НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ОРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ

РУДНИЧЕНКО

Олександр Валерійович

УДК 547.398.4 + 547.789

СИНТЕЗ ТА ВЛАСТИВОСТІ S,N - ГЕТЕРОЦИКЛІЧНИХ СПОЛУК

НА ОСНОВІ

АМІДІВ ПОЛІФТОРОАЛКАНТІОНКАРБОНОВИХ КИСЛОТ

02.00.03 – органічна хімія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата хімічних наук

Київ – 2005

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у відділі хімії органічних сполук сірки Інституту

органічної хімії НАН України

Науковий керівник:

доктор хімічних наук, професор

ШЕРМОЛОВИЧ Юрій Григорович,

завідувач відділу хімії органічних сполук сірки, заступник директора Інституту органічної хімії НАН України, м. Київ

Офіційні опоненти:

доктор хімічних наук, професор

ЯГУПОЛЬСЬКИЙ Лев Мойсейович,

Інститут органічної хімії НАН України,

м. Київ, головний науковий співробітник

кандидат хімічних наук

СОРОЧИНСЬКИЙ Олександр Євгенович

Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України, м. Київ, старший науковий співробітник

Провідна організація Український державний хіміко-технологічний

університет, м. Дніпропетровськ, кафедра органічної хімії

Захист дисертації відбувся 6 жовтня 2005 р. о 14.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д. 26.217.01 в Інституті органічної хімії НАН України (02094, Київ-94, вул. Мурманська, 5).

З дисертацією можна ознайомитися в науковій бібліотеці Інституту органічної хімії НАН України.

Автореферат розісланий 22 липня 2005 р.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради Д. 26.217.01 доктор хімічних наук Вовк М.В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Фторовмісні органічні сполуки набули широкого застосування і продовжують інтенсивно вивчатися. Один із підходів до їх синтезу полягає у використанні простих високореакційноздатних фторовмісних молекул (building-blocks), за допомогою яких можна отримати більш складні молекули. Серед фторовмісних білдінг-блоків добре відомі та широко застосовуються перфторолефіни, кислоти, ароматичні сполуки, спирти. Проте пошук їх нових представників постійно продовжується і залишається актуальним завданням сучасної фторорганічної хімії. Зокрема, в Інституті органічної хімії НАН України були досліджені хімічні властивості та показана можливість синтетичного використання естерів поліфтороалкандитіокарбонових кислот, які виявилися зручними реагентами для отримання нових фторовмісних гетероциклів.

Мета і завдання дослідження. Мета роботи полягала у дослідженні можливостей синтетичного використання амідів поліфтороалкантіонкарбонових кислот для отримання фторовмісних S-, N-гетероциклів.

Об?єкт дослідження : реакцій хлорування та циклоприєднання амідів поліфтороалкантіонкарбонових кислот як метод синтезу поліфтороалкілзаміщених 1,2,4-тіадіазолів та 1,3-тіазолін-4-онів.

Предмет дослідження : аміди поліфтороалкантіонкарбонових кислот в реакціях хлорування та циклоприєднання з диметилацетилендикарбоксилатом.

Методи дослідження : органічний синтез, елементний аналіз, спектральні методи (ЯМР-, мас-спектроскопія), рентгеноструктурний аналіз.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась в рамках науково-дослідницької теми відділу хімії органічних сполук сірки ІОХ НАН України “ Синтез та властивості похідних поліфтороалкантіонкарбонових кислот ” (№ держреєстрації 0101U006506).

Наукова новизна отриманих результатів. Вперше проведено вивчення реакцій амідів поліфтороалкантіонкарбонових кислот з хлоруючими агентами і диметиловим естером ацетилендикарбонової кислоти, що дозволило отримати фторовмісні похідні 1,2,4-тіадіазолів та 1,3-тіазолін-4-онів. Досліджено вплив поліфтороалкільного замісника на електрофільні властивості C=N зв?язку в похідних 2-поліфтороалкілтіазолінів. Вивчено реакції Дільса-Альдера 1,3-дієнів з 2-поліфтороалкілзаміщеними похідними тіазолінів. Досліджені реакції за участю екзоциклічних замісників в ряду 2-поліфтороалкілзаміщених тіазолідинів. Запропоновано метод синтезу спіроциклічних та конденсованих S-, N-гетероциклів на основі реакцій Дільса-Альдера 2-поліфтороалкілзаміщених 5-іліден-тіазолінів. Перетворенням екзоциклічного естерного фрагменту були отримані фторовані тіазолідин-5-іліденоцтові кислоти, хлороангідриди та аміди - цікаві як потенційно біологічно активні сполуки.

