Organiska svavelföreningar, organiska föreningar som innehåller svavel, är viktiga i biologiska processer och forskningsområden som läkemedel, biomedicinsk bildbehandling, jordbruk och elektronik. Föreningar som fenotiazin, tiantren och tienotiofen, som innehåller organiska svavelskelett, spelar en central roll i dessa domäner.

Flera metoder har utvecklats som använder o-brombensenetioler som nyckelkomponenten för att syntetisera dessa föreningar. Detta beror främst på de höga reaktiviteterna hos tiolen (svavelatomen bunden till en väteatom) och bromgrupperna av o-brombensentioler, föreningar som innehåller en bromatom fäst vid position ett eller två (ortoposition) i en bensenring bredvid en svavelatom.

Konventionella metoder för att framställa o-brombensentioler involverar tillsats av brom till anilin, sedan användning av diazoniummellanprodukter för tillsats av svavel. Denna process innebär utmaningar inklusive selektiv tillsats av brom vid ortopositionen, svårigheter att arbeta med vissa kemiska grupper och tendensen hos o-brombensentioler att lätt oxidera i luften och frigöra obehagliga lukter.

Nyligen har forskare hittat en ny metod med stor potential för att syntetisera olika komplexa aromatiska föreningar genom att selektivt lägga till molekyler på aryne-mellanprodukter. Men trots denna framgång har det varit svårt att skapa o-brombensentioler genom att lägga till en brommolekyl och en tiolgrupp till dessa mellanprodukter. Detta beror på att de svavelhaltiga föreningarna reagerar starkt med arynemolekylerna, vilket gör det svårt att kontrollera processen.

För att tackla denna utmaning har docent Suguru Yoshida och Shinya Tabata, från Institutionen för biologisk vetenskap och teknologi, fakulteten för avancerad teknik vid Tokyo University of Science, utvecklat en ny metod.

Prof. Yoshida förklarar, "Vi utvecklade en metod för att syntetisera stabila o-brombensentiol-ekvivalenter genom bromotiolering av aryne-intermediärer med en lämplig vätesulfidekvivalent och ett elektrofilt bromeringsreagens, vilket resulterar i kontrollerad reaktivitet vid svavelatomen som förhindrar efterföljande tillsatser med aryne-intermediärer. "

Resultaten publiceras i tidskriften Organic Letters .

Forskarna använde kaliumxantat istället för vätesulfid, på grund av dess bättre reaktivitet i aryne-reaktioner och pentafluorfenylbromid som ett elektrofilt bromeringsreagens. Denna kombination gjorde det möjligt för dem att effektivt producera komplexa o-brombensentiol-ekvivalenter som kallas arylxanthater.

Noterbart visade denna metod god tolerans för olika kemiska grupper och förhindrade bildandet av oönskade produkter. Med hjälp av arylxanthater framställde forskarna olika högfunktionaliserade organiska svavelföreningar, såsom fenotiaziner och tiantrener, med enkla protokoll utan någon illaluktande lukt, tack vare föreningarnas höga stabilitet.

Med lättillgängliga aryneprekursorer och mångsidiga transformationer som kan uppnås med o-brombensentioler, möjliggjorde denna metod syntesen av en mängd olika organiska svavelföreningar med högt sammansmälta organosvavelskelett. Dessutom har denna metod potential att avsevärt minska antalet steg i syntesen av multisubstituerade organiska svavel som bidrar till läkemedelsupptäckten inom läkemedelsvetenskap.

"Med vår metod är det nu möjligt att syntetisera svavelhaltiga föreningar med komplexa strukturer som är svåra att uppnå med konventionella metoder. Det kan möjliggöra utvecklingen av nya organiska svavelföreningar som kan leda till upptäckten av nya läkemedel, miljövänliga jordbrukskemikalier för hållbart jordbruk, avancerade material och organisk elektronik", säger Prof. Yoshida och understryker de potentiella tillämpningarna av deras studie.

Denna studie öppnar nya möjligheter för syntes av organiska svavelföreningar med olika tillämpningar inom många områden. "Ytterligare studier om utvidgning av omfattning och tillämpningar av denna metod för syntes av bioaktiva organiska svavelföreningar pågår i vårt laboratorium", avslutar Prof. Yoshida.

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

Journalinformation: Ekologiska brev

Tillhandahålls av Tokyo University of Science