Thioxanthoner er fascinerende organiske forbindelser, der har fundet vej ind i mange industrielle og hverdagslige applikationer. I udskrivningsbranchen hjælper de for eksempel med at tørre hurtigere med at tørre hurtigere, når de udsættes for lys takket være deres lysabsorptionsegenskaber, hvilket gør udskrivningsprocessen hurtigere og mere effektiv.
Nogle thioxanthoner er blevet udviklet til FDA-godkendte medikamenter, der anvendes til behandling af parasitiske infektioner og kræft. Derudover har deres effektivitet som fotokatalysatorer ført nogle forskere til at udforske deres potentiale som stabilisatorer mod elektrisk sammenbrud.
Thioxanthoner er også blevet anvendt som mellemprodukter i molekylær motorsyntese, og derfor kan nye metoder til thioxanthonsyntese fremskynde udviklingen af innovative molekylære motorer til nanoteknologi -anvendelser.
På trods af deres bemærkelsesværdige alsidighed kan det være ret udfordrende at skabe funktionelle thioxanthoner. Dette skyldes, at de har en kernestruktur, der består af et tre-ringsystem med et svovlatom i en bestemt position i den midterste ring. Derfor involverer deres syntese ofte flere komplekse trin, hvilket kræver nøjagtige tilstande for at sikre de rigtige kemiske bindinger uden at ændre de funktionelle grupper.
I et forsøg på at overvinde disse forhindringer har et forskerteam fra Japan udviklet en ny metode til at fremstille komplekse thioxanthoner fra relativt enkle og tilgængelige forløbere.
Deres undersøgelse, ledet af lektor Suguru Yoshida fra Tokyo University of Science (TUS), blev offentliggjort online i Organiske bogstaver den 9. januar 2025. Holdet omfattede Mayu Kawada, en andenårs kandidatstuderende; Shinya Tabata, der opnåede en kandidatgrad i 2023; og Yukitaka Hoshi, en førsteårs kandidatstuderende, alle fra TUS.
Den foreslåede syntesestrategi involverer dobbelt Aryne -indsættelse. Arynes er meget reaktive molekyler, der ligner benzenringe, men har et manglende par elektroner, hvilket skaber en ustabil tredobbelt binding.
Forskerne screenede forskellige symmetriske forbindelser indeholdende en dobbelt svovlbinding i midten, som ville blive en del af den midterste ring med et svovlatom i det resulterende thioxanthonmolekyle efter arisk indsættelse. Efter testning under forskellige reaktionsbetingelser identificerede de N, N’-dimethylthiourea, som den forbindelse, der udviste de bedste udbytter.
Udnyttelse af den dobbelte Aryne-indsættelsesstrategi var forskerne i stand til at syntetisere en lang række thioxanthoner, inklusive tetrasubstituerede, asymmetriske, multisubstituerede og endda de meget udfordrende π-extended thioxanthoner. Disse imponerende resultater understreger potentialet i den foreslåede syntesemetode.
“Thioxanthon -skeletter lover ikke kun som funktionelle molekyler, såsom fluorescerende molekyler og fotokatalysatorer, men også som nøglemellemprodukter til fremstilling af forskellige derivater, såsom thiopyryliumsalte, med applikationer i optik, dyer og kemiske sensorer,” sagde Yoshida.
“Derfor ville syntese af thioxanthoner via dobbelt aryne -indsættelse gøre det muligt for os at studere en lang række nyligt designede thioxanthonderivater og thiopyrylier.”
Det er værd at bemærke, at de nylige fremskridt inden for Aryne -syntese -teknikker har gjort deres produktion mere tilgængelig.
Denne undersøgelse udnytter disse fremskridt til effektivt at inkorporere aryner i syntesen af thioxanthoner, der åbner nye og spændende muligheder inden for organisk kemi. I betragtning af at den foreslåede strategi er ligetil og involverer få trin, har den potentialet til at sænke produktionsomkostningerne for medikamenter og industrielle kemikalier, der stammer fra multisubstituerede thioxanthoner, hvilket gør forbindelser mere tilgængelige og reducerende miljøpåvirkning.
Desuden åbner evnen til let at syntetisere π-udvidede thioxanthoner nye veje til udvikling af materialer med forbedrede elektroniske og optiske egenskaber. Dette kan føre til mere effektive organiske halvledere til elektroniske enheder og forbedrede lysabsorberende materialer til solceller.
Yoshida og hans team arbejder allerede på de næste trin efter de gunstige resultater, de opnåede i dette arbejde.
“Yderligere undersøgelser pågår i vores forskningsgruppe, herunder syntese af forskellige funktionaliserede thioxanthonderivater, der involverer usymmetriske thioxanthoner, detaljerede teoretiske analyser af den foreslåede strategi og anvendelserne af thioxanthone-afledte funktionelle materialer, såsom thioxanthene-typisk molekulære motorer,” konkluderer, “konkluderer Yoshida.