近日,，新加坡國立大學(xué)蘇州研究院（以下簡稱“新國大蘇研院”）高級研究員吳杰及團隊成員在《美國化學(xué)會志》（Journal of the American Chemical Society, JACS）期刊上發(fā)表光催化有機合成領(lǐng)域的最新研究成果。研究團隊開發(fā)了一種高效的三組分偶聯(lián)反應(yīng),，利用光催化氫原子轉(zhuǎn)移（HAT）策略，從簡單化工原料和單質(zhì)硫出發(fā),，合成了高附加值的硫酯產(chǎn)物,。該策略為今后的藥物合成和功能材料開發(fā)提供了新思路。

研究背景

在合成化學(xué)中,，開發(fā)條件溫和,、步驟簡單且高效的催化策略，從而將簡單原料轉(zhuǎn)化為高附加值化學(xué)品具有重要的意義,。硫酯類化合物不僅在有機合成中發(fā)揮重要作用,，還可以廣泛應(yīng)用于材料、食品,、化妝品,、抗生素和生物學(xué)等。然而,，目前合成硫酯的方法主要依賴于羧酸和硫醇的脫水縮合,，以及硫醇在當量酰化試劑或金屬添加劑的存在下?；?，這些方法會產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物和廢料，限制了其應(yīng)用,。同時,，由于硫醇氣味難聞、性質(zhì)不穩(wěn)定以及市場規(guī)模有限等問題,，使用硫醇作為起始原料并不理想,。相比于其他含硫試劑，單質(zhì)硫具有豐富,、無毒,、不揮發(fā)、穩(wěn)定和無臭的優(yōu)點,，最近有一些研究也表明,，單質(zhì)硫可以參與自由基轉(zhuǎn)化，在溫和條件下將硫原子引入到分子骨架,，使其成為有機分子中硫原子的理想來源,。

研究結(jié)果

吳杰團隊受到硫醇-烯點擊化學(xué)反應(yīng)的啟發(fā)，對羰基硫自由基中間體是否具有類似的反應(yīng)活性進行了研究,，開發(fā)了一種基于羰基硫自由基中間體的硫酯合成方法,。該方法通過光催化HAT策略將原料醛、烯烴或炔烴和單質(zhì)硫進行三組分偶聯(lián),。單質(zhì)硫高效,、高選擇性地捕捉HAT之后產(chǎn)生?；杂苫瑢崿F(xiàn)?；杂苫紧驶蜃杂苫臉O性反轉(zhuǎn),。該策略從簡單的化工原料（如乙烯和乙炔）到復(fù)雜的藥物分子均可應(yīng)用，具有非常廣泛的底物范圍,。除此之外,，該合成策略還可以進一步擴展到內(nèi)硫酯、硫酯聚合物和硫代羧酸的合成,，并且能直接通過兩步合成獲得藥物分子esonarimod（抗風濕藥物）,。機理研究表明，使用單質(zhì)硫來捕獲?；杂苫跓崃W(xué)和動力學(xué)上都有利,，這說明了該方法在合成含硫分子方面具有巨大的潛力。

▲光催化條件下由簡單化工原料和單質(zhì)硫合成硫酯,。

應(yīng)用前景

該研究成果的開發(fā)可能為有機合成、功能材料,、藥物和環(huán)境保護等多個領(lǐng)域帶來創(chuàng)新性的機會,。研究通過直接利用工業(yè)富存的單質(zhì)硫，降低了合成過程中的成本和環(huán)境影響,，因此有助于推動綠色化學(xué)合成的發(fā)展,。所得產(chǎn)物硫酯類化合物在材料領(lǐng)域中也具有重要的應(yīng)用，例如作為聚合物添加劑,、表面活性劑和涂層等,。團隊開發(fā)的合成方法可以通過控制底物的選擇和反應(yīng)條件來合成具有不同結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的硫酯化合物，進一步擴展其在功能材料領(lǐng)域中的應(yīng)用,。此外,，該方法在直接合成藥物分子和藥物分子修飾中展現(xiàn)的高效性也表明其可能成為開發(fā)新型藥物的有力工具，特別是對于需要含硫官能團的藥物,。

新國大蘇研院的科研工作聚焦前沿技術(shù),，開展原創(chuàng)性、應(yīng)用性研究,，與產(chǎn)業(yè)發(fā)展強關(guān)聯(lián),，與蘇州工業(yè)園區(qū)及地方科技深融入，已建立環(huán)境與能源納米科技,、智慧醫(yī)療技術(shù),、大健康生物與食品工程等卓越研究中心以及生物醫(yī)學(xué)工程創(chuàng)新中心。新國大蘇研院致力于推動科技成果轉(zhuǎn)化落地工作,，希望通過研究產(chǎn)生有影響力的高科技創(chuàng)新產(chǎn)品,，賦能地方產(chǎn)業(yè)升級。目前，研究院承擔各級科研項目150余項,，在國際著名期刊發(fā)表了1100余篇有影響力的科研論文,，其中2篇發(fā)表在Nature母刊，29篇發(fā)表在Nature子刊,。