一種雙氧水氧化二硫醚合成硫代芳基砜的方法

李術艷，柯炎平

一種雙氧水氧化二硫醚合成硫代芳基砜的方法

李術艷1,2，柯炎平3

（1.漳州職業(yè)技術學院食品與生物工程系,福建漳州363000；2.農產品深加工及安全福建省高校應用技術工程中心，福建漳州363000；3.華南農業(yè)大學材料與能源學院，廣東廣州510642）

以二芳基二硫醚（ArSSAr）為原料，以廉價環(huán)保的雙氧水（H2O2）為氧化劑，在碘單質（I2）促進下，以乙醇或二甲亞砜（DMSO）為溶劑，60℃下簡便合成了S-芳基硫代芳基砜并通過核磁共振氫譜1H NMR和紅外IR對產物結構進行確證.該方法具有反應條件溫和、原料易得和操作簡單等優(yōu)點.

二芳基二硫醚；雙氧水；S-芳基硫代芳基砜；氧化

砜類化合物是合成天然產物和生物活性分子的重要中間體［1-4］，因其廣譜的生物特性而具有廣泛的應用前景.同時作為重要的有機合成中間體被廣泛用于C-C鍵的形成、分子重組等反應中.硫醚直接氧化制備砜類化合物是最簡單和最常用的合成方法［5］.在眾多研究中，各種氧化劑被不斷報道［6-7］，如二氧化錳、過氧化酮、過氧酸等.雖然這些氧化劑能快速地氧化硫醚制備砜，但反應需要較高溫度，反應過程又往往產生強酸強堿性溶液等，難以工業(yè)化.而雙氧水具有含氧量高，經濟環(huán)保等優(yōu)點，作為清潔氧化劑備受國內外研究者關注［8-11］.雙氧水氧化硫醚制備砜的反應中，一般都是在過渡金屬配合物催化下進行的［11-17］.

硫醚氧化成砜的報道非常多，但二硫醚被氧化成硫代砜卻鮮有報道.硫代砜的結構中既有C-S鍵(具有硫醚的特性)又有砜基，可能具有更強的生物活性，有望成為重要的有機合成和藥物合成中間體.鑒于硫代芳基砜具有潛在生物活性的結構特點，嘗試了芳基二硫醚氧化制備硫代芳基砜的探索研究.結合綠色環(huán)保的理念，追求原子經濟反應、節(jié)能生產的效應，設計了非金屬碘促進的雙氧水氧化芳基二硫醚制備硫代砜的反應，合成系列化合物.實驗采用乙醇做溶劑，在60℃下反應2~6 h即得到產物，無需加入金屬鹽等催化劑.化合物結構經紅外光譜，核磁共振氫譜等手段進行確認，目標化合物的合成路線見圖1.該方法具有操作簡單、綠色安全等優(yōu)點.

1實驗部分

圖1雙氧水氧化二硫醚制備硫代砜的反應

1.1試劑及儀器

對苯二硫醚、4，4'-二甲基二苯二硫醚、4，4'-二硝基二苯二硫醚、4，4'-二甲氧基二苯二硫醚、4，4'-二氟二苯二硫醚、4，4'-二氨基二苯二硫醚、4，4'-二溴二苯二硫醚、4，4'-二氯二苯二硫醚、3，3'，5，5’-四氯二苯二硫醚、3，3'-二硝基二苯二硫醚均為分析純，購于百靈威科技有限公司；雙氧水、純乙醇、碘均為分析純，購于安耐吉化學試劑有限公司；薄層層析硅膠板(2.5 cm×8 cm)購于煙臺江友硅膠開發(fā)有限公司，TLC點板后，于紫外燈(254 nm)下顯色.

AVANCE-600型核磁共振儀(1H NMR:TMS為內標，DMSO-d6為溶劑，Bruker公司)，NICDLET 6700型傅立葉紅外光譜分析儀(KBr壓片)，ZF-20D型暗箱式紫外分析儀(購自河南愛博特科技發(fā)展有限公司)，DSB-2100型旋轉蒸發(fā)儀(購自上海愛朗儀器有限公司)，智能恒溫磁力攪拌器（ZNCL-QS 130-60）(購自河南愛博特科技發(fā)展有限公司)，TLE104E/02型電子天平（購自梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司）.

