V体育硫基化合物彻底改变了线性分子设计 - 有望用作高度专利化的化学材料 -

演示要点

〇 非共轭线性耦合元件V体育硫基(旧金山₄) 成功合成一组新的具有基团的化合物
〇非共轭体系中烯胺、乙烯基醚和芳环的线性偶联，具有高区域选择性和立体选择性
〇​室温下反应数小时内完成，无需过渡金属催化剂
〇促进高专利性药物和材料的开发

摘要

　工学研究生院柴田哲男教授（纳米医学科学系和工学系（生命科学和应用化学）联合）领导的研究小组发现芳香环、烯胺和乙烯基醚部分是硫原子（S)我们成功合成了一组通过20019_20154|)线性连接的新化合物。长期以来，人们一直采用对位取代的苯或乙炔作为连接元件来进行线性连接分子的方法，但由于共轭体系的连接，这些对分子的性质有很大影响。最近，非共轭双环[1,1,1]戊烷 (BCP) 和古巴烷正在引起人们对线性连接分子的新合成方法的关注。具有线性结构的分子不仅结构美观，而且有望在药物和功能材料中得到应用。这次，我们的研究小组调查了六价高价硫中四个氟（F) 原子与V体育硫基 (顺丰₄)部分作为连接元素。通过这项研究，我们发现了一种以前不存在的独特的非共轭线性系统顺丰₄现在可以合成一组化合物，预计它们将用于新材料和药物。

　这个研究结果是2023年份6月23德国化学会杂志'''抢先查看

研究背景

　分子设计的方法之一是通过连接两个分子来创造具有所需特性的物质。连接时，了解在何处进行连接以及进行何种类型的连接非常重要。根据位置和键的选择，分子的 3D 结构和电子状态发生变化，物理和化学性质也相应发生变化。有两种连接方式：弯曲或扭转，以及直连。连接直线的方法称为直线连接。2通过线性连接两种有机化合物来设计新的有机化合物时，对位取代的苯和乙炔可以用作连接位点。该链接位点的距离是5.86Å，乙炔溶液4.13Å。对位取代的苯和乙炔是长期以来已知的连接元素，并且需要开发新的连接元素来替代它们。特别是，由对位取代苯和乙炔形成的线性连接具有电子分散的结构，称为共轭体系(*1)，这对分子的性质有很大影响。在这种情况下，BCP和cubane，正在引起人们的关注。 BCP 连接站点之间的距离是4.91Å，位于古巴5.73Å，这些物质可以连接两个分子（图1）。这些连接元件用作药物和材料中使用的部分骨架，类似于对位取代的苯和乙炔，但它们的独特之处在于它们不具有共轭系统。

图 1用作线性连接单元的结构及其键合距离
从左至右：对位取代苯、乙炔、BCP、Cuban 和 SF₄部分

　

　该研究小组正在开发一种比这些连通单元更新的非共轭连通单元，SF₄我专注于基地。分子硫 (S) 当通过原子连接时，通常100虽然它会弯曲一定程度，但硫会被氟取代（F)顺丰₄中，由于六价超价硫(*2)和氟原子(*3)呈正方形平面形状，3.66Å)（图1）。这是线性连接的元素之间的最短距离。顺丰₄的有机化合物是1950它的存在在 20 世纪 70 年代就已为人所知，但很难合成。顺丰₄化合物合成研究尚未取得充分进展。
　该研究小组最近发现芳香环和乙炔基顺丰₄通过组线性链接顺丰₄-乙炔1（图 2）（*4）。顺丰₄-乙炔1是分子6.23可以与Å进行线性连接，并且进一步芳环部分和乙炔部分顺丰₄的介入，该结构不会成为共轭体系。这次我们自己开发了顺丰₄-乙炔1作为起始原料并进行称为氢胺化反应的反应，我们开发了一种区域选择性和立体选择性方法来合成一组芳环和烯胺分子以非共轭方式线性连接的化合物（图3）。烯胺是一个氮原子 (N) 和双键碳原子 (C)，在药物和材料的合成中发挥着重要作用。此外，通过将该方法扩展到氢苯氧基化反应，我们成功合成了芳环和乙烯基醚分子线性连接的化合物（图）3）。乙烯基醚是一个氧原子 (O)和双键碳原子，与烯胺一样，它在药物和材料的合成中发挥着重要作用。

图 2 该研究小组最近报告的 SF₄乙炔化合物1

　

图3通过使用Superbase，室温反应，2小时，β位置选择性，Z-选择性加氢胺化反应（上）和加氢苯氧基化反应（下）的实现（本研究）

目录

　合成目标烯胺化合物，化合物1的顺丰₄的乙炔部分，需要实现具有高区域选择性和立体选择性的加氢胺化反应。通常，氮化合物与乙炔部分的加氢胺化反应是100 需要℃以上的高温和较长的反应时间，对α和β位置具有区域选择性，E正文Z立体选择性合成目标物质并不容易。因此，通过增加乙炔位点的电子密度并添加氮化合物，同时用过渡金属催化剂（*5）或酸催化剂（*6）激活乙炔位点，可以实现加氢胺化反应（图）4）。

