分子装饰技术为药物化学家提供了动力

化学家花费数十年时间开发和改进用于在复杂有机分子中构建键的工具 - 尤其是碳 - 碳(C-C)键，其形成这种分子的框架。金属催化的交叉偶联反应从碳 - 卤键产生C-C键，并且长期以来一直是合成的反应。在Nature的一篇令人兴奋的报告中，Berger 等人。1描述了一种替代的交叉耦合策略，该策略使用特殊类型的碳 - 硫(C-S)键作为碳 - 卤键的代表。值得注意的是，这种C-S键被激活，因此它成为分子中交叉偶联最具反应性的位点，它可以直接安装在各个分子位置，具有前所未有的选择性水平。因此，作者的工作可以重塑交叉偶联反应在有机合成中的战略用途。

合成化学的目的通常是制造具有所需功能的分子 - 例如与酶结合或发出特定颜色的光。这又要求分子中的化学基团以特定方式连接，或者具有特定的空间排列。理想情况下，化学家希望拥有在任何分子中建立所需连接性和空间排列的工具。朝着这一目标迈进了一大步，但仍然存在困难。

这些问题类似于在石膏墙上悬挂图片的挑战。最佳情况是能够将图片放置在任何所需位置。但是，在钉子是悬挂艺术品的唯一选择的时代，一个被限制在墙壁石膏由木质螺柱支撑的位置 - 这引起了找到螺柱的问题。可能会造成损坏墙壁的错误。新技术简化了这一问题：电子螺柱探测器使探测变得简单，使用无损伤粘合剂粘在墙壁上的挂钩提供了更灵活的指甲替代品。有了这些更好的工具，我们现在几乎可以按照我们想要的任何方式挂起图片，而不用大惊小怪。

分子可以被认为是空白墙：我们需要能够在特定的排列中用化学基团来装饰它们，但是可用的反应限制了可以获得的位置，和/或难以定位到特定位置。金属催化交叉耦合2对分子装饰非常有价值。该反应家族允许通过形成C-C键将非常宽范围的基团连接到分子上，但是待装饰的碳原子必须已经连接有卤素原子。存在主要在分子中的特定碳上安装卤素的方法，但具有不同程度的位点选择性。更具选择性的制造碳 - 卤键的手段(或可以参与交叉耦合的等效图案)将极大地实现。

可以将碳 - 氢(C-H)键转化为C-C键的反应称为金属催化的C-H键官能化3，部分是为了规避交叉偶联的限制 - 为什么要安装卤素您可以选择性地直接将所有有机分子中发现的C-H键之一转换为所需产物的C-C键吗?但是，尽管取得了令人瞩目的进展，但金属催化的C-H官能化尚不适用于交叉偶联的广泛化合物，并且它们通常具有与卤素安装反应类似的位点选择性问题。

伯杰等人。现在描述一个有助于解决分子装饰问题的发展。受近50年前研究的启发4，作者报告了一种高选择性方法，用一种称为噻吩的基团取代C-H键的氢，从而产生新的C-S键(图1)。然后，噻吩基团作为卤素代表，用于广泛的交叉偶联反应。

该过程的第一步 - 反应步骤 - 具有惊人的选址性。这是因为thianthrenium组从已知作为一个物种导出持久硫-基基团5，6 ; 这种自由基的使用促进了在给定分子中许多C-H键之间清楚地区分的反应。伯杰等人。证明这种选择性适用于广泛的分子，从而提供数据，帮助化学家找出哪个位点可能在具有多个潜在反应性C-H键的复杂分子中发生反应。基本上，在几乎所有评估的情况下，只有一个C-H键发生反应，其选择性由每个分子的电子和结构特征决定。

同样令人印象深刻的是可以使用硫代化合物进行的交叉偶联反应的广度，其中C-S键充当“活化的”碳 - 卤键7。各种钯催化的交叉偶联是有效的，并且在最值得注意的实例中，噻吩基团优先于碳 - 卤键或其他类似反应性基团反应。作者还发现，他们的噻吩鎓化合物可用于其他类型的交叉偶联反应，如铜介导的过程和'光氧化还原'偶联。

Berger及其同事在其反应中测试的大约一半分子是药物化合物，这证明了这种化学物质对药物化学家的潜在价值。具有用不同化学基团修饰结构复杂分子的能力对于在药物发现程序中合成生物活性化合物的类似物特别有用8。很难想象为此目的起作用的可比较的反应，选择性地和与新报道的化学物质一样广泛的底物。

然而，这些反应可能不适用于所有分子。一些化学基团对硫化作用条件(氧化作用)敏感，因此可能参与氧化副反应。此外，尚未显示硫代化合物参与某些广泛使用的交叉偶联反应(特别是产生碳 - 氮键的胺化反应)。开发此类反应需要做更多的工作。

最后，噻吩化反应步骤的位点选择性完全取决于反应物分子的电子和结构性质。看看分子上的替代C-H位点是否可以使用不同的方案选择性地进行反应，将是有趣的。与此同时，Berger 等人。已经为利用C-H功能化的交叉耦合建立了引人注目的新方法的基础。实际上，作者已经开发出一种用于装饰分子的粘合剂，这使得生成我们可能需要的任何结构变得更加容易。