疏水介质中硫醇-缺电子烯烃“点击”反应

由于马来酰亚胺化合物具有电子密度较低的双键。因此,此类双键具有高度反应性,易于进行还原、Diels-Alder反应以及1,3-偶极加成反应,特别容易受到各种亲核试剂的攻击。目前已知的反应活性最强的亲核试剂是硫醇和硫阴离子,文献中已有大量硫醇与马来酰亚胺反应合成含硫醚类化合物的例子。

硫醇与烯烃的反应以阴离子链式机理进行时,称为硫醇-烯Michael加成反应。反应特点是:速度快、目标产物产率高、产物容易与反应体系分离、反应条件温和,在生命科学、高分子化学、高分子材料等领域具有广泛应用。现在此类反应常被称为点击反应。

在“点击化学” 概念下,硫醇与缺电子烯之间的点击反应近年已有大量论文发表,多数是在高分子和生物大分子领域且涉及亲水介质中的反应等,特别是亲水体系中硫醇与缺电子烯的点击反应成果已在生物体中硫醇类化合物的分析方面有广泛应用。

显然,疏水介质中硫醇-缺电子烯的点击反应,对汽油、航煤、柴油、煤化工副产石脑油、天然气以及煤制天然气中硫醇类化合物的低能耗脱除具有潜在的应用价值。利用这一反应来研究运输用油和燃料油中低浓度硫醇、硫醚的分析问题,也将会对目前在低浓度硫醇、硫醚富集分离方面遇到的分析难题找到一种合适的解决方法。还可以在分子水平上对满足欧5标准的汽油中残存的含硫化合物做出解释,对天然气、煤制天然气中微量硫醇的分析提供一种简单便捷有效的分析方法。

我们选择N-甲基-马来酰亚胺与含有硫醇类化合物的人工合成样品,在合适催化剂作用下进行了反应实验,下面的色谱图为人工合成样品在反应前、反应过程中的色谱分析结果。

含硫醇样品反应前的色谱分析图
含硫醇样品发生点击反应后的色谱分析图

实验结果表明,在合适的条件下所选硫醇与某些缺电子烯可以在很短的时间内完成反应,反应转化率接近100%,活性高的硫醇不需要催化剂即可反应,部分硫醚类化合物经在线还原成硫醇后,直接即可进行点击反应,反应后产物的沸点大幅提高,在中等极性的毛细管色谱柱上在汽油组分后面出峰,反应20min后SCD已检测不到未反应的硫醇,反应产物在ECD检测器上有强响应,可以大幅提高硫醇类化合物的检测限。

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