4-甲苯磺酰氰的主要应用

概述

4-甲苯磺酰氰又名对甲苯磺酰腈、对甲苯磺酰氰、P-甲苯磺酰氰等，其分子式为C₈H₇NO₂S，分子量为181.212，表现为白色晶体状粉末。其物理性质包括：密度1.286 g/cm³；熔点47-50 °C (lit.)；沸点105-106 °C/1 mmHg (lit.)；蒸气压0.0125mmHg at 25°C；折射率1.579。

应用

4-甲苯磺酰氰是一种缺电子腈，它与环已烯酮的硅烯醇醚进行杂原子Diels-Alder反应，生成水解敏感性 [4+2]加合物；还可与叠氮化物进行温顺[2+3]环加成反应，生成5-磺酰基四唑；4-甲苯磺酰氰也可以在存在1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯 (DBU) 或1,4-二叠氮双环[2.2.2]辛烷 (DABCO) 的情况下与醇类反应生成亚磺酸盐；还能用于多官能腈的制备、B-烷基儿茶酚硼烷的自由基氰化等各类反应。

在上述的有机合成反应中，4-甲苯磺酰氰 (p-TsCN)主要作为亲核试剂，以下是4-甲苯磺酰氰应用于有机合成反应的一些实例：

（1）制备各种β-氰基酮衍生物

4-甲苯磺酰氰是一种非常有效的氰化试剂，可使α, β-不饱和羰基化合物在硼烷存在下先生成硼烷烯醇，再进一步氰化，用于制备各种β-氰基酮类化合物。该方法适合各种底物，对于制备含有α-季碳的β-氰基酮类化合物尤其有效。在不对称硼烷的诱导下，可得到手性产物 (式 1)[1]。

（2）双环[1,2,4]噻二唑骨架的构建

在温和反应条件下，4-甲苯磺酰氰通过合适的取代氰基转化反应，可将稠环[1,2,4]噻二唑-3(2H)-酮前体方便地转化成为对甲苯磺酰基取代的双环[1,2,4]噻二唑骨架类化合物。分子中的对甲苯磺酰基可进一步方转化为其它官能团(式 2)[2]。

（3）糖基四氮唑氨基酸衍生物的合成

叠氮化合物与4-甲苯磺酰腈中的氰基可发生点击反应，制备以氮杂环为连接臂的各种糖碳苷缀合物，进一步反应可制备含各种氨基酸或肽糖碳苷缀合物。该方法操作方便，反应迅速，产率高 (式 3)[3]。

（4）杯芳烃骨架单元构建

在杯芳烃的组装体系中，常常含有丙氧基四氮唑为链接臂和由甲基核糖基、甲基半乳糖基、甲基葡萄糖基等片段组成的新型糖簇物，其骨架单元构建是通过相应的糖基叠氮化合物与对甲苯磺酰腈的点击反应来实现。所生成的 1-甲基糖基-5-对甲苯磺酰基四氮唑衍生物可进一步与环[4]杯芳烃四醇反应完成杯芳烃的构建 (式 4)[4]。

参考文献

[1] Kiyokawa, K.; Nagata, T.;Minakata, S. Angew. Chem. Int.Ed. 2016, 55, 10458.

[2] Regis Leung-Toung, R.;Tam, T. F.; Zhao, Y.; et al. J. Org.Chem. 2005, 70, 6230.

[3] Aldhoun, M.; Massi, A.;Dondoni, A. J. Org. Chem. 2008,73, 9565.

[4] Dondoni, A.; Marra,A. Tetrahedron 2007, 63, 6339.