磺胺类药物具有广谱的杀菌活性,其经典合成方法主要依赖于官能团耐受性差的胺类与对湿气敏感磺酰氯的缩合反应,除此之外,人们还开发了一些其他替代方法,比如亚磺酰胺的氧化反应,亚磺酸盐和磺酰氟的氨化,氨基磺酰氯的官能化,硫醇和胺的氧化偶联等。然而,这些方法存在一些缺点限制了其广泛应用,例如,硫醇类气味难闻,焦亚硫酸盐和亚磺酰胺稳定性差,磺酸衍生物的储存和处理要求严格且危险,反应条件苛刻等。
图1 磺酰氨自由基的生成及其在磺酰胺模块化合成中的应用[1]
四川大学练仲教授近期提出了一种烯基和烷基磺酰胺的一步模块化合成的简单策略
[1]。该策略以外源性SO
2替代试剂SOgen为硫源,通过铜(I)催化烯烃直接自由基氢磺酰胺化和磺酰胺化,具有底物适用范围广(>100个实例)、反应条件温和、起始原料廉价易得等优点(图1),并成功应用于多种天然产物或药物分子的后期修饰(图2),为药物修饰和新药开发提供了新途径。
图2 烯基磺酰胺类化合物的制备及其在天然产物或药物分子的后期修饰中的应用[1]
随后,练仲教授又在该反应策略中添加硅烷作为氢源,以良好的产率制备了相应的的烷基磺酰胺类化合物,并成功应用于药物分子那拉曲坦(naratriptan)的重要中间体的一步合成(图3中的化合物111)。此外,练仲教授还使用
15N-碳酸胺作为氨基自由基前体进行
15N同位素标记,合成了15N标记的烷基或烯基磺酰胺类化合物,这有助于在临床研究中探索药物分子的代谢过程。
图3 药物分子那拉曲坦的一步合成[1]
SOgen是练仲教授设计开发的一种外源性SO
2替代试剂,具有价廉、稳定、可控、易于保存等优点,结合Skrydstrup开发的“two-chamber”系统使用,5分钟内基本完全释放SO
2,并且能避免产生的有机物影响反应主体系,是一种独特有效的SO
2替代品。
使用方法
图4 SOgen试剂的使用方法
将SOgen试剂置于反应器中,加入当量对甲苯乙烯,以十四烷作为溶剂(1.0 mL/ 0.2 mmol SOgen),封闭后在100 ℃条件下反应10 min,反应液澄清即反应结束。
练仲教授,四川大学华西医院生物治疗全国重点实验室/皮肤科教授、博士生导师,入选国家海外高层次青年人才项目(青年千人)。目前主要从事二氧化硫的资源化利用、机械化学和小分子靶向药物的设计与合成等方面的研究。近年来主持了国家自然科学基金项目、国家青年千人计划、四川省科技项目等。以通讯/第一作者在Science、Nat. Commun.、Angew. Chem. Int. Ed.、ACS Catal.等国际著名期刊发表多篇论文,现任国际有机化学杂志European Journal of Organic Chemistry国际编委。
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参考文献
- Lv H , Chen X , Zhang X ,et al.Generation of Sulfamoyl Radical for the Modular Synthesis of Sulfonamides[J]. ACS Catalysis 2024 14 (9), 6513-6524.
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