在用氧酮合成m-和p-取代的3-芳基-2-三氯甲基-1,3-噻唑烷-4-酮亚砜的过程中表现出的立体选择性

《Journal of Heterocyclic Chemistry》：Diastereoselectivity in the Synthesis of m‐ and p‐Substituted 3‐Aryl‐2‐trichloromethyl‐1,3‐thiazolidin‐4‐one Sulfoxides With Oxone

选择性氧化

　　在有机化学研究中，硫氧化反应是一种重要的化学转化，常用于合成具有特定生物活性的化合物。本研究聚焦于一种名为3-芳基-2-三氯甲基-1,3-噻唑烷-4-酮的化合物，探讨其在Oxone（过硫酸氢钾）和KMnO?（高锰酸钾）条件下的S-氧化反应。这些化合物因其广泛的生物活性，包括抗肿瘤、抗菌、抗真菌、杀虫、抗炎和抗氧化作用，而备受关注。因此，研究它们的氧化反应不仅具有合成意义，还可能为开发新型药物提供重要线索。

Oxone作为一种氧化剂，因其环境友好、成本低、使用安全等优点，成为研究的热点。Oxone可以将硫化物选择性地氧化为亚砜或砜，但其选择性通常依赖于氧化剂的用量、反应温度和溶剂。在本研究中，所有测试的化合物在室温下使用3当量的Oxone进行氧化反应，均能选择性地转化为亚砜，而没有砜的副产物形成。这种选择性在不同溶剂中表现出显著差异，其中丙酮和乙腈表现出较高的选择性，而甲醇的选择性较低。这一发现对进一步理解Oxone在硫化物氧化中的作用机制提供了重要依据。

值得注意的是，砜的合成通常需要不同的条件，例如在高锰酸钾的存在下进行氧化反应。在本研究中，使用KMnO?在室温下对3-芳基-2-三氯甲基-1,3-噻唑烷-4-酮进行氧化，可以高效地获得砜产物。这一方法为研究不同氧化剂对硫化物氧化的影响提供了对比基础。

研究还发现，Oxone氧化反应中的亚砜产物具有显著的对映选择性，倾向于形成反式构型。这种对映选择性可能与硫原子周围的立体位阻有关，特别是在C2位置的取代基对反应路径的影响。此外，溶剂的极性也被认为是影响对映选择性的关键因素。例如，甲醇作为亲核溶剂，可能通过氢键作用改变硫化物的构象，从而影响氧化反应的选择性。而丙酮和乙腈作为非极性溶剂，可能对硫化物的构象变化影响较小，因此表现出更高的选择性。

通过实验数据的分析，研究者进一步探讨了反应的立体化学机制。在X射线晶体结构分析中，发现反式亚砜产物中的硫氧键和三氯甲基均处于轴向位置，这可能与反应的立体选择性有关。此外，研究还发现，对于某些化合物，如带有硝基、三氟甲基或甲基取代的产物，Oxone氧化反应的对映选择性显著增强，而使用不同的溶剂可能会进一步优化这种选择性。

研究中还涉及了一系列新型化合物的合成，包括meta-和para-取代的3-芳基-2-三氯甲基-1,3-噻唑烷-4-酮。这些化合物的合成采用MALI反应，即通过氯醛和取代的苯胺在回流甲苯中反应，生成亚胺，随后在Dean-Stark装置中收集水，以确定反应完成。之后，加入硫代甘氨酸，继续反应直至水的生成停止。所得产物通过重结晶纯化，得到了高纯度的噻唑烷-4-酮衍生物。这些化合物的合成方法为后续的氧化反应提供了丰富的原料。

对于Oxone氧化反应的产物，通过NMR分析确定了其对映选择性。在甲醇中，部分化合物的对映过量（de）较低，而在丙酮和乙腈中，de显著提高。这表明，溶剂的极性和氢键能力可能对氧化反应的选择性产生重要影响。同时，研究还发现，某些化合物在Oxone氧化反应中仅形成单一的对映体，这可能是由于其结构的对称性或取代基的立体位阻所致。

对于KMnO?氧化反应的产物，同样通过NMR和熔点分析确认了其结构。这些反应通常在冰醋酸中进行，随后加入高锰酸钾溶液，反应完成后加入硫酸氢钠使溶液褪色。所得产物通过重结晶或提取方法纯化，最终获得了高纯度的砜衍生物。这些反应的产率较高，部分化合物的产率甚至超过95%。

研究还发现，某些化合物在Oxone氧化反应中表现出较低的对映选择性，例如带有硝基取代的化合物。这可能与取代基的立体位阻和溶剂的极性有关。通过进一步的实验和分析，研究者揭示了不同溶剂对反应选择性的影响，为后续的优化提供了理论依据。

综上所述，本研究不仅系统地探讨了Oxone和KMnO?在硫化物氧化中的作用机制，还为新型药物分子的设计和合成提供了重要的实验基础。通过选择适当的氧化剂和溶剂，可以有效地控制反应的选择性，从而获得具有特定立体化学结构的产物。这一发现对于有机合成化学和药物化学领域具有重要意义，为开发具有高生物活性的化合物提供了新的思路和方法。