磺酰胺类骨架广泛应用于药物化学中，很多具有抗菌、抗疟疾、抗结核、HIV蛋白酶抑制剂等药效的分子包含磺酰胺骨架。自1932年德国生物化学家多马克发现磺酰胺分子具有抗菌活性以来，陆续有上千种磺胺药物得以合成，多马克也因此获得1939年的诺贝尔生理学奖。磺酰胺的合成方法成为有机合成领域的焦点，传统的方法是直接将磺酰氯和胺混合进行亲核反应，但是这种方法具有很大的局限性，制备磺酰氯的步骤繁琐且底物适用范围有限。为了解决这些问题，最近的研究致力于通过二氧化硫插入来制备磺胺类化合物，其中突破性的工作是2010年由Wills报道的芳基碘化物、肼以及DABSO作为二氧化硫来源发生三组分偶联反应；随后的报道将芳基碘化物替换为硼酸、硅烷以及将二氧化硫源替换为K2S2O5。尽管人们取得了这些进展，但是寻找绿色高效且廉价的二氧化硫来源插入分子合成磺酰胺仍旧非常具有挑战性。
雕白粉（英文名称Rongalite）作为一种廉价（约1.2万元/吨）的工业产品，广泛应用于工业生产中，例如雕白粉可应用于印染工业用作拔染剂和还原剂，生产靛蓝染料、还原染料等，还可用于合成橡胶、制糖以及乙烯化合物的聚合反应，在有机合成中应用较少。最近，华中师范大学化学学院的吴安心课题组利用廉价的工业产品雕白粉作为二氧化硫来源与芳基重氮四氟硼酸盐发生插入磺酰胺化反应，得到一系列N-氨基磺酰胺骨架。相比以往合成类似骨架的方法，该反应无需添加额外的胺源、金属、氧化剂，并且只需在室温条件下通过廉价的工业产品和易制备的芳基重氮四氟硼酸盐得到有价值的磺酰胺产物。在该反应过程中，雕白粉具有三重作用：二氧化硫来源、自由基引发剂以及还原试剂的作用；而芳基重氮四氟硼酸盐也起到了作为芳基自由基以及潜在胺源的作用。
经过对反应条件的认真筛选并得到最优条件后，他们对多种芳基重氮四氟硼酸盐的底物适用范围进行考察。该反应具有非常好的底物适用性，可以高收率地得到N-氨基磺酰胺化产物，并且能兼容多种官能团。该反应还可兼容萘环以及稠环底物。
为了探究该反应的机理，作者进行了一系列的控制实验。控制实验（a）：作者向标准反应体系中添加了一系列的自由基抑制剂，如TEMPO、BHT、对苯二酚，反应均被抑制，并且TEMPO捕获的产物4还通过GC-MS进行检测，说明该反应有可能涉及自由基过程。控制实验（b）：反应加入自由基捕获剂1,2-二苯乙，得到了1,1,2-三苯基乙烷6，与以往类似的自由基捕获实验结果不同。以前类似的捕获实验得到的是1,1,2-三苯基乙烯，说明该反应可能是一个还原体系。控制实验（c, d）：反应在两分钟时停止反应，即可分离得到磺酰偶氮产物7，7可以被雕白粉还原得到相应的N-氨基磺酰胺产物。为了确定产物中氮修饰氢的来源，作者进行了一系列的尝试。由于这两个氢很活泼，作者在控制实验（e）中预先制备了氘代的雕白粉，在氘代二甲亚砜作为溶剂的情况下与重氮盐反应，并将反应液直接进行核磁共振1H谱分析，得到的产物分别发生85%以及91%的氘代，说明产物中氮修饰的氢主要来源于反应中的水。
在上述控制实验以及课题组前期工作的基础上，作者提出了可能的反应机理。首先，雕白粉会分解得到HSO2-阴离子，并释放一分子的甲醛分子。随后芳基重氮阳离子2a会与HSO2-阴离子通过静电作用结合得到复合物A，接下来通过单电子转移得到芳基自由基B以及二氧化硫自由基阴离子。自由基偶联会得到苯亚磺负离子C，并进攻另一分子重氮化物，得到磺酰偶氮化合物D。最后，雕白粉还原D得到相应的磺酰肼。
最后，作者研究了该方法在有机合成中的应用。这种方法的独特之处在于可以将N-氨基磺酰胺基团引入天然产物和包含苯胺主链的药物中。他们使用天然存在的香豆素120作为底物进行反应，可以53%的产率得到相应的产物3u。手性内酯药物2v可以参与该反应并以58%的产率得到产物3v。对于产物N-氨基磺酰胺的转化，作者也进行了一些研究。产物N-氨基磺酰胺可以氧化为磺酰偶氮8a，并用作偶联底物与芳基硼酸或芳基烯烃发生经典的偶联反应，以较高的产率得到相应的偶联产物8b和8c，也可发生氮消除、二氧化硫消除得到相应的联苯产物8d。
工业产品雕白粉应用于磺酰胺的合成成果近期发表在期刊Chemical Communications 上，文章的第一作者是华中师范大学的博士研究生汪淼，该工作得到贵州民族大学王军刚博士的大力帮助。
该论文作者为：Miao Wang, Bo-Cheng Tang, Jun-Gang Wang, Jia-Chen Xiang, Ao-Yu Guan, Ping-Ping Huang, Wu-Yinzheng Guo, Yan-Dong Wu and An-Xin Wu
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：
The triple role of rongalite in aminosulfonylation of aryldiazonium tetrafluoroborates: synthesis of N-aminosulfonamides via a radical coupling reaction
Chem. Commun., 2018, 54, 7641, DOI: 10.1039/C8CC03778G
吴安心教授简介
吴安心，华中师范大学教授，博士生导师，国务院政府特殊津贴专家，湖北省有突出贡献中青年专家，武汉市优秀科技工作者；1985年于兰州大学化学系获得学士学位，1988年于中国科学院兰州化学物理研究所获理学硕士学位，1988年至1994年在兰州大学医学院药学系任教，1997年于兰州大学获得理学博士学位，师从潘鑫复教授，1997年9月至2001年3月，在香港科技大学化学系从事博士后研究，师从戴伟民教授，2001年4月至2003年7月，在美国马里兰大学化学与生物化学系从事博士后研究，师从Lyle Isaacs教授；2003年7月在华中师范大学化学学院任教以来，在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Org. Lett.、Chem. Commun.、J. Org. Chem.、Adv. Synth. Catal.、Chem. Eur. J. 等期刊发表研究论文160余篇；主持包括国家自然科学基金重点在内的基金7项；研究重点是基于分子集群的自分类原理探寻小分子自组织合成复杂结构体的内在规律，从而产生新颖的合成设计策略和探索新型的合成方法学，并由此探求药物分子高效简捷的合成新方法，实现活性天然产物的直接全合成；所开拓的I2/DMSO组合试剂介导下基于原位捕获芳基酮醛构建杂环的反应系统被学界誉为是一种工具化反应得到广泛的应用；同时在研究复杂体系分子集群行为的基础上，获得新型的分子聚集体，以期运用于晶体工程、分子机器、信号传感及分子探针等方面的功能性研究。
http://www.x-mol.com/university/faculty/10794
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