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近日，《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）在线刊发了华中科技大学药学院黄吉荣副教授的最新研究成果“苯并[b]萘并[1,2-d]噻吩亚砜：仿生合成、光物理性质研究及应用”（Benzo[b]naphtho[1,2-d]thiophene Sulfoxides: Biomimetic Synthesis, Photophysical Properties, and Applications, DOI: 10.1002/ange.202203908）。受苯并噻吩生物降解的启发，该论文利用苯并噻吩亚砜的Diels-Alder二聚化反应，实现了具有不对称噻吩稠环的苯并[b]萘并[1,2-d]噻吩（BNT）亚砜类化合物的仿生合成。首次研究了该类具有π共轭结构的BNT亚砜类化合物的光物理性质，并初步探索了其潜在的应用价值。
噻吩稠环分子通常体现出良好的荧光性质，在材料科学及药学领域都具有广泛的应用前景。二苯并噻吩（DBT）类化合物作为常见的噻吩稠环骨架，通过对称的二卤代和进一步的交叉偶联反应可与不同侧链连接合成相应的功能性荧光分子。相比之下，具有不同偶联位置的不对称噻吩稠环化合物很少被研究报道。
苯并[b]萘并[1,2-d]噻吩（BNT）在二苯并噻吩（DBT）结构的基础上多出一个芳香稠环，是理想的非对称噻吩稠环研究对象。然而BNT骨架分子的合成往往面临诸多挑战，且无法做到多取代BNT化合物的构建。
有文献曾报道在苯并噻吩的微生物代谢产物中检测到了痕量的BNT衍生物，并推测苯并噻吩亚砜可能是生成这些化合物的关键中间体，但并未对其进行验证。受此启发，黄吉荣团队通过苯并噻吩选择性氧化为亚砜后进行二聚化，建立了不对称噻吩稠环BNT亚砜类化合物的合成方法。该方法简单高效、绿色环保、底物易得、未使用金属试剂且具良好的官能团兼容性。同时，该方法的建立阐明了苯并噻吩在微生物代谢过程中生成二聚化合物的反应历程，并首次通过DFT计算对其二聚化反应中存在的区域选择性给出了合理的解释。
团队对合成的BNT亚砜类化合物进行了系统的光物理性质研究，发现该类分子具有优良的荧光量子产率，较大的可调节荧光颜色区间。其中化合物6e、6d、6f在粉末状态下还具有特殊的光诱导荧光衰减及光熄灭后荧光恢复的特性。
进一步的应用研究表明，BNT类化合物可作为荧光染料用于活细胞成像，表现出了其在生物医学上的应用潜力。同时，侧链装配有三苯胺结构的BNT亚砜类化合物6f可以作为荧光探针对质子及抗衡阴离子进行双识别，从而达到区分不同有机酸或无机酸的目的。
华中科技大学为论文的唯一完成单位，黄吉荣副教授是论文的通讯作者。论文中理论计算相关工作由化学与化工学院廖荣臻教授团队的李曼副教授和硕士研究生周太平完成。该论文第一作者为药学院2018级博士研究生沈先艳。该项工作得到了中部高校基础研究基金（2172019kfyXJJS170）、湖北省自然科学基金（2020CFB207）和国家自然科学基金（No. 22101092）的资助。（文/沈先艳）
文章链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202203908
来源：华中科技大学同济医学院
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