Syntetisering af arylsulfider fra ikke-lugtende, ikke-giftige forbindelser

Arylsulfid, en aromatisk forbindelse, hvor svovl er bundet til en aryl (en funktionel gruppe afledt af en aromatisk ring), findes i biologisk aktive materialer, der er effektive mod astma, Alzheimers sygdom, og kræft. Som resultat, kemikere har vist stor interesse for at syntetisere arylsulfider. Traditionelt, carbon-svovl (C-S) bindingsdannelsesreaktioner mellem thioler og arylelektrofiler katalyseret af overgangsmetaller er blevet anvendt til arylsulfidsyntese på grund af deres høje pålidelighed. Imidlertid, thioler har en ubehagelig lugt og er giftige. Kunne der være en måde at syntetisere arylsulfider på, der undgår brugen af ​​thioler?

Et team af kemikere fra Waseda University, Japan, ledet af professor Junichiro Yamaguchi adresserer dette spørgsmål i en nylig undersøgelse offentliggjort i Journal of the American Chemical Society , og har fundet frem til en teknik, der får arbejdet gjort uden thioler. Holdet tog tippet fra en tidligere undersøgelse, hvor de brugte en nikkelkatalysator til at syntetisere aromatiske estere fra to aromatiske forbindelser. "I 2020 vi udviklede den første estersyntesemetode ved hjælp af aromatiske ringudvekslingsreaktioner og besluttede at anvende den viden, der blev opnået fra denne reaktion, til at realisere en thiolfri sulfidsyntese, " forklarer Yamaguchi, taler om undersøgelsens oprindelse.

På denne baggrund, holdet satte sig for at syntetisere arylsulfider og aromatiske estere. De startede med at reagere 4-tolylsulfid og 4-phenylbenzoat i nærvær af en nikkelkatalysator og fandt ud af, at det ønskede arylsulfid blev syntetiseret i nærvær af en ligand, dcypt, og et zinkadditiv, Zn(OAc) ₂ .

Opmuntret af resultaterne, holdet gik videre for at undersøge reaktionens mekanisme. De reagerede arylsulfidet med nikkelkatalysatoren (Ni(torsk) ₂ ) og liganden, dcypt, og observerede dannelsen af ​​et nikkelkompleks bestående af katalysatoren, liganden, og arylsulfidet. Dette nikkelkompleks kunne reagere med den aromatiske ester til dannelse af et par nikkelkomplekser, som kunne reagere med hinanden for at danne det ønskede arylsulfid.

Ud fra disse reaktioner, holdet konkluderede, at den Ni-katalyserede arylsulfidsyntese fandt sted i en række trin. I første omgang, arylsulfid og aromatiske estere undergik samtidige oxidative additionsreaktioner til nikkel/ligand-katalysatoren under dannelse af nikkelkomplekser. Disse nikkelkomplekser kunne indgå i en aryludvekslingsreaktion for at danne et sæt nikkelmellemprodukter. Dette blev derefter efterfulgt af den reduktive eliminering af mellemprodukterne for at regenerere Ni/ligand-katalysatoren og danne det ønskede arylsulfid.

Den reduktive eliminering af nikkelmellemprodukter, imidlertid, reducerede udbyttet af arylsulfidet. For at bekæmpe dette, holdet brugte 2-pyridylsulfid, som fremskyndede dette begrænsende trin, forbedring af udbyttet. Derudover syntesemetoden arbejdede med flere arylelektrofiler såsom aromatiske estere, arenolderivater og arylhalogenider.

"Den udviklede sulfidsyntesemetode kan fortsætte for en række komplekse bioaktive forbindelser såsom probenecid, flavon, estron, phenylalanin, umbelliferon, og β-isocupreidinderivater, " kommenterer en begejstret Yamaguchi, overvejer udsigterne for deres nye synteseteknik. "Desuden, Evnen til at bruge miljøvenlige aromatiske estere og phenolderivater som råmateriale og pyridylsulfid som et sulfidmiddel kunne gøre denne teknologi velegnet til både laboratorie- og industriel skalaapplikationer."