Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Синтез, строение и реакционная способность мукохлорной кислоты и ее производных 8
1.1. Получение мукохлорной кислоты 10
1.2. Структура и спектральные свойства мукохлорной кислоты
1.3. Реакции мукохлорной кислоты с нуклеофильными реагентами 14
1.3.1. Взаимодействие с iV-нуклеофилами 14
1.3.2. Взаимодействие с 0-нуклеофилами 25
1.3.3. Взаимодействие с Р-нуклеофилами 28
1.3.4. Взаимодействие с 5-нуклеофилами 32
1.3.5. Взаимодействие с С-нуклеофилами 37
1.4. Реакции с электрофильными реагентами 41
Глава 2. Реакции мукохлорной кислоты и ее производных с серосодержащими нуклеофилами 45
2.1. Характеристика электронной структуры реагентов 45
2.2. Реакции мукохлорной кислоты и ее производных с ароматическими тиолами 51
2.3. Реакции мукохлорной кислоты и ее производных с 2-меркаптоуксусной кислотой 64
2.4. Реакции мукохлорной кислоты и ее производных с серосодержащими бинуклеофильными реагентами 72
2.4.1. Реакции с 2-меркаптоэтанолом 72
2.4.2. Реакции с этан-1,2-дитиолом 79
2.5. Результаты компьютерного предсказания спектра биологической активности полученных веществ 91
Глава 3. Реакции окисления тиопроизводных мукохлорной кислоты 93
3.1. Методы окисления сульфидов до сульфонов и сульфоксидов 93
3.2. Химическое окисление тиопроизводных мукохлорной кислоты 98
3.3. Электрохимическое окисление тиопроизводных мукохлорной кислоты 103
3.3.1 Ароматические тиопроизводные мукохлорной кислоты 109
3.3.2. Тиопроизводные мукохлорной кислоты с алифатическими заместителями при атоме серы 119
3.3.3. Препаративное электроокисление некоторых тиоэфиров мукохлорной кислоты 122
Глава 4. Экспериментальная часть 126
4.1. Квантово-химические расчеты 126
4.2. Физико-химические измерения 127
4.3. Методики синтеза исследуемых соединений 129
4.4. Электрохимические измерения 154
4.5. Препаративное электрохимическое окисление тиопроизводных мукохлорной кислоты 154
Основные результаты и выводы 157
Список литературы 159
Приложение 177
- Структура и спектральные свойства мукохлорной кислоты
- Реакции мукохлорной кислоты и ее производных с ароматическими тиолами
- Химическое окисление тиопроизводных мукохлорной кислоты
- Физико-химические измерения
Введение к работе
Актуальность работы. Пятичленные кислородсодержащие гетероциклы и их производные играют важную роль в органической химии как в теоретическом, так и в прикладном аспектах. Структурные фрагменты этих гетероциклов входят в состав природных биологически активных веществ, таких как клавацин, пеницил-ловая кислота, витамин С, стероиды, а также синтетических лекарственных веществ. Многочисленные исследования показали возможность их широкого использования в различных областях человеческой деятельности, в частности, в медицине, сельском хозяйстве, промышленности.
Важнейшим фактором, стимулирующим развитие химии производных 2(5#)-фуранонов, является высокий химический потенциал, позволяющий получать на их основе разнообразные по структуре вещества, в том числе и новые гетероциклические соединения.
Одним из наиболее доступных и реакционноспособных представителей класса 2(5Я)-фуранонов является мукохлорная кислота (3,4-дихлор-5-гидрокси-2(5#)-фуранон). Внимание к мукохлорной кислоте с позиций теоретической и экспериментальной органической химии определяется ее структурными особенностями (кольчато-цепная таутомерия) и наличием целого ряда различных реакционных центров. Это позволяет использовать мукохлорпую кислоту и ее производные в качестве эффективного строительного блока в синтезе самых различных продуктов, обладающих практически полезными свойствами.
Ранее была детально изучена реакционная способность 2(5Я)-фуранонов по отношению к N-, С-, О- и Р-нуклеофилам. Взаимодействие мукохлорной кислоты с серосодержащими моно- и бинуклеофильными реагентами систематически не изучалось. Настоящая работа является продолжением исследований в области химии мукохлорной кислоты, и создает перспективу для синтеза новых серосодержащих гетероциклических систем.
