一種雙氧水氧化二硫醚合成硫代芳基砜的方法

李術(shù)艷，柯炎平

一種雙氧水氧化二硫醚合成硫代芳基砜的方法

李術(shù)艷1,2，柯炎平3

（1.漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品與生物工程系,福建漳州363000；2.農(nóng)產(chǎn)品深加工及安全福建省高校應(yīng)用技術(shù)工程中心，福建漳州363000；3.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)材料與能源學(xué)院，廣東廣州510642）

以二芳基二硫醚（ArSSAr）為原料，以廉價(jià)環(huán)保的雙氧水（H2O2）為氧化劑，在碘單質(zhì)（I2）促進(jìn)下，以乙醇或二甲亞砜（DMSO）為溶劑，60℃下簡(jiǎn)便合成了S-芳基硫代芳基砜并通過(guò)核磁共振氫譜1H NMR和紅外IR對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行確證.該方法具有反應(yīng)條件溫和、原料易得和操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn).

二芳基二硫醚；雙氧水；S-芳基硫代芳基砜；氧化

砜類(lèi)化合物是合成天然產(chǎn)物和生物活性分子的重要中間體［1-4］，因其廣譜的生物特性而具有廣泛的應(yīng)用前景.同時(shí)作為重要的有機(jī)合成中間體被廣泛用于C-C鍵的形成、分子重組等反應(yīng)中.硫醚直接氧化制備砜類(lèi)化合物是最簡(jiǎn)單和最常用的合成方法［5］.在眾多研究中，各種氧化劑被不斷報(bào)道［6-7］，如二氧化錳、過(guò)氧化酮、過(guò)氧酸等.雖然這些氧化劑能快速地氧化硫醚制備砜，但反應(yīng)需要較高溫度，反應(yīng)過(guò)程又往往產(chǎn)生強(qiáng)酸強(qiáng)堿性溶液等，難以工業(yè)化.而雙氧水具有含氧量高，經(jīng)濟(jì)環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，作為清潔氧化劑備受?chē)?guó)內(nèi)外研究者關(guān)注［8-11］.雙氧水氧化硫醚制備砜的反應(yīng)中，一般都是在過(guò)渡金屬配合物催化下進(jìn)行的［11-17］.

硫醚氧化成砜的報(bào)道非常多，但二硫醚被氧化成硫代砜卻鮮有報(bào)道.硫代砜的結(jié)構(gòu)中既有C-S鍵(具有硫醚的特性)又有砜基，可能具有更強(qiáng)的生物活性，有望成為重要的有機(jī)合成和藥物合成中間體.鑒于硫代芳基砜具有潛在生物活性的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，嘗試了芳基二硫醚氧化制備硫代芳基砜的探索研究.結(jié)合綠色環(huán)保的理念，追求原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)、節(jié)能生產(chǎn)的效應(yīng)，設(shè)計(jì)了非金屬碘促進(jìn)的雙氧水氧化芳基二硫醚制備硫代砜的反應(yīng)，合成系列化合物.實(shí)驗(yàn)采用乙醇做溶劑，在60℃下反應(yīng)2~6 h即得到產(chǎn)物，無(wú)需加入金屬鹽等催化劑.化合物結(jié)構(gòu)經(jīng)紅外光譜，核磁共振氫譜等手段進(jìn)行確認(rèn)，目標(biāo)化合物的合成路線見(jiàn)圖1.該方法具有操作簡(jiǎn)單、綠色安全等優(yōu)點(diǎn).

1實(shí)驗(yàn)部分

圖1雙氧水氧化二硫醚制備硫代砜的反應(yīng)

1.1試劑及儀器

對(duì)苯二硫醚、4，4'-二甲基二苯二硫醚、4，4'-二硝基二苯二硫醚、4，4'-二甲氧基二苯二硫醚、4，4'-二氟二苯二硫醚、4，4'-二氨基二苯二硫醚、4，4'-二溴二苯二硫醚、4，4'-二氯二苯二硫醚、3，3'，5，5’-四氯二苯二硫醚、3，3'-二硝基二苯二硫醚均為分析純，購(gòu)于百靈威科技有限公司；雙氧水、純乙醇、碘均為分析純，購(gòu)于安耐吉化學(xué)試劑有限公司；薄層層析硅膠板(2.5 cm×8 cm)購(gòu)于煙臺(tái)江友硅膠開(kāi)發(fā)有限公司，TLC點(diǎn)板后，于紫外燈(254 nm)下顯色.