1.2合成和表征

1.2.1產物S-芳基硫代芳基砜2的制備

在裝有磁力攪拌器的干燥的Schlenk管中加入二芳基二硫醚（1 mmol），雙氧水（4 mmol），I2（20 mmol%）和乙醇（或二甲亞砜DMSO）（2 mL），常溫攪拌溶解后，升溫至60°C充分攪拌2~6 h.整個反應過程用高效薄層色譜板（TLC）進行監(jiān)測.反應完畢后，反應液加入少量乙酸乙酯稀釋，加入2匙300~400目硅膠粉，旋轉蒸發(fā)儀旋干，再用300~400目硅膠柱層析干法上柱分離純化，乙酸乙酯/石油醚（5:1）重結晶制得產品S-芳基硫代芳基砜，如圖2所示.

圖2反應底物拓展范圍

1.2.2產物2的波譜表征

2a:S-苯基硫代苯基砜，無色固體，產率92%.1H NMR(DMSO-d6，600 MHz/p.p.m.):7.97(d，J=8.0 Hz，2 H)，7.88~750（m，3 H），7.47（d，J=8.0 Hz，2 H），7.29（t，J=8.0 Hz，2 H），7.24（t，J=8.0 Hz，1H）；IR(KBr) v：3 030，1 606，1 591，1 494，1 405，1 316，1 092，531 cm-1.

2b:4，4’-二甲基二苯基硫代砜，無色晶體，產率94%.1H NMR(DMSO-d6，600 MHz/p.p.m.):7.90(d，J=8. 0 Hz，2 H)，7.43（d，J=8.0 Hz，2 H），7.04（d，J=8.0 Hz，2 H），6.96（d，J=8.0 Hz，2 H），3.43（s，3 H），2.25（s，3 H）；IR(KBr)v：3 071，3 067，2 985，2 895，1 600，1 562，1 405，1 330，1 153，1 080，512 cm-1.

2c:4，4’-二甲氧基二苯基硫代砜，無色固體，產率86%.1H NMR(DMSO-d6，600 MHz/p.p.m.):7.79(d，J=8.0 Hz，2 H)，7.40（d，J=8.0 Hz，2 H），6.98（d，J=8.0 Hz，2 H），6.74（d，J=8.0 Hz，2 H）；3.81（s，3 H），3.68（s，3 H）；IR(KBr)v：3 077，2 989，2 893，1 606，1 591，1 494，1 405，1 316，1 092，1 050，501 cm-1.

2d:4，4’-二氯二苯基硫代砜，無色晶體，產率73%.1H NMR(DMSO-d6，600 MHz/p.p.m.):8.01(d，J=8.0 Hz，2 H)，7.37（d，J=8.0 Hz，2 H），7.33（d，J=8.0 Hz，2 H），7.30（d，J=8.0 Hz，2 H）；IR(KBr)v：3 030，3 052，1 600，1 543，1 402，1 343，1 135，1 092，734，547 cm-1.

2e:4，4’-二溴二苯基硫代砜，無色固體，產率79%.1H NMR(DMSO-d6，600 MHz/p.p.m.):7.88(d，J=8.0 Hz，2 H)，7.78（d，J=6.0 Hz，2 H），7.43（d，J=8.0 Hz，2 H），7.34（d，J=8.0 Hz，2 H）；IR(KBr)v：3 039，3 034，1 609，1 545，1 400，1 340，1 130，1 083，582，536 cm-1.

2f：4，4’-二氟二苯基硫代砜，無色固體，產率69%.1HNMR(DMSO-d6，600 MHz/p.p.m.):8.11(m，2 H)，7.46（d，J=8.0 Hz，2 H），7.43（d，J=8.0 Hz，2 H），7.38（d，J=8.0 Hz，2 H）；IR(KBr)v：3 030，1 601，1 548，1 407，1 321，1 262，1 145，1 063，528 cm-1.

2g：4，4’-二硝基二苯基硫代砜，淡黃色固體，產率51%.1H NMR(DMSO-d6，600 MHz/p.p.m.):8.37(d，J=8.0 Hz，2 H)，8.12（d，J=8.0 Hz，2 H），8.07（d，J=8.0 Hz，2 H），7.75（d，J=8.0 Hz，2 H）；IR(KBr)v：3 039，1 600，1 560，1 541，1 407，1 358，1 324，1 145，1 063，854，740，531 cm-1.

2h：4，4’-二氨基二苯基硫代砜，無色固體，產率79%.1H NMR(DMSO-d6，600 MHz/p.p.m.):7.66(d，J=8. 0 Hz，2 H)，7.14（d，J=8.0 Hz，2 H），7.01（d，J=8.0 Hz，2 H），6.61（d，J=8.0 Hz，2 H），5.90（d，J=6.0 Hz，2 H），5.01（s，2 H）；IR(KBr)v：3 605，3 039，1 606，1 580，1 540，1 400，1 358，1 310，1 140，1 063，852，742，537 cm-1.

