Новые подходы к синтезу неароматических серо- и азотсодержащих гетероциклов

• Автор: Соколов, Виктор Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 292 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
1. Введение
2. Тиираны в синтезе серосодержащих гетероциклов (обзор литературы)
2.1. Особенности взаимодействия тииранов с нуклеофильными агентами
2.2. Присоединение тииранов по кратным полярным связям
2.3. Двуликий эпитиохлоргидрнн и его ближайшее окружение
2.4. Синтез гетероциклов из тииранов и С-нуклеофилов
3. Обсуждение результатов
3.1. Производные тиазолидина из тииранов и азометинов, их аналогов или эквивалентов
3.1.1. Ациклические имины
3.1.2. Региоселективность присоединения несимметрично замещённых тииранов
3.1.3. Механизм присоединения тииранов по связи С=Ы
3.1.4. ня-Сопряжённые аналоги иминов
3.1.5. Циклические имины
3.1.5.1. Синтез производных гексагидротиазоло[3,2-йг]пиридина
3.1.5.2. Стереохимия образования и конформационное поведение производных гексагидротиазоло[3,2-я]пиридина
3.1.5.3. Производные гексашдропирроло[2,1 -/>]тиазола
3.1.5.4. Трициклические и более сложные производные
3.2. (а-Галогеналкил)тиираны: получение, свойства и использование в синтезе
3.2.1. Получение а-(галогеналкил)тииранов
3.2.2. Взаимодействие а-(галогеналкил)тииранов с морфолином.
Механизм замещения галогена
3.2.3. Взаимодействие (а-галогеналкил)тииранов с А',А,1-диметилэтилендиамином: единство и борьба противоположностей
3.2.4. Взаимодействие (а-галогеналкил)тииранов с фенолами. Конкуренция замещения галогена и тииран-тиетановой перегруппировки
3.2.5. Взаимодействие (хлорметил)тиирана с сульфонамидами. Синтез и свойства
АДариламиноЦиетанов
3.2.6. Тиетанилирование других Лг-нуклеофилов

3.2.7. Взаимодействие (а-галогеналкил)тииранов с литийорганическими
соединениями - неожиданная новая реакция
3.3. Синтез сультамов на основе а-замещённых метансульфонамидов
3.3.1. Общие положения
3.3.2. Постановка задачи
3.3.3. Выбор объектов исследования и синтез исходных сульфонамидов
3.3.4. Алкилирование и циклоалкилирование сульфонамидов с дополнительной СН-кислотной группой
3.3.5. Внутримолекулярное циклоалкилирование а-замещённых метансульфон-анилидов как метод получения аннелированных бициклических сультамов
3.3.6. Окислительное 77-деарилирование - новый путь синтеза вторичных сультамов
3.3.7. Синтез и свойства мостиковых бициклических сультамов с атомом азота в узловом положении
3.3.8. Синтез бензоаннелированных сультамов из 1-(метоксикарбонил)метан-сульфонанилидов путем внутримолекулярной реакции Михаэля
3.3.9. Синтез бензоаннелированных сультамов путём внутримолекулярного С-арилирования Л-(2-иодфснил)- и ]У-(2-иодбензил)-1 -(метоксикарбо-нил)метансульфонамидов
4. Экспериментальная часть
4.1. Общие положения
4.2. Получение производных тиазолидинов из иминов или их аналогов и тииранов
4.3. Получение (а-галогеналкил)тииранов и продуктов их превращений
4.4. Синтез сультамов на основе а-замещённых метансульфонамидов
5. Выводы
6. Список литературы
7. Приложение (избранные спектры ЯМР)

1. ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Важнейшей задачей синтетической органической химии во все времена был поиск новых реакций, а также новых реагентов и методик, постоянно совершенствующих арсенал, находящийся в распоряжении химиков-синтетиков. Новые знания, полученные в этой области, используются затем в многостадийных синтезах природных соединений. Они также востребованы медицинской и сельскохозяйственной химией, поскольку для подавляющего большинства классов соединений находятся представители, обладающие полезной биологической активностью - этот факт в настоящее время можно считать уже банальным. Именно из-за великого множества конкретных целевых структур важными следует считать успехи в практически любой области синтеза.
Скорее всего, справедливо утверждение, что большинство органических соединений являются гетероциклическими. К примеру, показательно, что 44 из 55 целевых природных структур, синтез которых обсуждается в бестселлерах [1, 2], содержат гетероциклические фрагменты, в подавляющем своем большинстве неароматические. Вероятно, из этого факта не стоит делать категорических выводов, но, на наш взгляд, актуальность химии неароматических гетероциклов отсюда ясно просматривается.
В свою очередь, в химии неароматических гетероциклических соединений наши интересы были сосредоточены в области серо- и азотсодержащих представителей. Первоначально речь шла о превращениях тиранов, ведущих к другим серосодержащим гетероциклам. Так, присоединение тииранов по связи C=N азометинов и некоторых их аналогов, приводящее к образованию производных тиазолидина, к моменту начала исследований представляло собой новую реакцию, актуальность изучения которой являлась очевидной. Иное направление нашей работы было связано с химией (хлорметил)тиирана, где хотя и имелось немало сведений о реакциях с нуклеофилами, приводящих к замещённым типранам и (или) тиетанам, однако отсутствовала информация о соответствующих механизмах; более того, в литературе высказывались противоречивые мнения на сей счёт. Попутно выяснилось, что даже простейшие гомологи (хлорметил)тиирана были неизвестны - по сути дела, речь шла о целом классе соединений с многообещающим синтетическим потенциалом, вся химия которого была практически сосредоточена на примере одного представителя. Приведённые соображения, на наш взгляд, оправдывают актуальность этого раздела. Наконец, в последние годы наши усилия сконцентрировались в области химии сультамов - не очень доступных соединений, способы получения которых разнообразны и порой сложны. Поэтому разработка любого нового достаточно общего метода синтеза сультамов представлялась нам актуальной задачей.

Так, З-хлорпроп-2-ениллитий (123). в молекуле которого наличие атома хлора создаёт потенциальную ловушку тиолят-аниона, реагирует с алкилтииранами 1_9 с образованием тиетанов 125 с выходами от низких до умеренных [89].

THF, -90 -> -60 °С
R1 = Aik, R2 = H, Aik, R3 = H, Me
123 +

10-73%

THF, -90 -> -60 °C 36%

Истинная природа реагента 123 неизвестна, поэтому представленную авторами миграцию двойной связи следует понимать условно. Предполагается, что в качестве интермедиатов фигурируют тиоляты 124. Выходы тиетанов 125 тем выше, чем меньше степень замещения тииранового цикла и объём алкильных заместителей. Любопытно, что в случае эпитиохлоргидрина (51а) срабатывает другая ловушка тиолята, и вместо тиетана образуется тииран 126. Стереоизомерный состав продуктов, к сожалению, 125 и 126 неизвестен.
По данным [90], литиированные о-карбораны 127 реагируют с 51а с образованием тииранов 128.
Rv ^Li R
+ V7^CI ------------------------ V
вюНю S R = Me,/-Pr, Ph B10H10 S

Подробно эта реакция не исследована, можно отметить лишь, что примеры получения тииранов 126 и 128 исчерпывали круг подобных превращений, так что вопрос возможности получения таким способом разнообразных монозамещённых тииранов оставался открытым и несомненно заслуживал специального исследования.
Гладкое раскрытие алкилтииранов 19 а-литиированными алкилизоцианидами 129 [91] является несколько неожиданным, поскольку не сопровождается в значительной мере ни десульфированием, ни олигомеризацией. Образующиеся меркаптоизоцианиды 130 стабильны