Ein neuer Ansatz zur Synthese funktionalisierter Benzolthiol-Äquivalente

Organoschwefelverbindungen, organische Verbindungen, die Schwefel enthalten, sind in biologischen Prozessen und Forschungsbereichen wie Pharmazeutika, biomedizinischer Bildgebung, Landwirtschaft und Elektronik von entscheidender Bedeutung. Verbindungen wie Phenothiazin, Thianthren und Thienothiophen, die Organoschwefelgerüste enthalten, spielen in diesen Bereichen eine entscheidende Rolle.

Es wurden mehrere Methoden entwickelt, die o-Brombenzolthiole als Schlüsselkomponente zur Synthese dieser Verbindungen verwenden. Dies liegt hauptsächlich an der hohen Reaktivität der Thiol- (Schwefelatom, das an ein Wasserstoffatom gebunden ist) und Brom-Einheiten von o-Brombenzolthiolen, Verbindungen, die ein Bromatom enthalten, das an Position eins oder zwei (ortho-Position) in einem Benzolring neben einem Schwefelatom gebunden ist.

Herkömmliche Verfahren zur Herstellung von o-Brombenzolthiolen umfassen die Zugabe von Brom zu Anilin und die anschließende Verwendung von Diazonium-Zwischenprodukten zur Zugabe von Schwefel. Dieser Prozess bringt Herausforderungen mit sich, darunter die selektive Zugabe von Brom an der Orthoposition, Schwierigkeiten beim Arbeiten mit bestimmten chemischen Gruppen und die Tendenz von o-Brombenzolthiolen, in der Luft leicht zu oxidieren und unangenehme Gerüche freizusetzen.

Kürzlich haben Wissenschaftler eine neue Methode mit großem Potenzial entdeckt, um verschiedene komplexe aromatische Verbindungen durch selektives Hinzufügen von Molekülen an Arinzwischenprodukte zu synthetisieren. Trotz dieses Erfolgs erwies sich die Herstellung von o-Brombenzolthiolen durch Hinzufügen eines Brommoleküls und einer Thiolgruppe zu diesen Zwischenprodukten jedoch als schwierig. Dies liegt daran, dass die schwefelhaltigen Verbindungen stark mit den Arinmolekülen reagieren, was den Prozess schwer kontrollierbar macht.

Um diese Herausforderung zu meistern, haben Außerordentlicher Professor Suguru Yoshida und Herr Shinya Tabata von der Abteilung für Biowissenschaften und Technologie der Fakultät für fortgeschrittenes Ingenieurwesen der Tokyo University of Science eine neue Methode entwickelt.

Prof. Yoshida erklärt: „Wir haben eine Methode zur Synthese stabiler o-Brombenzolthiol-Äquivalente durch Bromthiolierung von Arin-Zwischenprodukten mit einem geeigneten Schwefelwasserstoff-Äquivalent und einem elektrophilen Bromierungsreagenz entwickelt, wodurch eine kontrollierte Reaktivität am Schwefelatom entsteht, die nachfolgende Additionen mit Arin-Zwischenprodukten verhindert.“

Die Ergebnisse sind veröffentlicht im Journal Organische Buchstaben.

Die Forscher verwendeten Kaliumxanthat anstelle von Schwefelwasserstoff, da es bei Arinreaktionen eine bessere Reaktivität aufweist, und Pentafluorphenylbromid als elektrophiles Bromierungsreagenz. Mit dieser Kombination konnten sie effizient komplexe o-Brombenzolthiol-Äquivalente, sogenannte Arylxanthate, herstellen.

Besonders bemerkenswert ist, dass diese Methode eine gute Verträglichkeit gegenüber verschiedenen chemischen Gruppen zeigte und die Bildung unerwünschter Produkte verhinderte. Mithilfe von Arylxanthaten stellten die Forscher verschiedene hochfunktionalisierte Organoschwefelverbindungen wie Phenothiazine und Thianthrene her. Dank der hohen Stabilität der Verbindungen verwendeten sie einfache Protokolle und verursachten keinen üblen Geruch.

Mit leicht verfügbaren Arinvorläufern und vielseitigen Transformationen, die mit o-Brombenzolthiolen möglich sind, ermöglichte diese Methode die Synthese einer Vielzahl von Organoschwefelverbindungen mit hochkondensierten Organoschwefelgerüsten. Darüber hinaus bietet diese Methode das Potenzial, die Anzahl der Schritte bei der Synthese mehrfach substituierter Organoschwefel deutlich zu reduzieren und so zur Arzneimittelentdeckung in den Pharmawissenschaften beizutragen.

„Mit unserer Methode ist es nun möglich, schwefelhaltige Verbindungen mit komplexen Strukturen zu synthetisieren, die mit herkömmlichen Methoden nur schwer zu erreichen sind. Sie kann die Entwicklung neuartiger Organoschwefelverbindungen ermöglichen, die zur Entdeckung neuer Medikamente, umweltfreundlicher Agrochemikalien für eine nachhaltige Landwirtschaft, fortschrittlicher Materialien und organischer Elektronik führen könnten“, bemerkt Prof. Yoshida und unterstreicht die potenziellen Anwendungen ihrer Studie.

Diese Studie eröffnet neue Möglichkeiten für die Synthese von Organoschwefelverbindungen mit vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten in vielen Bereichen. „Weitere Studien zur Erweiterung des Anwendungsbereichs und der Anwendungsmöglichkeiten dieser Methode zur Synthese bioaktiver Organoschwefelverbindungen laufen derzeit in unserem Labor“, schließt Prof. Yoshida.