AVANCE-600型核磁共振儀(1H NMR:TMS為內(nèi)標(biāo)，DMSO-d6為溶劑，Bruker公司)，NICDLET 6700型傅立葉紅外光譜分析儀(KBr壓片)，ZF-20D型暗箱式紫外分析儀(購(gòu)自河南愛(ài)博特科技發(fā)展有限公司)，DSB-2100型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(購(gòu)自上海愛(ài)朗儀器有限公司)，智能恒溫磁力攪拌器（ZNCL-QS 130-60）(購(gòu)自河南愛(ài)博特科技發(fā)展有限公司)，TLE104E/02型電子天平（購(gòu)自梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司）.

1.2合成和表征

1.2.1產(chǎn)物S-芳基硫代芳基砜2的制備

在裝有磁力攪拌器的干燥的Schlenk管中加入二芳基二硫醚（1 mmol），雙氧水（4 mmol），I2（20 mmol%）和乙醇（或二甲亞砜DMSO）（2 mL），常溫?cái)嚢枞芙夂?，升溫?0°C充分?jǐn)嚢?~6 h.整個(gè)反應(yīng)過(guò)程用高效薄層色譜板（TLC）進(jìn)行監(jiān)測(cè).反應(yīng)完畢后，反應(yīng)液加入少量乙酸乙酯稀釋?zhuān)尤?匙300~400目硅膠粉，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀旋干，再用300~400目硅膠柱層析干法上柱分離純化，乙酸乙酯/石油醚（5:1）重結(jié)晶制得產(chǎn)品S-芳基硫代芳基砜，如圖2所示.

圖2反應(yīng)底物拓展范圍

1.2.2產(chǎn)物2的波譜表征

2a:S-苯基硫代苯基砜，無(wú)色固體，產(chǎn)率92%.1H NMR(DMSO-d6，600 MHz/p.p.m.):7.97(d，J=8.0 Hz，2 H)，7.88~750（m，3 H），7.47（d，J=8.0 Hz，2 H），7.29（t，J=8.0 Hz，2 H），7.24（t，J=8.0 Hz，1H）；IR(KBr) v：3 030，1 606，1 591，1 494，1 405，1 316，1 092，531 cm-1.

2b:4，4’-二甲基二苯基硫代砜，無(wú)色晶體，產(chǎn)率94%.1H NMR(DMSO-d6，600 MHz/p.p.m.):7.90(d，J=8. 0 Hz，2 H)，7.43（d，J=8.0 Hz，2 H），7.04（d，J=8.0 Hz，2 H），6.96（d，J=8.0 Hz，2 H），3.43（s，3 H），2.25（s，3 H）；IR(KBr)v：3 071，3 067，2 985，2 895，1 600，1 562，1 405，1 330，1 153，1 080，512 cm-1.

2c:4，4’-二甲氧基二苯基硫代砜，無(wú)色固體，產(chǎn)率86%.1H NMR(DMSO-d6，600 MHz/p.p.m.):7.79(d，J=8.0 Hz，2 H)，7.40（d，J=8.0 Hz，2 H），6.98（d，J=8.0 Hz，2 H），6.74（d，J=8.0 Hz，2 H）；3.81（s，3 H），3.68（s，3 H）；IR(KBr)v：3 077，2 989，2 893，1 606，1 591，1 494，1 405，1 316，1 092，1 050，501 cm-1.

2d:4，4’-二氯二苯基硫代砜，無(wú)色晶體，產(chǎn)率73%.1H NMR(DMSO-d6，600 MHz/p.p.m.):8.01(d，J=8.0 Hz，2 H)，7.37（d，J=8.0 Hz，2 H），7.33（d，J=8.0 Hz，2 H），7.30（d，J=8.0 Hz，2 H）；IR(KBr)v：3 030，3 052，1 600，1 543，1 402，1 343，1 135，1 092，734，547 cm-1.

2e:4，4’-二溴二苯基硫代砜，無(wú)色固體，產(chǎn)率79%.1H NMR(DMSO-d6，600 MHz/p.p.m.):7.88(d，J=8.0 Hz，2 H)，7.78（d，J=6.0 Hz，2 H），7.43（d，J=8.0 Hz，2 H），7.34（d，J=8.0 Hz，2 H）；IR(KBr)v：3 039，3 034，1 609，1 545，1 400，1 340，1 130，1 083，582，536 cm-1.

