《ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION》：Alkynyltriazenes in Photochemical Metal-Free Doyle–Kirmse Rearrangements
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本文报道了一种在无金属、无添加剂条件下，通过紫外光激发炔基三氮烯产生氰基卡宾中间体，进而与硫醚发生Doyle–Kirmse[2,3]-σ重排反应的高效策略。该反应条件温和、底物兼容性广，成功实现了多种取代的α-巯基腈类化合物的合成，为构建含手性中心的复杂分子提供了安全可靠的新途径。
引言
炔基三氮烯作为一类具有独特反应活性的活化炔烃，其三氮烯基团直接连接在碳碳三键上，导致三键极化，表现出类似炔酰胺的反应特性。近年来，该类化合物主要在过渡金属催化的1,2-加成、环加成和环化反应中得以应用。2023年，研究团队首次报道了炔基三氮烯在紫外光照射下的光化学反应，该过程涉及三氮烯键的断裂，生成氰基卡宾和异二氮烯中间体。此前的研究表明，生成的氰基卡宾可被醇、胺等亲核试剂捕获，或与烯烃/炔烃发生环丙烷化/环丙烯化反应，展现出丰富的反应性。
为进一步拓展炔基三氮烯衍生氰基卡宾的反应类型，本研究聚焦于其与硫醚的[2,3]-σ重排反应（即Doyle–Kirmse反应）。该反应是同时构建C─C和C─S键的重要工具。传统Doyle–Kirmse反应多依赖金属卡宾或重氮化合物，而涉及氰基卡宾的报道极为有限，这主要源于氰基卡宾前体的合成难度高及其反应活性受限。目前已知的氰基卡宾生成策略包括乙炔基叠氮化物分解、重氮化合物转化等，但这些方法通常需使用易爆危险试剂或过渡金属催化剂，限制了其应用范围。
结果与讨论
反应条件优化显示，以二氯甲烷为溶剂，在紫外光照射、室温、氮气保护条件下，模型反应能以71%的收率得到目标产物α-巯基腈3aa。控制实验证实紫外光照为反应必需条件。提高硫醚当量可有效抑制氰基卡宾与异二氮烯副反应，显著提升产率。
底物适用范围研究表明，芳环上含供电子或吸电子取代基的炔基三氮烯均能顺利参与反应，获得中等至良好收率的目标产物（3aa–3na，33%–78%）。供电子基团通常有利于反应进行，而强吸电子基团（如4-CF3）则导致收率显著下降。空间位阻较大的邻位二甲基苯基、萘基和噻吩基取代的炔基三氮烯也表现出良好的兼容性。值得注意的是，叔丁基取代的底物因在紫外光下不稳定，未能得到目标产物。
在硫醚底物拓展中，芳基硫醚对芳环上不同电性取代基均展现优异耐受性，收率在51%–72%之间（3ab–3am）。α-萘基、2-吡啶基、2-噻吩基及苄基取代的硫醚均能顺利转化（3an–3aq）。烷基硫醚，包括大位阻叔丁基硫醚，也能以良好收率获得产物（3ar–3at，67%–74%）。此外，直链和支链的巴豆基、肉桂基、二甲基烯丙基等不同取代模式的烯丙基硫醚均适用于该体系，所得非对映异构体的比例与金属催化反应结果相当（3au–3ax）。
研究进一步成功将反应拓展至丙炔基硫醚和联烯基硫醚。丙炔基硫醚与炔基三氮烯反应可高效构建联烯衍生物（5a–5i，54%–64%），并通过X射线单晶衍射确认了产物结构。联烯基硫醚则成功转化为1,3-二烯化合物（7a–7g），该转化在Doyle–Kirmse反应中尚无文献报道。
反应机理探究通过交叉实验和理论计算共同验证。交叉实验结果表明，反应中未检测到交叉产物，排除了经由自由烯丙基正离子路径的可能性。量子化学计算显示，反应经历以下关键步骤：紫外光激发下炔基三氮烯裂解产生单线态氰基卡宾；该卡宾与硫醚发生无能垒加成形成硫叶立德中间体；随后经[2,3]-σ重排（能垒10.61 kcal/mol）直接生成产物。理论计算证实反应仅能通过单线态卡宾进行，且重排步骤为快速过程。
实际应用价值通过放大实验（4.05 mmol规模）得以验证，目标产物3aa仍能以良好收率获得。进一步的衍生化实验表明，3aa可经二异丁基氢化铝（DIBAL-H）还原为醛8（81%收率），或在间氯过氧苯甲酸（m-CPBA）氧化条件下通过消除硫氧化物形成不饱和腈9（85%收率），展现出良好的合成转化潜力。
结论
本研究发展了一种光催化无金属Doyle–Kirmse反应新策略，利用炔基三氮烯作为安全、高效的氰基卡宾前体，实现了与烯丙基、丙炔基和联烯基硫醚的[2,3]-σ重排反应。该方法条件温和、操作简便、底物适用范围广，成功克服了传统氰基卡宾前体（如重氮乙腈）的局限，为构建具有高度取代的手性碳中心提供了新工具。机理研究证实反应经由单线态氰基卡宾介导的[2,3]-σ重排路径进行。该策略在复杂分子合成和药物化学中间体制备领域具有广阔应用前景。