Практичне значення одержаних результатів. Запропоновані препаративно зручні методи синтезу поліфтороалкілзаміщених S, N– вмісних гетероциклічних сполук: 1,2,4 – тіадіазолів, тіазолінів, тіазолідинів, 1-тіа-3-аза-спіро[4.5]дец-8-енів, 1-тіа-3-аза-спіро[4.5]дека-2,7-дієнів, 6,7-дигідро-5H-пірано[2,3-d]-тіазолу, спіро[тіазолідин-4-он-5,2’-біцикло[2.2.1]гепт[5]ену], 3a,4a,5,7a,8,8a-гексагідро-4-окса-1-тіа-3-аза-s-індацену, тіазолін-5-іліденоцтових кислот.

Апробація роботи. Основні результати роботи були представлені на Міжнародній конференції “Хімія азотовмісних гетероциклів”, (м. Харків, 2003 р.), XIV Європейському симпозіумі з хімії фтору, (м. Познань, Польща, 2004 р.), XXX Конференції молодих вчених з органічної хімії та хімії елементорганічних сполук (м. Київ, 2004 р.), XX Українській конференції з органічної хімії, присвяченій 75-річчю від дня народження академіка О.В.Богатського (м. Одеса, 2004 р.).

Публікації. За темою дисертаційної роботи опубліковано 4 статті та тези 4 доповідей на конференціях.

Структура і обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, переліку використаних джерел (103 найменування), містить 16 рисунків. Перший розділ (літературний огляд) присвячений методам синтезу та хімічним властивостям тіоамідів. В другому розділі розглядаються реакції тіоестерів та хлороангідриду щ-Н-перфторотіовалеріанової кислоти із аміаком та амінами та тіонування поліфтороалканамідів пентасульфідом фосфору. Предметом третього розділу є застосування поліфтороалкантіоамідів для синтезу гетероциклічних сполук шляхом реакцій з хлоруючими реагентами та диметиловим естером ацетилендикарбонової кислоти. Четвертий розділ присвячений синтезу фторовмісних похідних тіазолінів та тіазолідинів, який грунтується на перетворенні екзоциклічних замісників. Загальний обсяг дисертації складає 123 сторінки.

Особистий внесок здобувача. Основний обсяг експериментальної роботи, узагальнення отриманих результатів, аналіз спектральних досліджень, встановлення будови отриманих сполук та формулювання висновків дисертаційної роботи виконані особисто здобувачем. Постановка задачі дослідження, систематизація літературних даних та обговорення експериментальних результатів проведені разом з науковим керівником. Спектральні дослідження виконані в співпраці з к.х.н. В.В. Піроженком. Квантово-хімічні розрахунки проведені у співпраці з к.х.н О.М.Нестеренком. Рентгеноструктурний аналіз здійснено д.х.н. О.М.Чернегою.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

РЕАКЦІЇ ТІОЕСТЕРІВ ТА ХЛОРОАНГІДРИДУ щ-Н-ПЕРФТОРОТІОВАЛЕРІАНОВОЇ КИСЛОТИ З АМІАКОМ І АМІНАМИ ТА ТІОНУВАННЯ ПОЛІФТОРОАЛКАНАМІДІВ ПЕНТАСУЛЬФІДОМ ФОСФОРУ

До наших досліджень використання похідних поліфтороалкантіонкарбонових кислот для синтезу гетероциклічних сполук обмежувалось прикладами реакцій циклоприєднання тіоестерів та хлороангідридів з дієнами. Використання амідів поліфтороалкантіонкарбонових кислот описано тільки на прикладах реакцій трифторотіоацетаміду з б-галогенкарбонільними похідними і алкіноатами, які приводять до утворення похідних тіазолу.

Для досягнення мети дослідження перш за все потрібно було розробити препаративний метод синтезу амідів поліфтороалкантіонкарбонових кислот. Ми дослідили два підходи до синтезу тіоамідів – із естерів або хлороангідридів тіонкарбонових кислот та тіонування амідів поліфтороалканкарбонових кислот. Виявилось, що на відміну від реакцій хлороангідридів або естерів перфтороалканкарбонових кислот з амінами, які приводять до утворення амідів з кількісними виходами, виходи тіоамідів 2, 3, які утворюються при реакції естеру 1 з первинними амінами і аміаком, не перевищують 40-50%.