2i:3，3’，5，5’-四氯二苯基硫代砜，無色固體，產率59%.1H NMR(DMSO-d6，600 MHz/p.p.m.):8.10(s，2 H)，7.67（s，1H），7.47(s，1H)，7.40（s，2H）；IR(KBr)v：3 030，3 052，1 600，1 543，1 402，1 343，1 135，1 092，734，547 cm-1.

2j：3，3’-二硝基二苯基硫代砜，黃色固體，產率47%.1H NMR(DMSO-d6，600 MHz/p.p.m.):8.78(s，1 H)，8.56~8.23（m，2 H），8.13（s，1 H），8.04（d，J=8.0 Hz，1 H），7.96~7.53（m，3 H）；IR(KBr)v：3 069，1 608，1 580，1 539，1 407，1 332，1 320，1 147，1 058，852，743，550 cm-1.

2結果與討論

2.1化合物的合成

2.1.1反應條件篩選

在合成化合物硫代芳基砜時，首先選用了二苯基二硫醚與雙氧水在乙醇中的反應為模型，考察了底物與氧化劑的摩爾配比、反應溫度等條件對反應結果的影響.

當二苯基二硫醚與雙氧水以1:2的摩爾配比反應時，產物S-苯基硫代苯基砜的產率只有52%，而反應體系中副產物增加.而當將二苯基二硫醚與雙氧水的摩爾配比調整為1:4時，反應體系中副產物明顯減少，得到的產物S-苯基硫代苯基砜的產率提高到92%.可見，氧化劑雙氧水的量對砜的生成影響較大.因此，在對反應溫度進行考察的時候，底物與雙氧水的摩爾配比選擇1:4.

確定了底物與雙氧水的配比之后，首先在室溫下考察二苯基二硫醚與雙氧水的反應，發(fā)現(xiàn)反應可以進行，但反應速度較慢，原料轉化率較低.反應持續(xù)6 h，產率只有71%.而當其它條件不改變，提高反應溫度為60℃時，反應只需2 h原料即轉化完全，產物收率提高到92%.可見，該反應受溫度影響也較大.以上反應條件的考察均是在碘為20 mmol%條件下進行的.

2.1.2底物的拓展

通過實驗對比，獲得較佳的反應條件如下：二苯基二硫醚（1 mmol）、雙氧水（4 mmol）、I2（20 mmol%），60°C.為進一步研究該反應條件的普適性，繼續(xù)探討了含其它取代基團的二芳基二硫醚與雙氧水的反應情況.

在合成其它S-芳基硫代芳基砜2（a~j）的過程中，當芳環(huán)上的取代基為供電子取代基時，反應比較容易進行，反應需要2 h即反應完畢，如芳環(huán)上取代基為甲基、甲氧基、氨基等取代基時.而當苯環(huán)上的取代基為鹵原子或硝基等基團時，反應需要6 h完成.這可能是因為鹵基和硝基是吸電子取代基，直接影響了硫醚的氧化.同時，這些帶吸電子取代基化合物在乙醇中基本不溶，因此，當用這些底物反應時，體系改用了二甲亞砜（DMSO）為溶劑，反應效果較好.

2.1.3注意事項

反應結束后，當用硫代硫酸鈉洗滌除去體系中的碘時，洗滌完畢TLC點板發(fā)現(xiàn)，產物點消失，考慮可能是該處理方法不當引起的.因此，嘗試了不洗滌直接過柱純化的方法，結果并未影響產物的純化.

2.2化合物2（a～j）的結構分析

化合物2（a~j）在3 030 cm-1左右、1 600~1 500 cm-1區(qū)間內都有峰說明有苯環(huán)的存在，在1 350~1 310 cm-1之間都有吸收峰，證明化合物上有S=O鍵的存在，在1 100~1 080 cm-1則證明了各化合物中都有C-S鍵的存在.在1 300~1 050 cm-1處有峰，則證明C-O-C醚鍵的存在；在1 360~1 280 cm-1處有吸收峰，證明-NO2的存在.而在800~500 cm-1處有吸收峰，則證明C-X碳鹵鍵的存在.

3結語

報道了一種雙氧水氧化二硫醚制備硫代芳基砜的方法.該氧化體系(雙氧水-乙醇/二甲亞砜)適用于二芳基二硫醚的氧化，尤其是芳環(huán)上具有供電子取代基的二硫醚.該方法反應條件溫和、反應時間較短、操作簡便安全.實驗結果表明，該方法具有一定的應用適用性和普遍性.盡管如此，將反應放在更為環(huán)保的溶劑中如無機溶劑體系中反應將是又一新的課題.