4 Целью настоящей работы явился поиск путей селективного введения тио-заместителей в различные положения фуранонового цикла, разработка .методов синтеза новых гетероциклических соединений на базе 2(5#)-фуранона из муко-хлорной кислоты и серосодержащих моно- и бинуклеофильных реагентов, изучение процессов окисления синтезированных тиопроизводных мукохлорной кислоты химическими и электрохимическими методами.
Научная новизна. В работе подробно изучены реакции мукохлорной кислоты и ее производных с тиофенолами, меркаптоуксусной кислотой и бинуклеофильными реагентами — 2-меркаптоэтанолом и этан-1,2-дитиолом. Показано, что варьирование условий проведения эксперимента позволяет селективно вводить серосодержащие заместители в 3,4 или 5 положения лактонного цикла. Впервые осуществлено селективное введение серосодержащих заместителей в 3-е положение фуранонового цикла в реакциях мукохлорной кислоты с я-тиокрезолом и меркаптоукусной кислотой.
Различными квантово-химическими методами впервые охарактеризована электронная структура мукохлорной кислоты, ее «псевдоэфиров» и полученных тиопроизводных.
Создан широкий круг новых серосодержащих гетероциклических соединений - перспективных объектов биоскрининговых исследований, стартовых веществ для тонкого органического синтеза и полупродуктов для создания новых лекарственных и сельскохозяйственных препаратов.
Синтезировано и охарактеризовано спектральными методами 48 новых соединений - тио-, сульфонил- и сульфинилпроизводных фуранонового ряда.
Практическая значимость. Предложены способы синтеза серосодержащих моно- и бициклических соединений, а также «мостиковых» структур на базе 2(5//)-фураноиа, представляющих интерес в качестве синтонов для получения веществ с практически полезными свойствами. Анализ компьютерных прогнозов биологической активности показал, что для ряда синтезированных соединений предсказывается ярко выраженная противовирусная, дерматологическая, противо-
5 артритная, акарицидная, дерматологическая, противоглистная, антиишемическая и психотропная активность при отсутствии нежелательных побочных эффектов.
На зашиту выносятся:
условия селекгивного синтеза тиоэфиров мукохлорной кислоты с различными серосодержащими заместителями в разных положениях лактонного цикла;
образование новых типов структур в реакциях мукохлорной кислоты с серосодержащими бинуклеофилами - 2-меркаптоэтанолом и этан-1,2-дитиолом;
установление тонкой структуры продуктов реакций на основании комплексного исследования синтезированных соединений методами масс-, ИК, ЯМР 'Н и 13С спектроскопии, РСА и квантово-химических расчетов;
результаты изучения процессов окисления полученных тиопроизводных мукохлорной кислоты химическими и электрохимическими (циклическая вольтамперометрия) методами.
Апробация работы. Основные результаты работы представлялись на II, III, V, VI, VII научных конференциях молодых ученых, аспирантов и студентов научно-образовательного центра Казанского государственного университета «Материалы и технологии XXI века» (Казань, 2001, 2003, 2005, 2006, 2007); IV научно-практической конференции молодых ученых и специалистов Республики Татарстан (Казань, 2001); итоговых конференциях Республиканского конкурса научных работ среди студентов и аспирантов на соискание премии им. Н.И. Лобачевского (Казань, 2002, 2004, 2007); V Молодежной научной школе-конференции по органической химии (Екатеринбург, 2002); 4-ом Международном симпозиуме по химии и применению "фосфор-, сера- и кремнийорганических соединений «Петербургские встречи» (Санкт-Петербург, 2002); 3-ей Молодежной школе-конференции по органической химии «Органический синтез в новом веке» (Санкт-Петербург, 2002); Республиканской школе студентов и аспирантов «Жить в XXI веке» (Казань, 2002); IV Всероссийской конференции молодых ученых «Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии» (Саратов, 2003); X Всероссийской научной конференции «Карбонильные соединения в синтезе ге-тероциклов» (Саратов, 2004); VIII Молодежной научной школе-конференции по
органической химии (Казань, 2005); Международной конференции по химии гетероциклических соединений, посвященной 90-летию со дня рождения профессора А.Н. Коста (Москва, 2005); Международной конференции «Органическая химия от Бутлерова и Бейльштейна до современности» (Санкт-Петербург, 2006); Всероссийской научной конференции «Современные проблемы органической химии», посвященной 100-летию со дня рождения академика Н.Н. Ворожцова (Новосибирск, 2007); XVIII Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Москва, 2007); X Научной конференции по органической химии (Уфа, 2007).