2f：4，4’-二氟二苯基硫代砜，無(wú)色固體，產(chǎn)率69%.1HNMR(DMSO-d6，600 MHz/p.p.m.):8.11(m，2 H)，7.46（d，J=8.0 Hz，2 H），7.43（d，J=8.0 Hz，2 H），7.38（d，J=8.0 Hz，2 H）；IR(KBr)v：3 030，1 601，1 548，1 407，1 321，1 262，1 145，1 063，528 cm-1.

2g：4，4’-二硝基二苯基硫代砜，淡黃色固體，產(chǎn)率51%.1H NMR(DMSO-d6，600 MHz/p.p.m.):8.37(d，J=8.0 Hz，2 H)，8.12（d，J=8.0 Hz，2 H），8.07（d，J=8.0 Hz，2 H），7.75（d，J=8.0 Hz，2 H）；IR(KBr)v：3 039，1 600，1 560，1 541，1 407，1 358，1 324，1 145，1 063，854，740，531 cm-1.

2h：4，4’-二氨基二苯基硫代砜，無(wú)色固體，產(chǎn)率79%.1H NMR(DMSO-d6，600 MHz/p.p.m.):7.66(d，J=8. 0 Hz，2 H)，7.14（d，J=8.0 Hz，2 H），7.01（d，J=8.0 Hz，2 H），6.61（d，J=8.0 Hz，2 H），5.90（d，J=6.0 Hz，2 H），5.01（s，2 H）；IR(KBr)v：3 605，3 039，1 606，1 580，1 540，1 400，1 358，1 310，1 140，1 063，852，742，537 cm-1.

2i:3，3’，5，5’-四氯二苯基硫代砜，無(wú)色固體，產(chǎn)率59%.1H NMR(DMSO-d6，600 MHz/p.p.m.):8.10(s，2 H)，7.67（s，1H），7.47(s，1H)，7.40（s，2H）；IR(KBr)v：3 030，3 052，1 600，1 543，1 402，1 343，1 135，1 092，734，547 cm-1.

2j：3，3’-二硝基二苯基硫代砜，黃色固體，產(chǎn)率47%.1H NMR(DMSO-d6，600 MHz/p.p.m.):8.78(s，1 H)，8.56~8.23（m，2 H），8.13（s，1 H），8.04（d，J=8.0 Hz，1 H），7.96~7.53（m，3 H）；IR(KBr)v：3 069，1 608，1 580，1 539，1 407，1 332，1 320，1 147，1 058，852，743，550 cm-1.

2結(jié)果與討論

2.1化合物的合成

2.1.1反應(yīng)條件篩選

在合成化合物硫代芳基砜時(shí)，首先選用了二苯基二硫醚與雙氧水在乙醇中的反應(yīng)為模型，考察了底物與氧化劑的摩爾配比、反應(yīng)溫度等條件對(duì)反應(yīng)結(jié)果的影響.

當(dāng)二苯基二硫醚與雙氧水以1:2的摩爾配比反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)物S-苯基硫代苯基砜的產(chǎn)率只有52%，而反應(yīng)體系中副產(chǎn)物增加.而當(dāng)將二苯基二硫醚與雙氧水的摩爾配比調(diào)整為1:4時(shí)，反應(yīng)體系中副產(chǎn)物明顯減少，得到的產(chǎn)物S-苯基硫代苯基砜的產(chǎn)率提高到92%.可見(jiàn)，氧化劑雙氧水的量對(duì)砜的生成影響較大.因此，在對(duì)反應(yīng)溫度進(jìn)行考察的時(shí)候，底物與雙氧水的摩爾配比選擇1:4.

確定了底物與雙氧水的配比之后，首先在室溫下考察二苯基二硫醚與雙氧水的反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)可以進(jìn)行，但反應(yīng)速度較慢，原料轉(zhuǎn)化率較低.反應(yīng)持續(xù)6 h，產(chǎn)率只有71%.而當(dāng)其它條件不改變，提高反應(yīng)溫度為60℃時(shí)，反應(yīng)只需2 h原料即轉(zhuǎn)化完全，產(chǎn)物收率提高到92%.可見(jiàn)，該反應(yīng)受溫度影響也較大.以上反應(yīng)條件的考察均是在碘為20 mmol%條件下進(jìn)行的.

