Диссертация (Новые подходы к синтезу неароматических серо- и азотсодержащих гетероциклов), страница 2

Впервые синтезирован ряд простейших гомологов эпитиохлоргидрина и изучено их поведение в реакциях с нуклеофилами, дающих продукты замещенияхлораилитииран-тиетановойперегруппировки.Изученовзаимодействие-(хлор-алкил)тииранов с N,N'-диметилэтилендиамином, приводящее к конкурентному образованиюпроизводных пиперазин-2-метантиола и гексагидро-1,4-диазепин-6-тиола. Предложены эффективные методики N-тиетанилирования изатинов, арилцианамидов и сульфонамидов.

Разработанпуть получения не описанных ранее N-(тиетан-3-ил)анилинов. Найдена и исследована новаяреакция(-галогеналкил)тиирановслитийорганическимиреагентами,приводящаяксоответствующим аллилсульфидам или их гомологам.•Разработан простой и общий метод синтеза пяти- и шестичленных сультамов, содержащихметоксикарбонильную или арильную группу, состоящий в циклоалкилировании -замещённыхметансульфонанилидов 1,2-дибромэтаном или 1-бром-3-хлорпропаном в системе K2CO3-DMFили NaH-DMSO. Показано, что внутримолекулярное циклоалкилирование N-(2,3-дибром5пропильных) и N-(3,4-дибромбутильных) производных 1-метоксикарбонилметансульфонанилидови-толуолсульфонанилидовявляетсяудобнымпутёмполучения2-тиа-3-азабицикло[n.1.0]алкан-2,2-диоксидов.

Разработан новый эффективный метод получениябициклических сультамов с атомом азота в узловом положении и сульфонильной группой вмостике наименьшего размера, состоящий в циклоалкилировании вторичных сультамов с метоксикарбонильной группой.•Обнаружена новая общая и стереоселективная внутримолекулярная реакция Михаэлятрет-бутил-2-[1-(метоксикарбонилметил)сульфониламино]циннаматов, ведущая к образованию шестичленных бензоаннелированных сультамов.

Выявлено ускоряющее влияние активныхалкилгалогенидов на суммарный процесс, позволяющее осуществить его в варианте доминореакции N-алкилирования-циклизации с участием алкилгалогенидов и допускающее введение вмолекулу продукта одной или двух алкильных групп. Исследована стереоселективностьпревращений и установлены конфигурации образующихся сультамов.

Показана возможностьсинтеза этим способом мостиковых бензоаннелированных сультамов.•Найдена новая реакция внутримолекулярного арилирования активной метиленовой группыN-(2-иодарил)-1-метоксикарбонилметансульфонанилидов при катализе комплексами палладияили меди, ведущая к образованию метил-1-алкил-1,3-дигидро-2,1-бензизотиазол-3-карбоксилат2,2-диоксидов. Показана принципиальная возможность получения этим способом метил-3-арил3,4-дигидро-[1H][2,3]-бензотиазин-1-карбоксилат-2,2-диоксидов.•Обнаружена новая и крайне необычная реакция образования 2-(4-метоксифенил)-3-фенил-1H-индола из N-(2-иодфенил)-N-(4-метоксибензил)-1-фенилметансульфонамида в присутствиикомплексов палладия и гидрида натрия.•Предложен новый простой метод окислительного удаления 4-метоксифенильной группы сатома азота сульфонамидов действием аммоний церий(IV) нитрата в крайне мягких условиях,делающий её удобной защитно-активирующей в химии сульфонамидов.Практическая значимость работы заключается•в разработке нового общего метода получения производных тиазолидина на основеприсоединения тииранов по связи C=N азометинов, особенно эффективного для получения биитрициклическиханалоговсгексагидропирроло[2,1-b]тиазолы,атомомазотавузловомположении,гексагидротиазоло[3,2-a]пиридиныитакихболеекаксложныепредставители.

В определённых случаях эффективным оказывается альтернативный путь наоснове меркаптоалкилирования - и -аминоацеталей (кеталей) с последующим деблокированием карбонильной группы и внутримолекулярной циклоконденсацией;6•вустановлениизакономерностей-(хлоралкил)тиирановвзаимодействияснуклеофильными агентами, приводящего к образованию продуктов замещения хлора,раскрытия тииранового цикла и тииран-тиетановой перегруппировки, на основе чегопредложены эффективные методики N-тиетанилирования изатинов, арилцианамидов ивторичных сульфонамидов, а также найден путь получения N-(тиетан-3-ил)анилинов;•в разработке простого общего метода синтеза пяти- и шестичленных сультамов,содержащих метоксикарбонильную или арильную группу, 2-тиа-3-азабицикло[n.1.0]алкан-2,2диоксидов, а также бициклических сультамов с атомом азота в узловом положении исульфонильной группой в мостике наименьшего размера, заключающегося в меж- иливнутримолекулярном циклоалкилировании метансульфонанилидов, имеющих дополнительнуюакцепторную группу в -положении;•вразработкеметодавнутримолекулярнойсинтезареакциибензоаннелированныхМихаэлясультамовнаосноветрет-бутил-2-[1-(метоксикарбонилметил)-сульфониламино]циннаматов, особенно эффективной в «one-pot» варианте N-алкилированияциклизации с участием алкилгалогенидов;•вразработкеновогоспособаполучения1-алкил-1,3-дигидро-2,1-бензизотиазол-3-карбоксилат-2,2-диоксидов из N-(2-иодарил)-1-метоксикарбонилметансульфонанилидов прикатализе комплексами палладия или меди;•во введении в синтетическую практику 4-метоксифенильной группы в качестве защитно-активирующей для атома азота сульфонамидов благодаря удобному методу деблокированияпутём обработки аммоний церий(IV) нитратом.На защиту выносятся•методологияновыхпутейсинтезанеароматическихсеро-иазотсодержащихгетероциклических соединений на основе превращений тииранов и сульфонамидов;•механизмы исследованных реакций и выявленные свойства синтезированных соединений;•установленные закономерности и сделанные на их основе обобщения.Апробация работы.