Публикации. По материалам диссертации опубликованы тезисы 17 докладов в материалах международных и российских конференций, 1 статья в международном журнале, 2 статьи в сборниках научных трудов; две статьи находятся в печати.
Объем и структура работы. Работа оформлена на 176 страницах машинописного текста, содержит 13 таблиц, 24 схемы и 28 рисунков. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка цитируемой литературы из 177 наименований и Приложения.
В первой главе приведен обзор литературных данных по реакционной способности мукохлорной кислоты и ее производных. Вторая глава представляет результаты исследования реакционной способности мукохлорной кислоты, ее эфи-ров и тиоэфиров по отношению к серосодержащим моно- и бинуклеофильпым реагентам в различных условиях. В третьей главе охарактеризованы процессы окисления синтезированных тиопроизводных 2(5Я)-фуранона химическими и электрохимическими методами. Экспериментальная часть, включающая описание проведенных синтезов, спектральных, электрохимических и квантово-химических исследований, приведена в четвертой главе диссертации.
Диссертационная работа выполнена при финансовой поддержке совместного гранта американского фонда CRDF и Министерства образования и науки РФ (программа «Фундаментальные исследования и высшее образование», НОЦ КГУ 007, № Y2-C-07-17, руководитель - Л.Р. Курбангалиева).
Автор участвовал в выполнении госбюджетной НИР «Экспериментальный и
теоретический поиск хемо-, регио- и стереоселективных реакций селенинирования
(тиилирования) пяти- и шестичленных N-и О-содержащих гетероциклов» (№ темы
01.200.120195, 2001-2005 гг, руководитель -Г. А. Чмутова).
Автор выражает искреннюю благодарность своим научным руководителям Курбангалиевой Альмире Рафаэльевне и Чмутовой Галине Алексеевне за всестороннюю помощь, понимание и поддержку в работе, Бердникову Евгению Александровичу за ценные советы и большой вклад в расшифровку спектров ЯМР, Янилкину Виталию Васильевичу за неоценимую помощь в осуществлении электрохимического эксперимента, Лодочниковой Ольге Александровне и Литвинову Игорю Анатольевичу за выполнение рентгеноструктруного анализа синтезированных соединений, а также студенткам Косолаповой Лилии Сергеевне и Латыповой Лилии Зиннуровне за активное участие в работе.
Структура и спектральные свойства мукохлорной кислоты
Производные МХК могут существовать в виде двух таутомерных форм: циклической - 3,4-дихлор-5-гидрокси-2(5Я)-фуранона и ациклической - 2,3 дихлор-4 оксо-2-бутеновой кислоты (в виде соли) [21-27]: О О КОН НС1 н он о Первоначальные исследования структуры МХК и ее производных проводились чисто эмпирически и с помощью химических методов, что не всегда давало однозначный ответ, так как по своему строению это соединение проявляет свойства как открытой альдегидной, так и циклической формы 2(5Я)-фуранона. Позднее различными спектральными методами было установлено, что кольчато-цепное равновесие может смещаться в ту или иную сторону в зависимости от условий. Кольчато-цепная таутомерия МХК и ее производных была изучена различными методами: ИК, УФ, ЯМР, ЯКР спектроскопии, PC А, а также методом потенциометрического титрования [21-28]. Методом рентгеноструктурного анализа детально изучена кристаллическая структура МХК (Рис. 1) [21], показано, что в кристалле молекула этого соединения существует в лактонной форме. Пятичленный цикл молекулы является практически плоским с отклонениями атомов от плоскости на 0.003(1) and 0.004(2) А. 04В СМ А Рис. 1. Фрагмент кристаллической упаковки МХК В кристалле молекулы МХК образуют бесконечные цепочки за счет межмолекуляр ных водородных связей между карбонильным атомом кислорода одной мо лекулы и атомом водорода гидроксильной группы другой. На рисунке 1 показано, как одна молекула данного 2(5//)-фуранона обра зует две несимметричные водородные связи с соседними молекулами. Расстояния Н...