Los compuestos orgánicos en el campo de la química van desde hidrocarburos simples hasta moléculas complejas, con diversos grupos funcionales añadidos a la cadena principal de carbono. Estos grupos funcionales imparten propiedades químicas distintas a los compuestos y participan en diversas transformaciones químicas, lo que los convierte en precursores importantes para la síntesis de compuestos más diversos. Por lo tanto, los científicos han participado activamente en la creación de moléculas que presenten grupos funcionales novedosos y altamente reactivos.
Una de esas clases de compuestos son los dibenzotiofenos y sus derivados que contienen restos de S-óxido o S,S-dióxido (átomos de azufre unidos a uno y dos átomos de oxígeno respectivamente). Estos compuestos son de especial interés en los campos de las ciencias farmacéuticas, la química de materiales y la biología química.
Los dibenzotiofenos consisten en anillos de benceno fusionados a un anillo de tiofeno, un anillo de cinco miembros con cuatro átomos de carbono y un átomo de azufre. Cuando los S-óxidos de dibenzotiofeno se exponen a la luz ultravioleta, liberan oxígeno atómico, que es útil para la escisión del ADN y la oxidación de la adenosina-S'-fosfosulfato quinasa, una enzima implicada en los procesos celulares.
Además, el enlace S-O se puede activar para introducir diferentes grupos funcionales, lo que permite la creación de una amplia gama de moléculas con diversas propiedades y aplicaciones. El método convencional para producir S-óxidos de dibenzotiofeno funcionalizados implica la formación de un anillo de tiofeno seguida de una S-oxidación posterior. Sin embargo, esta reacción es difícil de llevar a cabo.
Para abordar esto, el profesor asociado Suguru Yoshida, Yukiko Kumagai, Akihiro Kobayashi y Keisuke Nakamura de la Universidad de Ciencias de Tokio (TUS) han desarrollado un método simple de dos pasos para sintetizar S-óxidos de dibenzotiofeno. El método implica el acoplamiento Suzuki-Miyaura de ésteres de sulfinato sustituidos con 2-bromoarilo, seguido de una sulfinilación electrofílica intramolecular.
Los detalles del método, publicados en la revista Chemical Communications el 10 de enero de 2024, abre posibilidades para crear una variedad de moléculas importantes que contienen azufre en las ciencias biológicas que tradicionalmente eran difíciles de sintetizar utilizando métodos convencionales.
"Los óxidos de dibenzotiofeno están atrayendo la atención en el campo de la biología química, y varios investigadores han desarrollado una reacción con óxido de dibenzotiofeno, que ahora se puede sintetizar con este método. Esperamos que esta investigación esclarezca fenómenos de la vida que involucran especies reactivas de oxígeno", explica Yoshida.
El acoplamiento Suzuki-Miyaura es una reacción orgánica ampliamente utilizada entre ácidos borónicos y haluros orgánicos, que conduce a la formación de un nuevo enlace carbono-carbono. En el método propuesto, los ésteres de sulfinato reaccionan primero con ácidos arilborónicos en presencia de un catalizador de paladio. A continuación, los compuestos intermedios de biarilo se activan con Tf2 O, lo que lleva a la posterior ciclación por activación electrófila.
En comparación con el método de oxidación convencional para sintetizar dibenzotiofeno, este enfoque innovador desarrollado por el Dr. Yoshida y su equipo puede acomodar una amplia gama de grupos funcionales, incluidos los altamente reactivos, lo que permite la síntesis de óxidos de dibenzotiofeno polisustituidos que no se podían lograr antes.
Utilizando este método, los investigadores sintetizaron óxidos de dibenzotiofeno que tienen una fracción triflato de o-sililarilo, un compuesto útil como sitio de generación de arino, pero que tiende a dañarse fácilmente cuando se produce utilizando métodos convencionales.
El resto triflato de o-sililarilo sirve como un intermediario reactivo útil y puede sufrir diversas transformaciones para producir arenos altamente sustituidos. Por lo tanto, el método propuesto no sólo simplifica el método de síntesis sino que también abre las puertas a una amplia gama de S-óxidos de dibenzotiofeno y sus derivados.
El nuevo método es un importante paso adelante en el campo de la biología química. En el futuro, los investigadores anticipan que estos compuestos pueden encontrar aplicaciones útiles en diversas áreas de investigación, allanando el camino para innovaciones y descubrimientos. "El método propuesto puede permitir la síntesis de óxidos de benzotiofeno polisustituidos, que se espera que sean útiles en una amplia gama de campos de investigación", concluye Yoshida.
Más información: Yukiko Kumagai et al, Síntesis fácil de S-óxidos de dibenzotiofeno a partir de ésteres de sulfinato, Comunicaciones químicas (2024). DOI:10.1039/D3CC05703H
Información de la revista: Comunicaciones químicas
Proporcionado por la Universidad de Ciencias de Tokio
