НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ОРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ

Васькевич Алла Іржіївна

УДК: 547.854.83+547.856.1+547.859+547.873+ 547.785.5

Взаємодія арилсульфенілхлоридів

з S-алкеніл- та S-алкінілзаміщеними ДИ-, ТРИ-, ТЕТРАазотОвмісними гетероциклАми

02.00.03 – органічна хімія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата хімічних наук

Київ 2008

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у відділі механізмів органічних реакцій Інституту органічної хімії НАН України.

Науковий керівник: доктор хімічних наук, професор

Станінець Василь Іванович,

Інститут органічної хімії НАН України, м. Київ,

завідувач відділу механізмів органічних реакцій

Офіційні опоненти: доктор хімічних наук, професор

Ільченко Андрій Якович,

Інститут органічної хімії НАН України, м. Київ,

провідний науковий співробітник

доктор хімічних наук, професор

Новіков Володимир Павлович

Національний університет “Львівська політехніка”,

м. Львів, завідувач кафедри технології біологічно активних сполук, фармації та біотехнології

Захист дисертації відбудеться “22” травня 2008 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.217.01 в Інституті органічної хімії НАН України за адресою 02094, м. Київ-94, вул. Мурманська, 5, факс (044) 573-26-43

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

Автореферат розісланий “7” квітня 2008 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

доктор хімічних наук Вовк М.В.

ВСТУП

Актуальність теми. Один із напрямків розвитку сучасної органічної хімії пов’язаний з розробкою нових підходів до синтезу конденсованих ароматичних і гідрованих гетероциклічних систем. Серед методів, що використовуються для досягнення цієї мети, вагоме місце займають реакції електрофільної внутрішньомолекулярної циклізації (ЕВЦ) функціонально заміщених олефінів та ацетиленів. поряд з іншими електрофілами в цих реакціях знайшли застосування і сульфенілхлориди. Але закономірності перебігу процесів ЕВЦ під їх дією залишаються ще не достатньо вивченими.

Оскільки сульфенілхлориди відносяться до слабких електрофілів, то в середовищах з низькою іонізуючою здатністю відбувається просте приєднання RSCl до олефінів. Проведення реакцій в полярних розчинниках та введення в реакційне середовище добавок сильних електролітів сприяє зростанню ефективної електрофільності сульфенілхлоридів, перш за все, за рахунок збільшення полярності інтермедіатів (іонних пар та епісульфонієвих іонів), які відповідальні за регіохімію та реалізацію неадитивного напрямку реакції (перегрупування, циклізації, участь зовнішнього нуклеофіла). Виявлення та оцінка факторів, що впливають на склад і будову продуктів взаємодії сульфенілхлоридів з функціонально заміщеними олефінами та ацетиленами, заслуговують на особливу увагу дослідників, тому що дозволяють розкрити синтетичний потенціал цих перетворень. Дослідження реакції сульфенілхлоридів з ненасиченими сполуками в такому аспекті практично раніше не проводились.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження здійснювались у відповідності до планів науково-дослідних робіт відділу механізмів органічних реакцій Інституту органічної хімії НАН України “Закономірності та механізм циклоутворення в реакціях просторово спряжених дієнів та електронодефіцитних ацетиленів з новими електрофільними і нуклеофільними реагентами” (№ держреєстрації 01100U002121), “Прогно-зування стереохімії реакцій електрофільної внутрішньомолекулярної циклізації ненасичених карбонільних сполук” (№ держреєстрації 0103U000611), “Гетероциклізація ненасичених амінопохідних у високоосновні поліциклічні азотовмісні сполуки” (№ держреєстрації 0106U000005).

Метою роботи є розробка нових синтетичних підходів до одержання азотовмісних гетероциклічних систем на основі реакції арилсульфенілхлору-вання S-алкенілзаміщених похідних тієно[2,3-d]піримідинону, хіназолінону, піримідинону, бензімідазолу, 1,2,4-триазинону, 1,2,4-триазино[5,6-b]індолу та встановлення найбільш дієвих факторів, які контролюють склад і будову продуктів реакції.

Завдання дослідження:

1. Синтез модельних сполук – S-алкенілзаміщених азотовмісних гетеро-циклів, що містять в молекулах алкенілтіоуреїдний фрагмент, встановлення можливості їх взаємодії з арилсульфенілхлоридами та визначення хімічного складу і будови продуктів реакції.

2. Встановлення залежності між електрофільною природою арилсульфеніл-хлоридів та співвідношенням продуктів гетероциклізації і ациклічного приєднання; дослідження впливу будови алкенільного замісника та основності атомів азоту в тіоуреїдних фрагментах гетероциклів на регіохімію простого приєднання та реакції ЕВЦ за участю арилсульфеніл-хлоридів.

3. Вивчення впливу природи розчинників та добавок сильного електроліту (LiClO4) на селективність процесів циклоутворення в реакціях ЕВЦ арилсульфенілхлоридів з алкенілтіозаміщеними гетероциклами.

4. Розроблення на прикладі реакцій ЕВЦ загальної методики одержання функціонально заміщених азотовмісних гетероциклічних систем.

Об’єкти дослідження – гетероциклічні сполуки, які містять ненасичений фрагмент та нуклеофільний центр, що здатний приймати участь в реакції циклоутворення.

