中国科大实现硫脲介导的氧杂环丁烷一步氧硫交换

近日，中国科学技术大学张海军特任教授课题组与傅尧教授课题组合作，在四元杂环骨架精准编辑方面取得新进展。研究团队发展了一种硫脲介导的一步骨架编辑策略，实现氧杂环丁烷向硫杂环丁烷的直接转化，为优势杂环之间的高效互换和杂原子效应的快速评估提供了新的合成工具。相关成果以“One-step skeletal editing of oxetanes to thietanes using thiourea”为题，10月12日在线发表于国际知名学术期刊《自然·合成》（Nature Synthesis）。

氧杂环丁烷和硫杂环丁烷是现代药物化学中两类重要的四元杂环骨架，二者仅相差一个杂原子（氧与硫），却常表现出显著不同的理化性质和生物活性。然而，传统上获取这两类结构需要完全独立的合成路线，严重制约了对其构效关系的系统比较。现有氧杂环丁烷向硫杂环丁烷的转化策略依赖于预官能化编辑逻辑，需先将氧杂环丁烷转化为二溴化物中间体，再通过分子间环化引入硫原子，操作繁琐且底物适用范围受限。

针对这一挑战，研究团队提出一种机制上区别于现有方法的直接杂原子交换策略。该策略以硫脲作为硫转移试剂，在路易斯酸催化下通过“开环—重排—关环”的级联过程，一步完成氧杂环丁烷向硫杂环丁烷的转化，无需任何预官能化步骤。与现有方法相比，该策略操作简便，具有广泛的底物适用范围和优异的官能团兼容性，成功应用于多种复杂生物活性分子的后期骨架编辑。团队还通过系统的实验机理验证结合DFT计算，充分阐明了这一级联过程的反应路径。

图1 氧杂环丁烷向硫杂环丁烷骨架编辑的概念、策略及代表性应用

论文共同第一作者为中国科学技术大学硕士生罗立科、特任副研究员刘德光，通讯作者为傅尧教授、张海军特任教授。该研究工作得到了国家自然科学基金和中国科学技术大学的资助与支持。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s44160-026-01189-z

（精准智能化学全国重点实验室、化学与材料科学学院、科研部）