1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓-1,4-二亚磺酸的应用与研究

简述

1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓-1,4-二亚磺酸（DABSO）是一种由1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷（DABCO）与二氧化硫通过加合反应形成的化合物，分子式为C₆H₁₂N₂O₄S₂，分子量为240.29。该物质结构中两个磺酸根负离子与DABCO骨架的氮原子结合，形成1,4-二鎓盐结构，这种刚性双环体系赋予其较高的化学稳定性‌。因此，常温常压下，1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓-1,4-二亚磺酸表现为白色到近乎白色粉末晶体。

作为水季铵盐类化合物，1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓-1,4-二亚磺酸在水中溶解性好，在醇类有机溶剂中也有一定的溶解性。另外，其结构中的磺酸根负离子，可在过渡金属催化的作用下参与多种交叉偶联反应。

应用

磺胺作为一种广泛应用于多种药物的常用结构片段，具有抗菌，抗癌，抗炎等良好的生物药理活性，也被用于艾滋病病毒蛋白酶抑制剂，除草剂等领域。目前合成磺胺类化合物的传统方法是借助磺酰衍生物和胺的亲核取代反应。随着现代有机合成技术的发展，过渡金属催化芳基卤化物或芳基硼酸转化为磺胺类化合已成为研究的热点。近年来，二氧化硫在金属催化中的应用已经成为引入磺酰基官能团的一种重要的手段，以1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓-1,4-二亚磺酸，苯基三甲氧基硅烷和吗啉为原料，通过氟化铜催化的偶联反应可以合成一系列磺酰胺类化合物。该方法用1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓-1,4-二亚磺酸替代二氧化硫，可以避免有毒有害气体的直接使用[1]。

在硫代磺酸酯类化合物的合成研究中，以不同取代的芳基重氮四氟硼酸盐，1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓-1,4-二亚磺酸和硫酚(醇)类化合物为原料，以三氟乙酸为添加剂，以一定比例的DCE(1,2二氯乙烷)和甲苯为混合溶剂，在氮气和一定温度条件下反应。采取1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓-1,4-二亚磺酸作为二氧化硫替代物通过二氧化硫插入策略可以高质高效的制得硫代磺酸酯类化合物。该方法与传统的合成方法相比，具有反应条件温和，成本低，环境污染小，产率高，官能团兼容性好及分离纯化方便等优势[2]。

有关研究

为了深入研究¹⁸F标记的芳烃磺酰氟化物在放射性研究中的应用，研究人员以1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓-1,4-二亚磺酸等为实验材料开发了一种新的¹⁸F标记策略，直接从芳重氮甲苯磺酸盐制备芳基-SO₂-¹⁸F，并将其应用于构建含有18F标记的芳基氟磺酰基片段的有效生物分子PET成像探针。

具体地，以甲苯磺酸苯重氮鎓为前驱体，1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓-1,4-二亚磺酸（DABSO）为SO₂源进行研究。通过使用由溴化四丁基铵（TBABr）和[¹⁸F]氟化物制备的干燥¹⁸F-四丁基氟化铵（[¹⁸F]TBAF），[¹⁸F]氟的放射化学转化率（RCC）为15%。随着甲苯磺酸盐前体和DABSO含量的增加，而TBABr含量的减少，RCC可增加到40%。在Cu（I）和Cu（II）物种中，氯化铜对提高放射合成最有效。此外，在不同铜量的条件下，对缺电子前体4-氰基苯重氮鎓甲苯磺酸盐进行了¹⁸F标记，证实15μmol CuCl₂对[¹⁸F]氟化物的RCC最有利。在筛选反应条件后，确定了18F-氟磺酰化的最佳条件并且研究了芳重氮甲苯磺酸盐的范围。结果发现，这种¹⁸F-氟磺酰化策略与多种底物相容，并能耐受多种官能团。大多数¹⁸F标记的芳烃磺酰氟可以在中等或优异的RCC中生产。故可得出结论：经系列研究开发了一种简单新颖的18F标记策略，以SO₂源和[¹⁸F]氟化物为原料，由芳重氮甲苯磺酸盐可以直接构建芳基-SO₂-¹⁸F。标记的芳烃磺酰氟可能有应用于PET成像研究的潜力，该研究也使生产对高温不耐受的¹⁸F标记生物分子成为可能[3]。

参考文献

[1]刘一帅、朱海波、姜国芳、乐长高.铜催化DABSO和芳基硅氧烷合成磺胺类化合物[C]//中国化学会·第十六届全国有机合成化学学术研讨会.2019.

[2]杨道山,厉国庆,甘子玉,等.一种基于二氧化硫插入策略合成硫代磺酸酯类化合物的方法:CN201811461781.9[P].

[3] Deng X , Ziqiang W , Zhou H ,et al.A Novel Radiosynthesis of 18F-Labeled Arenesulfonyl Fluorides with [18F]Fluoride[J].Journal of Nuclear Medicine, 2023, 64(Sup):2.