Диссертация (Новые подходы к синтезу неароматических серо- и азотсодержащих гетероциклов), страница 4

Весьма существенно, что циклоаддукты 23a,b и 24 образуютсядиастереомерно чистыми, правда, с неустановленной конфигурацией нового стереогенногоцентра.CH2RHNHMeHMe21a,bCH2OAcHNR23a (95%)23b (93%)CH219a (neat)25 °C, 5 h90%HMeRHNa: R = H, R = OAcb: R = OAc, R = HRCH2S19a (neat)25 °C, 5 hSOAcHNHMe222415Значительно позже и уже с учётом наших результатов (см. раздел 3.1), исследованоприсоединение тиирана (19a) к 3,4-дигидроизохинолинам 25, приводящее к производнымтиазоло[3,2-a]изохинолина 26 с различными заместителями R' [20]. И хотя выходы 26колеблются в широких пределах, создаётся впечатление, что это связано скорее сособенностями очистки продуктов, поскольку для кристаллических аддуктов они гораздо выше,чем для маслообразных.Имины гексафторацетона 27 и 28 представляют собой совершенно особый случай [21, 22].Их экстремально электронодефицитная связь C=N склонна присоединять любые нуклеофилы, втом числе и тиираны, которые в результате претерпевают электрофильное раскрытие(простейшие оксираны ведут себя аналогично).PhSO2NRCF3CF3toluene,60 40 °C, 2 hRSO2PhNSSCF3CF319a,b2729a: R = H (55%)29b: R = Me (81%)ONRFOMeCF3CF328a: RF = (CF3)2CHEt2O,78 20 °C, 3 dSRFNMeS19bCF3CF330a: RF = (CF3)2CH (75%)28b: RF = CF330b: RF = CF3 (55%)Образующиеся при низкой температуре n*-комплексы [21], по-видимому, превращаютсядалеевэписульфониевыецвиттер-ионы.Последниеперегруппировываютсязатемвсоответствующие тиазолидины 29 и 30 посредством либо предварительного раскрытия воткрытые цвиттер-ионы, либо путём внутримолекулярной нуклеофильной атаки амидатанионом.

Вероятно, реализуются оба направления, поскольку показанное положение метильной16группы в соединении 29b при раскрытии ониевого иона вряд ли ожидаемо, но и участиепервичного карбениевого иона в образовании гомолога 29a также маловероятно. Любопытно,что из фторированных ацилиминов 28a и 28b тиазолидины 30a и 30b образуются в виде смесейрегиоизомеров [22].Утверждают, что при взаимодействии бензоилизоцианата (31) с метилтиираном (19b) снизким выходом образуется производное тиазолидин-2-она 32 [23]. Однако приведённыедоказательства структуры продукта неубедительны, во всяком случае, не позволяютоднозначно определить положение метильной группы. Попытки выделить аналогичныециклоаддукты, исходя из циклогексенсульфида и (или) трихлорацетилизоцианата, оказалисьвообще безуспешными.

Механизм этой реакции не установлен.OOPhMeNCOSPh20 °C, 24 h15%NMe19b31OS32Взаимодействие тииранов 19 с нитрилами 33, приводящее к 2-тиазолинам 34, требуеткатализа сильными минеральными кислотами. Эта реакция протекает сложно. Наилучшиерезультаты достигаются при использовании большого избытка нитрила в присутствииконцентрированной серной кислоты [24–26].R21NRR2R3R4R43conc. H2SO4, rtR5NRSR53319SR134R1 = Alk, Ph; R2R5 = H, AlkПо понятным причинам для этого пригодны лишь простейшие коммерчески доступныенитрилы, от природы которых результат не очень зависит, зато имеется серьёзная зависимостьвыхода и строения продуктов от структуры тииранов.

Так, в случае этиленсульфида (19a)доминирует олигомеризация, поэтому для получения тиазолинов требуется наличие хотя быодной алкильной группы в молекуле тиирана. Например, метилтииран (19b) даёт выходыпродуктов, не превышающие 30%, и при этом вопреки самым ранним данным [24] образуетсясмесь4-и5-метил-2-тиазолиноввсоотношении3:1[26],чтосоответствуетпреимущественному раскрытию тииранового цикла против правила Красуского. Для болеезамещённых тииранов выходы тиазолинов обычно лежат в интервале 30–60%.