В спектрах ЯМР 19F реакційних сумішей окрім сигналів, які відповідають амідам 2, 3 а, б, в, присутні сигнали в діапазоні -70, -79 м.ч., характерні для ядер фтору у вінільного фрагмента, що можна пояснити утворенням ненасичених сполук 4, 5 в результаті перебігу реакції по тіофільному напрямку. Аналогічно, при реакції хлороангідриду 6, отриманого нами із сульфенхлориду A з аміаком, вихід тіоаміду 2 не перевищує 40 %.

Враховуючи, що отримання естерів 1 і хлороангідридів 6 є багатоступеневим процесом, виходи близько 40 % не змогли нас задовольнити. Більш препаративним виявився метод синтезу тіоамідів, який базується на тіонуванні відповідних амідів пентасульфідом фосфору в присутності гексаметилдисилоксану. Виходи тіоамідів при цьому відрізняються для сполук з різною довжиною поліфтороалкільного замісника, але, враховуючи доступність амідів, цей метод дозволяє синтезувати тіоаміди в необхідних кількостях.

ЗАСТОСУВАННЯ ПОЛІФТОРОАЛКАНТІОАМІДІВ

ДЛЯ СИНТЕЗУ ГЕТЕРОЦИКЛІЧНИХ СПОЛУК

Відомо, що реакції амідів карбонових кислот з SCl2 та SOCl2 є методом синтезу дихлороангідридів імідосірчистих кислот та N-сульфініламідів.

Виявилося, що тіоаміди 2, 15, 16 реагують з SCl2 та SOCl2 з утворенням тільки 1,2,4-тіадіазолів. Ці ж продукти утворюються при реакції тіоамідів з трет.-бутилгіпохлоритом. Таким чином, по відношенню до тіоамідів SCl2 та SOCl2 є хлоруючими агентами.

Виходи тіадіазолів не перевищують 60 %. Це пояснюється перебігом паралельної реакції окислення тіоамідів до відповідних амідів.

1,2,4-Тіадіазоли 17, 18, 19 – стійкі сполуки, введення поліфтороалкільної групи не приводить до підвищення активності C=N зв’язку в реакціях приєднання та циклоприєднання. Сполуки 17, 18, 19 не реагують зі спиртами, амінами та дієнами, не змінюються при дії такого окисника, як м-хлоронадбензойна кислота при кімнатній температурі. В цьому розумінні вони не становлять значимого інтересу як білдінг-блоки. Більш цікавим є результат реакції тіоамідів з диметилацетилендикарбоксилатом.

Ми знайшли, що тіоаміди 2, 16 вступають в реакцію циклоконденсації з диметилацетилендикарбоксилатом з утворенням 2-метокси-2-поліфтороалкіл-5-метоксикарбонілметилен-1,3-тіазолідин 4-онів 20, 21.

Утворення сполук 20, 21 відбувається, ймовірно, як результат приєднання метанолу до активованого поліфтороалкільною групою C=N зв’язку тіазолінів 22, 23, які утворюються як проміжні сполуки.

Для підтвердження цієї схеми реакцією з Р2О5 були отримані продукти деметоксилювання сполук 20, 21 – тіазоліни 22, 23. Ці сполуки виявилися гігроскопічними речовинами, які легко приєднують воду з утворенням кристалічних гідратів 24, 25 або метанол з утворенням тіазолідинів 20, 21. Продукт приєднання 27 утворюється і при реакції з ізобутиламіном.

Слід відзначити, що, як відомо з літератури [J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1, 1998, 2133-2136., J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1, 1981, 415-422., Укр. хим. журн. - 1955.-Т.21,-N6.-С.732-737], при реакції нефторованих аліфатичних і ароматичних тіоамідів з диметилацетилендикарбоксилатом не відбувається приєднання метанолу, який виділяється, по C=N зв’язку.

Утворення тіазолідинів 20, 21 протікає строго стереоспецифічно з утворенням тільки одного геометричного ізомера, про що свідчить один набір сигналів в спектрах ЯМР 1H, 19F реакційних сумішей. Конфігурація екзоциклічного С=С зв’язку з цис-розміщенням вінільного протона та амідного атома С(4) була запропонована на основі даних ЯМР 13С сполуки 21. Значення константи спін-спінової взаємодії 3JСН (5.4 Гц) добре узгоджується з 3JСН для нефторованих 5-метоксикарбонілметилен-2-іміно-тіазолідин-4-онів з відомою цис-конфігурацією С=С зв’язку.