О равны 1.92(3) и 1.94(3) А, а углы при атоме Н соответственно равны 154(3) и 170(3). ИК спектроскопия позволяет на качественном уровне определить присутствие таутомерных форм. Наиболее информативными являются полосы валентных колебаний С=0 и О-Н групп. В области 1800-1600 см"1 находятся валентные колебания карбонильной группы С=0, их присутствие и частота являются важными данными в определении таутомерных форм. ИК спектр циклического таутомера МХК содержит интенсивный сигнал С=0 группы в области 1768 см" с небольшим плечом при 1725 см"1, полосу валентных колебаний С=С связи при 1645 см"1. В неполярных растворителях (CCI4, CS2) высокочастотная полоса интенсивнее, тогда как в полярных растворителях (СНСЬ, CH3CN, СН3ОН) или в жидком и твердом состояниях интенсивнее низкочастотная полоса. Ациклическая форма МХК и ее производных характеризуется v ( С=0) в ИК спектре в более низкочастотной области (при 1700-1740 см"1). Во второй спектральной области 3300-3600 см"1 находятся валентные колебания ОН групп, для циклической МХК в кристаллическом состоянии в высокочастотной области наблюдается широкая полоса поглощения с максимумом 3370 см" [22, 23].
Изучение структуры МХК методом инфракрасной спектроскопии показало, что во всех трех фазовых состояниях (кристалл, жидкость и газ) реализуется циклическая форма [22, 23]. Это же строение она сохраняет и в большинстве органических растворителей, если условия (растворитель, катализатор и т.д.) не способствуют ионизации молекул и дальнейшим таутомериым превращениям. Ациклическая форма преимущественно наблюдается в основных средах - в пиридине, в водном растворе щелочи, причем с увеличением рН раствора содержание ее возрастает.
Для изучения структуры МХК и ее производных была также использована спектроскопия-ЯМР. Методом спектроскопии ЯМР !Н доказано существование МХК в ациклической форме в водных растворах щелочи и бикарбонатов, о чем свидетельствует наличие характеристичного сигнала альдегидного протона в области 8.7-10.0 м.д. Во многих органических растворителях, как было отмечено выше, МХК существует в лактонной форме, что доказывается наличием в спектре ЯМР Н двух сигналов: метанового протона при С5 в области 6.0-6.3 м.д. и протона гидроксильной группы при С5 в области 7.16- 7.33 м.д. в растворах CDCI3, ацетона-d6 [24]. Изучение структурных особенностей МХК и ее производных методом спек-троскопии ЯМР С в различных растворителях и в водном растворе щелочи показало, что структура таутомера определяется по положению сигнала карбонильного атома углерода. Для ациклических таутомеров этот сигнал находится в области 183 м.д., что соответствует химическому сдвигу атома углерода в альдеги-дах. В спектре ЯМР С циклических форм МХК и ее производных сигнал карбонильного углерода наблюдается при 162 м.д., присутствует также сигнал с химическим сдвигом 97 м.д., который соответствует насыщенному атому углерода С5 в цикле [25].
Для изучения структуры МХК был также использован метод ЯКР С1 [26]. В спектре ЯКР 35С1 МХК обнаружены три сигнала: при 37.64, 36.58, 36.63 МГц, которые авторы приписывают ациклической форме МХК в трш/с-конфигурации, цис-изомеру ациклической формы и лактонной форме МХК. Однако не совсем понятно, каким образом сделано соотнесение сигналов с той или иной формой МХК.
Явление кольчато-цепной таутомерии 2(5//)-фуранонов изучалось не только экспериментальными, но и теоретическими методами [29]. Неэмпирическими методами (HF и МР2) и методом теории функционала плотности (B3LYP) была проведена оценка устойчивости циклической формы и различных конформеров ациклической формы 5-гидрокси-2(5#)-фуранона. Расчеты проводились в рамках программы Gaussian 98 с использованием широкого круга базисных наборов. Все методы расчета свидетельствуют о большей стабильности циклической формы 5-гидрокси-2(5ії)-фуранона по сравнению с ациклическими формами. Сольватация в полярных растворителях еще более стабилизирует лактонную форму. Среди различных конформаций раскрытой формы данного фуранона я-цис-я-транс изомер является наиболее устойчивым.
