تشكل الدورات غير المتجانسة والدراجات الكربونية الهيكل العظمي لعدد لا يحصى من الجزيئات النشطة بيولوجيا والوظيفية1,2. تجدر الإشارة إلى أن الجزيئات الحلقية المشبعة ذات الأربعة أعضاء مثل الأزيتيدين والثيتان والبيوتان الحلقي قد حظيت باهتمام متزايد في الكيمياء الطبية3-7. غالبًا ما تمتلك هذه الجزيئات خصائص فيزيائية وكيميائية ذات صلة باكتشاف الأدوية: الفاعلية والثبات والاستقرار الأيضي وخصوصية الهدف3. إن استبدال ذرات الأكسجين في الأوكسيتانات المتاحة بسهولة من شأنه أن يوفر طريقًا مباشرًا لمجموعة متنوعة من هذه المستحضرات الصيدلانية الدورية، ومع ذلك نادرًا ما يتم الإبلاغ عن مثل هذا التبادل الذري للجزيئات غير العطرية. نعرض هنا استراتيجية تحفيز ضوئي عامة، تعمل بشكل انتقائي على استبدال ذرة الأكسجين في الأوكسيتان بجزء من النيتروجين، أو الكبريت، أو الكربون، وتحويلها إلى مجموعة متنوعة من وحدات البناء الدورية المشبعة في عملية واحدة.

يُظهر أسلوب مبادلة الذرة هذا توافقًا وظيفيًا عاليًا للمجموعة وينطبق على المرحلة المتأخرة من التشغيل، مما يبسط إلى حد كبير تركيب المستحضرات الصيدلانية ونظائرها الدوائية المعقدة التي قد تتطلب طرقًا متعددة الخطوات. تكشف التحقيقات الآلية عن رؤى حول أصل الانتقائية الكيميائية التي تسمح لذرة الأكسجين الحلقية الداخلية بالتفاعل بشكل تفضيلي لتوليد وسيط ثنائي الهاليد الحلقي، والذي يخضع بعد ذلك لإعادة بناء الحلقة بكفاءة في وجود أنواع محبة للنواة.