Реакції з диметилацетилендикарбоксилатом є характерними тільки для N-незаміщених тіоамідів. N,N-Диметиламід щ-Н-перфторотіовалеріанової кислоти не реагує з диметилацетилендикарбоксилатом, а при взаємодії N-метиламіду щ-Н-перфторотіовалеріанової кислоти з диметилацетилендикарбоксилатом утворюється суміш неідентифікованих сполук.

Виходячи із високої активності C=N зв’язку тіазолінів 22, 23 в реакціях гідратації, метоксилювання та приєднання аміну, ми очікували, що вони можуть бути дієнофільними компонентами в реакціях циклоприєднання з 1,3-дієнами. Виявилося, що тіазоліни 22, 23 реагують з дієнами, але циклоприєднання відбувається тільки за участю C=С екзоциклічного зв’язку з утворенням спіро-циклоаддуктів 29, 30, 31. В той же час C=N ендоциклічний зв’язок циклоаддуктів легко приєднує молекулу води з утворенням стабільних гідратованих продуктів 32, 33, 34. Слід відзначити високу діастереоселективність реакцій циклоприєднання та подальшої гідратації. В молекулах 32, 33, 34 знаходиться три асиметричних вуглецевих атоми, і можна було очікувати утворення суміші діастереомерів, але в спектрах ЯМР 1H, 19F и 13C спостерігається тільки один набір сигналів для одного стереоізомера. В той же час 2-гідрокси- и 2-метокси-тіазолідини не вступають в реакції циклоприєднання в аналогічних умовах, що вказує на активуючу дію С=N зв’язку на дієнофільні властивості С=С зв’язку.

Структура сполуки 32 була підтверджена методом рентгеноструктурного дослідження.

На відміну від тіазолін-4-онів 22, 23, 2-метокси- та 2-гідрокси-тіазолідин-4-они 5, 6, 7, 8 не реагують з дієнами. Для пояснення такої суттєвої відмінності у реакційній здатністі сполук 22, 23 та 20, 21, 24, 25 по відношенню до диметилбутадієну нами був виконаний розрахунок їх електронної будови та відповідних перехідних станів реакції з бутадієном у напівемпіричному наближенні РМЗ.

Згідно з отриманими даними, НВМО сполуки (23) є орбіталлю у- типу з енергією –1.3707 еВ, а НВМО сполуки (21) є орбіталлю р- типу з енергією – 2.09286 еВ. Енергія ВЗМО бутадієну складає –9.502 еВ (експериментальні дані 9,08 еВ). Виходячи із характеру НВМО сполук 23 і 21 та різниці в енергіях з ВЗМО бутадієну, стає зрозумілим, що реакція [2+4]-циклоприєднання у випадку сполуки 23 стає більш енергетично вигідною, ніж для сполуки 21. Мінімальна енергія активації для розглянутих реакцій складає 20 ккал/мол у випадку сполуки 21 та 23.1 ккал/мол у випадку сполуки 23. Будову продукту приєднання ізопрену до тіазоліну 22 було доведено порівнянням ПМР спектрів сполук 33 и 32.

Так, в спектрі ПМР сполуки 33 сигнали діастереотопних метиленових протонів біля С10 проявляються у вигляді простої АВ-системи з константою JAB = 185.66 Гц (дА= 2.87 та дВ = 2.25) (рис. 1). В той же час для сполуки 33’ характер сигналів цих протонів повинен був ускладнюватись за рахунок розщеплення на протоні біля С9. Сигнали ж метиленових протонів біля С7 в сполуці 33 утворюють складну АВ-систему з JAB = 51.89 Гц (дА = 2.54 та дВ = 2.37), в якій кожний із діастереотопних протонів розщеплюється на С6Н (JНН = 17.99 Гц) (аналогічно сполуці 32), та на С8Н (JНН =16.19 Гц) відповідно. У випадку іншого регіоізомера 33’ АВ-системи метиленових протонів при С10 та при С7 не мали б таких суттєвих відмінностей.

Регіоселективність приєднання ізопрену до тіазоліну, ймовірно, обумовлюється поляризацією С=С зв’язку в тіазоліні та ізопрені.