Предмет дослідження – функціонально заміщені п’яти- та шестичленні гетероцикли з різною комбінацією атомів азоту та сірки в гетероциклічних системах.

Методи дослідження – препаративні, колонкова хроматографія, аналітичні (елементний аналіз), спектральні (ІЧ, УФ, ЯМР 1Н, ЯМР 13С спектри), рентгеноструктурний аналіз.

Наукова новизна одержаних результатів. Взаємодією алкеніл(алкініл)тіозаміщених ди-, три- та тетраазотовмісних гетероциклів з арилсульфенілхлоридами синтезовано нові функціонально заміщені тіазоло- та тіазинопіримідинони, -1,2,4-триазинони та -1,2,4-триазино[5,6-b]індоли, -бенз-імідазоли.

Встановлено, що ациклічне приєднання сульфенілхлоридів до кратного вуглець-вуглецевого зв’язку S-аліл- та S-пропаргілзаміщених тієно[2,3-d]-піримідинону, хіназолінону, піримідинону, 1,2,4-триазинону та 1,2,4-триазино[5,6-b]індолу відбувається переважно проти правила Марковнікова, в той час як реакція електрофільної внутрішньомолекулярної циклізації – за правилом Марковнікова.

Цинамілтіозаміщені субстрати при дії ArSCl в хлороформі циклізуються в тіазинопіримідинони, тіазинотриазинони, тіазинобензімідазоли.

утворення в ході реакції ЕВЦ п’яти- або шестичленних циклів в основному контролюється природою і положенням замісників в ненасиченому фрагменті субстрату: сполуки з термінальним кратним зв’язком циклізуються в тіазоліни, натомість S-цинамілзаміщені субстрати – в тригідротіазини.

Напрямок циклізації (на один із амбідентних азотів піримідинового або триазинового ядра) залежить від структури гетероциклічного фрагменту вихідної речовини.

Встановлено залежність напрямку реакції від полярності розчинника та присутності в реакційному середовищі сильного електроліту (перхлорату літію). В малополярних розчинниках (хлороформ) в основному відбувається ациклічне приєднання реагенту до алілтіо- та пропаргілтіозаміщених субстратів. в оцтовій кислоті або нітрометані виходи продуктів циклізації зростають. введення в реакційне середовище еквімолярних добавок перхлорату літію приводить до переважного утворення продуктів ЕВЦ.

Практичне значення одержаних результатів. На основі реакцій ЕВЦ за участю сульфенілхлоридів розроблені препаративні методики синтезу функціонально заміщених похідних тієно[2,3-d]піримідинону, хіназолінону, піримідинону, 1,2,4-триазинону, 1,2,4-триазино[5,6-b]індолу, бензімідазолу.

Встановлено закономірності взаємодії ненасичених гетероциклічних сполук з арилсульфенілхлоридами та визначено фактори, що дозволяють впливати на співвідношення продуктів ациклічного та циклофункціоналі-зованого приєднання арилсульфенілхлоридів до алкеніл(алкініл)тіозаміщених тієнопіримідинонів, хіназолінонів, піримідинонів, 1,2,4-триазинонів, 1,2,4-триазино[5,6-b]індолів, бензімідазолів.

Особистий внесок здобувача. Дисертантом опрацьована наукова література за темою дисертації, виконана експериментальна частина роботи, проаналізовані ІЧ-, ЯМР 1Н спектри одержаних сполук, сформульовані основні положення та висновки дисертаційної роботи.

Постановка задачі, обговорення результатів та формулювання висновків проведено з науковим керівником, д.х.н., професором В.І. Станінцем. Рентгеноструктурне дослідження виконано у співпраці з д.х.н., провідним науковим співробітником О.М. Чернегою (Інститут органічної хімії НАН України, м. Київ). Спектральні дослідження (ЯМР 1Н із ЛЗР) проведено у співробітництві з д.х.н. О.В. Туровим (Київський національний університет ім. Тараса Шевченка).

Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи доповідались на XIX Українській конференції з органічної хімії (м. Львів, 2001), XX Українській конференції з органічної хімії (м. Одеса, 2004), Міжнародній конференції по хімії азотовмісних гетероциклів (м. Харків, Україна, 2006), XXІ Українській конференції з органічної хімії (м. Чернігів, 2007).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 6 наукових статей і тези 4 доповідей на конференціях.

обсяг та структура роботи. Дисертаційна робота складається зі вступу, літературного огляду (розділ 1), обговорення одержаних результатів (розділ 2), експериментальної частини (розділ 3), висновків, переліку літературних джерел (141 найменування) та додатку. Зміст дисертації викладений на 136 сторінках машинописного тексту і містить 76 схем, 5 рисунків та 3 таблиці.

Перший розділ дисертації містить літературний огляд, в якому проаналізовано відомості про механізм реакції приєднання сульфенілхлоридів до олефінів, розглянуто вплив полярності реакційного середовища та добавок сильних електролітів на перебіг реакції. Наведено приклади застосування сульфенілхлоридів та близьких до них за хімічними властивостями селенілхлоридів в реакціях внутрішньомолекулярної циклізації.

