C-H 类硫氰化反应在水中的应用：α-氧酮烯二硫乙缩醛的绿色合成方法——生成 α-硫氰酸/硒氰酸酮烯二硫乙缩醛

《Tetrahedron》：C-H Chalcogenocyanation of α-Oxo Ketene Dithioacetals in Water: Green Synthesis of α-Thiocyano/Selenocyano Ketene Dithioacetals

本研究在室温水相中实现了α-氧代酮烯二硫代酯的C-H杂化硫氰化/硒氰化，以PhI(OAc)?、I?和HCl为催化剂，产率良好，适用于克级合成，具有环保优势。

　　

余海峰|罗慧|杨翔|文一曼|栾云丽|赵晓波

吉林白城师范学院化学系，中国吉林省白城137000

摘要

在室温下，利用KSeCN或NH₄SCN在水溶液中实现了α-氧代酮烯二硫缩醛的可持续C-H硫氰化反应，并在1.5当量的PhI(OAc)₂、0.2当量的I₂和2.0当量的HCl存在下，以中等至优异的产率合成了系列α-硫氰基/硒氰基酮烯二硫缩醛。该方法的优点在于使用水作为溶剂、底物范围广泛、操作简单、条件温和，并适用于克级合成。

引言

硫氰酸盐和硒氰酸盐是一类重要的有机硫属化合物，因其多样的生物活性^[1]和在有机合成中的多功能性^[2]而受到关注。因此，人们对其合成投入了大量研究^{[3], [4], [5]。在有效的合成方法中，C-H键的硫氰化反应因其原子经济性[6]而受到特别重视。尽管在这些化合物的制备方面取得了显著进展[7]，但开发可持续且环保的合成方法以高效构建这些有机化合物（尤其是烯基硫氰酸盐和硒氰酸盐）仍然是研究重点[8]。}

α-氧代酮烯二硫缩醛通常容易获得，并被用作多功能的有机合成中间体^[9]。它们被视为极性内烯烃，其中α-碳原子由于双键两侧的烷基硫基和吸电子基团的推拉效应而高度活化。通常，α-碳原子富电子，其亲电官能化反应备受关注^[10]。最近，人们开发了α-氧代酮烯二硫缩醛的C-H硫氰化反应，从而合成了α-硫氰基/硒氰基酮烯二硫缩醛，这些化合物可通过后续修饰转化为多种有用的有机硫属化合物^[11]。Xu等人^[11a]、Yang等人^[11b]和Zhu等人^[11c]利用NH₄SCN或KSCN在CH₃CN中通过NCS促进、电催化或可见光诱导的方法实现了α-氧代酮烯二硫缩醛的C-H硫氰化反应，获得了良好的产率（方案1A）。值得注意的是，这些方法目前仅限于α-硫氰基酮烯二硫缩醛的合成，尚未用于α-氧代酮烯二硫缩醛的硒氰化反应。在α-硒氰基酮烯二硫缩醛的合成方面，Maddani等人^[11d]使用丙二腈-SeO₂作为硒氰源在DMSO中实现了其合成（方案1A）。因此，利用硒氰酸盐作为SeCN源对α-氧代酮烯二硫缩醛进行硒氰化仍是一项具有挑战性的任务。最近，我们研究了CuBr₂促进的α-氧代酮烯二硫缩醛在CH₃CN中与NH₄SCN或KSeCN的C-H硫氰化反应，成功获得了高产率的α-硫氰基/硒氰基酮烯二硫缩醛。同时，通过简单地将反应条件改为在回流的CH₃OH中使用3.0当量的CuBr₂作为催化剂，还获得了烯基硫醚/硒化物^[11e]（方案1A）。然而，这些方法中使用了有害的有机溶剂（如CH₃CN和DMSO），可能带来严重的环境和安全问题。据我们所知，此前尚未报道过在水中进行α-氧代酮烯二硫缩醛的绿色C-H硫氰化反应。

在过去的几十年里，由于显著减少了有毒废物^[12]，水中的有机合成已成为绿色和可持续化学领域的一个重要研究课题。鉴于我们对水相有机合成^[13]和烯基硫属化合物合成^[11e]的持续兴趣，以及扩展α-氧代酮烯二硫缩醛衍生物的合成应用^[14]，我们最近研究了在水中使用KSeCN或NH₄SCN对α-氧代酮烯二硫缩醛进行C-H硫氰化反应（方案1B），发现在该条件下（1.5当量的PhI(OAc)₂、0.2当量的I₂和2.0当量的HCl），室温下可以高效地实现C-H硫氰化反应，从而获得高产率的α-硫氰基/硒氰基酮烯二硫缩醛（方案1B）。在此，我们报告了在水中使用KSeCN或NH₄SCN对α-氧代酮烯二硫缩醛进行C-H硫氰化的研究结果。

结果与讨论

首先，选择2-(1,3-二硫烷-2-亚基)-1-苯基乙烷-1-酮1a与KSeCN2a作为模型反应来优化反应条件。该反应首先在25°C下在PhI(OAc)₂存在下进行测试（表1，条目1-6）。结果表明，当使用1.5或2.0当量的PhI(OAc)₂时，目标产物3aa的产率相当（表1，条目2和3）。延长反应时间并不能提高3aa的产率（表1，条目4）。

材料与方法

¹和¹³C核磁共振谱是在Bruker DRX-400（或500）光谱仪上记录的，化学位移值分别参考δ TMS = 0.00 ppm和δ CDCl₃ = 77.16 ppm。高分辨质谱分析采用Bruker Micro Tof仪器和ESI方法进行。所有熔点均未校正。分析用TLC板为Sigma-Aldrich硅胶60F200，检测波长为254 nm。色谱纯化使用SDZF硅胶160进行。

3的典型制备步骤

α-氧代酮烯二硫缩醛1（0.25 mmol），KSeCN 2a

CRediT作者贡献声明

文一曼：研究工作。栾云丽：研究工作。赵晓波：撰写、审阅与编辑，资金获取。余海峰：撰写、审阅与编辑，初稿撰写，方法学研究，研究工作。罗慧：研究工作。杨翔：研究工作

利益冲突声明

? 作者声明以下可能构成潜在利益冲突的财务利益/个人关系：赵晓波和余海峰获得了中国吉林省自然科学基金会的财务支持、行政支持、设备、试剂及统计分析服务。如果还有其他作者，他们声明自己没有已知的可能会影响研究结果的财务利益或个人关系。

致谢

我们感谢中国吉林省自然科学基金会（项目编号20240101156JC）的支持。