本發(fā)明屬于有機硫-硫鍵合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水相中催化分子氧氧化生成具有S-S鍵的二硫化合物的方法。

背景技術(shù)：

含有S-S鍵的二硫化合物是很多蛋白質(zhì)分子和具有生物活性的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，作為重要的中間體，被廣泛地運用于眾多化合物的合成與制備中，在有機合成、藥物學(xué)以及生命科學(xué)中占有舉足輕重的地位[F. Dénès, M. Pichowicz, G. Povie and P. Renaud, Chem. Rev., 2014, 114, 2587-2693.]。構(gòu)建S-S鍵的方法有多種[L. Craine, M. Raban. Chem. Rev. 1989. 89(4), 659-712；B. Mandala, B. Basu. RSC Adv., 2014, 4, 13854-13881]，如硫基鹵取代反應(yīng)。但是，由巰基化合物的氧化自偶聯(lián)反應(yīng)構(gòu)建S-S鍵的方法（圖式1）。最為常用[Dariusz Witt, Synthesis. 2008, (16), 2491–2509 ]，氧化偶聯(lián)反應(yīng)常用的氧化劑包括：過氧化氫[(a) Hatano, A.; Makita, S.; Kirihara, M. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2004, 14, 2459. (b) Kesavan, V.; Bonnet-Delpon, D.; Begue, J. P. Synthesis 2000, 223.]，鹵素[M. H. Ali, M. McDermott. Tetrahedron Letters 2002, 43, 6271–6273 ]，亞硝酸鈉以及伯吉斯試劑等。這些方法屬于使用計量氧化劑的氧化偶聯(lián)反應(yīng)，氧化劑用量必須大于甚至遠遠大于氧化反應(yīng)所需要的當(dāng)量，因此后處理困難，難以實現(xiàn)清潔生產(chǎn)，不符合國家環(huán)保政策和節(jié)能減排的生產(chǎn)要求。

巰基化合物的自身氧化偶聯(lián)反應(yīng)

用分子氧（氧氣或空氣）作為氧化偶聯(lián)反應(yīng)的氧化劑，由于具有成本低、氧化劑易于從體系中分離、綠色無污染、產(chǎn)品純度高等優(yōu)點，越來越受到重視。但分子氧氧化反應(yīng)的關(guān)鍵在于開發(fā)高活性的催化劑。Avelino Corma等[Chem. Sci., 2012, 3, 398-404]報道了一種在無溶劑條件下固體負載金催化空氣氧氣制備二硫化合物的方法，其產(chǎn)品經(jīng)溶解過程與催化劑分離。Suman L. Jain等[Ind. Eng. Chem. Res. 2010, 49, 6674–6677] 報道了一種氧氣氧化的巰基化合物的自偶聯(lián)反應(yīng)，催化劑為固載在樹脂上的酞菁鈷，反應(yīng)介質(zhì)為1N的NaOH溶液。

以上用分子氧（氧氣或空氣）氧化的自偶聯(lián)反應(yīng)和交叉偶聯(lián)反應(yīng)，要么在有機溶劑中進行，要么使用多相催化劑，要么需要外加堿，這些都增加了產(chǎn)品后處理提純的難度和步驟，難以避免含鹽廢水的產(chǎn)生，從而限制了這些方法的使用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種水相中催化分子氧氧化生成具有S-S鍵的二硫化合物的方法，該方法該法是在水相中反應(yīng)，無需另外添加有機溶劑，就能得到中間體S-S鍵，后續(xù)處理簡單。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種水相中催化分子氧氧化生成具有S-S鍵的二硫化合物的方法，以水溶性過渡金屬酞菁化合物為催化劑，在氧氣或空氣環(huán)境中，使巰基化合物在水相中于壓力0.01-1.00MPa、溫度40-100℃的條件下反應(yīng)1-30小時，生成具有S-S鍵的二硫化合物。

所述水溶性過渡金屬酞菁化合物由母體和金屬中心配位制成，母體酞菁為四羧基酞菁[Pc(COOH)₄]、四磺酸基酞菁[Pc(SO₃H)₄]、四羧基酞菁的鈉鹽、四磺酸基酞菁的鉀鹽中的任意一種；金屬中心為W、Ce、Cu、Fe、Co、Mn、Ni中的任意一種。

所述催化劑為水溶性過渡金屬酞菁化合物中的一種或兩種以上任意組合。

所述催化劑的用量為巰基化合物質(zhì)量的0.01-10%，所述水的用量為巰基化合物質(zhì)量的3-20倍。

所述巰基化合物為苯硫酚、萘硫酚、雜環(huán)硫酚、烷基硫酚和烷基硫酚中的任意一種。

所述反應(yīng)氧氣分壓為0.03-0.4MPa、溫度為50-80oC、反應(yīng)時間為2-18小時。

所述催化劑的用量為巰基化合物質(zhì)量的0.03-5%，水的用量為巰基化合物質(zhì)量的10-30倍。

所述生成具有硫-硫鍵化合物的方法，反應(yīng)在水相中進行，無需添加其它有機溶劑。

所述生成具有硫-硫鍵化合物的方法，用作催化劑的水溶性過渡金屬酞菁化合物可以是一種；也可以是由兩種以上過渡金屬酞菁化合物混合使用，其金屬酞菁化合物之間的質(zhì)量比沒有特別的限定，可以是任意比例。

