光催化C(sp3)─H直接硫醚化反应：温和条件下二硫化物介导的C-S键构建新策略

针对硫原子对金属催化剂的毒化效应导致C-S键构建方法发展滞后的问题，研究人员开发了光诱导C-H直接功能化策略，实现了二硫化物与醚类、烯丙基化合物、酰胺类等多种含C(sp3)─H底物在温和条件下的高效硫醚化反应。该体系具有底物范围广、条件温和、原子经济性高等优势，为硫醚化合物合成提供了新思路。

　　

在药物研发和功能材料领域，含硫有机化合物因其独特的生物活性和物理化学性质备受关注。然而长期以来，C-S键的构建面临特殊挑战——硫原子对过渡金属催化剂具有强烈毒化作用，导致其合成方法发展显著滞后于C-N、C-O等其他碳-杂原子键。传统硫醚化反应往往需要预官能团化底物、强氧化条件或贵金属催化剂，不仅步骤繁琐，还存在官能团兼容性差、环境污染等问题。这种"硫困境"严重制约了含硫化合物的高效制备，亟需开发绿色高效的C-S键构建新策略。

研究人员在《Asian Journal of Organic Chemistry》发表的研究工作中，创新性地将光氧化还原催化（photoredox catalysis）技术与C-H键活化相结合，成功开发出无需金属催化剂、在温和条件下实现的直接C(sp³)─H硫醚化反应。该反应以常见二硫化物为硫源，通过可见光驱动的自由基过程，实现了对醚类α位、烯丙位、酰胺β位等多种C(sp³)─H键的选择性官能团化，突破了传统方法对底物的限制。

研究采用光氧化还原催化体系，通过紫外-可见光谱和循环伏安法验证了反应的光物理过程，利用核磁共振和高分辨质谱对产物结构进行表征。实验结果表明，该反应对四氢呋喃、1,4-二氧六环等环状醚类，N,N-二甲基乙酰胺等酰胺类，以及二苄基二硫醚、二苯基二硫醚等芳香/脂肪族二硫化物均表现出优异的兼容性。动力学同位素效应实验证实了C-H键断裂是反应的决速步骤，电子顺磁共振捕获到硫中心自由基中间体，为反应机理研究提供了直接证据。

研究结果显示，在蓝光LED照射下，以有机光催化剂4CzIPN（四咔唑基苯二腈）催化时，二苯基二硫醚与四氢呋喃的反应收率可达92%。值得注意的是，该体系对含敏感官能团（如羟基、卤素）的底物同样有效，且无需惰性气体保护。通过条件优化发现，加入催化量的磷酸二氢钾可显著提高反应效率，表明质子转移在反应过程中起关键作用。

在机理研究部分，通过自由基捕获实验和中间体分离验证，提出了分步的氢原子转移（HAT）和硫原子转移（SAT）机制：光激发催化剂将二硫化物还原裂解产生硫自由基，随后选择性攫取C(sp³)─H键的氢原子形成碳自由基，最终通过自由基-自由基偶联完成C-S键构建。这种"一锅两步"的串联过程避免了传统方法中预制备卤代烃或金属有机试剂的繁琐步骤。

该研究的创新性体现在三个方面：首先，首次实现了光催化条件下未活化C(sp³)─H键与二硫化物的直接偶联，拓展了C-H功能化的反应类型；其次，建立的"无金属"催化模式有效规避了硫毒化问题，为含硫化合物合成提供了普适性方案；最后，反应在常温常压、可见光照射的温和条件下进行，符合绿色化学原则。这些突破不仅丰富了有机硫化学的工具箱，更为药物分子后期修饰和功能材料开发开辟了新途径。

在讨论部分，作者特别指出该方法在复杂分子修饰中的应用潜力——通过选择性激活特定位置的C-H键，可直接将硫醚基团引入药物骨架，避免传统方法中繁琐的保护-脱保护步骤。研究还展望了将该策略拓展至其他杂原子（如硒、碲）化合物合成的可能性，为后续研究指明了方向。这项兼具科学创新性和应用价值的研究，为C-H键直接官能团化领域注入了新活力。