Ni-katalyserad arylsulfidsyntes genom en arylbytesreaktion. Kredit:Waseda University
Arylsulfid, en aromatisk förening i vilken svavel är fäst till en aryl (en funktionell grupp som härrör från en aromatisk ring), finns i biologiskt aktiva ämnen som är effektiva mot astma, Alzheimers sjukdom, och cancer. Som ett resultat, kemister har visat stort intresse för att syntetisera arylsulfider. Traditionellt, kol-svavel (C-S) bindningsbildningsreaktioner mellan tioler och arylelektrofiler katalyserade av övergångsmetaller har använts för arylsulfidsyntes på grund av deras höga tillförlitlighet. Dock, tioler har en obehaglig lukt och är giftiga. Kan det finnas ett sätt att syntetisera arylsulfider som undviker användningen av tioler?
Ett team av kemister från Waseda University, Japan, ledd av professor Junichiro Yamaguchi tar upp denna fråga i en nyligen publicerad studie i Journal of the American Chemical Society , och har kommit på en teknik som får jobbet gjort utan tioler. Teamet tog tipset från en tidigare studie där de använde en nickelkatalysator för att syntetisera aromatiska estrar från två aromatiska föreningar. "År 2020, vi utvecklade den första estersyntesmetoden med aromatiska ringbytesreaktioner och bestämde oss för att tillämpa kunskapen från denna reaktion för att realisera en tiolfri sulfidsyntes, "förklarar Yamaguchi, på tal om studiens ursprung.
Mot denna bakgrund, teamet satte sig för att syntetisera arylsulfider och aromatiska estrar. De började med att reagera 4-tolylsulfid och 4-fenylbensoat i närvaro av en nickelkatalysator och fann att den önskade arylsulfiden syntetiserades i närvaro av en ligand, dcypt, och en zinkadditiv, Zn (OAc) 2 .
Uppmuntrad av resultaten, teamet gick vidare för att undersöka reaktionsmekanismen. De reagerade arylsulfiden med nickelkatalysatorn (Ni(torsk) 2 ) och liganden, dcypt, och observerade bildandet av ett nickelkomplex bestående av katalysatorn, liganden, och arylsulfiden. Detta nickelkomplex skulle kunna reagera med den aromatiska estern för att bilda ett par nickelkomplex som skulle kunna reagera med varandra för att bilda den önskade arylsulfiden.
Ett team av kemister från Waseda University, Japan, Syftet är att syntetisera arylsulfider med användning av arylsulfider och aromatiska estrar efter att ha utvecklat en estersyntes som involverar ett aromatiskt ringbyte. Kredit:Junichiro Yamaguchi från Waseda University, Japan
Av dessa reaktioner, teamet drog slutsatsen att den Ni-katalyserade arylsulfidsyntesen skedde i en sekvens av steg. Initialt, arylsulfiden och de aromatiska estrarna genomgick samtidiga oxidativa additionsreaktioner till nickel/ligand-katalysatorn och bildade nickelkomplex. Dessa nickelkomplex kan delta i en arylbytesreaktion för att bilda en uppsättning nickelmellanprodukter. Detta följdes sedan av reduktiv eliminering av mellanprodukterna för att regenerera Ni/ligand-katalysatorn och bilda den önskade arylsulfiden.
Den reduktiva elimineringen av nickelmellanprodukterna, dock, minskade utbytet av arylsulfiden. För att bekämpa detta, teamet använde 2-pyridylsulfid, vilket påskyndade detta begränsande steg, förbättra avkastningen. Dessutom, syntesmetoden fungerade med flera arylelektrofiler såsom aromatiska estrar, arenolderivat och arylhalogenider.
"Den utvecklade sulfidsyntesmetoden kan fortsätta för en mängd komplexa bioaktiva föreningar som probenecid, flavone, östron, fenylalanin, umbelliferon, och β-isocupreidinderivat, " kommenterar en upprymd Yamaguchi, överväger utsikterna för deras nya syntesteknik. "Vidare, förmågan att använda miljövänliga aromatiska estrar och fenolderivat som råmaterial och pyridylsulfid som sulfidmedel kan göra denna teknik lämplig för både laboratorie- och industriell tillämpning. "
