化学家开发出生产环状分子的新工艺

市场上的大多数药物由环状(环形)分子组成，其中许多含有多个环。开发简单而强大的方法来构建重要且新颖的环系统仍然是化学家的一项任务和挑战，以便更有效地生产药物并实现新的药物结构基序。一种越来越流行的策略是通过所谓的结构编辑来修改环系统。这涉及在合成的后期稍微改变分子的支架，这与校对文本时纠正错误的方式大致相同。由 Frank Glorius 教授(明斯特大学)和 Kendall N. Houk(加州大学洛杉矶分校)教授领导的国际化学家团队现已首次成功使用这种方法将四元分子环插入到更大的分子环中。 , 芳香环, 创建结构复杂的双环系统。该团队在期刊上发表了这一新策略科学。

“我们在原始环系统中实现的改变是惊人的。将环插入环中可以作为进一步开发的蓝图，”Frank Glorius 强调。明斯特小组论文的第一作者 Huamin Wang 博士补充道：“简单温和的条件也使该反应具有潜在的应用前景。”

为了进行结构编辑，必须选择性地裂解分子主链的至少一个化学键。提供必要能量和选择性的现代工具是可见光光催化。研究小组使用了所谓的光氧化还原催化。光催化的这一分支利用单电子的转移。在此过程中，光催化剂吸收光照射的能量并通过转移电子来“激活”基材。“活化”是指使底物具有反应性。使用可见光和光化学活化可以开发温和且简单的反应条件。

在这种情况下，化学家使用了一种重要的含硫分子噻吩作为底物。在新工艺中，噻吩的碳硫键最终被断裂。第二个反应物——由应变四元环(双环丁烷)组成的分子——插入硫和碳之间。这种转化是环保且原子经济的，这意味着两种起始材料的所有原子最终都会出现在产品中。

该团队通过实验和计算化学的密切合作揭示了新反应的潜在机制。Frank Glorius 的团队进行了一系列实验研究来调查可能的机制。此外，肯·霍克(Ken Houk)和他的团队对反应进行了详细的计算建模。通过这种方式，他们展示了这些反应是如何发生的以及为什么它们具有高度选择性。“密度泛函理论计算表明，噻吩和苯并噻吩的光致扩环机制是通过光氧化还原诱导的自由基离子机制进行的”，博士后邵慧玲博士解释道。

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