Les composés organiques dans le domaine de la chimie vont des hydrocarbures simples aux molécules complexes, avec divers groupes fonctionnels ajoutés au principal squelette carboné. Ces groupes fonctionnels confèrent des propriétés chimiques distinctes aux composés et participent à diverses transformations chimiques, ce qui en fait des précurseurs importants pour la synthèse de composés plus divers. Les scientifiques se sont donc activement engagés dans la création de molécules comportant de nouveaux groupes fonctionnels hautement réactifs.
Une telle classe de composés comprend les dibenzothiophènes et leurs dérivés contenant des fragments S-oxyde ou S,S-dioxyde (atomes de soufre liés respectivement à un et deux atomes d'oxygène). Ces composés présentent un intérêt particulier dans les domaines des sciences pharmaceutiques, de la chimie des matériaux et de la biologie chimique.
Les dibenzothiophènes sont constitués de cycles benzéniques fusionnés à un cycle thiophène, un cycle à cinq chaînons avec quatre atomes de carbone et un atome de soufre. Lorsque les S-oxydes de dibenzothiophène sont exposés à la lumière UV, ils libèrent de l'oxygène atomique, utile pour le clivage de l'ADN et l'oxydation de l'adénosine-S'-phosphosulfate kinase, une enzyme impliquée dans les processus cellulaires.
De plus, la liaison S-O peut être activée pour introduire différents groupes fonctionnels, permettant ainsi la création d’une large gamme de molécules aux propriétés et applications diverses. Le procédé conventionnel de production de S-oxydes de dibenzothiophène fonctionnalisés implique la formation d'un cycle thiophène suivie d'une S-oxydation ultérieure. Cependant, cette réaction est difficile à réaliser.
Pour résoudre ce problème, le professeur agrégé Suguru Yoshida, Yukiko Kumagai, Akihiro Kobayashi et Keisuke Nakamura de l'Université des sciences de Tokyo (TUS) ont développé une méthode simple en deux étapes pour synthétiser les S-oxydes de dibenzothiophène. La méthode implique un couplage Suzuki-Miyaura d'esters sulfinates 2-bromoaryl-substitués, suivi d'une sulfinylation électrophile intramoléculaire.
Les détails de la méthode, publiés dans la revue Chemical Communications le 10 janvier 2024, ouvre la possibilité de créer une variété de molécules soufrées importantes dans les sciences de la vie, qui étaient traditionnellement difficiles à synthétiser à l'aide de méthodes conventionnelles.
"Les oxydes de dibenzothiophène attirent l'attention dans le domaine de la biologie chimique, et plusieurs chercheurs ont développé une réaction utilisant l'oxyde de dibenzothiophène, qui peut désormais être synthétisé à l'aide de cette méthode. Nous espérons que cette recherche élucidera les phénomènes vitaux impliquant des espèces réactives de l'oxygène", explique Yoshida.
Le couplage Suzuki-Miyaura est une réaction organique largement utilisée entre les acides boroniques et les halogénures organiques, conduisant à la formation d'une nouvelle liaison carbone-carbone. Dans le procédé proposé, les esters sulfinates réagissent d'abord avec les acides arylboroniques en présence d'un catalyseur au palladium. Ensuite, les composés biaryles intermédiaires sont activés avec Tf2 O, conduisant à une cyclisation ultérieure par activation électrophile.
Comparée à la méthode d'oxydation conventionnelle de synthèse du dibenzothiophène, cette approche innovante développée par le Dr Yoshida et son équipe peut s'adapter à un large éventail de groupes fonctionnels, y compris ceux hautement réactifs, permettant la synthèse d'oxydes de dibenzothiophène polysubstitués qui n'étaient pas réalisables auparavant.
En utilisant cette méthode, les chercheurs ont synthétisé des oxydes de dibenzothiophène ayant un fragment triflate o-silylaryl, un composé utile comme site de génération d'aryne, mais qui a tendance à être facilement endommagé lorsqu'il est produit à l'aide de méthodes conventionnelles.
Le fragment triflate o-silylaryle sert d'intermédiaire réactif utile et peut subir diverses transformations pour produire des arènes hautement substituées. La méthode proposée simplifie donc non seulement la méthode de synthèse, mais ouvre également la porte à une gamme diversifiée de S-oxydes de dibenzothiophène et de leurs dérivés.
La nouvelle méthode constitue une avancée significative dans le domaine de la biologie chimique. À l’avenir, les chercheurs prévoient que ces composés pourront trouver des applications utiles dans divers domaines de recherche, ouvrant la voie à des innovations et à des découvertes. "La méthode proposée peut permettre la synthèse d'oxydes de benzothiophène polysubstitués, qui devraient être utiles dans un large éventail de domaines de recherche", conclut Yoshida.
Plus d'informations : Yukiko Kumagai et al, Synthèse facile des S-oxydes de dibenzothiophène à partir d'esters sulfinates, Chemical Communications (2024). DOI :10.1039/D3CC05703H
Informations sur le journal : Communications chimiques
Fourni par l'Université des sciences de Tokyo
