Kemisk biologi:En ny tilgang til at syntetisere dibenzothiophen s-oxider

Organiske forbindelser inden for kemi spænder fra simple kulbrinter til komplekse molekyler med forskellige funktionelle grupper tilføjet til hovedkulstofrygraden. Disse funktionelle grupper giver forbindelserne forskellige kemiske egenskaber og deltager i forskellige kemiske transformationer, hvilket gør dem til vigtige forløbere for syntesen af ​​mere forskellige forbindelser. Forskere har derfor aktivt engageret sig i at skabe molekyler med nye og meget reaktive funktionelle grupper.

En sådan klasse af forbindelser er dibenzothiophener og deres derivater indeholdende S-oxid- eller S,S-dioxiddele (svovlatomer bundet til henholdsvis et og to oxygenatomer). Disse forbindelser er af særlig interesse inden for farmaceutiske videnskaber, materialekemi og kemisk biologi.

Dibenzothiophener består af benzenringe fusioneret til en thiophenring - en femleddet ring med fire carbonatomer og et svovlatom. Når dibenzothiophen S-oxider udsættes for UV-lys, frigiver de atomart oxygen, som er nyttigt til DNA-spaltning og oxidation af adenosin-S'-phosphosulfatkinase, et enzym involveret i cellulære processer.

Derudover kan S–O-bindingen aktiveres for at introducere forskellige funktionelle grupper, hvilket muliggør skabelsen af ​​en bred vifte af molekyler med forskellige egenskaber og anvendelser. Den konventionelle metode til fremstilling af funktionaliserede dibenzothiophen-S-oxider involverer thiophenringdannelse efterfulgt af efterfølgende S-oxidation. Denne reaktion er dog udfordrende at gennemføre.

For at løse dette har lektor Suguru Yoshida, Yukiko Kumagai, Akihiro Kobayashi og Keisuke Nakamura fra Tokyo University of Science (TUS) udviklet en simpel to-trins metode til at syntetisere dibenzothiophen S-oxider. Metoden involverer Suzuki-Miyaura-kobling af 2-bromoaryl-substituerede sulfinat-estere, efterfulgt af en intramolekylær elektrofil sulfinylering.

Detaljerne om metoden, offentliggjort i tidsskriftet Chemical Communications den 10. januar 2024 åbner muligheder for at skabe en række vigtige svovlholdige molekyler inden for biovidenskab, som traditionelt var svære at syntetisere ved hjælp af konventionelle metoder.

"Dibenzothiophenoxider vækker opmærksomhed inden for kemisk biologi, og flere forskere har udviklet en reaktion ved hjælp af dibenzothiophenoxid, som nu kan syntetiseres ved hjælp af denne metode. Vi forventer, at denne forskning vil belyse livsfænomener, der involverer reaktive oxygenarter," forklarer Yoshida.

Suzuki-Miyaura-koblingen er en meget brugt organisk reaktion mellem boronsyrer og organiske halogenider, hvilket fører til dannelsen af ​​en ny kulstof-kulstofbinding. I den foreslåede metode reagerer sulfinatestere først med arylboronsyrer i nærvær af en palladiumkatalysator. Dernæst aktiveres de mellemliggende biarylforbindelser med Tf₂ O, hvilket fører til efterfølgende ringslutning ved elektrofil aktivering.

Sammenlignet med den konventionelle oxidationsmetode til syntetisering af dibenzothiophen, kan denne innovative tilgang udviklet af Dr. Yoshida og hans team rumme en bred vifte af funktionelle grupper, herunder meget reaktive, hvilket muliggør syntesen af ​​polysubstituerede dibenzothiophenoxider, der ikke var opnået tidligere.

Ved hjælp af metoden syntetiserede forskerne dibenzothiophenoxider med en o-silylaryltriflat-del, en forbindelse, der er nyttig som et aryne-genereringssted, men som har tendens til let at blive beskadiget, når de fremstilles ved hjælp af konventionelle metoder.

O-silylaryltriflatdelen tjener som et nyttigt reaktivt mellemprodukt og kan undergå forskellige transformationer for at producere stærkt substituerede arener. Den foreslåede metode forenkler derfor ikke kun syntesemetoden, men åbner også døre for en bred vifte af dibenzothiophen S-oxider og deres derivater.

Den nye metode er et væsentligt skridt fremad inden for kemisk biologi. Fremadrettet forventer forskerne, at disse forbindelser kan finde nyttige anvendelser i forskellige forskningsområder, hvilket baner vejen for innovationer og opdagelser. "Den foreslåede metode kan muliggøre syntesen af ​​polysubstituerede benzothiophenoxider, som forventes at være nyttige i en lang række forskningsfelter," konkluderer Yoshida.

Flere oplysninger: Yukiko Kumagai et al., Nem syntese af dibenzothiophen S-oxider fra sulfinatestere, Chemical Communications (2024). DOI:10.1039/D3CC05703H

Journaloplysninger: Kemisk kommunikation

Leveret af Tokyo University of Science