Диссертация (Новые подходы к синтезу неароматических серо- и азотсодержащих гетероциклов), страница 3

Более того, в полярных средах, благоприятствующих образованию ионныхинтермедиатов, из тииранов обычно образуются олигомерные продукты из-за крайне высокойнуклеофильности возникающего тиолят-аниона. Однако принципиальных различий междуоксиранами и тиранами, вероятно, всё же нет, и утверждение о протекании всякогонуклеофильного раскрытия тииранов исключительно по согласованному механизму черезстранного вида переходное состояние 2 [3, С. 232] довольно сомнительно.NHHSN2Это становится очевидным, например, при сопоставлении энтропии активации раскрытияметилоксирана и метилтиирана анилином в этаноле (–56.8 и –35.2 э. е.

соответственно) [6], чтоуказывает на значительно меньшую упорядоченность переходного состояния для тиирана.Между прочим, эти данные в монографии [3] имеются.При протонировании минеральными кислотами или координации сильной кислоты Льюисараскрытию подвергается соответствующий ониевый катион, способный изомеризоваться вкарбениевый ион 1b в случае стабилизующих заряд заместителей R, R' (как правило, речь идёт10о третичных катионах). Ещё точнее, «истинные» ониевый и карбениевый ионы здесь –предельные случаи асимметричного заряженного гетероцикла с различными энергиями связейС–X.

На самом деле эта проблема – частный случай более общего явления: подобныевзаимоотношения ониевого и карбениевого ионов возникают, например, в реакцияхэлектрофильного присоединения к алкенам.Существует ряд нуклеофильных агентов (фосфины, литийорганические соединения),которые при взаимодействии с тииранами вызывают их стереоспецифичное десульфирование, ане нуклеофильное раскрытие. Десульфирование протекает путём тиофильной атаки (1c) и далеепромежуточного образования ат-комплекса. Оно становится возможным из-за наличия у серывакантных d-орбиталей и поэтому совершенно не характерно для оксиранов.

При наличии вмолекуле тиирана -акцепторных заместителей десульфирование протекает особенно легко.Регио- и стереоселективность нуклеофильного раскрытия оксиранового и тиирановогоцикловвполнеподобна:дляалкилзамещённыхпредставителейатакануклеофилаконтролируется стерически, направлена на наиболее гидрогенизированный атом углерода (всоответствии с эмпирическим правилом Красуского) и сопровождается обращениемконфигурации этого атома. Ситуация может меняться при мощном электрофильном катализеили при наличии -акцепторных заместителей, когда начинают доминировать электронныеэффекты, что обычно приводит к потере регио- и стереоселективности.Сравнивая поведение оксиранов и тииранов, следует ещё отметить, что тиираны менеенапряжены, менее основны и менее склонны к формированию водородных связей, зато болеенуклеофильны, и нуклеофильность их имеет более мягкий характер.

Последнее очевидносвязано с участием d-орбиталей серы в электронном строении тииранового цикла. Можноожидать, что в сходных условиях нуклеофильное раскрытие последнего будет протекатьмедленнее, чем соответствующего оксиранового цикла. В большинстве случаев именно так ипроисходит, однако хорошо известны и исключения из этого правила, связанные с влияниемрастворителя: например, многие алифатические амины быстро раскрывают тииран (но не окисьэтилена) в бензоле.Кроме того, для тииранов, в отличие от оксиранов, чрезвычайно ярко выражена тенденция кобразованию олигомерных продуктов при нуклеофильном раскрытии, которая в случае жёсткихионных нуклеофилов доминирует.

Данное обстоятельство связано с тем, что нуклеофильностьпродуктов раскрытия тииранового цикла – тиолов и особенно тиолятов – обычно много выше,чем исходных реагентов (апелляцию к различию в основностях реагентов и продуктов [3, С.231] при объяснении данного феномена вряд ли следует считать уместной). Именно поэтому11выходы целевых продуктов раскрытия тииранов редко бывают очень высокими.

Впрочем,олигомеризацию можно подавить при наличии в системе эффективных ловушек тиолят-ионов(например, активных алкилгалогенидов) [3, С. 199]. Если подобная ловушка являетсявнутримолекулярной, продуктами оказываются серосодержащие гетероциклы.2.2. Присоединение тииранов по кратным полярным связямРассматриваемыйтиппревращений,гделовушкойдляатомасерыявляется«карбонильный» атом углерода, является частным случаем более общего множества реакцийприсоединения насыщенных трёхчленных гетероциклов по полярным кратным связям,описываемого следующей общей схемой:RXYRXRYRNXRRNXX, Y = O, NR, SИнформация об этом круге реакций в целом систематизирована в двух устаревших обзорах[7, 8]. Учитывая лавинообразный рост объёма информации, имеющий место в последние годы впрактически любых областях синтеза, неудивительно, что попытки исчерпывающего описанияподобных превращений с участием всех типов трёхчленных гетероциклов более непредпринимались.

