化学家开发了生产环状分子的新工艺

市场上的大多数药物由环状分子组成，其中许多含有多个环。为了更有效地生产药物和实现新的药物结构基序，开发简单而有效的方法来构建重要的新型环体系仍然是化学家们面临的一项任务和挑战。

一种越来越流行的策略是通过所谓的结构编辑来修改环系统。这涉及到在合成后期稍微改变分子的支架，就像校对文本时纠正错误一样。

由Frank Glorius (University of m nster)教授和Kendall N. Houk (University of California, Los Angeles)教授领导的一个国际化学家团队，现在首次成功地使用这种方法将一个四元分子环插入到一个更大的芳香环中，创造了一个结构复杂的双环系统。该团队在《科学》杂志上发表了这一新策略。

“我们在原来的环系统中实现的改变是惊人的。将一个戒指插入到另一个戒指中可以作为进一步发展的蓝图，”Frank Glorius说。王华民博士，这篇论文的第一作者，来自m nster小组。“简单和温和的条件也使这种反应有可能应用。”

要进行结构编辑，必须选择性地切割分子主干的至少一个化学键。提供必要能量和选择性的现代工具是可见光光催化。研究小组使用了所谓的光氧化还原催化。

光催化的这一分支利用单电子的转移。在这个过程中，光催化剂吸收光照射的能量，并通过转移电子“激活”衬底。“活化”是指使底物具有反应性。利用可见光和光化学活化可以产生温和而简单的反应条件。

在这种情况下，化学家使用了一种重要的含硫分子，噻吩作为底物。在新工艺中，噻吩的碳-硫键最终被劈裂。第二种反应物——一种由紧绷的四元环(双环丁烷)组成的分子——被插入到硫和碳之间。这种转化是环保和原子经济的，这意味着两种原料的所有原子最终都会进入产品。

该团队通过实验和计算化学的密切合作，揭示了新反应的潜在机制。Frank Glorius的小组进行了一系列的实验研究，以调查可能的机制。此外，Ken Houk和他的团队还对该反应进行了详细的计算模拟。

通过这种方式，他们展示了这些反应是如何发生的，以及为什么它们具有高度选择性。博士后邵慧玲博士解释说:“密度泛函理论计算表明，噻吩和苯并噻吩的光致环膨胀机制是通过光氧化还原诱导的自由基离子机制进行的。”