Låsning af komplekse svovlmolekyler:En ny tilgang til syntese af funktionaliserede benzenthiolækvivalenter

Organiske svovlforbindelser, organiske forbindelser indeholdende svovl, er vitale i biologiske processer og forskningsområder som lægemidler, biomedicinsk billeddannelse, landbrug og elektronik. Forbindelser som phenothiazin, thianthren og thienothiophen, der indeholder organosvovlskeletter, spiller en central rolle i disse domæner.

Der er udviklet flere metoder, der bruger o-brombenzenthioler som nøglekomponenten til at syntetisere disse forbindelser. Dette skyldes hovedsageligt de høje reaktiviteter af thiolen (svovlatomet bundet til et hydrogenatom) og bromdelene af o-brombenzenthioler, forbindelser som indeholder et bromatom bundet til position et eller to (ortho-position) i en benzenring ved siden af et svovlatom.

Konventionelle metoder til fremstilling af o-brombenzenthioler involverer tilsætning af brom til anilin, derefter anvendelse af diazoniummellemprodukter til tilsætning af svovl. Denne proces giver udfordringer, herunder selektiv tilsætning af brom ved ortho-positionen, vanskeligheder med at arbejde med visse kemiske grupper og o-brombenzenthiolers tendens til let at oxidere i luften og frigive ubehagelige lugte.

For nylig har forskere fundet en ny metode med stort potentiale til at syntetisere forskellige komplekse aromatiske forbindelser ved selektivt at tilføje molekyler på aryne-mellemprodukter. På trods af denne succes har det imidlertid været svært at skabe o-brombenzenthioler ved at tilføje et brommolekyle og en thiolgruppe til disse mellemprodukter. Dette skyldes, at de svovlholdige forbindelser reagerer stærkt med aryne-molekylerne, hvilket gør det svært at kontrollere processen.

For at tackle denne udfordring har lektor Suguru Yoshida og Mr. Shinya Tabata, fra Institut for Biologisk Videnskab og Teknologi, Fakultet for Avanceret Ingeniørvidenskab ved Tokyo University of Science, udviklet en ny metode.

Prof. Yoshida forklarer, "Vi udviklede en metode til at syntetisere stabile o-brombenzenthiol-ækvivalenter ved bromothiolering af aryne-mellemprodukter med en passende svovlbrinteækvivalent og et elektrofilt bromeringsreagens, hvilket resulterer i kontrolleret reaktivitet ved svovlatomet, som forhindrer efterfølgende tilsætninger med aryne-mellemprodukter. "

Resultaterne er publiceret i tidsskriftet Organic Letters .

Forskerne brugte kaliumxanthat i stedet for hydrogensulfid på grund af dets bedre reaktivitet i aryne-reaktioner og pentafluorphenylbromid som et elektrofilt bromeringsreagens. Denne kombination gjorde det muligt for dem effektivt at producere komplekse o-brombenzenthiol-ækvivalenter kaldet arylxanthater.

Navnlig viste denne metode god tolerance over for forskellige kemiske grupper og forhindrede dannelsen af ​​uønskede produkter. Ved hjælp af arylxanthater fremstillede forskerne forskellige højt funktionaliserede organosvovlforbindelser, såsom phenothiaziner og thianthrener, ved at bruge simple protokoller uden nogen dårlig lugt, takket være forbindelsernes høje stabilitet.

Med let tilgængelige aryne-prækursorer og alsidige transformationer, der kan opnås ved brug af o-brombenzenthioler, muliggjorde denne metode syntesen af ​​en lang række organosulfurforbindelser med stærkt fusionerede organosulfurskeletter. Desuden rummer denne metode potentialet til betydeligt at reducere antallet af trin i syntesen af ​​multisubstituerede organo-svovler, der bidrager til lægemiddelopdagelse i farmaceutiske videnskaber.

"Med vores metode er det nu muligt at syntetisere svovlholdige forbindelser med komplekse strukturer, som er svære at opnå ved hjælp af konventionelle metoder. Det kan muliggøre udviklingen af ​​nye organo-svovlforbindelser, der kan føre til opdagelsen af ​​nye lægemidler, miljøvenlige agrokemikalier for bæredygtigt landbrug, avancerede materialer og organisk elektronik," bemærker Prof. Yoshida og understreger de potentielle anvendelser af deres undersøgelse.

Denne undersøgelse åbner nye muligheder for syntese af organosulfurforbindelser med forskellige anvendelser på mange områder. "Yderligere undersøgelser af udvidelse af omfanget og anvendelser af denne metode til syntese af bioaktive organiske svovlforbindelser er i gang i vores laboratorium," konkluderer prof. Yoshida.

Flere oplysninger: Shinya Tabata et al., Bromothiolation of Arynes for the Synthesis of 2-Bromobenzenethiol Equivalents, Organic Letters (2024). DOI:10.1021/acs.orglett.4c00944

Journaloplysninger: Økologiske breve

Leveret af Tokyo University of Science