图4一般加氢胺化反应

　

但是顺丰₄-乙炔1是顺丰₄的吸电子性强且体积大，乙炔部分的电子密度极低，难以用过渡金属或酸催化剂活化。此外，过渡金属催化剂和酸催化剂顺丰₄如果它与位点的氟配位顺丰₄它会在部件中引起分解反应。为了解决这个问题，本课题组开发了二甲亚砜(DMSO)和钾碱tBuOK组合超级基地（超级基地）并最大化胺的亲核性（*7），加氢胺化反应顺利进行并具有区域选择性和立体选择性Z正文顺丰₄-成功转化为烯胺。底物适应范围广，有各种芳环和烯胺顺丰₄Z-您可以有选择地快速获取它。此外，该反应仅在室温下发生2我发现可以及时完成（图5，顶部）。
　相同条件下，用苯酚代替胺顺丰₄-乙炔1、芳香环、乙烯基醚顺丰₄Z-发现可以快速选择性获取（图5，底部）。

图5芳香环和烯胺（上）或乙烯基醚（下）是SF₄线性连接的化合物的示例（部分摘录）

社会意义

非共轭线性子结构在药物和材料设计中很有吸引力，但迄今为止一直难以使用顺丰₄可以利用元素的亲核加成反应轻松合成。顺丰₄结构是对位取代的苯或炔，BCP的生物等效物在材料研究中的应用立方烷(*8)受到关注，其合成研究仍处于起步阶段，需要开发合成方法。
　可以用这个方法合成顺丰₄顺丰₄这将导致化合物研究的开始。

未来发展

　这次创作顺丰₄的直链分子基团以前从未被创建过。因此，它作为材料的特性以及作为药物或农用化学品的潜力是完全未知的，并且人们对将发现什么样的物理特性非常感兴趣。未来，预计研究将基于这种方法，包括在聚合物材料和药物发现的分子设计中的应用。

术语表

(*1) 共轭体系：多重键（双键或三键）和单键交替排列的结构。

(*2) 超价：价电子是形式化的9多次存在的原子。常见于典型元素中。

(*3) 氟：卤素族（氟F,氯Cl，溴Br，碘I) 一个元素。用于医药、农用化学品、电子材料等生产。它还用于牙膏和特氟龙煎锅。

（＊４）吡啶-SF的合成₄-通过吡啶-SF的光促进自由基偶联产生-炔烃₄-氯化物和 EBX 试剂，Mahmoud, E M；岩崎，H；哈达，K；村田，Y； Sumii，Y；柴田，N*

公牛。化学。苏克。日本. 2023,96，110-112。 DOI：101246/bcsj20220330

(*5) 亲核性：对碳原子进行亲核攻击的容易程度。亲核攻击是一种富含电子的化学物质（亲核试剂：努) 向处于缺电子状态的底物的反应位点提供电子的反应。

(*6)过渡金属催化剂：利用过渡金属的催化作用的催化剂。过渡金属具有易于与其他分子交换电子的特性，并且该特性提供了优异的催化作用。

(*7) 酸催化剂：通过向反应物提供质子来提高分子反应性的催化剂。

(*8) 生物等效物：在药物分子中发挥相同生物学作用的另一种部分结构。通过用其他基团取代药物中所含的官能团，在不影响药物主要生物活性的情况下，有效改善药物性质的概念。

演示者

研究员 Aggarwal Trapti（研究时）
Kenshiro Haneda（工程专业二年级，生命与应用化学课程）
先生村田佑介（工学系、生命系、应用化学专业，第一年）
Yuji Sumii 副教授（工程系（生命科学/应用化学领域））
先生Kazuhiro Tanakawa（研究时的生命与应用化学系）
先生Seiki Niina（研究时的生命与应用化学系）
先生森宗一郎（研究时，工程、生命和应用化学专业）
Jorge Escorihuela 教授（巴伦西亚大学 Química Orgánica 系）
柴田哲雄教授（纳米医学科学系和工学系联合系（生命与应用化学领域））

论文信息

论文标题：Regio-andZ-使用V体育-λ选择性炔氢胺化和氢苯氧基化⁶- 超碱性、裸阴离子条件下的磺基炔
作者姓名：Trapti Aggarwal、Kenshiro Hada、Yusuke Murata、Yuji Sumii、Kazuhiro Tanakawa、Kiyoteru Niina、Soichiro Mori、Jorge Escorihuela 和 Norio Shibata *（*通讯作者）
杂志名称：Angewandte Chemie 国际版
doi：101002/ani202307090
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