碘/K2S2O8催化级联合成杀虫活性2-亚氨基-1,3-噻唑类化合物的绿色策略

研究人员针对生物活性杂环化合物高效合成难题，开发了碘/K2S2O2O8催化级联反应新体系，在温和条件下实现硫/硒/氧杂环的高效构建。该研究不仅阐明硫脲亲核加成-环化机制，更发现化合物3o对小菜蛾幼虫具有显著杀虫活性（LC50 1.759 mg/L），为新型杀虫剂研发提供绿色合成范式。

　　

在农业害虫防治领域，化学杀虫剂的过度使用导致抗药性加剧与环境残留问题日益突出。传统杂环化合物合成往往需要苛刻条件且收率有限，如何开发高效绿色的合成方法成为关键科学难题。针对这一挑战，华南农业大学材料与能源学院生物基材料与能源教育部重点实验室的Bin‐Heng Nie团队在《Asian Journal of Organic Chemistry》发表创新研究，通过碘/K₂S₂O₈催化体系实现了2-亚氨基噻唑类化合物的高效构建，为新型生物农药研发开辟新途径。

研究采用级联反应设计，核心技术创新在于：1）建立碘催化/过硫酸钾氧化的温和反应体系；2）通过底物拓展验证硫/硒/氧杂环的普适性构建；3）采用核磁共振等表征手段追踪α-硫功能化中间体；4）针对小菜蛾（Plutella xylostella）幼虫模型开展杀虫活性评价。

【反应体系优化】

通过条件筛选确立碘催化剂与K₂S₂O₈氧化剂的最佳配比，在80℃水相环境中实现硫脲与烯胺酮的高效缩合，收率达92%。

【底物普适性研究】

系统考察28种衍生物，证实苯环上给电子/吸电子基团均兼容，成功构建含硒代噻唑（selenidazole）和恶唑（oxazole）骨架的杂环化合物。

【机理研究】

捕获到关键中间体2-氨基-4-苯基噻唑，提出分步机制：硫脲氮原子亲核进攻烯胺酮β位形成C-S键，随后分子内环化脱氢芳构化。

【生物活性评价】

化合物3o展现突出杀虫效果，LC₅₀值较对照药剂提升3倍，构效关系分析显示苯环4-甲氧基取代显著增强活性。

该研究突破传统杂环合成局限，其重要意义体现在：1）开发环境友好的催化氧化体系，原子经济性达78%；2）首次实现硒代噻唑类化合物的级联构建；3）为小菜蛾防治提供先导化合物。机理阐释为后续设计含硫/硒杂环药物提供理论依据，绿色合成策略符合可持续发展理念。论文通讯作者Ri‐Yuan Tang指出，该方法可延伸至其他生物活性杂环的模块化合成，具有重要转化应用前景。