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曼彻斯特大学Michael F. Greaney课题组:单质硫为原料由吡啶合成噻吩2025-08-16

期刊名:Angewandte Chemie International Edition

DOI号:10.1002/anie.202512321

长期以来,杂芳烃环相互转换的方法被认为是一种强大的转换方法,可以交换具有非常不同化学反应性的结构。最近在骨架编辑领域的进展极大提高了这类转化的效率以及可用性。这些发人深省的现象表明,通常具有正交化学性质(例如,π 缺乏/π 过剩)的杂芳环系统可以通过非显而易见的方式相互转化。这些骨架跳跃反应在医药化学等领域有广泛应用,可以在后期修饰中改变药物分子的性质。在复杂分子合成中,多步骤路线可以利用一个杂芳烃的有利性质(例如,稳定性,易于衍生化),随后的转化为目标杂环结构。

吡啶在骨架编辑研究中占有主要地位,且广泛存在于天然产物以及药物活性分子中。特别是,吡啶所特有的亲核加成开环闭环机制(ANRORC)为新的官能化以及转化为不同的环状结构创造了可能性。典型的反应就是Zincke反应,吡啶在胺的进攻下开环得到亚胺结构,然后可以进一步发生官能化,这些转化很难直接发生在天然的吡啶环上。

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曼彻斯特大学Michael F. Greaney课题组近期的研究涉及到通过ANRORC将吡啶转化为苯环,这使其想要将吡啶环转化为不同的杂环。将吡啶转化为五元π过剩杂环是个有力的骨架编辑策略。近期的研究主要集中于将吡啶环转化为吡咯环或者吡啶阳离子,但将吡啶转化为呋喃或者噻吩则没有报道。

在此,作者设想通过骨架编辑策略,使用元素硫来作为两亲试剂来合成噻吩环。噻吩广泛存在于药物分子中,同时在有机材料中也广泛使用。硫,作为环八硫单体存在,在有机化学中具有通用的反应活性,因此它可以与碳亲核试剂开环,然后S7离去以在有机底物上产生亲核巯基,该基团接着可以发生关环反应。作者设想,Zincke亚胺也可以发生类似转化,以得到噻吩结构。

作者首先使用Zincke亚胺1’a与硫反应,并没有得到高产率。作者认为中性Zincke亚胺的亲核性可能不足以与硫反应,于是作者使用Zincke酮来参与反应,可以得到关环产物。作者通过对溶剂以及反应温度进行筛选,发现DMF作为溶剂,60℃,氮气氛围下反应效果最好。

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作者接着进行了底物拓展,展现了良好的底物耐受性。

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作者也将Zincke酮通过Pd催化使其官能化,然后发生关环反应,也可以顺利得到噻吩产物。

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为了展现反应的实用性,作者进行了克级反应,并进行了多种转化,来使噻吩发生进一步官能化。作者同样也进行了一锅法反应,合成了多种噻吩环。作者通过该策略,进行了药物分子前体的合成。

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综上所述,作者发展了一种全新的骨架编辑策略,可以通过Zincke中间体的产生来使吡啶转化为噻吩,该策略展现了良好的官能团耐受度以及实用性。