Другий розділ присвячений обговоренню результатів експериментального дослідження хемо- і регіоселективності реакції сульфенілгалогенування алкеніл(алкініл)тіозаміщених піримідинонів, 1,2,4-триазинонів, as-триазино[5,6-b]індолів та бензімідазолів. Розглянуто закономірності впливу будови субстрату і реагенту, полярності розчинника та добавки в реакційне середовище сильного електроліту (LiClO4) на напрямок реакції та на співвідношення її продуктів.

Третій розділ вміщує методики синтезу та дані про фізико-хімічні властивості синтезованих сполук.

Основні результати роботи

Взаємодія сульфенілхлоридів з олефінами та ацетиленами проходить в більшості випадків як AdE реакція з утворенням продуктів приєднання за і проти правила Марковнікова. В разі, коли субстрат містить активну нуклеофільну групу або реакції проводять в нуклеофільних розчинниках, то поряд з основним напрямком – AdE приєднанням – спостерігаються спряжене приєднання, перегрупування, циклізації. Невисока селективність цих перетворень обумовлена існуванням в реакційному середовищі інтермедіатів різної будови та реакційної здатності, що перебувають в стані рівноваги. В середовищах з низькою іонізуючою здатністю утворюються малополярні інтермедіати: сульфуран та тісна іонна пара, і відбувається просте приєднання RSCl до олефіну. Збільшення полярності розчинника сприяє зміщенню рівноваги в бік утворення іонізованих форм інтермедіатів: сольватно-розділеної іонної пари та сольватованого епісульфонієвого іона, що відповідають за реалізацію неадитивного напрямку реакції. на рівноважний стан також можна впливати введенням в реакційне середовище добавок сильних електролітів (найчастіше для цього використовують перхлорати, наприклад LiClO4).

Щоб встановити чіткі закономірності поведінки сульфенілхлоридів в реакціях з функціонально заміщеними ненасиченими сполуками та з метою вивчення впливу природи реагенту, субстрату і умов синтезу на перебіг цього процесу, нами проведені серії реакцій S-аліл-, S-цинаміл- та S-пропаргілзаміщених гетероароматичних тіоетерів тієнопіримідинону, хіназолінону, піримідинону, as-триазинону, as-триазиноіндолу та бензімідазолу з арил- та гетарилсульфенілхлоридами. Слід зауважити, що всі вищезгадані гетероциклічні системи містять в своїй структурі ізотіоуреїдний фрагмент, два атоми азоту якого можуть приймати участь в завершальній стадії реакції як внутрішні нуклеофіли і приводити до утворення продуктів ЕВЦ.

1. Взаємодія 2-алілтіозаміщених піримідин-4(3Н)-онів з арил- та гетарилсульфенілхлоридами

Взаємодія 2-алілтіотієнопіримідинонів 1-3, 2-алілтіохіназолінону 4 з п-нітрофенілсульфенілхлоридом в хлороформі приводить в основному до приєднання останнього до подвійного С=С зв’язку субстрату проти правила Марковнікова з утворенням в-хлоротіоетерів 5-8а. Будова продуктів приєднання доведена подальшим перетворенням сполуки 5а в тригідротіазинопіримідинон 9а та продукт відщеплення хлороводню 10а.

При дії бензотіазолілсульфенілхлориду на сполуки 1-4 в хлороформі від-бувається циклізація останніх з утворенням солей тіазолінопіримідинію 11-14, обробка яких 20%-ним водним розчином ацетату натрію приводить до основ 15-18.

Різниця в результатах, отриманих при проведенні реакцій з п-нітро-фенілсульфенілхлоридом і бензотіазолілсульфенілхлоридом, спонукала нас до вивчення впливу електрофільності ArSCl на співвідношення продуктів гетероциклізації та ациклічного приєднання і визначення оптимальних умов для одержання продуктів внутрішньомолекулярної циклізації. Встановлення згаданої залежності проводилось на прикладах взаємодії п-нітро-фенілсульфенілхлориду, фенілсульфенілхлориду та п-толілсульфенілхлориду з алілтіотієнопіримідиноном, алілтіохіназоліноном і алілтіопіримідиноном.

В результаті взаємодії арилсульфенілхлоридів з 2-алілтіотієнопіриміди-ноном 3 та 2-алілтіохіназоліноном 4 в хлороформі були переважно отримані продукти приєднання 7а-в, 8а-в та 2-7% продуктів циклоутворення 19а-в, 20а-в. При проведенні реакції в нітрометані та в оцтовій кислоті спостерігається збільшення виходів продуктів гетероциклізації 19а-в, 20а-в (табл. 1).

У випадку взаємодії сполук 3, 4 з ArSCl в нітрометані або в оцтовій кислоті в присутності еквімолярної кількості LiClO4, в основному отримуються продукти ЕВЦ – перхлорати 21а-в, 22а-в, а також в кількостях 5-12%, а для п-нітрофенілсульфенілхлориду – 25-30% продукти приєднання проти правила Марковнікова 7а-в, 8а-в (табл. 2).

Утворення тіазолінового кільця та ангулярна будова продуктів циклізації 23-24 також підтверджені їх зустрічним синтезом із відомої сполуки – 1-бромо-метил-5,6-диметил-1,2-дигідро-5Н-тієно[3,2-e][1,3]тіазоло[3,2-a]піримідин-5-ону 25. Зокрема, при заміщенні брому в сполуці 25 на тіоарильну групу при дії тіофенолу або п-тіокрезолу виділено речовини 23б,в.

