Taming the Dichalcogenides: Isolation, Characterization, and Reactivity of Elusive Perselenide, Persulfide, Thioselenide, and Selenosulfide Anions

化学 反应性(心理学) 位阻效应 硒化物 硫族元素 反应中间体 立体化学 核磁共振波谱 结晶学 组合化学 有机化学 催化作用 医学 病理 替代医学
作者
Keyan Li,Lev N. Zakharov,Michael D. Pluth
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:145 (24): 13435-13443 被引量:19
标识
DOI:10.1021/jacs.3c03766
摘要

Reactive sulfur species (RSS) and reactive selenium species (RSeS) play integral roles in hydrogen sulfide (H2S) and hydrogen selenide (H2Se) biological signaling pathways, and dichalcogenide anions are proposed transient intermediates that facilitate a variety of biochemical transformations. Herein we report the selective synthesis, isolation, spectroscopic and structural characterization, and fundamental reactivity of persulfide (RSS-), perselenide (RSeSe-), thioselenide (RSSe-), and selenosulfide (RSeS-) anions. The isolated chalcogenides do not rely on steric protection for stability and have steric profiles analogous to cysteine (Cys). Simple reduction of S8 or Se by potassium benzyl thiolate (KSBn) or selenolate (KSeBn) in the presence of 18-crown-6 afforded [K(18-crown-6)][BnSS] (1), [K(18-crown-6)][BnSeSe] (2), [K(18-crown-6][BnSSe] (3), and [K(18-crown-6][BnSeS] (4). The chemical structure of each dichalcogenide was confirmed by X-ray crystallography and solution-state 1H, 13C, and 77Se NMR spectroscopy. To advance our understanding of the reactivity of these species, we demonstrated that reduction of 1-4 by PPh3 readily generates E═PPh3 (E: S, Se), and reduction of 1, 3, and 4 by DTT readily produces HE-/H2E. Furthermore, 1-4 react with CN- to produce ECN-, which is consistent with the detoxifying effects of dichalcogenide intermediates in the Rhodanese enzyme. Taken together, this work provides new insights into the inherent structural and reactivity characteristics of dichalcogenides relevant to biology and advances our understanding of the fundamental properties of these reactive anions.
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