CJC | Concise Report-周口师范大学刘小兵和湖北师范大学周耀研究团队：苯并二磺酚酮的分子骨架编辑——脱硫换碳

Concise Report

Skeletal Editing of Benzodithiol-3-ones via S-to-C Atom Swap

Xiaobing Liu, Xuan Kong, Jing Zheng, Jiayuan Zhou, Jinghui Wen, Yao Zhou,* Shengzhou Jin,* and Guodong Yin*

An expedient organophosphine-mediated skeletal editing of benzodithiol-3-ones is demonstrated herein, which represents the first example for metal-free transformations of benzodithiol-3-ones via S-to-C atom swap. This unprecedented formal [4+1] cycloadditions of benzodithiol-3-ones and α-halocarbonyls enable divergent synthesis of diverse 3-hydroxybenzo[b]thiophenes and benzo[b]thiophen-3(2H)-ones, the products of which were determined by the substitution pattern of the α-halocarbonyls. The newly-developed S-to-C exchange strategy allows for the streamline assembly of valuable sulfur-heterocycles via sulfur-deletion and carbon-insertion. This method is distinguished by its transition-metal-free nature, elimination of inert gas protection requirements, convenient operation, mild conditions, extensive substrate generality and decent yields. Of note, the current protocol could be readily applied to late-stage diversification of structurally varied bioactive molecules, underscoring the potential applicability and practical utility of this metal-free skeletal editing strategy.

Skeletal editing | Benzodithiol-3-ones | Benzo[b]thiophenes | Cleavage reactions | Metal-free | Cyclization | Sulfur-heterocycles | Atom swap

苯并二磺酚酮的分子骨架编辑——脱硫换碳

原子级别的分子“选择性编辑”一直是有机合成化学领域的核心目标与前沿挑战。这一策略不仅展现出概念上的简洁，更具备推动合成范式变革的潜力，能够快速构建并多样化药物、农药、香料及功能材料中的关键分子骨架。近年来，针对碳、氮等原子的插入或删除等单原子编辑反应已取得显著进展。在众多骨架编辑策略中，不同原子间的直接互换因其优异的原子与步骤经济性，以及简化的逆合成分析逻辑，被视为一类潜力巨大但仍待深入开拓的新型化学转化。尽管目前氮→碳、碳→氮等原子交换得到了快速发展，但硫与碳原子之间的交换反应研究，却因其固有挑战而进展相对缓慢。近期，美国芝加哥大学董广彬团队在《Science》上报道了碳→硫的骨架编辑新方法，实现了将羰基（CO）高效直接地转化为硫原子（S）（Science, 10.1126/science.adx2723）。然而，与之互补的、将硫原子直接替换为碳原子（硫→碳）的转化策略，至今仍是一个有待突破的难点。

近日，周口师范刘小兵和湖北师范周耀研究团队开发了有机膦介导硫杂环的分子骨架编辑，基于单原子编辑策略，报道了首例无金属催化苯并二磺酚酮硫→碳的单原子交换反应。通过利用α-卤代羰基化合物作为环化试剂，成功实现了3-羟基苯并[b]噻吩和苯并[b]噻吩-3(2H)-酮的多样性合成。该方法无需过渡金属催化剂、无需惰性气体保护，具有操作简便、条件温和、底物适用性广以及收率良好等优点。此外，该硫–碳原子交换策略还可用于多种生物活性分子的后期官能化，包括维生素E、香茅醇、雪松醇、半乳糖醇、托品醇、薄荷醇、雌酮、孕烯醇酮和剑麻皂素等，并能够高效合成疟原虫NMT抑制剂和人单胺氧化酶（hMAO）抑制剂，充分展示了该策略在复杂分子修饰与药物合成中的潜在适用性和实际应用价值。

图1 苯并二磺酚酮的单原子交换反应合成3-羟基苯并[b]噻吩和苯并[b]噻吩-3(2H)-酮

上述研究结果作为Report发表于Chin. J. Chem. (2026, 44, 251-258, DOI: 10.1002/cjoc.70350)。该项工作得到了国家自然科学基金委、湖北省科技厅、污染物分析与资源化技术湖北省重点实验室开放基金的资助。

认识本文的作者们

Left to Right: (Top) Xiaobing Liu, Xuan Kong, Jing Zheng, Jiayuan Zhou, (Bottom) Jinghui Wen, Yao Zhou, Shengzhou Jin and Guodong Yin

周耀副教授简介

湖北师范大学 化学化工学院

周耀：湖北师范大学化学化工学院副教教授，硕士生导师。2019年6月获华侨大学工学博士学位（导师：宋秋玲教授），2019年7月入职湖北师范大学，入选黄石市“服务产业专才支持计划”（2021、2022）。主要研究方向为自由基化学、小环化合物开环反应、含硫及含氮杂环骨架编辑反应。近5年先后主持国家自然科学基金青年项目、湖北省自然科学基金一般面上项目、湖北省教育厅科技研究计划项目等科研项目6项。在Nat. Commun., Chem. Sci., Sci. China Chem., Org. Lett., Green Synth. Catal., Chin. J. Chem., Org. Chem. Front., Chem. Commun.,等国际知名期刊上发表期刊发表论文60余篇，其中以第一作者或通讯作者发表SCI学术论文30余篇。