В ІЧ спектрах продуктів ациклічного приєднання ArSCl до подвійного зв’язку 5а, 6а, 7а-в, 8а-в наявні смуги поглинання карбонільної групи в області 1675-1670 см–1, а для сполук 11-14 при 1720-1710 см–1. Смуга поглинання карбонільної групи в тіазолопіримідинонах 15-18, 23а-в та 24а-в знаходиться в діапазоні 1640-1635 см-1, що підтверджує утворення продуктів ЕВЦ за участю атома азоту N1 піримідинового ядра.

Арилсульфенілхлориди в хлороформі приєднуються до 2-алілтіо-6-метил-піримідинону 26 проти правила Марковнікова, з утворенням сполук 27а-в.

При взаємодії сполуки 26 з арилсульфенілхлоридами в нітрометані в присутності перхлорату літію, в основному отримуються суміші солей тіазолінопіримідинонів 28а-в і 29а-в. Крім цього, спектрально зафіксовано наявність продуктів ациклічного приєднання 27а-в. У випадку п-NO2C6H4SCl виходи продукту 27а складали ?31%.

2. Взаємодія 2-цинамілтіозаміщених піримідин-4(3Н)-онів з арилсульфенілхлоридами

Для з’ясування впливу будови ненасиченого фрагменту субстрату на перебіг реакції арилсульфенілхлорування, нами були досліджені цинамілтіозаміщені гетероциклічні системи.

Так, при взаємодії сполук 32-35 з п-нітрофенілсульфенілхлоридом в хлороформі спостерігається утворення тригідротіазинопіримідинонів 36а-39а, а також продуктів приєднання до подвійного С=С зв’язку 40а-43а у співвідношенні ~ 2:1, що було встановлено аналізом спектрів ЯМР 1Н реакційної суміші. Будова продуктів 40а-43а підтверджена перетворенням останніх під дією ацетату натрію в тригідротіазинопіримідинони 44а-47а. При реакції в аналогічних умовах сполук 32-35 з феніл- або п-толіл-сульфенілхлоридами отримуються тільки продукти ЕВЦ – солі тригідро-тіазинопіримідинонію 36б,в-39б,в.

Ангулярна будова продуктів циклізації 44-47а-в підтверджена даними ІЧ спектроскопії. Поглинання карбонільної групи цих сполук спостерігається в інтервалі 1660-1640 см–1. Для продуктів приєднання 40а-43а валентні коливання карбонільної групи знаходяться в діапазоні 1685-1675 см–1.

2-цинамілтіопіримідинон 48 реагує з п-нітрофенілсульфенілхлоридом з утворенням трьох продуктів: двох циклічних ізомерів 49а і 50а та продукту приєднання 51а у співвідношенні 1:1:2 відповідно. При дії феніл та п-толіл-сульфенілхлоридів на сполуку 48 утворюється суміш ізомерних продуктів циклізації 49б,в та 50б,в у співвідношенні 3:7 та 1:3 відповідно. Для отримання тригідротіазинопіримідинонів 52а-в і 53а-в в індивідуальному стані реакційні суміші розділялись методами тонкошарової та колонкової хроматографій (елюент хлороформ : ацетон : метанол = 14 : 2 : 1).

В ІЧ спектрах сполук 52а-в наявні смуги поглинання карбонільної групи в області 1660 см–1, а для сполук 53а-в в діапазоні 1710-1700 см–1, що підтверджує їх будову.

3. Взаємодія 2-(2-пропінілтіо)-5,6,7,8-тетрагідробензо[b]тієно[2,3-d]-піримідин-4(3Н)-ону з арилсульфенілхлоридами

реакційна здатність ацетиленів в реакціях ЕВЦ нижча, ніж сполук з подвійним С=С зв’язком. ми вивчили взаємодію 2-(2-пропінілтіо)-5,6,7,8-тетрагідробензо[b]тієно[2,3-d]піримідин-4(3Н)-ону 54 з п-нітрофеніл-, феніл- та п-толілсульфенілхлоридами в хлороформі і в нітрометані з добавками перхлорату літію.

Встановлено, що сполука 54 реагує з ArSCl в хлороформі з утворенням продуктів приєднання до потрійного вуглець-вуглецевого зв’язку 55а-в. Регіохімія приєднання така сама, як і у випадку ациклічного приєднання до подвійного С=С зв’язку – проти правила Марковнікова. При обробці продуктів приєднання 55а-в хлороводнем в CHCl3 відбувається циклізація останніх в тіазолінотієнопіримідинони 56а-в.

Будову сполуки 56в однозначно доказано методом рентгеноструктурного аналізу (рис. 1). Розміщення замісників біля тіазолінового ядра у 56в дозволяє стверджувати, що сполука 55в є продуктом приєднання арилсульфенілхлориду до 54 проти правила Марковнікова.

Реакцією S-пропаргілзаміщеного тієнопіримідинону 54 з ArSCl в нітрометані в присутності LiClO4 одержані продукти внутрішньомолекулярної циклізації 57а-в ангулярної будови з виходами 53–60%.

При взаємодії 54 з п-NO2C6H4SCl, крім продукту циклізації 57а, утворюється 12% продукту приєднання 55а. Перхлорати 57а-в при дії ацетату натрію в ДМСО були перетворені в відповідні основи 58а-в. При нагріванні сполук 58а-в з ацетатом натрію екзоциклічний подвійний зв’язок мігрує в тіазольне ядро з утворенням продуктів 59а-в.

