（圖片來(lái)源：Green Chem.）
具有電子和結(jié)構(gòu)特性的砜、磺酰胺和磺酰氟廣泛存在于各種天然產(chǎn)物、農(nóng)用化學(xué)品和藥物中，如抗癌與抗炎藥比卡魯胺和阿普斯特、殺蟲(chóng)劑氟蟲(chóng)雙酰胺等（Scheme 1A）。亞磺酸鹽是合成含有磺?；苌锏耐ㄓ弥虚g體，在過(guò)去的幾十年中，亞磺酸鹽的合成備受關(guān)注，并已取得一定的進(jìn)展。其中，Smiles重排反應(yīng)是合成亞磺酸鹽的有效方法。早在1970年代，Speckamp等課題組開(kāi)發(fā)了涉及自由基化學(xué)的Smiles重排反應(yīng)，近幾十年來(lái)，自由基Smiles重排反應(yīng)已取得一定的成果。通過(guò)該策略，可合成N-雜環(huán)和（雜）芳基化合物以及實(shí)現(xiàn)烯烴和炔烴的雙官能團(tuán)化反應(yīng)。值得注意的是，Nevado課題組報(bào)道了通過(guò)過(guò)渡金屬催化的自由基Smiles重排反應(yīng)合成了N-雜環(huán)化合物，Stephenson課題組利用可見(jiàn)光介導(dǎo)的自由基Smiles重排合成了一系列結(jié)構(gòu)復(fù)雜的（雜）芳基化合物（Scheme 1B-1）。Stephenson和朱晨課題組通過(guò)光氧化還原催化自由基Smiles重排分別實(shí)現(xiàn)了非活化烯烴的雙官能化反應(yīng)，隨后進(jìn)行磺?；拿摮⊿cheme 1B-2）。值得注意的是，對(duì)于磺酰基的保留，是一種更原子經(jīng)濟(jì)性的策略，但很少有文獻(xiàn)報(bào)道。在此，南開(kāi)大學(xué)汪清民、劉玉秀、宋紅健團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種使用Langlois’試劑 （CF3SO2Na）或芳基亞磺酸鈉作為非活化烯烴雙官能團(tuán)化反應(yīng)的自由基前體，通過(guò)可見(jiàn)光介導(dǎo)的自由基Smiles重排反應(yīng)，可合成一系列脂肪族亞磺酸鹽（Scheme 1C）。
（圖片來(lái)源：Green Chem.）
首先，作者以1a作為模型底物，與CF3SO2Na（2a）反應(yīng)，進(jìn)行了相關(guān)反應(yīng)條件的篩選（Table 1）。當(dāng)以[Ir(dF(CF3)ppy)2(dtbbpy)]PF6作為光催化劑，Na2CO3作堿，在EA/H2O（10:1）的混合溶劑中于30 W的藍(lán)色LEDs輻射下室溫反應(yīng)24 h后，再與BnBr反應(yīng)，即可以75%的收率獲得產(chǎn)物3a。
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在獲得上述最佳反應(yīng)條件后，作者首先對(duì)丁烯基雜芳基砜1的底物范圍進(jìn)行了擴(kuò)展（Scheme 2）。首先，當(dāng)?shù)孜?/span>1中的雜芳基為具有不同電性取代的苯并噻唑時(shí)，均可與CF3SO2Na順利反應(yīng)，獲得相應(yīng)的產(chǎn)物3a-3g，收率為51-78%。其次，當(dāng)?shù)孜?/span>1中的雜芳基為苯并噁唑、嘧啶、噻唑時(shí)，可獲得相應(yīng)的產(chǎn)物3h-3l，收率為60-75%。然而，當(dāng)遷移基團(tuán)為含有缺電子4-F或富電子4-OMe取代的苯環(huán)時(shí)，未能獲得所需的產(chǎn)物（如3o和3p）。此外，HCF2SO2Na（2b）也是合適的自由基前體，獲得相應(yīng)的產(chǎn)物3m-3n，收率為57-70%。
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緊接著，作者發(fā)現(xiàn)，當(dāng)以芳基亞磺酸鈉4作為自由基前體，需在優(yōu)化的條件下（將溶劑改為CH3CN/H2O = 5:1，額外的水可促進(jìn)4a的溶解以生成芳基磺?；杂苫?，才能確保反應(yīng)順利進(jìn)行。同時(shí)，作者對(duì)有機(jī)亞磺酸鈉4的底物范圍進(jìn)行了擴(kuò)展（Scheme 3）。首先，當(dāng)?shù)孜?/span>4中的R為一系列具有不同電性的芳基取代時(shí)，均可順利反應(yīng)，獲得相應(yīng)的產(chǎn)物5a-5h，收率為27-71%。其次，當(dāng)?shù)孜?/span>2中的R為萘基、苯并呋喃基、乙基等時(shí)，可獲得相應(yīng)的產(chǎn)物5i-5l，收率為43-65%。此外，當(dāng)?shù)孜?/span>1中的雜芳基為含有取代基的苯并噻唑、苯并噁唑、嘧啶或噻唑時(shí)，也均與體系兼容，獲得相應(yīng)的產(chǎn)物5m-5p，收率為38-59%。值得注意的是，1a和4a的克級(jí)規(guī)模實(shí)驗(yàn)，可獲得71%收率的產(chǎn)物5a，收率略有下降。