Тіазолін-4-они також можуть реагувати як гетеро-1,3-дієни, що демонструється реакцією сполуки 22 з вінілетиловим етером. Ця реакція стереоселективна і веде до утворення тільки одного ізомера похідної дигідро-5Н-піранотіазолу 35. Сполука 35 через ароматичність тіазольного циклу не схильна до гідратації.

Сигнал ацетального протона в спектрі ПМР у вигляді дублета дублетів при 5.46 м.ч. є беззаперечним доказом структури дигідропірану 35.

При взаємодії з циклопентадієном тіазолін 22 виявляє водночас властивості і дієнофіла. Утворення спіро-похідної 36 відбувається з високою діастереоселективністю, про що свідчить тільки один набір сигналів в спектрах ЯМР 1H и 19F. На відміну від цього, похідна тетрагідро-4-окса-1-тіа-3-аза-s-індацену 38 утворюється у вигляді суміші чотирьох діастереоізомерів.

СИНТЕЗИ ФТОРОВМІСНИХ ПОХІДНИХ ТІАЗОЛІНІВ ТА ТІАЗОЛІДИНІВ, ЯКІ БАЗУЮТЬСЯ НА ПЕРЕТВОРЕННІ ЕКЗОЦИКЛІЧНИХ ЗАМІСНИКІВ

Похідні 1,3-тіазолін-4-онів 20, 21 є стабільними речовинами, що дозволило нам дослідити їх перетворення, які протікають без розкриття циклу. При реакції з PCl5 утворюються тіазоліни з атомом хлору в положенні 4, який легко заміщується на діалкіламіногрупу. Тіонування пентасульфідом фосфору приводить до утворення відповідних тіазолідин-4-тіонів 45, 46.

Реакція тіазолідинів 20, 21 із NaOH з подальшим підкисленням приводить до утворення відповідних кислот 47, 48, із яких, в свою чергу були синтезовані хлороангідриди 49, 50.

При взаємодії хлороангідридів з безводними аміаком та діетиламіном отримані відповідні аміди 51-53, а при взаємодії з водним аміаком – сіль 54. Слід відзначити, що в ряду перетворень естер > кислота > хлороангідрид > амід зберігається геометрія С=С зв’язку, про що свідчать близькі значення хімічних зсувів вінільного протона СН= в спектрах ПМР. Такий метод синтезу амідів був обраний нами через неможливість прямого нуклеофільного заміщення метокси-групи в сполуках 20, 21 під дією аміаку та амінів. Сполуки 20, 21 не реагують з аміаком та аліфатичними амінами навіть при багаточасовому нагріванні. Наведені перетворення екзоциклічного естерного фрагменту цікаві з точки зору можливого використання кислот 47, 48 як базових в синтезах структурно гомогенних бібліотек сполук.

При взаємодії 2-гідрокси-тіазолідинів з аміаком або ізобутиламіном відбувається розкриття циклу з утворенням амідів фторованих кислот 7, 57, 58 і в-карбамоїл-в-меркаптоакрилової кислоти 59. Ймовірно, реакція розпочинається з розриву С–S зв’язку у циклі з утворенням сполук А, які розкладаються на аміди. Враховуючи отримані раніше дані, згідно з якими в молекулі сполуки 21 вінільний протон та карбонільна група у положенні 4 гетероциклу знаходяться в цис-положенні, ймовірно, що сполука 59 є похідною фумарової кислоти.

Схема, альтернативна даній, включає депротонування ОН-групи, розкриття циклу з подальшим переамінуванням та утворенням кінцевих продуктів реакції.

Аналогічно до сполук 24, 25, фторовані похідні 2-гідрокси-1-тіа-3-аза-спіро[4,5]деценів реагують з аміаком та ізобутиламіном з утворенням амідів фторованих кислот та невідомого раніше метилового естеру 6-карбамоїл-6- меркапто–3,4-диметилциклогекс-3-єнкарбонової кислоти 60.

ВИСНОВКИ.

1. Аміди поліфтороалкантіонкарбонових кислот реагують з хлоруючими реагентами (трет.-бутилгіпохлорит, дихлорид сірки, хлористий тіоніл та хлористий сульфурил) з утворенням 3,5-біс(поліфтороалкіл)-1,2,4-тіадіазолів, а з диметиловим естером ацетилендикарбонової кислоти – з утворенням 2-поліфтороалкіл-5-метоксикарбонілметилен-1,3-тіазолін-4-онів.

