π-Lewis酸金属催化重排是合成多功能杂环的一种方法，在医药和材料科学中很有用，因为重排可以高效、快速构建复杂的分子骨架。这些重排可以通过分子内亲核进攻分子内活性炔烃或炔烃生成的金属卡宾来实现官能团σ键的断裂。其中，肟醚可以用于涉及C-O、N-O和C=N键断裂的重排反应。这些反应实现了各种具有氮和氧原子的多取代杂环的有效合成，例如异恶唑，吡啶-N-氧化物和异喹啉（图1a）。然而，硫肟尚未被探索。与肟的反应不同，硫肟的低活性和不稳定性以及硫原子对软路易斯酸催化剂的潜在失活可能阻碍了硫肟的反应。为了克服这些障碍，日本东北大学（Tohoku University）Itaru Nakamura课题组设想通过亚砜酰亚胺的氧转移催化生成硫肟，亚砜酰亚胺易于通过羰基和亚砜酰胺的缩合获得，并且在环境条件下稳定（图1b）。根据金催化的亚砜内氧转移反应，亚砜酰亚胺的氧原子在适当的位置转移到π-活化的炔烃上，生成具有α-氧代金部分的硫肟A。随后，硫肟的N-S键将插入卡宾中以构建与硫、氮和羰基结合的季碳。因此，转化形式上涉及O-S键的连续α-加成和亚硫酰基的N-S键的β-加成到C-C三键中。在此，作者报道了金催化的炔基N-亚磺酰亚胺反应通过O-S/N-S键的连续断裂得到了相应的S-官能化氮杂丙烯啶。
图 1
接着，作者以炔基N-（对甲苯）亚磺酰基乙亚胺1a作为模板底物对反应条件进行了优化（图2）。分别对金催化剂络合物，其他金属络合物，反应温度，时间以及反应浓度进行了优化，最终确定了最佳反应条件，[IPrAu(TA-Me)NTf2] (0.01 mmol), DCE (0.1 M), 80 ºC。
图 2
在最优反应条件下，进行了底物普适性考察（图3）。芳基取代的亚磺酰亚胺1b-h不论其电性如何，都能以良好的产率有效地转化为所需的产物2b-h。在硫原子上可以容忍大位阻芳基，例如邻甲苯基（1g）和均三甲苯基（1h）。不同的芳基（1j-m）和烷基（1n）在炔烃末端（R1）是兼容的。取代基R2在酮亚胺上的电性在反应中不受影响（1o与1p）。2-糠基也可以作为杂芳基取代基。此外，烷基，如甲基和正丙基，也兼容在R2。相比之下，醛亚胺1u的反应没有得到所需的产物；1u在反应条件下被分解。
图 3
为了深入探究反应机理，作者进行了两个对照实验（图4）。首先，使用反应性相同的底物1a和1o的混合物进行反应，得到相应的产物2a和2o，通过高分辨质谱分析表明，亚砜基在分子内迁移。其次，使用对映体富集底物（R）-1a（96% ee）进行反应，相应产物（4%ee）的近外消旋混合物表明反应不能保持底物的手性。
图 4
基于上述实验结果，作者提出了一种反应机理，如图5所示。首先，阳离子金催化剂与底物1配位形成π-络合物6。然后通过氧原子对亲电活化炔烃部分的亲核进攻进行6-内环化。由此产生的乙烯基金物种7经历O-S键断裂，由金原子提供的电子驱动，产生（Z）-硫代肟Z-8，其直接与α-氧代金卡宾结合。随后，硫代肟中间体Z-8采取两种可能的途径形成产物2。在路径a中，硫原子亲核攻击形成硫氧肟N-S键的插入，随后硫氮杂环烯酸金（9或10）的环收缩产生2。路径b中，中间体Z-8经历三步序列以产生2。1）硫肟的Z/E异构；2）硫肟E-8的氮原子的亲核攻击；3）亚砜基的重排和金催化剂的再生。初步DFT研究表明，前者通过四元环中间体7（路径a）的可能性大于后者（路径b）。
图 5
最后，以咪唑为亲核试剂将2-亚砜基-2H-氮杂丙烯啶2以较高产率衍生成相应的4-亚砜基恶唑13d。（图6）
图 6
总之，作者开发了一种新的方法，通过连续的O-S/N-S键断裂反应，从容易获得的炔基亚磺酰亚胺中得到各种具有亚砜基和羰基的2H-氮杂丙烯啶。
Consecutive O-S/N-S Bond Cleavage in Au-Catalyzed Rearrangement Reactions of Alkynyl N-Sulfinylimines.
Hiroki Tashiro, Masahiro Terada, and Itaru Nakamura
Angew. Chem. Int. Ed. 10.1002/anie.20210020