Для підтвердження будови сполук 59а-в і визначення положення кратного зв’язку в продуктах циклізації 57а-в здійснено наступні перетворення: при дії брому на сполуку 54 одержується бромометилідензаміщений тіазоліно-тієнопіримідинон 60, який при взаємодії з тіофенолом або п-тіокрезолом в присутності К2СО3 перетворюється в арилтіопохідні 59б,в. бром в сполуці 60 малорухливий, і його заміщення супроводжується одночасною міграцією кратного зв’язку в тіазольне ядро, що приводить до сполук 59а-в, а не продуктів 58а-в з екзоциклічним подвійним зв’язком.

4. Взаємодія 3-алілтіо- та 3-цинамілтіо-1,2,4-триазин-5(4Н)-онів з арилсульфенілхлоридами

При взаємодії феніл- і п-толілсульфенілхлоридів з 3-алілтіо-as-триазиноном 61 в хлороформі переважно утворюються продукти приєднання до кратного вуглець-вуглецевого зв’язку проти правила Марковнікова 62б,в та хлориди 63б,в – продукти ЕВЦ – у співвідношенні 4 : 1 та 3 : 1 відповідно. При взаємодії з п-нітрофенілсульфенілхлоридом співвідношення продуктів 62а і 63а становить 1:1.

В нітрометані в присутності перхлорату літію триазинон 61 при дії феніл- та п-толілсульфенілхлоридів утворює тільки продукти ЕВЦ – перхлорати тіазолотриазинонію 64б,в. Але у випадку п-нітрофенілсульфенілхлориду, крім сполуки 64а, виділено також 10% продукту приєднання 62а.

реакція 3-цинамілтіозаміщеного as-триазинону 66 з фенілсульфеніл-хлоридом проходить за двома напрямками, з утворенням продуктів гетероциклізації 67б і приєднання 68б у співвідношенні 2 : 1. При використанні п-толілсульфенілхлориду отримується тільки продукт ЕВЦ – хлорид тіазинотриазинонію 67в.

При взаємодії сполуки 66 з п-NO2C6H4SCl спостерігається зниження виходів продуктів ЕВЦ (67а : 68а = 11 : 9). Селективність реакції вдається збільшити при її проведенні в нітрометані в присутності LiClO4. При цьому отримується тільки перхлорат тіазинотриазинонію 69а.

Для сполук 70а-в валентні коливання карбонільної групи в ІЧ спектрах спостерігаються при 1695-1705 см–1, що підтверджує запропоновану нами структуру продуктів 70а-в, в якій замикання тіазинового кільця проходить по атому N4 as-триазинового ядра.

5. Взаємодія 3-алілтіо- та 3-цинамілтіо-1,2,4-триазино[5,6-b]індолів з арилсульфенілхлоридами

Одержані результати були застосовані в реакції арилсульфенілхлоридів з 3-алілтіо-1,2,4-триазино[5,6-b]індолом 71. Взаємодією сполуки 71 з п-нітро-фенілсульфенілхлоридом в нітрометані в присутності еквімолярної кількості перхлорату літію отримано два ізомерних продукти циклізації: перхлорати 72а і 73а у співвідношенні 4 : 1. У випадку застосування феніл- та п-толілсульфеніл-хлоридів утворюються тільки сполуки ангулярної будови 72б,в. солі 72а-в та 73а при дії ацетату натрію перетворюються в тіазолінотриазиноіндоли 74а-в і 75а.

Будова ізомерних сполук 74а і 75а була визначена методом ЯМР 1Н спектроскопії з використанням лантаноїдного зсуваючого реагенту Eu(ФОД)3.

Взаємодія триазиноіндолу 76 з п-NO2-C6H4SCl приводить до утворення продуктів циклізації 77а та ациклічного приєднання 78а (18%). феніл- або п-толілсульфенілхлориди реагують з сполукою 76 з утворенням тільки ангуляр-них хлоридів тригідротіазинотриазиноіндолію 77б,в.

6. Синтез тригідротіазинобензімідазолів на основі реакції арилсульфенілхлорування 2-цинамілтіобензімідазолу

Реакція ArSCl з S-цинамілзаміщеним бензімідазолом 80 в хлороформі проходить з утворенням суміші продуктів циклізації 81а-в та приєднання 82а-в у співвідношенні, що залежить від будови арильного фрагменту сульфенілхлориду. При взаємодії 80 з п-NO2C6H4SCl в нітрометані в присутності перхлорату літію отримується тільки перхлорат тригідротіазинобензімідазолію 83а.

ВИСНОВКИ

1. Встановлено, що взаємодія арилсульфенілхлоридів загальної формули п-R-C6H4-SCl (де R=CH3, H, NO2) з 2-алілтіозаміщеними тієно[2,3-d]піримідин-4(3Н)-онами, хіназолін-4(3Н)-оном, 6-метилпіримідин-4(3Н)-оном та 2-пропаргілтіо-5,6,7,8-тетрагідробензо[b]тієно[2,3-d]піримідин-4(3Н)-оном в хлороформі проходить з утворенням в основному продуктів приєднання ArSCl до кратного вуглець-вуглецевого зв’язку проти правила Марковнікова. Але цинамілтіозаміщені субстрати з арилсульфенілхлоридами в цих умовах переважно утворюють продукти електрофільної внутрішньомолекулярної циклізації (ЕВЦ) – солі тригідротіазинопіримідинонію.