2. Встановлено, що електроноакцепторний вплив поліфтороалкільної групи в положенні 2 1,3-тіазолін-4-онів приводить до підвищення електрофільних властивостей ендоциклічного C=N і екзоциклічного С=С зв’язків, що, в свою чергу, викликає легкий перебіг реакцій приєднання води, метанолу, ізобутиламіну до C=N зв’язку і реакцій [2+4] циклоприєднання з 1,3-дієнами по С=С зв’язку.

3. На основі реакцій 2-поліфтороалкіл-5-метоксикарбонілметилен-1,3-тіазолін-4-онів з 1,3-дієнами розроблений метод синтезу нових спіроциклічних похідних 1,3-тіазолін-4-онів.

4. Встановлено, що похідні 2-поліфтороалкіл-5-метоксикарбонілметилен-1,3-тіазолін-4-онів проявляють властивості 1,3-гетеродієнів при реакціях з електроннозбагаченими олефінами, що дозволило синтезувати конденсовані похідні тіазолів.

5. Вивчено вплив поліфтороалкільного замісника в молекулах 2-поліфтороалкіл-2-метоксі-5-метоксікарбонілметилен-1,3-тіазолідин-4-онів на перебіг реакцій з електрофілами. Показано, що реакції цих сполук з PCl5 та P4S10 протікають зі збереженням циклу і приводять до утворення 2-поліфтороалкіл-2-метокси-5-метоксикарбонілметилен-4-хлоротіазолінів та 2-поліфтороалкил-2-метокси-5-метоксікарбонілметилентіазолідин-4-тіонів.

6. Реакція 2-метокси-2-поліфтороалкіл-5-метоксикарбонілметилентіазолідин-4-онів з NaOH протікає зі збереженням циклу, що дозволило синтезувати похідні тіазолідинакрилових кислот.

7. Вивчено вплив природи аміну на реакцію з 2-гідрокси-2-поліфтороалкіл-5-метоксікарбонілметілен-1,3-тіазолідин-4-онами та 2-гідрокси-2-поліфтороалкіл-7,8-диметил-1-тіа-2-аза-спіро[4,5]-дец-7-ен-4-онами. Показано, що при взаємодії цих сполук з аміаком та ізобутиламіном відбувається розкриття тіазолідинового циклу з утворенням похідних в-меркапто- в-карбамоїл-карбонових кислот, в той час як ароматичні аміни не реагують з 2-гідроксизаміщеними похідними тіазолідинів.

СПИСОК ПУБЛІКАЦІЙ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Rudnichenko A.V., Timoshenko V.M., Shermolovich Yu.G.. Cycloaddition reactions of polyfluoroalkylthiocarboxylic acid derivatives with dimethyl acetylenedicarboxylate (DMAD). // Journal of Fluorine Chemistry–2004.–Vol.125.–P.439-444. (Здобувачем здійснені експериментальні дослідження реакцій циклоконденсації тіоамідів із диметилацетилендикарбоксилатом та вивчені властивості отриманих сполук).

2. Rudnichenko A.V., Timoshenko V.M., Chernega A.N., Nesterenko A.M., Shermolovich Yu.G. Addition reactions of 2-polyfluoroalkyl substituted 1,3-thiazoline-4-one derivatives. // Journal of Fluorine Chemistry – 2004. – Vol.125 – P.1351-1356. (Здобувачем проведені експериментальні дослідження, та здійснено доказ будови отриманих сполук).

3. Тимошенко В.М., Рудниченко А.В., Ткаченко А.В., Шермолович Ю.Г. Дегидрохлорирование 1,1-дихлорополифтороалкансульфенамидов под действием триэтиламина. // ЖОрХ – 2005. – Т.41, Вып. 2. – С. 277-280 (Здобувачем проведено синтез 1,2,4-тіадіазолів методом окиснювального хлорування тіоамідів).

4. Рудниченко А. В., Тимошенко В. М., Шермолович Ю. Г. Фторосодержащие производные 1,3-тиазолидин-4-онов. //Укр. хим. журнал. – 2005 – Т.71, №4. – С.100-104. (Здобувачем проведені експериментальні дослідження, доказана будова отриманих сполук).

5. Rudnichenko A.V., Timoshenko V.M., Shermolovich Yu.G. Amides of the polyfluoroalkanthiocarboxylic acids in the synthesis of sulfur-nitrogen-containing heterocycles // International Conference Chemistry of Nitrogen Containing Heterocycles. – Kharkiv. – 2003. – Theses – P. 120.