Материалы работы доложены и обсуждались на 16 Конференции похимии и технологии органических соединений серы и сернистых нефтей (Рига, 1984), VIМеждународной конференции по органическому синтезу (Москва, 1986), V Всесоюзномсимпозиуме по органическому синтезу «Новые методы и реагенты в тонком органическомсинтезе»(Москва,гетероциклических1988),VсоединенийВсесоюзнойконференции(Черноголовка,1991),похимииазотсодержащихМеждународномсимпозиуме«Напряжённые циклы: cинтез и свойства» (Санкт-Петербург, 1996), 1 Всероссийской7конференции по химии гетероциклов памяти А.

Н. Коста (Суздаль, 2000), Международномконгрессе по органической химии (Казань, 2011), III Всероссийской конференции поорганической химии «Оргхим-2013» (Санкт-Петербург, 2013).Публикации. Основное содержание работы отражено в 27 публикациях (18 статей, тезисы 9докладов) в отечественных и международных изданиях.Объём и структура публикации. Диссертационная работа состоит из введения, краткогообзора литературы по синтезу серосодержащих гетероциклов с участием тииранов, обсужденияполученных результатов, экспериментальной части, выводов, списка цитированной литературы(307 наименований) и приложений. Диссертация изложена на 274 страницах текста (не считаяприложений), содержит 11 таблиц и 12 рисунков.82. ТИИРАНЫ В СИНТЕЗЕ СЕРОСОДЕРЖАЩИХ ГЕТЕРОЦИКЛОВ (ОБЗОРЛИТЕРАТУРЫ)*2.1. Особенности взаимодействия тииранов с нуклеофильными агентамиНесмотря на то, что по объёму и значению химия тииранов уступает химии оксиранов иазиридинов, этот класс реакционноспособных соединений является очень важным для синтезаразличных серосодержащих, в том числе гетероциклических, продуктов.

Получение сернистыхгетероциклов из тииранов может происходить как в ходе формально одностадийныхпревращений, так и в результате последовательности реакций, включающих образование идальнейшее использование промежуточных, обычно ациклических, соединений.По существующей уже давно традиции классические справочные издания «Houben-Weyl.Methoden der Organischen Chemie», «Comprehensive Organic Syntheis», «Chemistry of HeterocyclicCompounds», «Science of Synthesis» ориентированы на методы получения соответствующихклассов соединений, а информация об их свойствах оказывается, таким образом, рассеянной.Источников, систематизирующих такую информацию о химии тииранов, на удивлениенемного.Так получилось, что начало наших исследований практически совпало по времени споявлением фундаментальной монографии [3], где на основе большого массива литературныхданных предпринята попытка обобщающего анализа строения и реакционной способноститииранов, причём в сравнении с другими насыщенными трёхчленными гетероциклами,главным образом, оксиранами.

Эта монография была позже дополнена [4] и, если добавитьсюда труднодоступный обзор [5], получится практически исчерпывающий перечень. Посколькуобъём информации, охватывающий всевозможные способы синтеза сернистых гетероциклов сучастием тииранов, слишком велик, здесь будут отражены только те избранные проблемы,которые непосредственно связаны с результатами настоящей работы.Независимо от деталей, ключевой обычно является стадия раскрытия тииранового цикла,поэтому характеристика именно этого сорта превращений, желательно в сравнении саналогичными превращениями оксиранов, представляется необходимой.В настоящее время надёжно установлено, что большинство реакций раскрытия оксиранов итииранов нуклеофилами протекает через переходное состояние 1a.________________________________________*В обзоре литературы использована отдельная нумерация соединений с применением подчеркнутых арабскихцифр.9NuRXRRSXERE1b1aNu 1cX = O, S; R = AlkВажность природы нуклеофила (в том числе наличие заряда) разумеется сама собой, агораздо менее очевидная тонкость состоит в роли электрофильного катализа.

Для оксирановнеобходимость участия электрофильного агента в процессе нуклеофильного раскрытия циклаявляется общепризнанной, причём зачастую бывает достаточно содействия иона щелочногометалла или образования водородной связи с молекулой протонного растворителя – тогда речьидёт о формально тримолекулярных пуш-пульных схемах. Именно так реагируют, например,амины, для которых лучше всего использовать низшие спирты в качестве растворителя.Тиираны не столь чувствительны к электрофильной активации, и процессы ихнуклеофильного раскрытия (например, алифатическими аминами) протекают порой даже вбензоле.