Таким образом, кольчато-цепная таутомерия МХК и ее производных изучена комплексом различных физических методов. Подбирая соответствующие условия и варьируя характер среды, можно проводить реакции как с циклической, так и с ациклической формами МХК и получать различные по структуре продукты.
Реакции мукохлорной кислоты и ее производных с ароматическими тиолами
В литературе имеются единичные работы, посвященные реакциям МХК с ароматическими и алифатическими тиолами [12, 97-100]. В патенте [12] описан метод получения продуктов замещения атома хлора у атома углерода С4 МХК на арилтиогруппу (в качестве нуклеофилов применялись тиофенол и п-метокситиофенол). Реакции проводились в ацетоне в присутствии триэтиламина, изопропиламина, оксида кальция, а также в водном растворе щелочи. По данным работы [98], нуклеофильное замещение в щелочной среде (водно-спиртовый раствор едкого кали) дает, по мнению авторов, 4-арилтиозамещенные производные, а затем, в присутствии избытка нуклеофильного реагента, образуются 3,4-дизамещенные производные МХК.
Продукты замещения гидроксильной группы в молекуле МХК были получены при проведении реакций с тиолами в кислой среде. Российскими исследователями [98] было показано, что при взаимодействии МХК с тиофенолом и и-хлортиофенолом в ортофосфорной кислоте в присутствии фосфорного ангидрида образуются соответствующие 3,4-дихлор-5-арилтио-2(5//)-фураноны. К моменту завершения наших экспериментальных исследований мы обнаружили патентные работы японских химиков, касающиеся синтеза 5-арилтиозамещенных производных из МХК и тиофенолов в присутствии концентрированной серной кислоты [99, 100]. В патенте [99] описаны и некоторые из синтезированных нами соединений, однако, ЯМР-спектральные характеристики полученных продуктов в патенте приведены не были. Для нас же они представляли особый интерес, так как именно методы спектроскопии ЯМР Н и ПС, наряду„с_ методом РСА, оказались наиболее информативными при характеристике структуры продуктов реакций.
С целью выявления условий селективного введения арилтиозаместителей в конкретные положения лактонного цикла нами было проведено систематическое изучение реакций МХК и ее производных с ароматическими тиолами в различных условиях эксперимента.
Характерными особенностями ИК спектров продуктов (V) - (X) являются уширенная полоса средней интенсивности в области 3100-3400 см"1, характерная для валентных колебаний гидроксильной группы, интенсивная полоса в области 1760-1780 см"1, соответствующая валентным колебаниям С=0 связи у-лактона, узкая интенсивная полоса в области 1580-1600 см"1, присущая валентным колебаниям углерод-углеродных связей ароматической системы. Полоса поглощения v(C=0) в ИК спектрах большинства продуктов либо присутствует в виде дублета (основной интенсивный сигнал при 1760-1780 см"1 и низкоинтенсивный сигнал в области 1730-1750 см"1), либо имеет вид уширенной нерасщепленной полосы. Сравнение ИК спектра МХК с ИК спектрами соединений (V) - (X) свидетельствует в пользу протекания реакций с сохранением лактонного цикла.