2. Показано, що використання при арилсульфенілхлоруванні піримідинонів як розчинників оцтової кислоти або нітрометану приводить до збільшення виходів продуктів ЕВЦ. Потужним фактором впливу на селективність циклоутворення є введення в реакційне середовище еквімолярних добавок LiClO4. За цих умов практично з кількісними виходами утворюються продукти електрофільної внутрішньомолекулярної циклізації.

3. зі збільшенням електрофільності сульфенілхлоридів в ряду п-CH3C6H4SCl < C6H5SCl < п-NO2C6H4SCl спостерігається зниження виходів продуктів ЕВЦ.

4. Знайдено, що регіоселективність циклоутворення контролюється будовою ненасиченого радикалу вихідного субстрату. Для алілтіо- та пропаргіл-тіозаміщених гетероциклічних субстратів характерним є замикання в п’ятичленні кільця. Субстрати з тіоцинамільним фрагментом циклізуються з утворенням шестичленного тригідротіазинового ядра.

5. Встановлено, що для конденсованих піримідин-4(3Н)-онів в реакціях ЕВЦ з арилсульфенілхлоридами характерне замикання кільця на атом азоту N1, в той час як для 2-алілтіо-6-метилпіримідин-4(3H)-ону циклізація проходить за участю атомів N1 та N3 і приводить до 1-арилтіометил-1,2-дигідро-7-метил-5Н-[1,3]тіазоло[3,2-a]піримідин-5-онів та 3-арилтіометил-1,2-дигідро-7-метил-5Н-[1,3]тіазоло[2,3-b]піримідин-5-онів.

6. Алілтіо- та цинамілтіозаміщені 1,2,4-триазинони та 1,2,4-триазиноіндоли під дією арилсульфенілхлоридів в присутності перхлорату літію утворюють відповідні похідні тіазоліно- та тригідротіазинотриазинону (триазиноіндолу). В реакції гетероциклізації приймає участь атом азоту N4 as-триазинового ядра. Реакція алілтіотриазиноіндолу з п-NO2C6H4SCl проходить паралельно по двох напрямках з утворенням ангулярного тіазоло[2ґ,3ґ:3,4][1,2,4]три-азино[5,6-b]індолу та лінійного тіазоло[3ґ,2ґ:2,3][1,2,4]триазино[5,6-b]індолу у співвідношенні 4:1.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ ВИКЛАДЕНО В ПУБЛІКАЦІЯХ:

1. Васькевич А.И., Геваза Ю.И., Васькевич Р.И., Станинец В.И. Взаимодействие замещенных 2-аллилтиопиримидин-4(3Н)-онов с сульфенилхлоридами // Химия гетероцикл. соединений. – 2004. - № 8. – С.1251-1255. (Здобувачем розроблено загальну методику сульфенілхлорування алілтіопіримідинонів, здійснено аналіз спектральних даних).

2. Васькевич А.И., Станинец В.И. Взаимодействие замещенных 2-циннамилтиопиримидин-4(3Н)-онов с арилсульфенилхлоридами // Укр. хим. журн. – 2006. – Т. 72, № 3-4. – С. 44-49. (Здобувачем здійснено синтез арилсульфенілхлоридів, розроблено методики сульфенілхлорування цинамілтіопіримідинонів, проаналізовано спектральні дані, розділено суміші продуктів на хроматографічній колонці).

3. Васькевич А.И., Станинец В.И. Взаимодействие замещенных 2-аллилтиопиримидин-4(3Н)-онов с арилсульфенилхлоридами. // Укр. хим. журн. – 2006. – т. 72, № 11-12. – с. 37-43. (Здобувачем розроблені методики сульфенілхлорування алілтіопіримідинонів в різних умовах).

4. Васькевич А.И., Станинец В.И. Взаимодействие 3-аллилтио-6-метил-4Н-[1,2,4]триазин-5-она, 6-метил-3-циннамилтио-4Н-[1,2,4]триазин-5-она и 2-циннамилтиобензимидазола с арилсульфенилхлоридами // Укр. хим. журн. – 2007. – Т. 73, № 1-2. – С. 51-56. (Здобувачем здійснено синтез алкеніл-тіозаміщених 1,2,4-триазинонів та бензімідазолів, досліджено реакцію сульфенілхлорування субстратів в різних умовах).

5. Васькевич А.И., Туров А.В., Станинец В.И. Взаимодействие 3-аллил- и 3-циннамилтио-1,2,4-триазино[5,6-b]индолов с арилсульфенилхлоридами // Укр. хим. журн. – 2007. – Т. 73, № 3-4. – С. 60-63. (Здобувачем здійснено синтез вихідних 1,2,4-триазино[5,6-b]індолів, відпрацьовано методики сульфенілхлорування субстратів в різних умовах).

6. Васькевич А.И., Васькевич Р.И., Станинец В.И., Бут С.А., Чернега А.Н. Взаимодействие 2-(2-пропинилсульфанил)-5,6,7,8-тетрагидробензо[b]тиено-[2,3-d]пиримидин-4(3Н)-она с арилсульфенилхлоридами. // ЖОрХ. – 2007. – Т. 43, В. 10. – с. 1530-1535. (Здобувачем розроблено методики сульфеніл-хлорування алкінілтіопіримідинону в різних умовах, проаналізовано спектральні дані).