Утверждают, что2,3-диметилтиираны (цис/транс-19c) и циклогексенсульфид (19d) реагируют стереоспецифично17с обращением конфигурации у одного из атомов углерода тииранового цикла и без заметнойрацемизации в случае оптически активного транс-19c. Однако заявлять, что данный методполучения 2-тиазолинов является общим и стереоспецифичным [25], по-видимому, нетоснований, поскольку для три- и тетраалкилтииранов всё бóльшую роль начинает играть путь,включающий карбениевый ион 1b, где говорить о стереоспецифичности не приходится.

В этомслучае превращение становится, по сути дела, разновидностью реакции Риттера.Взаимодействие тииранов с тиокетонами осложняется лабильностью и ограниченнойдоступностью последних. Тем не менее пример получения этим способом 1,3-дитиолановизвестен [27]. Неспособный к прототропной таутомерии тиокетон 35 при электрофильномкатализе гладко присоединяет циклогексенсульфид (19d) с образованием спиросочленённого1,3-дитиолана 36. Это же соединение, наряду с оксатиоланом 38 и кетоном 39, получается изтиона 35 и циклогексеноксида (37).

Установлено, что образование дитиолана из оксирана итиокетона связано с необратимой рециклизацией оксатиолана, приводящей к смеси кетона итиирана. Этим способом из серии тиокетонов и циклогексеноксида (37) (а в некоторых случаяхи циклопентеноксида) получены смеси, из которых после трудоёмкого разделения удалосьвыделить и другие 1,3-дитиоланы. Однако данный метод их получения из тиокетонов иоксиранов определённо не является препаративным.MeBF3•Et2O, CH2Cl2,rt, 14 hMeSMeMeMe3519dO37SMe36Me3535S86%MeMeSBF3•Et2OMeSMeMeOMeOMe38Me19dMe39Тиобензофенон (40) вызывает при комнатной температуре медленное десульфирование 2,2дифенилтииранов 41a,b, генерируя 1,3-диполь 42, а быстрое циклоприсоединение последнего к40 даёт тетрафенил-1,2,4-тритиолан (43) [28]. Перед нами, таким образом, совершенно иной типвзаимодействия, отличающийся от стандартной схемы.18PhPhSEt2O or pentane25 °C, 1424 dRPhPh40SS41a (R = H)41b (R = Me)40PhPh2C=CHRPhSSPh8492%Ph42SSPhPh43Известно присоединение тииранов по иным типам связи C=S.

Так, при промотируемомкаталитическмими количествми тетраэтиламмонийбромида взаимодействии этиленсульфида с2-хлорэтилизотиоцианатом (44) гладко образуется соль 48 [29]. Успех достигается благодарятому, что изотиоцианат оказывается эффективной, останавливающей олигомеризациюловушкойтиолят-ионавозникающего45,прираскрытиитииранабромид-ионом.Образующийся при этом дитиокарбамат 46 быстро превращается в тиазолин 47, в которомзаключительная циклизация с участием 2-хлорэтильной группы протекает медленно.Br_NCSClSBrS44_NClS464519a (10 eq.)SBrClEt4NBr, rt, 20 dNSCl83%SNSS4847При взаимодействии дитиобензоатов 49 с эпихлоргидрином (50a) и (хлорметил)тиираном(51a) с высокими выходами образуются бициклические дитио- и тритиоортобензоаты (52, 53) –соединения весьма своеобразной структуры, формально отвечающие внутримолекулярномуприсоединению оксиранового (тииранового) фрагмента по связи C=S [30].OSRSTHF, 20 °C, 5 hClBnNMe3OS50a52a (85%)52b (80%)49a (R = Ph)49b (R = 4-ClC6H4)SCl49aS51aSPhS ClRTHF, 20 °C, 5 h90%SRS53SX54 (X = O, S)19Несмотря на сходство превращений, оксиран 50a достаточно использовать в эквимолярномсоотношении, тииран же 51a приходится брать в большом избытке, поскольку иначеполучается только полимер.