В спектрах ЯМР Н продуктов (V) - (X) имеется три основных типа сигналов: синглет в области 5.6 — 6.2 м.д., соответствующий метиновому протону при С5, мультиплет в области 7.0 — 8.0 м.д., характерный для ароматических протонов, и сигнал протона гидроксильной группы, который в растворах соединений (V) - (X) в CDC13 проявляется в виде уширенного синглета в области 2.5 - 4.5 м.д., а в спектре соединения (V), зарегистрированного также и в DMSO-af6, - в области 8.1 м.д. Общие тенденции в изменении химических сдвигов этиленовых атомов углерода под влиянием арилтиогруппы (существенный сдвиг сигнала Са(С4) в область слабых полей, а сигнала СР(С ) в область сильных полей) доказывают факт замещения атома хлора у атома С . Аналогичную структуру имеют и тиоэфиры (VI) - (X). 5-Алкокси-2(5#)-фураноны взаимодействуют с арилтиолами в присутствии триэтиламина аналогично самой МХК. Так, в реакции этилового эфира МХК (III) с я-хлортиофенолом и изопропилового эфира (IV) с и-тиокрезолом в тех же условиях (эфир, триэтиламин, комнатная температура) выделяются соединения (XI) и (XII) (Схема 1), которые представляют собой индивидуальные вещества; их состав подтвержден данными элементного анализа. Характерной особенностью спектра ЯМР !Н соединения (XI) является наличие сигналов этокси-группы в виде триплета метальных протонов и двух мультиплетов двух диастереотопных метиленовых протонов с неэквивалентностью (А5 0.42 м.д.), заметно большей, чем в самом этиловом эфире МХК (III) (А8 0.10 м.д.).
С целью получения 5-тиозамещенных 2(5//)-фуранонов нами были проведены реакции МХК с различными тиофенолами при нагревании эквимолярных количеств реагентов в абсолютном бензоле в течение нескольких часов в присутствии каталитических количеств концентрированной серной кислоты .
Выделенные продукты (XIII) - (XVII) представляют собой устойчивые вещества, их выход составляет 70 - 80 %. В ИК спектрах соединений (XIII) — (XVII) присутствуют сигналы ароматической системы в области 1500-1515 см" , интенсивный сигнал карбонильной группы лактонного цикла в области 1768-1772 см 1 и отсутствует полоса гидроксила, характерная для МХК. В ЯМР Н спектрах продуктов, зарегистрированных в дейтерохлороформе, отсутствует сигнал протона ОН группы, присутствует синглет в области 6.01 - 6.09 м.д., соответствующий метановому протону при атоме С5, а также мультиплет в области 7.1 - 7.8 м.д., характерный для протонов ароматического кольца.
Химическое окисление тиопроизводных мукохлорной кислоты
В первую очередь нами было проведено окисление некоторых тиопроизводных МХК до сульфонов. Проанализировав различные способы окисления сульфидов до сульфонов, мы пришли к выводу, что наиболее доступным и эффективным окислителем является перекись водорода в ледяной уксусной кислоте.
При длительном выдерживании арилтиоэфиров МХК (V), (XIII) и (XIV) с избытком перекиси водорода в ледяной уксусной кислоте при комнатной температуре образуются продукты (LI) — (LIII) с выходами 68 — 76% в виде белых кристаллических соединений.
По сравнению с ИК спектрами исходных тиоэфиров (V), (XIII) и (XIV) в ИК спектрах всех выделенных продуктов (LI) — (LIII) появляются новые узкие интенсивные полосы валентных колебаний сульфониой группы в двух областях: в области 1335-1350 см"1 проявляются антисимметричные колебания, во второй области 1150-1160 см"1 - симметричные (Рис. 14 а,б Приложения) [139]. Спектры ЯМР Н исходных тиоэфиров и продуктов окисления содержат одинаковое количество сигналов, при этом в последних наблюдается небольшой сдвиг сигналов в область слабых полей (Рис. 15 а,б Приложения). Анализ спектральных данных позволил приписать продуктам окисления тиоэфиров перекисью водорода строение соответствующих сульфонов (LI) - (LIII).
Кристаллическая структура сульфонов (LI) и (LII) охарактеризована методом рентгеноструктурного анализа (Рис. 22 а, б). Так, 4-и-толисульфонил-2(5//)-фуранон (LI) в исследованном кристалле представлен одним энантиомером, что, по-видимому, указывает на факт конгломератной кристаллизации этого соединения. Молекулы сульфона (LI) в кристалле образуют стопки за счет классических межмолекулярных водородных связей между атомом водорода ОН группы у С5 и атомом кислорода сульфонной группы (Рис. 22а). В кристалле сульфона (LII) реализуются водородные связи другого типа - с участием сульфонных атомов кислорода и фенильных атомов водорода, посредством которых молекулы одинаковой хиральности связаны в бесконечные параллельные цепочки; соседние цепочки молекул противоположной хиральности также связаны С-Н...О взаимодействиями (Рис. 226).