6. Rudnichenko A.V., Timoshenko V.M., Shermolovich Yu.G. Amides of the polyfluoroalkanthiocarboxylic acids in the synthesis of sulfur-nitrogen-containing heterocycles. // XIV European Symposium on Fluorine Chemistry. – Poznan. – 2004. – Theses – P. 97.

7. Рудниченко А.В., Тимошенко В.М., Шермолович Ю.Г. Синтез S, N-содержащих гетероциклов на основе амидов полифтороалкантионкарбоновых кислот // ХХХ Конференція молодих вчених з органічної хімії та хімії елементорганічних сполук. – Київ. – 2004. – Тези. – С. 16.

8. Рудниченко А.В., Тимошенко В.М., Шермолович Ю.Г. Амиды полифтороалкантионкарбоновых кислот в синтезах S,N-содержащих гетероциклов // ХХ Українська конференція з органічної хімії. – Одеса. – 2004. – Тези. – С. 338.

АНОТАЦІЯ

Рудниченко О. В. Синтез та властивості S,N - гетероциклічних сполук на основі амідів поліфтороалкантіонкарбонових кислот. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.03 – органічна хімія. Інститут органічної хімії НАН України, Київ, 2005.

Дисертаційна робота Рудниченка О.В. присвячена синтезу фторовмісних S,N-гетероциклічних сполук. Реакцією амідів поліфтороалкантіонкарбонових кислот з диметилацетилендикарбоксилатом вперше синтезовані 5-метоксикарбонілметилентіазолідин-4-они із поліфтороалкільним замісником в положенні 2 та ряд їх спіроциклічних і конденсованих похідних. Встановлено, що вплив поліфтороалкільного замісника в положенні 2 тіазолінів приводить до підвищення електрофільних властивостей ендоциклічного C=N та екзоциклічного С=С зв’язку.

Вивчено вплив поліфтороалкільного замісника у молекулах 2-поліфтороалкіл-2-метоксикарбонілметилен-1,3-тіазолін-4-онів на перебіг реакцій з електрофілами. Показано, що реакції цих сполук із PCl5 та P4S10 перебігають із збереженням циклу та приводять до утворення відповідних 4-хлоротіазолінів та тіазолідин-4-тіонів.

Встановлено, що реакція 2-поліфтороалкіл-2-метоксикарбонілметилен-1,3-тіазолідин-4-онів із NaOH супроводжується збереженням циклу, що відкриває можливості синтезу 2-метокси-2-поліфтороалкіл-4-кето-тіазолідинакрилових кислот.

Вивчено вплив природи аміну на реакцію із 2-гідрокси-2-поліфтороалкіл-5-метоксикарбонілметилен-1,3-тіазолідин-4-онів та 2-гідрокси-2-поліфтороалкіл-7,8-диметил-1-тіа-2-аза-спиро[4,5]-дец-7-ен-4-онів. Показано, зокрема, що при взаємодії цих сполук із аміаком та ізобутиламіном відбувається розкриття тіазолідинового циклу із утворенням в-меркапто- в-карбамоїлкарбонових кислот та амідів фторованих кислот.

Ключові слова: тіоаміди, циклоприєднання, 1,3-дієни, реакція Дільса-Альдера

АННОТАЦИЯ

Рудниченко А. В. Синтез и свойства S,N - гетероциклических соединений на основе амидов полифтороалкантионкарбоновых кислот. -– Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата химических наук по специальности 02.00.03 – органическая химия. Институт органической химии НАН Украины, Киев, 2005.

Диссертационная работа Рудниченко А.В. посвящена синтезу фторсодержащих S,N- гетероциклических соединений. Реакцией амидов полифтороалкантионкарбоновых кислот с хлорирующими реагентами (трет.-бутилгипохлорит, дихлорид серы, хлористый сульфурил, хлористый тионил) были синтезированы 3,5-бис(полифторалкил)-1,2,4-тиадиазолы, а реакцией с диметилацетилендикарбоксилатом впервые синтезированы 5-метоксикарбонилметилен-тиазолидин-4-оны с полифтороалкильным заместителем в положении 2 и ряд их спироциклических и конденсированных производных. Установлено, что влияние полифтороалкильного заместителя во втором положении 1,3-тиазолинов приводит к повышению электрофильных свойств эндоциклической C=N святи в реакциях присоединения воды, метанола и изобутиламина и экзоциклической С=С святи в реакциях [2+4]-циклоприсоединения с 2,3-диметил-1,3-бутадиеном, изопреном, циклопентадиеном, а также сопряженной системы С=С–С=О в реакциях [4+2]-циклоприсоединения с электроннообогащёнными олефинами.

