化學(xué)家花費(fèi)數(shù)十年時(shí)間開發(fā)和改進(jìn)用于在復(fù)雜有機(jī)分子中構(gòu)建鍵的工具 - 尤其是碳 - 碳(C-C)鍵，其形成這種分子的框架。金屬催化的交叉偶聯(lián)反應(yīng)從碳 - 鹵鍵產(chǎn)生C-C鍵，并且長(zhǎng)期以來一直是合成的反應(yīng)。在Nature的一篇令人興奮的報(bào)告中，Berger 等人。1描述了一種替代的交叉耦合策略，該策略使用特殊類型的碳 - 硫(C-S)鍵作為碳 - 鹵鍵的代表。值得注意的是，這種C-S鍵被激活，因此它成為分子中交叉偶聯(lián)最具反應(yīng)性的位點(diǎn)，它可以直接安裝在各個(gè)分子位置，具有前所未有的選擇性水平。因此，作者的工作可以重塑交叉偶聯(lián)反應(yīng)在有機(jī)合成中的戰(zhàn)略用途。

合成化學(xué)的目的通常是制造具有所需功能的分子 - 例如與酶結(jié)合或發(fā)出特定顏色的光。這又要求分子中的化學(xué)基團(tuán)以特定方式連接，或者具有特定的空間排列。理想情況下，化學(xué)家希望擁有在任何分子中建立所需連接性和空間排列的工具。朝著這一目標(biāo)邁進(jìn)了一大步，但仍然存在困難。

這些問題類似于在石膏墻上懸掛圖片的挑戰(zhàn)。最佳情況是能夠?qū)D片放置在任何所需位置。但是，在釘子是懸掛藝術(shù)品的唯一選擇的時(shí)代，一個(gè)被限制在墻壁石膏由木質(zhì)螺柱支撐的位置 - 這引起了找到螺柱的問題?？赡軙?huì)造成損壞墻壁的錯(cuò)誤。新技術(shù)簡(jiǎn)化了這一問題：電子螺柱探測(cè)器使探測(cè)變得簡(jiǎn)單，使用無損傷粘合劑粘在墻壁上的掛鉤提供了更靈活的指甲替代品。有了這些更好的工具，我們現(xiàn)在幾乎可以按照我們想要的任何方式掛起圖片，而不用大驚小怪。

分子可以被認(rèn)為是空白墻：我們需要能夠在特定的排列中用化學(xué)基團(tuán)來裝飾它們，但是可用的反應(yīng)限制了可以獲得的位置，和/或難以定位到特定位置。金屬催化交叉耦合2對(duì)分子裝飾非常有價(jià)值。該反應(yīng)家族允許通過形成C-C鍵將非常寬范圍的基團(tuán)連接到分子上，但是待裝飾的碳原子必須已經(jīng)連接有鹵素原子。存在主要在分子中的特定碳上安裝鹵素的方法，但具有不同程度的位點(diǎn)選擇性。更具選擇性的制造碳 - 鹵鍵的手段(或可以參與交叉耦合的等效圖案)將極大地實(shí)現(xiàn)。

可以將碳 - 氫(C-H)鍵轉(zhuǎn)化為C-C鍵的反應(yīng)稱為金屬催化的C-H鍵官能化3，部分是為了規(guī)避交叉偶聯(lián)的限制 - 為什么要安裝鹵素您可以選擇性地直接將所有有機(jī)分子中發(fā)現(xiàn)的C-H鍵之一轉(zhuǎn)換為所需產(chǎn)物的C-C鍵嗎?但是，盡管取得了令人矚目的進(jìn)展，但金屬催化的C-H官能化尚不適用于交叉偶聯(lián)的廣泛化合物，并且它們通常具有與鹵素安裝反應(yīng)類似的位點(diǎn)選擇性問題。

伯杰等人?，F(xiàn)在描述一個(gè)有助于解決分子裝飾問題的發(fā)展。受近50年前研究的啟發(fā)4，作者報(bào)告了一種高選擇性方法，用一種稱為噻吩的基團(tuán)取代C-H鍵的氫，從而產(chǎn)生新的C-S鍵(圖1)。然后，噻吩基團(tuán)作為鹵素代表，用于廣泛的交叉偶聯(lián)反應(yīng)。

該過程的第一步 - 反應(yīng)步驟 - 具有驚人的選址性。這是因?yàn)閠hianthrenium組從已知作為一個(gè)物種導(dǎo)出持久硫-基基團(tuán)5，6 ; 這種自由基的使用促進(jìn)了在給定分子中許多C-H鍵之間清楚地區(qū)分的反應(yīng)。伯杰等人。證明這種選擇性適用于廣泛的分子，從而提供數(shù)據(jù)，幫助化學(xué)家找出哪個(gè)位點(diǎn)可能在具有多個(gè)潛在反應(yīng)性C-H鍵的復(fù)雜分子中發(fā)生反應(yīng)?；旧希趲缀跛性u(píng)估的情況下，只有一個(gè)C-H鍵發(fā)生反應(yīng)，其選擇性由每個(gè)分子的電子和結(jié)構(gòu)特征決定。

同樣令人印象深刻的是可以使用硫代化合物進(jìn)行的交叉偶聯(lián)反應(yīng)的廣度，其中C-S鍵充當(dāng)“活化的”碳 - 鹵鍵7。各種鈀催化的交叉偶聯(lián)是有效的，并且在最值得注意的實(shí)例中，噻吩基團(tuán)優(yōu)先于碳 - 鹵鍵或其他類似反應(yīng)性基團(tuán)反應(yīng)。作者還發(fā)現(xiàn)，他們的噻吩鎓化合物可用于其他類型的交叉偶聯(lián)反應(yīng)，如銅介導(dǎo)的過程和'光氧化還原'偶聯(lián)。

Berger及其同事在其反應(yīng)中測(cè)試的大約一半分子是藥物化合物，這證明了這種化學(xué)物質(zhì)對(duì)藥物化學(xué)家的潛在價(jià)值。具有用不同化學(xué)基團(tuán)修飾結(jié)構(gòu)復(fù)雜分子的能力對(duì)于在藥物發(fā)現(xiàn)程序中合成生物活性化合物的類似物特別有用8。很難想象為此目的起作用的可比較的反應(yīng)，選擇性地和與新報(bào)道的化學(xué)物質(zhì)一樣廣泛的底物。

然而，這些反應(yīng)可能不適用于所有分子。一些化學(xué)基團(tuán)對(duì)硫化作用條件(氧化作用)敏感，因此可能參與氧化副反應(yīng)。此外，尚未顯示硫代化合物參與某些廣泛使用的交叉偶聯(lián)反應(yīng)(特別是產(chǎn)生碳 - 氮鍵的胺化反應(yīng))。開發(fā)此類反應(yīng)需要做更多的工作。

最后，噻吩化反應(yīng)步驟的位點(diǎn)選擇性完全取決于反應(yīng)物分子的電子和結(jié)構(gòu)性質(zhì)?？纯捶肿由系奶娲鶦-H位點(diǎn)是否可以使用不同的方案選擇性地進(jìn)行反應(yīng)，將是有趣的。與此同時(shí)，Berger 等人。已經(jīng)為利用C-H功能化的交叉耦合建立了引人注目的新方法的基礎(chǔ)。實(shí)際上，作者已經(jīng)開發(fā)出一種用于裝飾分子的粘合劑，這使得生成我們可能需要的任何結(jié)構(gòu)變得更加容易。