使用二亚胺配位的CuI三氟乙基硫醇盐对有机卤化物进行直接的2,2,2-三氟乙基硫醇化反应

《Tetrahedron》：Direct 2,2,2-trifluoroethylthiolation of organic halides with diimine ligated CuI trifluoroethylthiolates

　　

颜浩宇|陈守雄|董京楠|吴伟|程佳佳|翁志强

中国福州大学化学学院分子合成与功能发现重点实验室，福州，350108

摘要

通过将CuOt-Bu与CF₃CH₂SH（由硫化钠与1,1,1-三氟-2-碘乙烷反应原位生成）混合，合成了被二氮配体配位的铜(I)三氟乙硫醇酸盐复合物。这些三氟乙硫醇酸盐复合物被证明是用于有机卤化物亲核2,2,2-三氟乙硫醇化反应的有效试剂，能够以中等至良好的产率生成相应的三氟乙硫醇。其中一些合成的三氟乙硫醇化合物表现出良好的杀虫活性。

引言

氟化取代基所赋予的独特性质，如增强的亲脂性、更高的代谢稳定性以及更好的生物利用度，使得有机氟化合物在医药、农用化学品和功能材料领域具有很高的应用价值[[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11]]。其中，2,2,2-三氟乙硫醚尤为重要[[12], [13], [14], [15], [16], [17], [18], [19], [20], [21], [22], [23]]。含有2,2,2-三氟乙硫基(-SCH₂CF₃)的化合物常见于活性药物和农用化学品成分中。图1展示了一些实例：这些化合物被证明对植物和动物体内的昆虫、蛛形纲动物或线虫具有高效的防治作用[[24], [25], [26], [27]]。

通常，2,2,2-三氟乙硫基化合物是通过2,2,2-三氟乙基卤化物与硫醇盐离子反应合成的[28,29]。然而，这些方法在使用有异味的硫醇、底物范围有限以及反应条件苛刻方面存在一些局限性。因此，探索利用不同二氧化硫来源直接将-SCH₂CF₃基团引入有机分子中的便捷方法将是一个有吸引力且高效的替代方案。在这方面，Yi及其同事开发了一种无需金属的亲电三氟乙硫醇化方法，利用NaSO₂CH₂CF₃在还原条件下对活化芳烃和杂环的C–H键进行三氟乙硫醇化[30]。在3.0当量的(EtO)₂P(O)H和2.0当量的TMSCl存在下，该反应能够以良好的产率生成多种三氟乙硫醇化产物。上述方法以及其他一些报道的方法具有一定的实用性，但在合成应用中仍有进一步改进的空间。

作为我们持续研究开发有机氟化合物新方法的一部分[[31], [32], [33], [34], [35]]，我们旨在探索使用易于操作的铜试剂合成2,2,2-三氟乙硫醚骨架的替代方案。铜试剂的使用被认为是实现有机氟化合物合成最有效的方法之一[36,37]。与其他传统反应相比，它能够快速构建化合物库，同时具有良好的反应性、低毒性和区域选择性。2016年，我们报道了一种铜催化的2,2,2-三氟乙基溴化物和碘化物与元素硫及1,1,1-三氟-2-碘乙烷的反应（方案1a）[38]。多种取代的2,2,2-三氟乙硫醚以良好的产率被分离出来。铜(I)三氟乙硫醇酸盐复合物被确定为2,2,2-三氟乙硫醇化催化循环中的关键中间体。在继续开发2,2,2-三氟乙硫醇化新方法的过程中，我们发现铜(I)三氟乙硫醇酸盐可以作为高效的铜试剂用于有机卤化物的2,2,2-三氟乙硫醇化（方案1b）。

章节摘录

结果与讨论

在THF中，CuOt-Bu与CF₃CH₂SH（由硫化钠与1,1,1-三氟-2-碘乙烷反应原位生成）在二氮配体存在下，在室温下反应，成功制备出了二聚体的铜(I)三氟乙硫醇酸盐复合物[(bpy)Cu(SCH₂CF₃)]₂（1a）和[(phen)Cu(SCH₂CF₃)]₂（1b），基于铜的产率分别为81%和83%（方案2）。这些铜(I)三氟乙硫醇酸盐复合物通过NMR光谱进行了全面表征。

结论

总之，我们从CuOt-Bu与CF₃CH₂SH（由硫化钠与1,1,1-三氟-2-碘乙烷反应原位生成）的混合物中制备出了两种被二氮配体配位的铜(I)三氟乙硫醇酸盐复合物。这些三氟乙硫醇酸盐复合物能与多种杂芳基溴化物和烷基溴化物反应，生成三氟乙硫醇，产率从中等到优异不等。部分三氟乙硫醇化合物表现出良好的杀虫活性。

一般实验信息

¹H NMR、¹⁹F NMR和¹³C NMR光谱使用Bruker AVIII 400光谱仪记录。¹H NMR和¹³C NMR化学位移以四甲基硅烷为参考物质，以百万分之一（ppm）为单位表示；¹⁹F NMR化学位移相对于CFCl₃作为外部标准确定，低场方向为正。偶联常数（J）以赫兹（Hz）为单位表示。残留溶剂峰被用作内标：¹H NMR（氯仿 δ 7.26，DMSO δ 2.50）和¹³C NMR（氯仿 δ 77.0，DMSO）

CRediT作者贡献声明

颜浩宇：数据整理、实验研究。陈守雄：数据整理、实验研究、初稿撰写。董京楠：数据整理。吴伟：初稿撰写、审稿与编辑。程佳佳：项目管理、监督、审稿与编辑。翁志强：方法研究、项目管理、监督、初稿撰写。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

国家自然科学基金（编号22171124、22301118）和福州市科学技术局（编号2024-SG-007）的财政支持。