7. Васькевич А.І., Геваза Ю.І., Васькевич Р.І., Станінець В.І. Взаємодія сульфенілхлоридів з похідними 2-алкенілтіопіримідин-4(3Н)-ону // XIX Українська конференція з органічної хімії. Тези доповідей. – Львів. – 2001. – С. 441.

8. Васькевич А.І., Станінець В.І. Взаємодія арилсульфенілхлоридів з похідними 2-алкенілтіопіримідинону // XX Українська конференція з органічної хімії. Тези доповідей. Частина ІІ – Одеса. – 2004. – С. 478.

9. Vaskevich A.I., Staninets V.I. the reaction of arylsulfenyl chlorides with 2-(2-propуnylthio)-5,6,7,8-tetrahydrobenzo[b]thieno[2,3-d]pyrimidin-4(3H)-one. // International conference on chemistry of nitrogen containing heterocycles. Book of abstracts. – Kharkiv, Ukraine. – 2006. – P. 134.

10. Васькевич А.І., Станінець В.І. Взаємодія 2-(2-пропенілтіо)-5,6,7,8-тетрагідробензо[b]тієно[2,3-d]піримідин-4(3Н)-ону з арилсульфенілхлори-дами. // XXІ Українська конференція з органічної хімії. Тези доповідей. –Чернігів. – 2007. – С. 122.

Анотація

Васькевич А.І. Взаємодія арилсульфенілхлоридів з S-алкеніл- та S-алкінілзаміщеними ди-, три-, тетраазотовмісними гетероциклами. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.03 – органічна хімія. Інститут органічної хімії НАН України, Київ, 2008.

Дисертація присвячена вивченню хемо- та регіоселективності в реакціях арилсульфенілхлоридів з алкеніл(алкініл)заміщеними азотовмісними гетероциклічними тіоетерами.

Показано, що взаємодія 2-алілтіозаміщених піримідин-4(3H)-онів з арилсульфенілхлоридами в хлороформі проходить переважно як АdЕ реакція з утворенням продуктів приєднання проти правила Марковнікова. в полярних розчинниках виходи продуктів приєднання знижуються, а виходи продуктів електрофільної внутрішньомолекулярної циклізації зростають. Введення в реакційне середовище еквімолярної кількості сильного електроліту (LiClO4) приводить до переважного утворення продуктів електрофільної внутрішньомолекулярної циклізації (ЕВЦ).

Цинамілзаміщені гетероциклічні тіоетери при дії ArSCl проявляють більшу схильність до реакцій ЕВЦ, ніж алілзаміщені. При взаємодії 2-цинамілтіопіримідинонів з арилсульфенілхлоридами в хлороформі в основному отримуються продукти ЕВЦ – солі тригідротіазинопіримідинонію.

Реакцією 2-(2-пропінілтіо)тієно[2,3-d]піримідин-4(3Н)-ону з арилсуль-фенілхлоридами в хлороформі отримані продукти приєднання проти правила Марковнікова, а в нітрометані, в присутності LiClO4 – продукти ЕВЦ.

S-аліл- та S-цинамілтіозаміщені 1,2,4-триазинони та 1,2,4-триазино-індоли реагують з арилсульфенілхлоридами в нітрометані в присутності LiClO4 з утворенням конденсованих похідних тіазоло- та тіазинотриазинонів (триазиноіндолів).

Ключові слова: арилсульфенілхлориди, електрофільна внутрішньомолекуля-рна циклізація, піримідин-4(3H)-они, 1,2,4-триазинони, 1,2,4-триазино- [5,6-b]індоли.

АННОТАЦИЯ

Васькевич А.И. Взаимодействие арилсульфенилхлоридов с S-алкенил- и S-алкинилзамещёнными ди-, три-, тетраазотсодержащими гетероциклами. – Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата химических наук по специальности 02.00.03 – органическая химия. Институт органической химии НАН Украины, Киев, 2008.

Диссертация посвящена изучению хемо- и региоселективности в реакциях арилсульфенилхлорирования ненасыщенных азотсодержащих гетероцикли-ческих тиоэфиров.

Показано, что взаимодействие 2-аллилтиотиено[2,3-d]пиримидин-4(3H)-онов, 2-аллилтиохиназолин-4(3H)-она, 2-аллилтио-6-метилпиримидин-4(3H)-она с арилсульфенилхлоридами в хлороформе проходит преимущественно как АdЕ реакция с образованием продуктов присоединения против правила Марковникова, а также 2-6% продуктов электрофильной внутримолекулярной циклизации (ЭВЦ) в соответствии с правилом Марковникова. в полярных растворителях наблюдается снижение выходов продуктов присоединения, и одновременное увеличение выходов продуктов ЭВЦ. При добавлении в реакционную среду эквимолярного количества сильного электролита (LiClO4) происходит преимущественное образование продуктов ЭВЦ.

Реакцией 2-аллилтиозамещённых пиримидинонов с бензтиазолил-сульфенилхлоридом в хлороформе получены циклические соли тиазолино-пиримидинония.

