名古屋工業大學與西班牙瓦倫西亞大學共同開發一項只須以可見光(藍色LED)照射,即可對導入超原子價硫氟化物「Pentafluorosulfanyl (SF₅)」與「Tetrafluorosulfanyl (SF₄)」的苯環衍生物進行分子骨架重組的「骨架編輯(Skeletal Editing)反應」。此方法可望成為非全氟/多氟烷基物質(PFAS-Free)之氟素分子設計的基盤技術。
在有機合成化學領域,「骨架編輯」作為一種透過重組分子骨架以創造新結構的分子轉換技術備受關注,但既有方法仍存在產收率偏低等問題。研究團隊此次將焦點放在SF₅基與SF₄基上。這兩種官能基具有與三氟甲基(CF₃)相似的電子與物理特性,但並不屬於PFAS類。SF₅基可作為分子末端的高機能性取代基,而SF₄基則可作為線性的雙點連結位(Linear Linker)發揮功能。藉由結合這兩種官能基,即可建立前所未有的「PFAS-Free分子設計平台」。
實驗中,研究團隊對於含有SF₅基的芳香基疊氮化物(Aryl Azides)於酚類存在下進行可見光照射,成功地以最高83%的高產收率合成SF₅取代的3H-azepine衍生物。相較之下,既有方法的最佳產收率僅約7%。此外,研究團隊也證實只要在取得的3H-azepine衍生物上以三氟乙酸酐(Trifluoroacetic Anhydride; TFAA)或二氟乙酸酐(difluoroacetic anhydride; DFAA) 進行作用,即可實現反向骨架編輯(由Azepine重新轉換為苯環構造)。
此次開發的方式也適用於同時具有SF₄基與乙炔基(Acetylene)結構的芳香基疊氮化物,並可高效率生成3H-azepine衍生物。