砜(),是含有R-(O=)S(=O)-R'结构的有机化合物统称,R和R'指代有机基团。砜官能团结构也称磺酰基。
合成
砜常由硫醚氧化制取,中间产物为亚砜。例如,二甲基硫醚氧化先得二甲基亚砜,继续氧化则得二甲基砜。這反應可以使用過氧化氫、间氯过氧苯甲酸、四氧化鋨(催化量)/NMO等試劑。
在條件下,硫醚可以被亚氯酸钠氧化,例如硫代茴香醛中除了醛被氧化為羧酸,同時硫醚亦被氧化成亞碸和碸:
另外,碸可以由二氧化硫和雙烯的環加成反應製備而成。例如,石油化工溶劑环丁砜的合成路線為:先由丁二烯和二氧化硫反應生成环乙烯砜,再氫化而生成環丁碸:
碸亦可以在傅里德-克拉夫茨反应的條件中合成,其中RSO2+源可以是磺酰卤或磺酸酐,路易斯酸可以用三氯化鋁或三氯化鐵。
碸也可由亚磺酸鹽的烷基化製備而成,其中一個亞磺酸鹽的合成方法為金屬鋅對磺酰卤(如对甲基苯基磺酰氯)的還原。亚磺酸鹽和鹵代烴發生SN2反應:
然而有些反應性強的烷基化試劑會發生O-烷基化,生成亚磺酸酯,而亞磺酸酯有機會重排成碸。如果沒有親核催化劑,亞磺酸酯一般不會在加熱條件下重排成碸,但烯丙基、炔丙基和苄基亞磺酸酯在加熱下可以發生重排。
反應
α-氫的酸性
碸的α-氫帶有酸性(碸在DMSO中pKa為大約30),原因為氧的電負性與硫的極化性
烯烴合成
Ramberg-Bäcklund反应中,α-卤代砜在碱存在下發生重排,放出二氧化硫,生成烯烃。例如,這反應應用於Trost等人(+)-solamin的全合成,用以構建該天然產物中的2,5-二氢呋喃环系。反應機理如下:
Julia烯烃合成中,苯基砜在鹼作用下和醛或酮反應,中間體經過酰基化,再在钠汞齐、二碘化钐等還原劑存在下消去,转化为烯烃:
環加成反應
二氧化硫和多烯烴的環加成反應(螯變反應)是可逆的,例如环乙烯砜加熱可以生成二烯和二氧化硫。相似地,2,7-二氢硫杂环庚三烯-1,1-二氧化物加熱可以生成相應的三烯烴。因此,环乙烯砜可以用作丁二烯的替代物,可 in situ 製備丁二烯。在Diels-Alder 反應中,這使得丁二烯與不活潑的底物的反應更安全,因為無需加熱,而加熱會使體系壓力增高。
环乙烯砜可以和顺丁烯二酸酐發生Diels-Alder 反應,產率為90%:
磺醯基是吸電子基團,例如环乙烯砜可以和1,3-二苯基异苯并呋喃發生 Diels-Alder 反應:
其他
斯迈尔斯重排反应是一個分子內親核芳香取代反應,對於芳香碸,磺醯基作為吸電子基團,已經能活化芳香環,因此不需要額外的鄰/對位吸電子基團,為之Smiles-Truce 重排反應。例如,芳香碸可以在正丁基鋰的作用下轉化爲相對應的亚磺酸:
在Roskamp 反應()中,利用連著重氮基的碳的部分負電荷進攻醛,α-重氮酯與醛在路易斯酸存在下縮合生成β-羰基酯。而在1992年,Roskamp等人發現重氮碸亦能發生Roskamp反應:
磺醯基是吸電子基團,而乙烯基砜具有親電性,可以作為 Michael 受體。
碸在路易斯酸作用下可以產生類似 Pummerer 反應中間體的親電體,能夠參與親核取代。
應用
在製藥方面,含磺醯基的有機化合物有非甾体抗炎性、抗菌性等效果。2-苯胺基-3-苯磺酰基-6-甲基吡啶衍生物可作為促肾上腺皮质激素释放激素调节剂,達普頌可用作治疗麻风病。
在農藥方面,硝磺草酮能作为|类除草剂。
某些聚合物含有磺醯基,是性能优异的工程塑料。它们强度高,并且能够抵抗氧化、腐蚀、高温和蠕变。例如,其中一些材料可作为家庭热水管道系统中铜管的替代品。 这类聚合物的前体包括双酚S和4,4′-二氯二苯砜。
环丁砜可用作石油化工溶劑。
例子
常见的砜包括:治疗麻风病的達普頌(二胺苯碸)和环丁砜等。
註解
參考資料
参见
- 有机硫化合物
- 硫醚、亞碸
- 磺醯基
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