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【热点文章】过二硫酸盐在农药和医药中间体合成中的应用

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背景介绍


过硫酸盐是一种廉价、易于操作和环境友好的强氧化剂,可视为一种由过氧化氢(H2O2)中氢原子被磺酸基(−SO3X)取代的产物,包括一硫酸盐(oxone)和二硫酸盐(persulfate),广泛应用于有机合成、电子工业、土壤修复、纺织印染、造纸、矿产开采、医用消毒等领域。在加热、光照或过渡金属存在条件下,过硫酸盐可分解生成硫酸根自由基负离子(SO4-•),这种自由基负离子具有很强的单电子氧化性,能够氧化多种中性分子或负离子,生成相应的自由基活性中间体,后续可进行一系列化学转化,从而构建结构多样性的化合物。








文章亮点

1.总结了过硫酸盐的种类、制备方法、性质、活化模式和代表性反应等;
2.着重介绍了过二硫酸盐在农药和医药中间体合成中的应用,包括氯虫苯甲酰胺类杀虫剂、抗精神病药物依匹哌唑、抗肿瘤药物替吡法尼、西地那非、单环β-内酰胺类抗生素、生物碱Botryllazine A以及萜类(+)-Chromazonarol等;
3.期望能够进一步推动过硫酸盐在有机合成和制药领域中的应用。

内容介绍

1  过硫酸盐的制备方法及性质

过硫酸盐的制备方法如图2所示。KHS2O8生产的主要方法是将硫酸与双氧水混合氧化后,再加入K2CO3KOH。过二硫酸盐的制备首先通过直接电解硫酸和硫酸铵混合液得到过(NH4)2S2O8,随后以(NH4)2S2O8为原料,添加NaOHKOH,合成过Na2S2O8K2S2O8

2  过二硫酸盐在农药和医药中间体合成中的应用实例

2.1  氯虫苯甲酰胺类杀虫剂的合成

氯虫苯甲酰胺(Chlorantraniliprole),化学名为3--N-[4--2-甲基-6-[(甲氨基甲酰基)]-1-(3-氯吡啶-2-)-1H-吡唑-5-甲酰胺,CAS登记号为500008-45-7,中国商品名为“康宽”。

2.2  抗精神病药物依匹哌唑的合成

依匹哌唑(Brexpiprazole),化学名为7-[4-[4-(苯并[b]噻吩)-4--哌嗪-1-]丁氧基]-1H-喹啉-2-酮,CAS登记号为913611-97-92015710日,美国食品药品监督管理局(FDA)批准了由丹麦灵北制药与日本大冢株式会社联合研发的依匹哌唑上市[26]
2.3  抗肿瘤药物替吡法尼的合成

替吡法尼(Tipifarnib),商品名为Zarnestra,系统命名为6-[氨基(4-氯苯基)(1-甲基-1H-咪唑-5-)甲基]-4-(3-氯苯基)-1-甲基-2(1H)-喹啉酮CAS192185-72-1。替吡法尼是一种有效且特异性的口服法尼基蛋白转移酶(FTase)抑制剂,对肿瘤疾病、乳腺癌及白血病等疾病显示出了显著的抗增值效果。

2.4  治疗男性勃起功能障碍药物西地那非的合成
西地那非(Sildenafil),化学名为5-[2-乙氧基-5-(4-甲基哌嗪-1-磺酰基)苯基]-1-甲基-3-正丙基-1,6-二氢-7H-吡唑并[4,3-d]嘧啶-7-酮,CAS登记号为371959-09-0。该药物于19983月在美国上市,商品名为伟哥(Viagra),在我国作为处方药名,被称为万艾可。
2.5  单环β-内酰胺类抗生素的合成

β-内酰胺抗生素是指化学结构中具有-内酰胺环的一类抗生素,包括青霉素及其衍生物、头孢菌素、单酰胺环类、碳青霉烯和青霉烯类酶抑制剂等,是目前使用最广泛的一类抗生素。其中,单环β-内酰胺类抗生素具有杀菌活性强、毒性低、适应症广及临床疗效好等优点。

2.6  生物碱Botryllazine A的合成

Botryllazine A是一种吡嗪类生物碱,于1999年从自海洋红色菊海鞘中分离,具有显著的抗癌效果。2013年,Vishwakarma[37]报道了一种合成Botryllazine A的方法(12)

2.7  天然混源萜(+)-Chromazonarol的合成

Chromazonarol 含有特征性的6-6-6-6四环骨架,展现出显著的抗肿瘤、抗真菌与杀藻等生物活性。由于其在天然海绵中含量低且分离难度大,因而引起了众多有机合成化学家和药物化学家的关注[38]

3  结论与展望

本文通过几个实例探讨了过二硫酸盐作为氧化剂在农药和医药关键中间体合成中的应用。与过氧化氢相比,过硫酸盐具有更高的稳定性和安全性,可以预期未来会进一步开发出过硫酸盐在有机合成和制药领域的更多应用。由于硫酸根自由基的强氧化性,近些年来过硫酸盐为氧化剂的高级氧化技术已广泛应用于水体中有机污染物的降解,包括对抗氧化能力极强的多氯联苯和全氟辛酸等多种有机污染物的处理。通过控制反应条件,利用过硫酸盐进行氧化,不仅可以制备高附加值精细化学品,还能够有效降解水体中的有机污染物,这些都具有重要的实际应用价值。


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