化工院王兮教授团队在连二硫化合物合成方面取得新进展

近日，化学化工学院王兮教授团队利用光致氧化还原策略实现了多种不饱和烃和张力环烷烃的连二硫磺酰化反应，并发明了一种新型亲核连二硫化试剂，实现了多种亲电试剂的亲核连二硫化反应。这种新试剂可以利用苯乙烯的连二硫磺酰化反应高效制备。

连二硫化合物具有独特的稳定性、反应性、以及生物活性，这使得其被广泛应用于食品化学、药物化学、天然产物化学和功能材料等领域。在蛋白质和多肽中，二硫键对于其三维结构至关重要，可以确保多肽链处于合适的折叠形态，进而使其保持稳定并发挥正常的功能。

目前，非对称连二硫化物的合成方法主要包括硫醇与硫酚的氧化偶联，亲电活化再亲核取代，以及两个连二硫化合物之间的交换反应等。但这些策略部分会存在自偶联和过度氧化的副反应。针对这些问题，化学家们利用预先官能团化的连二硫化试剂（LG-SSR, LG = Ts-, PhthN-, RO-），通过过渡金属催化的交叉偶联反应、亲核或亲电的连二硫化反应、自由基连二硫化反应等策略，实现了非对称二硫化物的合成。但其中亲核型连二硫反应研究较少，缺乏相应的试剂，只能适用于非常活泼的亲电试剂，如：羰基α位的碘化物、苄溴、烯丙基溴化物、丙烯酸酯等。

另一方面，磺酰基也是在制药工业中非常常见的基团。在有机合成中，磺酰类化合物也是适用于著名的Julia-Lythgoe烯化反应的底物。引入磺酰基的传统方法为先引入硫原子得到硫醚，再完全氧化成砜。近年来，利用磺酰基自由基对不饱和体系的自由基加成，得到磺酰官能团化的策略也得到了充分发展。

王兮教授课题组发展了一种可见光促进的烯烃（包括苯乙烯、芳杂环烯烃、未活化烯烃、富电子的烯基醚、贫电子烯烃、多取代烯烃）、共轭二烯烃、炔烃（包括内炔、端炔、芳基炔烃、未活化炔烃）、1,3-烯炔、螺桨烷与过硫代磺酸酯试剂（ArSO2-SSR）的连二硫磺酰化反应。此方法具有条件温和、底物普适性非常广、原子经济性高、立体选择性好等特点。反应可以放大量到克级规模合成。利用苯乙烯为底物的连二硫磺酰化所得到的产物，又可以作为普适的亲核连二硫化试剂，适用于一级、二级卤代烷烃（氯、溴、碘、对甲苯磺酸酯）的亲核连二硫化反应、环氧开环连二硫化反应、缺电子烯烃的迈克加成类型的连二硫化反应。该试剂为白色粉末，且对水氧稳定，不易吸潮、也可以放大量到克级规模制备。该亲核连二硫化反应也具有条件温和、底物普适性非常广、产率高等特点。

为了进一步探究该反应的机理，课题组进行了一系列的机理探究实验，如自由基捕获实验、不同取代基底物之间的自由基交叉混杂实验、反式和顺式-β-甲基苯乙烯的连二硫磺酰化实验、Stern-Volmer荧光淬灭实验、循环伏安法测量氧化还原电位、开关灯控制实验、光量子产率测定实验、自由基钟实验等，并根据上述实验的结果提出了radical/polar crossover的反应机理。

该工作得到了国家自然科学基金的经费以及湖南大学化学化工学院和湖南大学粤港澳大湾区创新研究院（广州增城）的大力支持。相关成果以“Access to Polysulfides through Photocatalyzed Dithiosulfonylation”为题发表在国际高水平期刊德国应用化学《Angewandte Chemie International Edition》上。文章以湖南大学为唯一通讯单位，王兮教授为唯一通讯作者，博士生任小瑞为文章的第一作者。

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