化学生物学合成二苯并噻吩S-氧化物的新方法

化学领域的有机化合物范围从简单的碳氢化合物到复杂的分子，在主碳主链上添加了不同的官能团。这些官能团赋予化合物独特的化学性质并参与各种化学转化，使其成为合成更多不同化合物的重要前体。因此，科学家们积极致力于创造具有新颖且高反应性官能团的分子。

一类此类化合物是二苯并噻吩及其含有S-氧化物或S,S-二氧化物部分(硫原子分别与一个和两个氧原子键合)的衍生物。这些化合物在药物科学、材料化学和化学生物学领域特别受关注。

二苯并噻吩由与噻吩环稠合的苯环组成，噻吩环是一种具有四个碳原子和一个硫原子的五元环。当二苯并噻吩S-氧化物暴露于紫外线时，它们会释放原子氧，这对于DNA切割和腺苷-S'-磷酸硫酸激酶(一种参与细胞过程的酶)的氧化非常有用。

此外，S-O键可以被激活以引入不同的官能团，从而能够创建具有不同性质和应用的各种分子。生产官能化二苯并噻吩S-氧化物的常规方法涉及噻吩环形成，随后进行S-氧化。然而，该反应的实施具有挑战性。

为了解决这个问题，东京理科大学(TUS)副教授SuguruYoshida、YukikoKumagai、AkihiroKobayashi和KeisukeNakamura开发了一种简单的两步法合成二苯并噻吩S-氧化物。该方法涉及2-溴芳基取代的亚磺酸酯的Suzuki-Miyaura偶联，然后进行分子内亲电亚磺酰化。

该方法的详细信息于2024年1月10日发表在《化学通讯》杂志上，为在生命科学中创造各种重要的含硫分子提供了可能性，而这些分子传统上很难使用传统方法合成。

“二苯并噻吩氧化物在化学生物学领域引起了人们的关注，一些研究人员已经开发出一种使用二苯并噻吩氧化物的反应，现在可以使用这种方法合成。我们期望这项研究能够阐明涉及活性氧的生命现象，”吉田解释道。

铃木-宫浦偶联是硼酸和有机卤化物之间广泛使用的有机反应，导致形成新的碳-碳键。在所提出的方法中，亚磺酸酯首先在钯催化剂存在下与芳基硼酸反应。接下来，中间体联芳基化合物用Tf2O活化，导致随后通过亲电活化进行环化。

与合成二苯并噻吩的传统氧化方法相比，吉田博士及其团队开发的这种创新方法可以容纳广泛的官能团，包括高反应性官能团，从而能够合成以前无法实现的多取代二苯并噻吩氧化物。

利用该方法，研究人员合成了具有邻甲硅烷基芳基三氟甲磺酸酯部分的二苯并噻吩氧化物，这是一种可用作芳炔生成位点的化合物，但使用传统方法生产时往往容易受到损坏。

邻甲硅烷基芳基三氟甲磺酸酯部分用作有用的反应中间体，并且可以经历各种转化以产生高度取代的芳烃。因此，所提出的方法不仅简化了合成方法，而且为多种二苯并噻吩S-氧化物及其衍生物打开了大门。

这种新方法是化学生物学领域向前迈出的重要一步。展望未来，研究人员预计这些化合物可以在不同的研究领域找到有用的应用，为创新和发现铺平道路。吉田总结道：“所提出的方法可以合成多取代苯并噻吩氧化物，预计将在广泛的研究领域中发挥作用。”