过渡金属催化C-S合成

过渡金属催化的C-S的合成

摘要:过渡金属催化的C-S交叉偶联反应在有机合成方法学的研究中一直起着不可或缺的作用。这些经过交叉偶联反应所形成的一系列含碳-硫键结构的化合物，在染料、医药、农药、化工以及聚合物的制备中都有广泛的应用。不同过渡金属催化合成硫化物成为当前研究的一个热点。本文简单综述了不同过渡金属催化反应合成含C-S的化合物。

关键词:过渡金属；硫醇；催化；偶联反应；碳一硫键构建

Transition Metal Catalyzed Synthesis of C-S bond Abstract: transition metal catalyzed C-S cross coupling reaction plays an important role in organic synthetic methodology. The compounds synthesized through cross coupling reaction have very good biological activity and wide application in colorant, pharmaceutical, pesticide, and chemical industry , and the preparation of polymer.So transition metal catalytic synthesis of C-S bond becomes a hot issue. In this paper,transition metal-catalyzed reaction was briefly summarized.

Key words: transition-metal; thiols; catalyze; coupling reaction;C-S bond formation

许多含硫化合物具有生物活性，包括磺酰胺类抗生素和哮喘药物顺尔宁抗生素等[1-2]。多种含硫化合物的各类构建方法需要深入地研究，碳一硫键的构建和以及进一步的官能团化已经引起科学界的相当关注。硫化物，硫醇及它们的氧化衍生物在有机合成方面有广泛的应用[3-4]。与碳一氧键和碳一氮键的构建方法相比，有机金属试剂催化的碳一硫键的构建方依然是不足的。尽管人们始终认为硫能够毒化金属催化剂，但是金属催化的碳一硫键的构建方法研究有逐渐增强的趋势。

过渡金属催化通过偶联反应构建碳一硫键的各种方法有很多报道，我们接来将介绍不同的过渡金属催化合成碳硫键的这类反应最近进展。

1铜催化

乌尔曼偶联反应一般是亲核试剂和芳基卤代物在化学计量的铜催化剂下，高温反应合成二芳基化合物。此方面取得的进展基本上是扩展这种方法应用于芳基碳一杂键的形成，即乌尔曼缩合反应[5]。

在硫芳基化反应方面取得突破性进展的是用膦氮烯作为碱的铜催化乌尔曼缩合反应，得到高反应活性的硫酚[6]。与硫醇相比，4-巯基苯酚具有更好的亲核性，化学选择性很高。尽管具有这些很好的优点，但这种方法的主要缺点是采用了过量的昂贵的膦氮烯碱（scheme 1）。

Scheme 1

Buchwald报道了第一个经典的铜催化的合成芳基硫化合物的反应[7]。在碘化亚铜、乙二醇和碳酸钾的条件下，硫醇和芳基碘的偶联反应(scheme 2)。底物具有很好的官能团性兼容性，并且得到很好的收率。尤其是，反应可以在苯胺和苯酚的存在下进行。另外，存反应中乙二醇是作为配体稳定了铜催化剂。

Scheme 2

最近，Ranu和共同合作者报道了一篇关于芳基卤代物高选择性的硫化反应(scheme 3)[8]。这种氧化铝辅助的铜催化剂在胺化反应和醚化反应中以前有相关的应用。如果同样的反应条件下采用碳酸铯代替碳酸钾，就可以选择性地进行芳基溴和硫醇的偶联。此化学选择性是由于更强的碱碳酸铯极化了芳基溴键，使得铜可以在温和条件下氧化加成芳基溴化合物。

Scheme 3

Wu等人报道了邻碘苯胺和异硫氰酸脂在碘化亚铜的催化下通过分子c-s 键的串联反应合成2-氨基苯并噻唑（scheme 4），反应条件比较温和，只有50 摄氏度，操作比较简单，官能团的兼容性良好。

Scheme 4

Lee等人报道了乙烯基卤化物和硫醇在氧化亚铜的催化下生成乙烯基硫的反应(scheme 5)，芳基碘化物和硫醇只需要0.5 mol%的氧化亚铜而且不需要配体的参与就能进行偶联反应。在5 mol%氧化亚铜和10 mol%的1,10-啡罗琳的参与下，乙烯基溴化物和硫醇能够进行偶联反应，且产率较高。

Scheme 5

2镍催化

Migita报道了钯催化的硫醇的芳基化反应之后，紧接着Cris tau和合作者报道了一篇镍催化的合成二芳基硫化物的反应(scheme 6)[9]。采用二价镍和二配位的膦配体络合物作为催化剂，反应所需的催化剂用量很少。在此反应体系下需要较高温度和较长的反应时问，不过反应产率较高。

Scheme 6

最近，强配位能力的NHC-配体被研究发现可以很好地参与到镍催化的这类反应中。Zhang Y .G.等人就报道了关于这类的硫醇和芳基碘化物的偶联反应（scheme 7）[10]。

Scheme 7

镍催化剂同样被研究发现可以应用于插入双硫键来构建碳-硫键化合物方面。Taniguchi报道了在镍催化剂条件下二硫化物的芳基化反应(scheme 8)[11]。很多取代的碘化物和0.5个当量的二硫化物都能反应转化成相应的芳基硫化物。

Scheme 8

Taka gi,k.等报道了在碱性的碳酸钾和原位生成镍(0)催化剂dppf [dpp= 1,1'-双(二苯膦基)二茂铁]两者存在下，苯硫酚与等当量的碘苯反应，在25℃或在60℃溴苯中可以转化为有很好的得率的苯基硫化物（scheme9）。例如，苯硫酚与碘苯在25℃反应10小时，以97%的产率得到苯基硫化物。不对称硫化物也能由同一反应过程来制备。

Scheme 9

Taka gi等报道了在镍（0）催化剂催化下，芳基碘与硫脲的亲核取代得到芳基异硫脲碘化物。随后S-芳基异硫脲碘化物可以发生碱性水解得到相应的芳香硫醇，有几乎定量收率。用此方法可以很容易地由1,2一胺基碘苯和硫醇来制备2-苯硫脲胺碘。

由镍(II)催化的烯基卤化物与钠的苄基硫醇盐，经过类似的反应过程，可以用来制备二烯基硫化物和烯酮缩硫醛。在非质子溶剂中，如1,2-二甲氧乙烷和