Показано, что производные 2-полифтороалкил-5-метоксикарбонилметилен-1,3-тиазолин-4-онив проявляют свойства 1,3-гетеродиенов при реакциях с электроннообогащёнными олефинами, такими, как винилэтиловый эфир и циклопентадиен, что позволило синтезировать конденсированные производные тиазола.

Изучено влияние полифторалкильного заместителя в молекулах 2-полифтороалкил-2-метоксикарбонилметилен-1,3-тиазолин-4-онов на протекание реакций с электрофильными реагентами. Показано, что реакции этих соединений с PCl5 и P4S10 протекают с сохранением цикла и приводять к образованию 2-полифторалкил-2-метокси-5-метоксикарбонилметилен-4-хлоротиазолинов и тиазолидин-4-тионов.

Установлено, что реакция 2-полифтороалкил-2-метокси-5-мктоксикарбонилкарбонилметилен-1,3-тиазолидин-4-онов с NaOH с последующим подкислением протекает с сохранением цикла, что открывает возможности синтеза 2-метокси-2-полифтороалкил-4-кето-тиазолидинакриловых кислот и ряда их производных, таких как хлороангидриды, аммиачная соль и амиды.

Изучено влияние природы амина на реакцию с 2-гидрокси-2-полифтороалкил-5-метоксикарбонилметилен-1,3-тиазолидин-4-онов и 2-гидрокси-2-полифтороалкил-7,8-диметил-1-тиа-2-аза-спиро[4,5]-дец-7-ен-4-онов. Показано, в частности, что при взаимодействии этих соединений с аммиаком и изобутиламином происходит раскрытие тиазолидинового цикла с образованием в-меркапто- в-карбамоилкарбоновых кислот и амидов фторированных кислот. В отличие от этого, ароматические амины не вступают в реакцию.

Ключевые слова: тиоамиды, циклоприсоединение, 1,3-диены, реакция Дильса-Альдера.

SUMMARY

Rudnichenko A.V. - Synthesis and Properties of S,N-Heterocyclic Compounds Based on the Polyfluoroalkanthiocarboxylic Acids Amides. – Manuscript.

The Thesis for obtaining scientific degree of Candidate of Sciences by the speciality 02.00.03 - organic chemistry. Institute of Organic Chemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 2005.

The dissertation of Rudnichenko A. V. is devoted to the synthesis of fluorine-containing S,N-heterocyclic compounds. 5-Metoxycarbonylmethylene-thiazolidin-4-ones with polyfluoroalkyl substituent in 2 position were synthesized by the reaction of polyfluoroalkanthiocarboxylic acids amides with dimethyl acetylenedicarboxylate for the first time, as well as a number of their spirocyclic and condensed derivatives. It was established that the influence of polyfluoroalkyl substituent in 2 position results into increase of endocyclic C=N and exocyclic С=С bonds electrophylic properties.

The influence of polyfluoroalkyl substituent in 2-polyfluoroalkyl-2-metoxycarbonylmethylene-1,3-thiazolin-4-ones molecules on the course of the reactions with electrophiles was investigated. It was shown that the reactions of these compounds with PCl5 and P4S10 proceed with retention of a cycle and lead to the corresponding 4-chlorothiazolines and thiazolidine-4-thiones formation.

It was established that the reaction of 2-polyfluoroalkyl-2-metoxycarbonylmethylene-1,3-thiazolidin-4-ones and sodium hydroxide proceeds with retention of a cycle what allows to synthesize 2-metoxy-2-polyfluoroalkyl-4-keto-thiazolidinacrylic acids.

The influence of amine nature on the reaction with 2-hydroxy-2-polyfluoroalkyl-5-metoxycarbonylmethylene-1,3-thiazolidin-4-ones and 2- hydroxy-2-polyfluoroalkyl-7,8-dimethyl-1-thia-2-aza-spiro[4,5]-dec-7-en-4-ones was studied. In particular, it was shown, that the reactions of these compounds with ammonia and isobutylamine proceed with the opening of thiazolidine cycle and results into formation of в-mercapto-в-carbamoylcarboxylic acids.

Keywords: thioamides, cycloaddition, 1,3-dienes, Diels-Alder reaction.