Заметим лишь, что соответствующие реакции оксиранов представлены визобилии, а для азиридинов складывается специфическая ситуация в связи с возможностьювариации заместителя на атоме азота, изменяющей их свойства в широком диапазоне. Нашевнимание будет, таким образом, сосредоточено только на превращениях с участием тииранов,которых известно не слишком много и для которых во многих случаях существуютаналогичные превращения оксиранов.В отличие от давно известного [7, 8] присоединения оксиранов по карбонильной группе,соответствующие реакции тииранов представлены буквально единичными примерами. Связаноэто очевидно с тем обстоятельством, что 1,3-оксатиоланы предпочитают синтезироватьконденсацией карбонильных соединений с -меркаптоспиртами. Последние удобно получатьпутём раскрытия оксиранов сероводородом, причём правила Красуского накладывают12ограничения на структуру продуктов в случае несимметрично замещённых эпоксидов.

Этиограничения можно было бы обойти путём раскрытия тииранов щелочами, что, однако,осуществить не удаётся из-за полимеризации.Экзотический и крайне электрофильный тетрафтортииран (3) реагирует с бензофеноном (4)с образованием 1,3-оксатиолана 5 с невысоким выходом [9].

Активность тиирана 3 такова, чтодаже слабо нуклеофильный карбонильный атом кислорода бензофенона в состоянииобеспечить его раскрытие в отсутствие катализатора.FFFOFFPhS100 °C, 6 h31%PhFFF43OSPhPh5На примере кеталя 6 известен [10] неявный пример внутримолекулярного присоединениятиирана по карбонильной группе при кислотном катализе, поскольку нет сомнения, чтогидролиз 1,3-диоксолана является быстрой предварительной стадией. И хотя выходбициклического 1,3-оксатиолана 7 невелик, реакция определённо заслуживает внимания.SNON Saq.

HCl, reflux, 10 hOONPh22%N6Ph7Введение алкилиденового заместителя в тиирановый цикл придаёт последнему особыесвойства. Труднодоступные алкилидентиираны 8 способны к своеобразной термическойрециклизации в цвиттер-ионы 9 и далее в циклопропантионы 10 [11]. Сильные кислотыкатализируют эти превращения, реализующиеся в этом случае для соответствующих Sпротонированных форм [12]. Цвиттер-ионы 9 (или 2-меркаптоаллильные катионы) способны кприсоединению по кратным связям различного типа, в том числе, по связи C=O альдегидов икетонов.SS89S10Так, 3-изопропилиден-2,2-диметилтииран (11) реагирует с альдегидами и кетонами 12a-dпри комнатной температуре и электрофильном катализе или при нагревании в диглиме с13образованием 4-изопропилиден-1,3-оксатиоланов 13a-d наряду с побочными продуктами [13,14].

Похоже, что в случае бензальдегидов акцепторные заместители в ядре благоприятствуютпревращению. Примечательно, что дифенилкетен (12e) реагирует не связью C=C, а такжекарбонильной группой с образованием аддукта 13e, скорее всего, по стерическим причинам.MeMeRMeMeMeRMeOSOSRMeRMe1113a-e12a-eRRCarbonylcompoundConditionsProductYield, %MeMe12aBF3•Et2O, rt, 45 min13a64PhH12bMe2SO4, Et2O, 32 h13b404-O2NC6H4H12cdiglyme, 110115 °C, 15 min13c704-MeC6H4H12ddiglyme, 110115 °C, 21 h13d712ediglyme, 110151 °C, 1 h13e86Ph2C=По похожей схеме тииранимин 14 присоединяется к енамину 15, образуя тиазолидин 16 вочень мягких условиях [15]. Насколько непредсказуемым образом могут протекать подобныереакции указывает то обстоятельство, что при взаимодействии тииранимина 14 с альдегидамивместо тиазолидинов получаются оксазолидин-4-тионы 17 [15, 16].NPhTsNMePhNS14Et2O, 0°CMeMe48%PhSMePh1615SC6H6, rt, 1 d14TsNRCHOTsNMeMeOR17a-dYield, %RProductMe17a68Ph17b163-O2NC6H417c12CH2=CH17d3514Присоединение тииранов по связи C=N к настоящему времени изучено, пожалуй, наиболееподробно.

Впервые эта реакция была обнаружена в нашей группе, когда неожиданновыяснилось, что при взаимодействии гидразона изомасляного альдегида (18) с тиираном (19a)главным компонентом получающейся смеси оказывается N-аминотиазолидин 20a, а не продуктмеркаптоэтилирования по аминному атому азота [17]. Сходным образом реагируют гомологитиирана 19b,c, причём тиазолидин 20b образуется из метилтиирана (19b) в виде смесидиастереомеров [18]. К моменту опубликования положение метильных групп в соединениях20b,c было постулировано, но не доказано. Гидразон ацетона ведет себя в аналогичныхпревращениях иначе и намного сложнее.NH2Ri-PrCH=NNH2C6H6, 60 °CNRRS20a-c19a-c18Pr-iSRa: R = R= H; b: R = Me, R= H; c: R = R= MeНезависимо и практически одновременно было обнаружено присоединение этиленсульфида(19a) к дитерпеновым алкалоидам 21a,b и 22, протекающее в крайне мягких условиях и с почтиколичественным выходом [19].