［1］Carreno M C.Applications of Sulfoxides to Asymmetric Synthesis of Biologically Active Compounds[J].Chem Rev，1995(95): 1717-1760.

［2］Prilezhaeva E N.Rearrangements of sulfoxides and sulfones in the total synthesis of natural compounds[J].Russ Chem Rev，2001(70):897-920.

［3］ferna’ndez I，Khiar N.Recent developments in the synthesis and utilization of chiral sulfoxides[J].Chem Rev，2003(103): 3651-3706.

［4］Hollingworth G J，Katritzky A R.In Comprehensive Organic Functional Group Transformations[M].Elsevier:Oxford，1995:144-156.

［5］Patai S，Rappoport Z.The synthesis of sulphones，sulphoxides，and cyclic sulphides[M].New York:Wiley，1994.

［6］Backvall J E.Modern Oxidation Methods[M].New York:Wiley，2004:193-222.

［7］Brink G J，Arends I wice，Sheldon R A.Proposed mechanism of(PhenS)Pd-catalyzed.Aerobic oxidation of alcohols[J].Science，2000(287):1636-1639.

［8］Kaczorowska K，Kolarska Z，Mitka K，et al.Oxidation of sulfides to sulfoxides.Part 2:oxidation by hydrogen peroxide[J].Tetrohedron，2005(61):9315-9327.

［9］Sato K，Aoki M，Noyori.A“green”route to adipic acid:direct oxidation of cyclohexenes with 30 percent hydrogenperoxide[J]. Science，1998(281):1646-1647.

［10］Miranda L P.A novel rapid sulfoxidation of sulfides with cyclohexylidenebishydroperoxide[J].J Comb Chem，2002(4):523-529.

［11］Hiroyuki Miyamura.Polymer-micelle incarcerated ruthenium catalysts for oxidation of alcohols and sulfides[J].Tetrahedron，2005 (61):12177-12185.

［12］Varma R S，Saini R K，Meshram H M.Selective oxidation of sulfides to sulfoxides and sulfones by microwave thermolysis on wet silica supported sodium periodates[J].Tetrahedron Lett，1997(38):6525.

［13］Xu Liang.Chromium(VI)oxide catalyzed oxidation of sulfides to sulfones with periodic acid[J].J Org Chem，2003(68):5388-5391.

［14］Purrington S T.Mild selective oxidation of sulfides to sulfones[J].Org Prep PProced Int，1985(17):227-230.

［15］Shaabani A.The beneficial effect of manganese dioxide on the oxidation of organic compounds by potassium permanganate[J]. Catal Lett，2004(97):119-123.

［16］Masayuk K，Junya Y.Tantalum(V)or niobium(V)catalyzed oxidation of sulfides with 30%hydrogen peroxide[J].Tetrahedron，2009(65):10477-10484.

［17］Schultz H S，F(xiàn)reyermuth H B，Buc S R.New catalysts for the oxidation of sulfides to sulfones with hydrogen peroxide[J]. J Org Chem，1963(28):1140-1142.

A Method for Synthesizing S-aryl Aryl Thiosulfonate by Oxidation of Hydrogen Peroxide with Diaryl Disulfides

LI Shu-yan1，2，KE Yan-ping3
（1.Department of Food and Biology Engineering，Zhangzhou Institute of Technology，Zhangzhou 363000，F(xiàn)ujian，China;2.The Applied Technical Engineering Center of Further Processing and Safety of Agriculture Products，Higher Education Institution in Fujian Province，Zhangzhou 363000，F(xiàn)ujian，China;3.College of Materials and Energy，South China Agricultural University，Guangzhou 510642，Guangdong，China）

The paper took ArSSAr as the raw material,the inexpensive and environmentally friendly H2O2as the oxidant,t(H2O2)as the oxidant,with the promotion of iodine element(I2),ethanol or dimethyl sulfoxide(DMSO)as the solvent,made the synthesis of S-aryl thioaryl sulfone at 60℃,which was confirmed by 1H NMR and infrared IR in its production structure.Such method was characterized as mild reaction conditions,easy availability of materials and simple operation.

diaryl sulfide;hydrogen peroxide;S-aryl aryl thiosulfonate;oxidation

O62

A%%%

1007-5348（2017）03-0067-05

（責任編輯：邵曉軍）

2016-12-28

福建省教育廳科技計劃項目（JA13388）；廣東省科技計劃項目（2016B020204005）；漳州職業(yè)技術學院科研項目（ZZY1308）.

李術艷（1981-），女，內蒙古亦峰人，漳州職業(yè)技術學院食品與生物工程系講師，碩士；研究方向：有機化學.