 c 噻吩化合物的 制备。 门 图1 4 2 1 9 9 7 年，j m v a n d e r z a n d e 以邻苯二酰氯为原料合成了l ，3 - 2 噻 吩基苯并 c 噻吩( 图1 4 3 ) 7 0 1 。这种l ，3 二噻吩基苯并 c 噻吩通 过电聚合作用形成聚合体后可以作为一种传导性材料。这种聚合 体在材料方面有广泛的应用。 ； 硫参与在杂环反应中的应用 2 - b r o m o t h i o p h e n e m g 图1 4 3 1 9 9 8 年，m p c a v a 在前人的基础上合成了一系列的1 ，3 - - 噻 吩基苯并 c 噻吩衍生物( 图1 - 4 4 ) 7 1 1 。这些l ，3 二噻吩基苯并 c 噻吩衍生物的合成意味着将会有更多新型材料的出现。 一b r q 为卧詈 2 n h 4 c i 3 l a w e s s o n sr e a g e n t 图1 4 4 2 0 0 8 年，t m s w a g e r 等人研究合成了一种新的苯并 c 噻吩衍 生物( 图1 - 4 5 ) 【7 2 】。这种苯并 c 噻吩衍生物可以构建成一种新型 的近红外荧光团。目前，这些化合物应经应用于生物医学上的造 影剂【7 2 】。 噶掣娑f 挚 图1 4 5 2 5 r急 n 8 队 洲一 $ r 硕上学位论文 1 5 总结与展望 杂环化合物广泛存在于自然界中，与生物学有关的重要化合物多 数含有杂环母核，例如核酸、某些维生素、抗生素、激素、色素和生 物碱等。此外，人们还合成了多种多样具有各种性能的杂环化合物， 其中有些可作药物、杀虫剂、除草剂、染料、塑料等。因此，人们越 来越关注杂环化合物的研究。人工合成的杂环化合物也可以广泛应 用于生物活性化合物、人工合成的中间体和医药品的合成。硫杂 环化合物作为杂环化合物的重要组成部分，更是得到人们的密切 关注。可以预料，随着杂环化合物的深入研究，更多的硫杂环化 合物将会相继报道出来。而硫参与作为合成硫杂环化合物的重要 手段，今后将会得到更加深入的研究