目前,最绿色无毒无害的溶剂莫过于自然界中可以无限循环利用的水。有机反应在水溶液中进行,不仅避免了有机溶剂的使用,而且可实现简单的相分离及水的循环使用,可减少对环境的污染,是一种绿色的有机合成方法,但能在水中进行的有机反应还是有限的。那么,有无可能以水作溶剂实现肟类化合物的水相合成呢?近日,中国科学技术大学的汪志勇教授课题组通过长期以来发展的水相反应策略实现了纯水相中的α-磺酰肟无金属催化的合成反应。
长期以来,卫生和医疗一直是受到社会关注,用于治疗疾病的药物合成也随之成为科学研究的热点。不断探索可实现规模化制备、绿色环保、条件简便的合成方法学一直是化学工作者所关注的重要领域之一。 肟和砜类化合物具有广谱的生物活性,广泛应用于化学、医药、农药、材料科学等领域。例如,丁二酮肟是分析化学中常用的定性和定量测定镍的试剂;头孢克肟(Cefixime)是一种口服的第三代头孢菌素抗生素;米尔贝肟是一种新型的半合成大环内酯类驱虫药;甾体酮肟类天然产物不断从海洋生物体中分离得到。含砜基的药物有抗菌药物Biseptol以及抗癌药物Bicalutamide等。此外,肟也是有用的合成子来构建酰胺、噁唑、腈、肟醚等化合物。例如,工业上生产耐纶6的原料己内酰胺就是由环己酮生成的肟经重排反应得到的。肟的制备通常由羟胺与羰基化合物的缩合而实现,经典方法需要在有机溶剂中进行,还需要较高的反应温度和较长的反应时间。存在制备方法较为复杂,原料羟胺在大规模使用时安全性等制约因素。另外,值得注意的是,目前报道的关于肟的合成反应,特别是α-磺酰肟的合成由于引入金属试剂或惰性气体保护等限制了其在药物合成及工业化生产方面的应用。
中国科学技术大学汪志勇教授课题组在水相中实现的α-磺酰肟的反应很好的弥补了上述的不足。众所周知,常温下,绝大多数有机化合物在水中的溶解度不高,表现为难溶。然而,随着温度的升高,化合物的溶解度会有所提高,变成可溶。他们将难溶的磺酰肼通过提高溶剂水的温度实现可溶,继而在碱和氧化剂的共同作用下在水相中与烯烃和肟化试剂亚硝酸特丁酯发生串联反应生成α-磺酰肟。例如,在1.5 mL纯水中依次加入甲基苯磺酰肼(0.25 mmol)、苯乙烯(0.5 mmol)、咪唑(0.25 mmol)、亚硝酸特丁酯(0.5 mmol),85 ℃下反应3 h,以中等收率获得1-phenyl-2-tosylethanone oxime。该反应以水作为溶剂,不需要惰性气体保护并可运用于克级规模反应,符合绿色反应特点,具有一定的工业应用前景。
这一成果近期发表在Green Chemistry 上,文章的第一作者是中国科学技术大学博士研究生王斌。
该论文作者为:Bin Wang, Lin Tang, Liyan Liu, Yanan Li, Yu Yang and Zhiyong Wang*