arylsulfide, een aromatische verbinding waarin zwavel is gebonden aan een aryl (een functionele groep afgeleid van een aromatische ring), wordt aangetroffen in biologisch actieve materialen die effectief zijn tegen astma, Ziekte van Alzheimer, en kanker. Als resultaat, scheikundigen hebben veel interesse getoond in het synthetiseren van arylsulfiden. traditioneel, koolstof-zwavel (C-S) bindingsvormingsreacties tussen thiolen en arylelektrofielen gekatalyseerd door overgangsmetalen zijn gebruikt voor arylsulfidesynthese vanwege hun hoge betrouwbaarheid. Echter, thiolen hebben een onaangename geur en zijn giftig. Zou er een manier kunnen zijn om arylsulfiden te synthetiseren zonder het gebruik van thiolen?

Een team van chemici van Waseda University, Japan, onder leiding van professor Junichiro Yamaguchi behandelt deze vraag in een recente studie gepubliceerd in de Tijdschrift van de American Chemical Society , en heeft een techniek bedacht die de klus klaart zonder thiolen. Het team haalde de hint uit een eerdere studie waarin ze een nikkelkatalysator gebruikten om aromatische esters van twee aromatische verbindingen te synthetiseren. "In 2020, we hebben de eerste estersynthesemethode ontwikkeld met behulp van aromatische ringuitwisselingsreacties en besloten om de kennis die uit deze reactie is opgedaan toe te passen om een ​​thiolvrije sulfidesynthese te realiseren, " legt Yamaguchi uit, over de oorsprong van de studie gesproken.

Tegen deze achtergrond, het team ging op zoek naar de synthese van arylsulfiden en aromatische esters. Ze begonnen door 4-tolylsulfide en 4-fenylbenzoaat te laten reageren in aanwezigheid van een nikkelkatalysator en ontdekten dat het gewenste arylsulfide werd gesynthetiseerd in aanwezigheid van een ligand, dcypt, en een zinkadditief, Zn(OAc) ₂ .

Aangemoedigd door de resultaten, het team ging verder met het onderzoeken van het mechanisme van de reactie. Ze reageerden het arylsulfide met de nikkelkatalysator (Ni(cod) ₂ ) en het ligand, dcypt, en observeerde de vorming van een nikkelcomplex bestaande uit de katalysator, het ligand, en het arylsulfide. Dit nikkelcomplex zou kunnen reageren met de aromatische ester om een ​​paar nikkelcomplexen te vormen die met elkaar zouden kunnen reageren om het gewenste arylsulfide te vormen.

Uit deze reacties het team concludeerde dat de Ni-gekatalyseerde arylsulfidesynthese plaatsvond in een opeenvolging van stappen. aanvankelijk, de arylsulfide- en aromatische esters ondergingen gelijktijdige oxidatieve additiereacties aan de nikkel/ligandkatalysator die nikkelcomplexen vormde. Deze nikkelcomplexen zouden een aryluitwisselingsreactie kunnen aangaan om een ​​reeks nikkeltussenproducten te vormen. Dit werd vervolgens gevolgd door de reductieve eliminatie van de tussenproducten om de Ni/ligand-katalysator te regenereren en het gewenste arylsulfide te vormen.

De reductieve eliminatie van de nikkeltussenproducten, echter, verminderde de opbrengst van het arylsulfide. Om dit tegen te gaan, het team gebruikte 2-pyridylsulfide, die deze beperkende stap versnelde, het verbeteren van de opbrengst. Aanvullend, de synthesemethode werkte met verschillende arylelektrofielen zoals aromatische esters, arenolderivaten en arylhalogeniden.

"De ontwikkelde sulfidesynthesemethode kan doorgaan voor een verscheidenheid aan complexe bioactieve verbindingen zoals probenecide, flavon, oestron, fenylalanine, schermbloemige, en β-isocupreidinederivaten, " zegt een opgewonden Yamaguchi, nadenken over de vooruitzichten van hun nieuwe synthesetechniek. "Verder, het vermogen om milieuvriendelijke aromatische esters en fenolderivaten als grondstof en pyridylsulfide als sulfidemiddel te gebruiken, zou deze technologie geschikt kunnen maken voor zowel laboratorium- als industriële toepassingen."