导语
三氮烯衍生物具有广泛应用价值，其应用范围涵盖抗癌疗法、材料科学以及有机合成等。因此，三氮烯衍生物的合成引起了广泛关注，并已有多种合成方法被报道。三氮烯最常见的合成途径是芳基重氮盐与仲胺之间的偶联。然而，重氮盐固有的低稳定性和低溶解性所带来的挑战在一定程度上限制了其储存和大规模应用。近日，曲阜师范大学赵育磊教授课题组在其前期工作（Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202213636; Org. Lett. 2023, 25, 5911; Org. Lett. 2023, 25, 8771; Org. Lett. 2023, 25, 9202; Org. Chem. Front. 2024, 11, 1184; Org. Lett. 2025, 27, 6422）基础上，以易于制备并可在环境条件下稳定存储的芳基偶氮砜为原料，借助其与伯胺或仲胺的形式上的取代反应，开发了三氮烯衍生物合成新方法。梁浩生博士为该工作提供了重要理论计算支持。相关成果发表在：Org. Lett. 2025, DOI: 10.1021/acs.orglett.5c03329。
图1. 碱促进芳基偶氮砜与胺的形式取代（来源：Org. Lett.）
前沿科研成果
作者首先对反应条件进行了细致考察。在确定了最佳反应条件后，对反应的底物普适性进行了研究（如图2）。发现二烷基胺、芳基烷基胺都能很好的适用于该反应。此外，一些不同取代基的芳基偶氮砜以及杂芳基偶氮砜也能被用于三氮烯合成。该方法还能用于基于维生素E的三氮烯衍生物以及大环多元三氮烯衍生物的合成。此外，芳基伯胺也可在该方法中作为亲核试剂被用于N-H型三氮烯的合成（未附图，详见正式论文）。
图2. 底物适用范围研究（来源：Org. Lett.）
作者通过控制实验和密度泛函理论（DFT）计算研究提出了可能的反应机理。计算研究显示芳基偶氮砜与仲胺的直接亲核加成难以在室温下发生。碳酸氢钠的配位促进了N-S键断裂，而由此获得的重氮正离子随后与胺通过亲核加成生成三氮烯产物。这种由芳基偶氮砜缓慢释放重氮正离子的机制有效地减少了大量引入重氮盐时可能发生的过度分解。当前“缓慢释放”机制的发现与现有的芳基偶氮砜亲核加成-消除机制相比，是一个有趣的进展。
图3. 可能得反应机理（来源：Org. Lett.）
总之，该研究报道了一种碱促进的芳基偶氮砜与胺之间的形式取代反应，有效生成了二取代或三取代的三氮烯。与芳基偶氮砜作为芳基自由基前体相比，这种非自由基应用具有更高的原子利用率。该策略相较于传统三氮烯合成方法具有诸多优势：原料易得、稳定且易于储存，良好的空气相容性，无需避光操作。该研究首次合成了大环多元三氮烯衍生物，为可能的配体应用研究奠定了基础。克级反应和产物转化研究也突显了该策略的应用潜力。该研究为芳基偶氮砜提供了一种新颖的非自由基应用机制，并为经典的三氮烯合成提供了一种有趣的新方法。
这一成果近期发表在Organic Letters上（DOI: 10.1021/acs.orglett.5c03329）。赵育磊教授课题组硕士生张照坤、王瑞卿以及课题组本科科研训练生许泽雅、张鑫甜、刘恩伯对实验部分作出重要贡献。曲阜师范大学化学与化工学院梁浩生博士为本文提供了有力的理论计算支持。上述研究工作得到了国家自然科学基金面上项目（22371164）和国家大创项目（202410446004）等经费支持。
论文信息
Base-Promoted Synthesis of Triazenes via Formal Substitution of Arylazo Sulfones with Amines
Zhaokun Zhang, Ruiqing Wang, Zeya Xu, Xintian Zhang, Enbo Liu, Haosheng Liang* and Yulei Zhao*
Org. Lett. 2025, DOI: 10.1021/acs.orglett.5c03329
通讯作者简介
赵育磊，曲阜师范大学化学与化工学院教授，课题组组长，华东师范大学理学博士。从事有机合成方法学研究，包括二氧化碳利用、有机电合成、高附加值分子构建等。独立工作以来，在Angew. Chem. Int. Ed.、Org. Lett.等国际知名期刊发表研究论文三十余篇；主持国家自然科学基金面上项目、山东省自然科学基金面上项目等。
梁浩生，博士毕业于法国里昂第一大学，现工作单位：曲阜师范大学化学与化工学院，研究方向：利用理论方法阐释过渡金属催化，无金属有机反应及新型纳米材料的表面反应机理，揭示影响化学反应速率和选择性的因素及其作用机制，探索反应优化和新反应开发的理论依据。