2.1.2底物的拓展

通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比，獲得較佳的反應(yīng)條件如下：二苯基二硫醚（1 mmol）、雙氧水（4 mmol）、I2（20 mmol%），60°C.為進(jìn)一步研究該反應(yīng)條件的普適性，繼續(xù)探討了含其它取代基團(tuán)的二芳基二硫醚與雙氧水的反應(yīng)情況.

在合成其它S-芳基硫代芳基砜2（a~j）的過(guò)程中，當(dāng)芳環(huán)上的取代基為供電子取代基時(shí)，反應(yīng)比較容易進(jìn)行，反應(yīng)需要2 h即反應(yīng)完畢，如芳環(huán)上取代基為甲基、甲氧基、氨基等取代基時(shí).而當(dāng)苯環(huán)上的取代基為鹵原子或硝基等基團(tuán)時(shí)，反應(yīng)需要6 h完成.這可能是因?yàn)辂u基和硝基是吸電子取代基，直接影響了硫醚的氧化.同時(shí)，這些帶吸電子取代基化合物在乙醇中基本不溶，因此，當(dāng)用這些底物反應(yīng)時(shí)，體系改用了二甲亞砜（DMSO）為溶劑，反應(yīng)效果較好.

2.1.3注意事項(xiàng)

反應(yīng)結(jié)束后，當(dāng)用硫代硫酸鈉洗滌除去體系中的碘時(shí)，洗滌完畢TLC點(diǎn)板發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)物點(diǎn)消失，考慮可能是該處理方法不當(dāng)引起的.因此，嘗試了不洗滌直接過(guò)柱純化的方法，結(jié)果并未影響產(chǎn)物的純化.

2.2化合物2（a～j）的結(jié)構(gòu)分析

化合物2（a~j）在3 030 cm-1左右、1 600~1 500 cm-1區(qū)間內(nèi)都有峰說(shuō)明有苯環(huán)的存在，在1 350~1 310 cm-1之間都有吸收峰，證明化合物上有S=O鍵的存在，在1 100~1 080 cm-1則證明了各化合物中都有C-S鍵的存在.在1 300~1 050 cm-1處有峰，則證明C-O-C醚鍵的存在；在1 360~1 280 cm-1處有吸收峰，證明-NO2的存在.而在800~500 cm-1處有吸收峰，則證明C-X碳鹵鍵的存在.

3結(jié)語(yǔ)

報(bào)道了一種雙氧水氧化二硫醚制備硫代芳基砜的方法.該氧化體系(雙氧水-乙醇/二甲亞砜)適用于二芳基二硫醚的氧化，尤其是芳環(huán)上具有供電子取代基的二硫醚.該方法反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)時(shí)間較短、操作簡(jiǎn)便安全.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法具有一定的應(yīng)用適用性和普遍性.盡管如此，將反應(yīng)放在更為環(huán)保的溶劑中如無(wú)機(jī)溶劑體系中反應(yīng)將是又一新的課題.

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A Method for Synthesizing S-aryl Aryl Thiosulfonate by Oxidation of Hydrogen Peroxide with Diaryl Disulfides

LI Shu-yan1，2，KE Yan-ping3
（1.Department of Food and Biology Engineering，Zhangzhou Institute of Technology，Zhangzhou 363000，F(xiàn)ujian，China;2.The Applied Technical Engineering Center of Further Processing and Safety of Agriculture Products，Higher Education Institution in Fujian Province，Zhangzhou 363000，F(xiàn)ujian，China;3.College of Materials and Energy，South China Agricultural University，Guangzhou 510642，Guangdong，China）

The paper took ArSSAr as the raw material,the inexpensive and environmentally friendly H2O2as the oxidant,t(H2O2)as the oxidant,with the promotion of iodine element(I2),ethanol or dimethyl sulfoxide(DMSO)as the solvent,made the synthesis of S-aryl thioaryl sulfone at 60℃,which was confirmed by 1H NMR and infrared IR in its production structure.Such method was characterized as mild reaction conditions,easy availability of materials and simple operation.

diaryl sulfide;hydrogen peroxide;S-aryl aryl thiosulfonate;oxidation

O62

A%%%

1007-5348（2017）03-0067-05

（責(zé)任編輯：邵曉軍）

2016-12-28

福建省教育廳科技計(jì)劃項(xiàng)目（JA13388）；廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2016B020204005）；漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研項(xiàng)目（ZZY1308）.

李術(shù)艷（1981-），女，內(nèi)蒙古亦峰人，漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品與生物工程系講師，碩士；研究方向：有機(jī)化學(xué).