二甲基亚砜突破传统溶剂角色,成有机合成多功能试剂

二甲基亚砜突破传统溶剂角色,成有机合成多功能试剂

二甲基亚砜(Dimethyl Sulfoxide,简称DMSO)已超越其作为高极性非质子溶剂的传统角色,成为现代有机合成中不可或缺的多功能试剂。凭借其独特的亲核性、氧化能力以及提供甲基、氧和硫原子的特性,DMSO能够驱动广泛的化学转化反应。它不仅在科恩布鲁姆(Kornblum)氧化和斯文(Swern)氧化中充当氧化剂,还能通过自由基或亲电途径提供甲硫基或甲磺酰基片段,并在温和且无需过渡金属的条件下参与碳-碳键、碳-杂原子键及杂环化合物的构建。此外,DMSO的低毒性、高沸点以及与连续流动工艺的兼容性,进一步增强了其在规模化绿色化学制造中的吸引力。

近期研究凸显了DMSO在从惰性C-H键活化到级联环化反应等多重成键反应中的多功能性,彰显了其在全球制药、农用化学品和材料科学应用中的重要地位。特别是在一锅法C-H键活化方案中,DMSO展现了溶剂、合成子(synthon)和氧化剂的三重角色。

催化创新提升原子经济性

Zui新研究展示了利用双金属银-铜有机框架(Ag-Cu Metal-Organic Framework, MOF)催化DMSO与芳香酮的直接偶联,以高产率生成β-酮烯丙基甲磺酰衍生物。这一过程展现了卓越的原子经济性、步骤经济性和一锅法效率。同时,异相碳催化领域的创新也取得了进展,研究人员采用氧化石墨烯驱动4-羟基香豆素、醛类和芳香胺的无溶剂三组分环化反应,在温和条件下生成色烯喹啉酮骨架。这些方法表明,DMSO的本征反应性可以与先进的催化材料协同作用,从而简化高附加值分子的获取路径。

绿色替代方案推动可持续合成

除了上述进展,碘/DMSO催化系统作为一种金属催化剂的绿色替代品,在氧化C-C键和C-杂原子键形成方面崭露头角。这种温和的工艺促进了科恩布鲁姆氧化和直接碘化序列,为构建生物活性骨架提供了高效的新工具。此外,使用1,3-二溴-5,5-二甲基海因(DBDMH)在DMSO中进行的无金属甲硫基化策略,能够在低温和短反应时间内从二卤代呋喃酮前体生成多功能硫醚,成为可持续硫功能化的。直接合成杂环的方法也利用DMSO作为多元素源,无需外部氧化剂或金属即可构建和修饰多种含氧、氮和硫的环状结构,这与可持续化学的原则高度契合。

行业背景与未来趋势

在全球范围内,随着对绿色化学和可持续制造要求的提高,DMSO的应用前景广阔。其作为多功能试剂的特性,不仅有助于减少有害溶剂的使用,还能简化合成步骤,降低生产成本。对于中国化工行业而言,关注DMSO在有机合成中的新应用,有助于提升高端精细化学品和医药中间体的合成效率,推动产业向绿色、高效方向转型。

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