新的苯并呋喃合成方法能够创建复杂的分子

在有机化学领域，科学家们一直在寻找新型反应，以解锁具有挑战性的化合物的合成路线。过去几十年来，我们在药剂学和农用化学品领域所取得的大部分进步都可以追溯到新型实用反应途径的发现。此类途径通常涉及用另一个官能团选择性取代、芳香环的形成或分子部分的策略性裂解。但是分子内现有官能团的重新排列又如何呢?

也称为“取代基迁移”，使芳环(例如芳烃)上的官能团跳转到环中的不同位置是一个有吸引力的过程。化学家提出了一些使官能团迁移的策略，但是当处理具有大量官能团的芳烃时，合成过程变得更加困难。特别是，重新排列酚类(一种基本类型的芳环)中靠近 -OH 基团的官能团具有挑战性。

幸运的是，由日本东京理科大学(TUS)的 Suguru Yoshida 副教授领导的研究小组最近找到了解决这一问题的创新方案。在发表在《化学通讯》上的论文中，研究人员提出了一种通过精确的分子重排和取代基迁移合成各种苯并呋喃的新技术。该团队的其他成员包括来自启迪大学的 Akihiro Kobayashi 博士和 Shinya Tabata 先生。

令研究人员惊讶的是，当用炔基亚砜 (AS) 和三氟乙酸酐 (TFAA) 处理一种称为邻甲酚的简单芳香族化合物时，会发生不寻常的取代基迁移。他们发现该反应部分产生了一种化合物，其中通常紧邻-OH基团位置(或“邻位”)的官能团通过苯并呋喃环的形成而位于芳环的邻近位置。这立即促使他们开始进一步研究 AS/TFAA 介导的反应。

研究小组最终发现，当取代苯酚与 AS 和 TFFA 反应时，TFAA 首先激活 AS，从而导致与苯酚共享一侧的五元环闭合。这种类型的所得分子称为苯并呋喃。

随后，苯并呋喃上的不平衡电荷引发了所谓的“电荷加速西格玛重排”。简而言之，带正电荷的中间化合物的形成使得邻位官能团迁移到酚侧的相邻位置。

研究人员通过合成多种苯并呋喃证明了他们的策略的多功能性，其中一些苯并呋喃是高度功能化的，甚至是完全功能化的。值得注意的是，其中一些化合物的产率非常好，并且在所有情况下，官能团的组成都没有因该过程而受损或改变。

“我们的模块化合成方法使我们能够通过取代基迁移从容易获得的起始材料中生产出多种高度取代的苯并呋喃，”吉田博士强调说。 “由于各种苯并呋喃已被用作重要的生物活性化合物，新近获得的苯并呋喃在制药科学和农业化学中可能具有重要意义。”

总的来说，这项研究开启了一种简单合成复杂苯并呋喃的创新方法。研究人员希望他们的努力能够为更好的抗癌药物、抗生素、杀菌剂、除草剂等铺平道路。

值得一提的是，新型高功能化苯并呋喃的潜在应用远远超出了制药和农业化学领域。它们还可以用作生物研究的工具、纺织品的染料和颜料、香料，甚至有机电子或荧光材料。

现在，剩下的就是完善这种有前景的合成技术，并继续寻找更多控制取代基迁移的方法。 “我们的实验室正在开发生物活性苯并呋喃、通过类似的反应机制合成各种杂芳烃以及密度泛函理论计算的理论研究，”吉田博士说。