王兮教授團隊在連二硫化合物合成方面取得新進展

近日，我院王兮教授團隊利用光緻氧化還原策略實現了多種不飽和烴和張力環烷烴的連二硫磺酰化反應，并發明了一種新型親核連二硫化試劑，實現了多種親電試劑的親核連二硫化反應。這種新試劑可以利用苯乙烯的連二硫磺酰化反應高效制備。相關成果以“Access to Polysulfides through Photocatalyzed Dithiosulfonylation”為題發表在國際高水平期刊德國應用化學《Angewandte Chemie International Edition》上。

連二硫化合物具有獨特的穩定性、反應性、以及生物活性，這使得其被廣泛應用于食品化學、藥物化學、天然産物化學和功能材料等領域。在蛋白質和多肽中，二硫鍵對于其三維結構至關重要，可以确保多肽鍊處于合适的折疊形态，進而使其保持穩定并發揮正常的功能。

目前，非對稱連二硫化物的合成方法主要包括硫醇與硫酚的氧化偶聯，親電活化再親核取代，以及兩個連二硫化合物之間的交換反應等。但這些策略部分會存在自偶聯和過度氧化的副反應。針對這些問題，化學家們利用預先官能團化的連二硫化試劑（LG-SSR, LG = Ts-, PhthN-, RO-），通過過渡金屬催化的交叉偶聯反應、親核或親電的連二硫化反應、自由基連二硫化反應等策略，實現了非對稱二硫化物的合成。但其中親核型連二硫反應研究較少，缺乏相應的試劑，隻能适用于非常活潑的親電試劑，如：羰基α位的碘化物、苄溴、烯丙基溴化物、丙烯酸酯等。

另一方面，磺酰基也是在制藥工業中非常常見的基團。在有機合成中，磺酰類化合物也是适用于著名的Julia-Lythgoe烯化反應的底物。引入磺酰基的傳統方法為先引入硫原子得到硫醚，再完全氧化成砜。近年來，利用磺酰基自由基對不飽和體系的自由基加成，得到磺酰官能團化的策略也得到了充分發展。

王兮教授課題組發展了一種可見光促進的烯烴（包括苯乙烯、芳雜環烯烴、未活化烯烴、富電子的烯基醚、貧電子烯烴、多取代烯烴）、共轭二烯烴、炔烴（包括内炔、端炔、芳基炔烴、未活化炔烴）、1,3-烯炔、螺槳烷與過硫代磺酸酯試劑（ArSO₂-SSR）的連二硫磺酰化反應。此方法具有條件溫和、底物普适性非常廣、原子經濟性高、立體選擇性好等特點。反應可以放大量到克級規模合成。利用苯乙烯為底物的連二硫磺酰化所得到的産物，又可以作為普适的親核連二硫化試劑，适用于一級、二級鹵代烷烴（氯、溴、碘、對甲苯磺酸酯）的親核連二硫化反應、環氧開環連二硫化反應、缺電子烯烴的邁克加成類型的連二硫化反應。該試劑為白色粉末，且對水氧穩定，不易吸潮、也可以放大量到克級規模制備。該親核連二硫化反應也具有條件溫和、底物普适性非常廣、産率高等特點。

為了進一步探究該反應的機理，作者進行了一系列的機理探究實驗，如自由基捕獲實驗、不同取代基底物之間的自由基交叉混雜實驗、反式和順式-β-甲基苯乙烯的連二硫磺酰化實驗、Stern-Volmer熒光淬滅實驗、循環伏安法測量氧化還原電位、開關燈控制實驗、光量子産率測定實驗、自由基鐘實驗等，并根據上述實驗的結果提出了radical/polar crossover的反應機理。

該工作得到了國家自然科學基金的經費以及2003网站太阳集团和2003网站太阳集团粵港澳大灣區創新研究院（廣州增城）的大力支持。

《Angewandte Chemie International Edition》上是國際公認的化學領域頂級期刊，主要發表化學前沿領域的重要原創性研究成果。文章以2003网站太阳集团為唯一通訊單位，王兮教授為唯一通訊作者，博士生任小瑞為文章的第一作者。