本發(fā)明中，以一種或者兩種以上水溶性過渡金屬酞菁化合物為催化劑，直接投入使用。用于催化劑的水溶性過渡金屬酞菁化合物可以直接購買相應(yīng)的化工產(chǎn)品配合物，也可以合成后使用。

本發(fā)明在使用過程中，反應(yīng)效果隨催化劑用量增加而提高，但催化劑用量增加生產(chǎn)成本也隨之增加，過量的催化劑會帶來分離困難。催化劑的用量為巰基化合物質(zhì)量的0.01-10 wt%，優(yōu)選0.03-5 wt%。

本發(fā)明的方法在水相中進行，水的用量增加會溶解更多的催化劑而提高反應(yīng)速度，會降低反應(yīng)液粘稠度而提高攪拌效果，進而提高反應(yīng)效果，但水的用量過大會降低反應(yīng)效率，增加能源消耗。水的用量為巰基化合物質(zhì)量的3-50倍，優(yōu)選10-30倍。

本發(fā)明中合成反應(yīng)結(jié)束后，后處理工藝過程沒有特別限定，產(chǎn)物分離提純可以通過以下方法進行：氧化反應(yīng)結(jié)束后，放置冷卻，通過過濾將產(chǎn)物與含有催化劑和未反應(yīng)原料的母液分離，再經(jīng)洗滌、烘干或重結(jié)晶，得到產(chǎn)物。

本發(fā)明氧化反應(yīng)結(jié)束分離出產(chǎn)物以后的母液可以重復(fù)利用繼續(xù)發(fā)揮催化劑的作用，利用次數(shù)越多越節(jié)省生產(chǎn)成本。但多次利用后，由于母液中含有副產(chǎn)物等的量增大，會影響氧化反應(yīng)的進行，反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率下降。合適的母液利用次數(shù)為8-15次。

本發(fā)明制備方法與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下優(yōu)點：反應(yīng)在水相中進行，無需添加其它有機溶劑；催化劑催化活性高，反應(yīng)效率高，可多次利用；合成工藝簡捷，產(chǎn)物選擇性高，副產(chǎn)物少；廢物少，環(huán)境友好，具有較強的工業(yè)應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是實施例1制備的二對甲苯基二硫的¹HNMR譜圖；

圖2是實施例1制備的二對甲苯基二硫的¹³HNMR譜圖。

具體實施方式

實施例1：在氧氣氛中合成含有硫-硫鍵的二硫化合物。

在100 mL的反應(yīng)釜中，投入6 g對甲基苯硫酚、48 mg（0.8 wt%）四羧基酞菁鐵四鈉[FePc(COONa)₄]和60 mL水；攪拌下加熱升溫至40℃，通入氧氣，保持反應(yīng)釜內(nèi)壓強為0.15 MPa，反應(yīng)15小時后停止反應(yīng)，冷卻，過濾，10 mL水洗滌濾餅，烘干得白色固體5.88 g，產(chǎn)品經(jīng)NMR（見附圖）、MS等方法確定結(jié)構(gòu)為二對甲苯基二硫，收率為98%，液相色譜儀分析產(chǎn)物純度為99.5%。

過濾分離出二對甲苯基二硫的母液返回反應(yīng)釜，重新投入6 g對甲基苯硫酚，無需再投入催化劑，繼續(xù)按原來條件反應(yīng)15小時，最終得5.88 g產(chǎn)品，液相色譜儀分析產(chǎn)物純度為99.5%。相同條件下如此反復(fù)利用母液10次，各次收率均在95%以上。第10次利用，收率為95%，純度為99%。

實施例2：在空氣氛中合成含有硫-硫鍵的二硫化合物。

在100 mL 的反應(yīng)釜中，投入3 g 2-巰基萘、3 mg四磺酸基酞菁鎢四鉀[WPc(SO₃K)₄]和12 mL水；攪拌下加熱升溫至60℃，壓入空氣，保持反應(yīng)釜內(nèi)壓強為0.1 MPa，反應(yīng)5.5小時后停止反應(yīng)，冷卻，過濾，10 mL水洗滌，烘干得產(chǎn)品2.82 g二-（2-萘基）二硫，收率為94%，液相色譜儀分析產(chǎn)物純度為99%。

實施例3：在富氧空氣氛中合成含有硫-硫鍵的二硫化合物。

在100 mL 的反應(yīng)釜中，投入2 g 2-巰基噻吩、18 mg四磺酸基酞菁鎢四鉀[WPc(SO₃K)₄]、2 mg四羧基酞菁鈰四鈉[CePc(COONa)₄]和36 mL水；攪拌下加熱升溫至75℃，壓入富氧空氣[氧氣︰空氣（wt︰wt） = 2︰1]，保持反應(yīng)釜內(nèi)壓強為0.15 MPa，反應(yīng)18小時后停止反應(yīng)，冷卻，過濾，水洗滌，烘干得產(chǎn)品1.82 g二噻吩-2-基二硫，收率為91%，液相色譜儀分析產(chǎn)物純度為98%。

按實施例1相同的方法合成含有硫-硫鍵的有機物，其各種反應(yīng)條件和反應(yīng)結(jié)果見表1。

表1 不同條件下合成各種含有硫-硫鍵的有機物

由以上實施例可知，采用本發(fā)明的制備方法，收率均達到了90%，該制備方法所采用的催化劑不會對環(huán)境造成污染，催化活性高，反應(yīng)效率高。