CJC | Concise Report-周口師范大學劉小兵和湖北師范大學周耀研究團隊：苯并二磺酚酮的分子骨架編輯——脫硫換碳

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編輯——脫硫換碳

原子級別的分子“選擇性編輯”一直是有機合成化學領域的核心目標與前沿挑戰。這一策略不僅展現出概念上的簡潔，更具備推動合成范式變革的潛力，能夠快速構建并多樣化藥物、農藥、香料及功能材料中的關鍵分子骨架。近年來，針對碳、氮等原子的插入或刪除等單原子編輯反應已取得顯著進展。在眾多骨架編輯策略中，不同原子間的直接互換因其優異的原子與步驟經濟性，以及簡化的逆合成分析邏輯，被視為一類潛力巨大但仍待深入開拓的新型化學轉化。盡管目前氮→碳、碳→氮等原子交換得到了快速發展，但硫與碳原子之間的交換反應研究，卻因其固有挑戰而進展相對緩慢。近期，美國芝加哥大學董廣彬團隊在《Science》上報道了碳→硫的骨架編輯新方法，實現了將羰基（CO）高效直接地轉化為硫原子（S）（Science, 10.1126/science.adx2723）。然而，與之互補的、將硫原子直接替換為碳原子（硫→碳）的轉化策略，至今仍是一個有待突破的難點。

近日，周口師范劉小兵和湖北師范周耀研究團隊開發了有機膦介導硫雜環的分子骨架編輯，基于單原子編輯策略，報道了首例無金屬催化苯并二磺酚酮硫→碳的單原子交換反應。通過利用α-鹵代羰基化合物作為環化試劑，成功實現了3-羥基苯并[b]噻吩和苯并[b]噻吩-3(2H)-酮的多樣性合成。該方法無需過渡金屬催化劑、無需惰性氣體保護，具有操作簡便、條件溫和、底物適用性廣以及收率良好等優點。此外，該硫–碳原子交換策略還可用于多種生物活性分子的后期官能化，包括維生素E、香茅醇、雪松醇、半乳糖醇、托品醇、薄荷醇、雌酮、孕烯醇酮和劍麻皂素等，并能夠高效合成瘧原蟲NMT抑制劑和人單胺氧化酶（hMAO）抑制劑，充分展示了該策略在復雜分子修飾與藥物合成中的潛在適用性和實際應用價值。

圖1 苯并二磺酚酮的單原子交換反應合成3-羥基苯并[b]噻吩和苯并[b]噻吩-3(2H)-酮

上述研究結果作為Report發表于Chin. J. Chem. (2026, 44, 251-258, DOI: 10.1002/cjoc.70350)。該項工作得到了國家自然科學基金委、湖北省科技廳、污染物分析與資源化技術湖北省重點實驗室開放基金的資助。

認識本文的作者們

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

周耀副教授簡介

湖北師范大學 化學化工學院

周耀：湖北師范大學化學化工學院副教教授，碩士生導師。2019年6月獲華僑大學工學博士學位（導師：宋秋玲教授），2019年7月入職湖北師范大學，入選黃石市“服務產業專才支持計劃”（2021、2022）。主要研究方向為自由基化學、小環化合物開環反應、含硫及含氮雜環骨架編輯反應。近5年先后主持國家自然科學基金青年項目、湖北省自然科學基金一般面上項目、湖北省教育廳科技研究計劃項目等科研項目6項。在Nat. Commun., Chem. Sci., Sci. China Chem., Org. Lett., Green Synth. Catal., Chin. J. Chem., Org. Chem. Front., Chem. Commun.,等國際知名期刊上發表期刊發表論文60余篇，其中以第一作者或通訊作者發表SCI學術論文30余篇。