Строгого объяснения этому нет. По-видимому, в обоих случаяхсначалаобратимообразуетсяанионныйинтермедиатв54,которомпроисходитвнутримолекулярное присоединение алкоксида (тиолята) по связи C=S и далее нуклеофильноезамещение хлора.В органической химии имеется пока единственный (и тем особенно интересный) примериспользования металлокомплексного катализа присоединения тииранов по кратным полярнымсвязям [31]. В качестве циклоаддендов использовали винилтиираны 55a,b и гетерокумулены 56,57 с различными типами кратных связей.H2CX=C=YRPd2(dba)3•CHCl3 (5 mol%)dppp (10 mol%)THF, 5 psi N2RYH2CSS55a: R = H56: X = Y = NAr57: X = O, Y = NAr55b: R = MeThiiraneX58: X = Y = NAr59: X = O, Y = NArHeterocumuleneConditionsProductYield, %55aX = Y = 4-ClC6H4 (56a)50 °C, 24 h58a9755aX = Y = 4-BrC6H4 (56b)70 °C, 24 h58b9855aX = Y = 2-ClC6H4 (56c)80 °C, 24 h58c9555aX = Y = 4-O2NC6H4 (56d)80 °C, 24 h58d8555bX = Y = 4-ClC6H4 (56a)60 °C, 48 h58e6055bX = Y = 4-BrC6H4 (56b)60 °C, 24 h58f4355bX = Y = 4-O2NC6H4 (56d)80 °C, 24 h58g8055aX = O, Y = 4-ClC6H4 (57a)50 °C, 20 h59a7555aX = O, Y = 4-BrC6H4 (57b)50 °C, 20 h59b5755bX = O, Y = 4-O2NC6H4 (57c)50 °C, 20 h59c47При этом иминотиазолидины 58 образуются в виде одного -диастереомера.

Реакцияпротекаеттолькоприналичииакцепторногозаместителявароматическомядрегетерокумуленов. Её предполагаемый механизм включает образование -аллильного комплексасдополнительнойкоординациейатомасеры,возникающегопослеокислительногоприсоединения винилтиирана связью C=C к Pd(0)-комплексу. Поэтому наличие винильнойгруппы является обязательным, причём дополнительные заместители при двойной связи или в20положении 3 тииранового цикла ингибируют реакцию. Из-за координации атома серы важенсостав палладиевого «коктейля»: эффективны только дифосфиновые лиганды типа dppp.При попытке энантиоселективного присоединения тиирана 55a к карбодиимиду 56aдостигнут лишь частичный успех, поскольку после варьирования значительного числаоптически активных дифосфиновых лигандов в случае (R)-BINAP удалось добиться для 58aмаксимального энантиомерного избытка всего 68% при химическом выходе также 68%.Для присоединения тиирана 55a к арилизотиоцианатам 60 ситуация более благоприятна,поскольку в данном случае наличие даже донорного заместителя не является препятствиемобразованию дитиоланов 61.

Эта реакция также является диастереоселективной.Pd2(dba)3•CHCl3 (5 mol%)dppp (10 mol%)THF, 5 psi N2, 80 °C, 24 hH2CXXH2CSNCSSNS55a60adXProduct61adYield, %Cl61a77Br61b72H61c98MeO61d85Удаётся присоединить тиираны 55a,b к кетениминам 62a,b, имеющим атом галогена вароматическом ядре, с образованием исключительно (Z)-изомеров тиазолидинов 63a-c. Длядифенилкетена (12e) присоединение тиирана 55a также возможно и приводит к оксатиолану 64.XH2CMeXRNSPd2(dba)3•CHCl3 (5 mol%)dppp (10 mol%)THF, 5 psi N2, 70 °CNCO2Et55a: R = HRCMeH2C62a,bS55b: R = MeCO2EtThiiraneKeteneimineProductYield, %55aX = Cl (62a)63a7355aX = Br (62b)63b4655bX = Cl (62a)63c8163ac21Pd2(dba)3•CHCl3 (5 mol%)dppp (10 mol%)THF, 5 psi N2, 50 °C, 24 hPhH2CH2COPhC OS59%PhS6412e55aPhВ неорганической химии имеется также единственная работа, описывающая присоединениетиирана (19a) к связанному в координационной сфере переходного металла изоцианидномулиганду с образованием тиазолидин-2-илиденовых комплексов 66 [32].ClLTHF, rtPdClSCLRPdNCl19aN65acClSR66acLtimeProductYield, %4-MeOC6H4PPh34-MeOC6H4PhPMe210 h12 h66a66b3875CyCyN C2d66c21RКомплексы с фосфиновыми лигандами 65a,b реагируют сравнительно быстро, в то времякак аналог 65c с двумя молекулами циклогексилизоцианида реагирует медленнее, сложнее итолько одной из них.