电化学诱导的水相含硫化合物绿色合成方法学研究

Sulfur-containing compounds constitute the core motifs and building blocks of various bioactive molecules and exhibit a wide range of behaviors and unique functions. For example, MK-0524 was found to be the prostaglandin D2 (DP) antagonist, and, additionally, Rofecoxib and Etoricoxib were identified as very effective and specific cyclooxygenase-2 inhibitors. At the same time, green synthesis is a mission of the age to the synthetic chemists. Water as a kind of solvent can take many advantages, such as cheap, non-flammable, non-toxic, harmless and environment friendly, which are unavailable for the organic solvents. As a result, water is a kind of ideal reaction medium and the reaction in water is taken as one of the important contents of green chemistry. However, many sulfur-containing compounds are constructed in organic solvents and less aqueous phase reactions are reported. We intend to employ environmentally friendly sulfur-containing precursor molecules to carry out the electrochemical synthesis of sulfur compounds based on the previous research work, combined with the electrochemical method of this project and the organic reaction in water. On the other hand, we explore the synergetic effect of different kinds of electrodes in the organic reaction in water through the modification of the electrode. And this synergistic effect can be used to expand the range of organic reactions such as sulfonylation and thiolation in water and further construct sulfur compounds.

含硫化合物构成各种生物活性分子的核心基序，表现出独特的生物活性，如MK-0524被发现是前列腺素D2(DP)拮抗剂，Rofecoxib和Etoricoxib被鉴定为非常有效和特异性的环氧合酶抑制剂。同时绿色合成与制备更是时代赋予合成化学家的使命。水作为一种便宜、易得的溶剂具有的安全、无毒、无害、环境友好的优点，被人们认为是理想的反应介质，因而水相有机反应是绿色化学的重要研究内容之一。但是，很多含硫化合物的构建都是在有机溶剂中进行，水相反应报道较少。我们打算在之前的研究工作基础上，结合已发展的电化学方法和水相有机反应，以绿色环保优秀的含硫前体分子，开展电化学诱导水相构建含硫化合物的绿色合成方法学研究。另一方面，通过电极的修饰，探索不同种类电极在水相有机反应中的协同效应。并应用这种协同效应拓展水相磺酰化和硫化等有机反应的范围，发展水相有机新反应构建含硫化合物。

含硫化合物构成各种生物活性分子的核心基序，表现出独特的生物活性，同时绿色合成与制备更是时代赋予合成化学家的使命，在之前的研究工作基础上，结合已发展的电化学方法和水相有机反应，我们开展了水相电化学诱导含硫化合物的合成。按照项目计划，制备了用于含硫化合物构建的修饰电极，实现了电化学诱导的功能性含硫化合物的合成并研究了电化学诱导水相含硫化合物形成的反应机理。A）利用4-甲基-N-（2-乙烯基苯基）苯磺酰胺和叠氮化钠，实现了电化学条件下烯烃的氨基叠氮化反应合成3-叠氮基-1-甲苯磺酰亚胺类化合物并研究了其反应机理，该反应有较好的适应性范围，多种类型官能团取代的底物都能顺利地发生反应；B）利用4-甲基-N-(2-烯基苯基)苯磺酰胺和苯胺，实现了电化学诱导碘催化合成1-对甲苯磺酰基吲哚啉类化合物并研究了其反应机理，该方法反应条件温和，可在水相中进行，原子经济性高，提供了一种绿色环保经济的策略用以构建含硫吲哚啉类衍生物；C）利用4-甲基-N-(2-烯基苯基)苯磺酰胺，实现了电化学诱导碘催化合成N-磺酰基取代的吲哚类化合物并研究了反应机理，该反应条件温和，可在水相中进行，提供了一种构建含硫吲哚类衍生物的绿色方法；D）利用2-甲基喹啉、苄胺和TMSCN，实现了电催化三组分反应合成3-氰基取代的咪唑并喹啉环衍生物并研究了反应的机理，得到了含硫噻吩环取代的衍生物，该反应可在水相中进行，符合绿色化学发展要求。合成的目标化合物和合成方法在医药、有机材料和天然产物合成方面有潜在的应用。总体上，研究开展较为顺利，基本完成了项目的研究任务，完成了项目设定的科研成果发表任务和研究生培养任务。