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為了進(jìn)一步證明反應(yīng)的實(shí)用性，作者以1a作為底物，進(jìn)行了多種一鍋法轉(zhuǎn)化反應(yīng)（Scheme 4）。首先，各種親電試劑均可與1a、2a/4a順利反應(yīng)，獲得相應(yīng)的烷基砜衍生物6a-6f，收率為60-75%。其次，通過(guò)該策略很容易引入相應(yīng)的雜原子，如6g-6h。
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為了進(jìn)一步了解反應(yīng)遷移的過(guò)程，作者選擇了具有不同長(zhǎng)度烷基鏈和三取代乙烯基單元的砜底物，對(duì)反應(yīng)進(jìn)行了研究（Scheme 5）。當(dāng)n為1或2時(shí)，無(wú)論R1是甲基還是氫，均可順利反應(yīng)，獲得相應(yīng)的產(chǎn)物6j-6n，收率為49-74%。上述結(jié)果表明，對(duì)于自由基Smiles重排，五元和六元環(huán)過(guò)渡態(tài)是可以接受的。然而，當(dāng)n為0、3或4時(shí)，反應(yīng)未能進(jìn)行（如6o-6q），從而表明四元、七元和八元環(huán)過(guò)渡態(tài)是不合適的。
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為了進(jìn)一步了解反應(yīng)的機(jī)理，作者進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究（Scheme 6）。首先，在1a與2a的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)體系中加入由基抑制劑TEMPO或BHT時(shí)，反應(yīng)受到抑制，同時(shí)通過(guò)HRMS檢測(cè)到自由基加合物3ab和3ac的生成，從而表明衍生自CF3SO2Na的三氟甲基自由基可迅速與非活化烯烴反應(yīng)，生成新的烷基自由基中間體（Scheme 6A）。其次，在1a與4a的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)體系中加入三當(dāng)量的BHT時(shí)，5a的形成也受到抑制（Scheme 6B）。上述結(jié)果表明，反應(yīng)涉及自由基途徑進(jìn)行。此外，當(dāng)使用1e、1o與4a進(jìn)行混合反應(yīng)時(shí)，可獲得產(chǎn)物3e（47%）和6b（56%），從而表明反應(yīng)涉及分子內(nèi)的自由基Smiles重排過(guò)程（Scheme 6C）。
（圖片來(lái)源：Green Chem.）
基于上述的研究以及相關(guān)文獻(xiàn)的查閱，作者提出了一種合理的催化循環(huán)過(guò)程（Scheme 7）。首先，[Ir(dF(CF3)ppy)2(dtbbpy)]PF6在可見(jiàn)光輻射下，可生成長(zhǎng)壽命的光激發(fā)*IrIII配合物。*IrIII配合物是一種強(qiáng)氧化劑，可與CF3SO2Na或ArSO2Na 經(jīng)單電子轉(zhuǎn)移，生成三氟甲基或磺?；杂苫虸rII。隨后，該自由基可與烯烴1反應(yīng)生成新的烷基自由基中間體（I），雜芳基立即捕獲中間體I，再經(jīng)分子內(nèi)遷移，從而生成中間體III。最后，中間體III可與還原性的光催化劑IrII發(fā)生單電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)生成目標(biāo)產(chǎn)物IV，并再生*IrIII配合物，從而完成催化循環(huán)。
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總結(jié)：南開(kāi)大學(xué)汪清民、劉玉秀、宋紅健團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種溫和、高效且原子經(jīng)濟(jì)性的可見(jiàn)光誘導(dǎo)自由基Smiles重排反應(yīng)（無(wú)需釋放SO2），從而合成了一系列烷基磺酸鹽衍生物，可進(jìn)一步而轉(zhuǎn)化為具有價(jià)值的有機(jī)硫化合物。同時(shí)，該策略具有良好的官能團(tuán)兼容性，并可用于一些具有雜芳基烷基砜骨架新藥的開(kāi)發(fā)。
參考資料：https://mp.weixin.qq.com/s/66EgRbXX1phMnxK1gW46LQ
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