Циннамилзамещённые гетероциклические тиоэфиры при действии ArSCl более склонны к реакциям ЭВЦ, чем аллилзамещённые тиоэфиры. При взаимодействии 2-циннамилтиопиримидинонов с арилсульфенилхлоридами в хлороформе в основном получены продукты ЭВЦ – соли тригидро-тиазинопиримидинония.

арилсульфенилхлориды в хлороформе присоединяются к тройной углерод-углеродной связи 2-(2-пропинилтио)-5,6,7,8-тетрагидробензо[b]-тиено[2,3-d]пиримидин-4(3Н)-она против правила Марковникова, тогда как в нитрометане в присутствии LiClO4 образуются продукты ЭВЦ – перхлораты 1-арилтио-1,2,6,7,8,9-гексагидро-4Н-бензо[4,5]тиено[3,2-e][1,3]тиазоло[3,2-a]пи-римидин-5-она.

Направление циклизации в реакциях ЭВЦ с арил- и гетарил-сульфенилхлоридами контролируется строением гетероциклического фрагмента субстрата: для конденсированных пиримидинонов характерно замыкание кольца на атом азота N1, тогда как для 2-алкенилтио-6-метилпиримидинонов наблюдается снижение селективности реакции и образуются продукты циклизации при участии атомов азота N1 и N3.

S-аллил- и S-циннамилтиозамещённые 1,2,4-триазиноны и 1,2,4-триазино[5,6-b]индолы реагируют с арилсульфенилхлоридами подобно пиримидинонам. В нитрометане в присутствии перхлората лития эти системы трансформируются в конденсированные производные тиазолино- и тригидроти-азино-1,2,4-триазинонов (триазино[5,6-b]индолов). Замыкание кольца в реакции ЭВЦ происходит на атом азота N4 триазинового ядра, но в случае взаимо-действия аллилтиотриазиноиндола c п-NO2C6H4SCl образуются два изомерных соединения – продукты циклизации при участии атомов азота N2 и N4.

Региоселективность при образовании цикла в реакции ЭВЦ с арилсульфенилхлоридами определяется строением ненасыщенного заместителя исходного субстрата. аллилтио- и пропаргилтиозамещённые гетероцик-лические соединения при циклизации образуют пятизвенные тиазольные циклы, а в субстратах с тиоциннамильным фрагментом происходит замыкание шестизвенного тиазинового кольца.

Установлено, что электрофильная природа арилсульфенилхлоридов, возрастающая в ряду п-CH3C6H4SCl < C6H5SCl < п-NO2C6H4SCl, оказывает существенное влияние на хемоселективность реакции с ненасыщенными субстратами. Так, для п-толил- и фенилсульфенилхлоридов, независимо от условий проведения реакции, наблюдаются более высокие выходы продуктов ЭВЦ, чем для п-нитрофенилсульфенилхлорида.

Ключевые слова: арилсульфенилхлориды, электрофильная внутримолекуляр-ная циклизация, пиримидин-4(3H)-оны, 1,2,4-триазин-5(4Н)-оны, 1,2,4-триазино- [5,6-b]индолы.

SUMMARY

Vas’kevich A.I. The reaction of arylsulfenyl chlorides with S-alkenyl and S-alkynyl substituted di-, tri- and tetranitrogen-containing heterocycles. – Manuscript.

PhD (eq. Candidate of Sciences) Thesis on speciality 02.00.03 – Organic Chemistry. Institute of Organic Chemistry.

The thesis is devoted to study of chemo- and regioselectivity of the reaction of arylsulfenyl chlorides with unsaturated nitrogen-containing heterocyclic thioethers.

It has been shown that the reaction of 2-allylthiothieno[2,3-d]pyrimidin-4(3H)-ones, 2-allylthioquinazolin-4(3Н)-one and 2-allylthio-6-methylpyrimidin-4(3H)-one with arylsulfenyl chlorides in chloroform proceeds predominantly as АdЕ reaction with formation of anti-Markovnikov addition products. In polar solvents the yields of addition products go down, while the yields of products of electrophilic intramolecular cyclization increase. The addition of equimolar amount of LiClO4 in the reaction medium leads to formation of the products of electrophilic intramolecular cyclization.

Cinnamylsubstituted heterocyclic thioethers show greater propensity to the reactions of electrophilic intramolecular cyclization under action of ArSCl than allylsubstituted ones. The reaction of 2-allylthiopyrimidin-4(3Н)-ones with arylsulfenyl chlorides in chloroform proceeds with predominant formation of trihydrothiazinopyrimidinones – the products of intramolecular ring closure.

arylsulfenyl chlorides in chloroform react with 2-(2-propynylthio)thieno- [2,3-d]pyrimidin-4(3H)-one by adding to the triple C?C bond in anti-Markovnikov manner.

Condensed derivatives of thiazolino- and trihydrothiazinotriazinone (or triazino[5,6-b]indole) have been obtained by the reaction of S-allylthio- and S-cinnamylthiosubstituted 1,2,4-triazinones and 1,2,4-triazinoindoles with arylsulfenyl chlorides in nitromethane in the presence of LiClO4.

Keywords: arylsulfenyl chlorides, electrophilic intramolecular cyclization, pyrimidin-4(3H)-one, 1,2,4-triazin-5(4Н)-one, 1,2,4-triazino[5,6-b]indole.