光催化烯烃1,2-碳硫醚化反应：N-羟基邻苯二甲酰亚胺酯与烷基硫代硫酸盐的高效协同策略

本研究针对烯烃双官能团化反应中碳-硫键构建的挑战，开发了一种温和的光催化体系，利用N-羟基邻苯二甲酰亚胺酯(NHPI esters)作为碳源、烷基硫代硫酸盐(alkyl thiosulfates)作为硫源，实现了烯烃1,2-碳硫醚化(1,2-carbosulfenylation)。该方法具有操作简便、底物范围广、官能团耐受性优异等特点，为二烷基硫醚（包括甲硫醚）衍生物的合成提供了新思路。机理研究证实烷基自由基优先参与反应，形成高区域选择性的产物。

　　

在有机合成化学领域，烯烃的双官能团化反应一直是构建复杂分子骨架的核心策略。其中，同时引入碳和杂原子的1,2-双官能团化反应因其能快速增加分子复杂度而备受关注。然而，现有方法在碳-硫键构建方面存在明显局限：传统硫醚化反应往往需要强氧化条件或贵金属催化剂，导致官能团兼容性差；而自由基型碳硫醚化反应则面临区域选择性控制和硫源毒性等问题。这些瓶颈严重制约了含硫药物分子（如青霉素类抗生素）和功能材料的开发效率。

针对这一挑战，研究人员开发了一种创新的光催化体系。该研究利用可见光驱动的光氧化还原催化策略，以易得的N-羟基邻苯二甲酰亚胺酯(NHPI esters)作为碳自由基前体，烷基硫代硫酸盐(alkyl thiosulfates)作为稳定无毒的硫源，在温和条件下实现了烯烃的1,2-碳硫醚化(1,2-carbosulfenylation)。通过系统优化反应条件，发现4CzIPN（一种有机光催化剂）在蓝光照射下能高效引发自由基级联反应。

关键技术包括：1）光氧化还原催化体系筛选（采用4CzIPN/蓝光LED组合）；2）自由基捕获实验（使用TEMPO验证自由基中间体）；3）氘代标记实验（追踪氢原子转移路径）；4）电化学分析（测定底物氧化还原电位）。这些方法共同证实了反应的自由基机理。

底物适用范围研究
测试了40余种烯烃底物，包括苯乙烯衍生物、烯丙基醚、烯基酰胺等，均以中等至优良收率（45-92%）获得目标产物。特别值得注意的是，该方法对卤素（F、Cl、Br）、酯基、氰基等敏感官能团表现出卓越的耐受性，甚至适用于含游离羟基的底物。

机理验证实验
通过自由基钟实验观察到环丙烷开环产物，确证烷基自由基中间体的存在。竞争动力学实验显示烷基硫代硫酸盐的RS-基团优先与碳自由基结合，这种选择性源于硫中心自由基较高的亲电性。时间分辨荧光光谱证实光催化剂与NHPI酯之间的单电子转移(SET)是反应的引发步骤。

合成应用展示
成功将甲基硫代硫酸钠转化为甲基硫醚结构，这一转化在药物修饰中具有重要意义。此外，通过三步反应完成了抗炎药塞来昔布类似物的后期硫醚化修饰，收率达65%，展示了方法的实用价值。

该研究通过巧妙的反应设计，解决了碳-硫键构建中的选择性控制难题。其核心创新点在于：1）首次将NHPI酯与硫代硫酸盐结合，构建碳-硫双自由基加成路径；2）通过硫中心自由基的极性匹配效应实现高区域选择性；3）开发了无需金属参与、官能团耐受性极佳的反应体系。这些发现不仅为含硫化合物库的构建提供了高效工具，也为光催化自由基反应的设计提供了新范式。论文中揭示的"极性反转"策略（即硫自由基与富电子烯烃的选择性结合）可能启发其他杂原子双官能团化反应的发展。这项发表于《Organic Letters》的工作，标志着有机硫化学领域的重要突破。