Данные рентгеноструктурного анализа для сульфона (LI) подтверждают выводы относительно положения заместителя в фураноновом цикле в соединении (V), сделанные по результатам сравнения спектров ЯМР 13С МХК и тиоэфира (V).
Окисление 5-гидрокси-3,4-ди(и-толилтио)-2(5//)-фуранона (XIX) проводилось в тех же условиях при варьировании соотношения тиоэфир : перекись водорода от 1:5 до 1:20 (Схема 18). Судя по данным спектров ЯМР н, в которых отсутствуют сигналы метинового протона и протона ОН группы, во всех случаях происходит окисление не только тиоэфирных фрагментов, но и гидроксильной группы у С . При использовании соотношения реагентов 1:5 и 1:7, по-видимому, образуется смесь двух продуктов - симметричных сульфона (LIV) и сульфоксида (LV), о чем свидетельствует наличие в спектре ЯМР Н двух синглетов разной ин-тенсивности метальных протонов и двух мультиплетов, характерных для АА ВВ спиновой системы ароматических протонов.
Далее мы предприняли попытку окисления тиоэфиров МХК до сульфоксидов. Из литературных данных известно, что сульфоксиды можно получить из соответствующих сульфидов действием эквимолярного количества перекиси водорода в ледяной уксусной кислоте [147, 148, 154, 155]. В реакциях 4- и 5-(п-толилтио)производных 2(5#)-фуранона (V) и (XIII) с перекисью водорода в соотношении 1:1 были получены осадки, которые, судя по данным ТСХ и ЯМР Н спектроскопии, представляют собой трудноразделимые смеси сульфона и сульфок-сида.
Антиподные молекулы сульфоксида попарно образуют центросимметрич-ные водородносвязанные димеры, параметры водородных связей свидетельствуют об их устойчивости (Рис. 23). В кристалле можно выделить бесконечные стопки молекул одинаковой хиральности, которые чередуются друг с другом. Среди взаимодействий молекул в составе таких гомохиральных стопок можно выделить S...O (2.96 А) и О...О (3.0 А) контакты.
В реакциях окисления других региоизомеров арилтиоэфиров МХК, а именно соединений (XX) и (XIII), содержащих я-толилтиогруппу в положениях 3 и 5 гете-роцикла, образуются неразделимые смеси нескольких продуктов, структуру которых охарактеризовать не удалось.
Полученный результат окисления арилтиоэфиров МХК до сульфоксидов позволяет утверждать, что на направление процесса сильное влияние оказывает положение заместителя в фураноновом цикле.
Физико-химические измерения
ИК спектры зарегистрированы в лаборатории оптических исследований Федерального центра коллективного пользования на фурье-спектрометре Tensor-27 фирмы Bruker в диапазоне волновых чисел 4000-400 см-1 (в качестве носителя использовали вазелиновое масло (нуйол), образец прессовался между пластинами КВг).
Спектры ЯМР растворов в дейтерохлороформе, DMSO-afg и ацетоне-с4 зарегистрированы на приборе Unity-ЗОО фирмы «Varian» при температуре 25 С. Рабочая частота при съемке спектров ЯМР H 299.94 МГц, спектров ЯМР 13С 75.13 МГц. Химический сдвиг определялся относительно сигналов остаточных протонов дейтсрорастворителя.
Масс-спектры соединений (XXXI), (XLV), (XLVIT, образец (А)) и (LXIII) были получены на высокоэффективном жидкостном хроматографе, совмещенном с масс-спектрометром высокого разрешения модели HPLC-HRMS OrbiTrap фирмы Thermo Finnigan (США). Для хроматографического разделения использовали колонку: Restek Ultra С18, 2.1x100 мм, размер частиц 5 мкм. В качестве мобильной фазы использовали 0.05% раствор муравьиной кислоты с 5 мМ раствором ацетата аммония (А) и смесь 90% метанола с 10% 0.05% раствора муравьиной кислоты с 0.2 мМ раствором ацетата аммония (В). Постоянная скорость составляла 0.25 мл/мин. При хромато-масс-спектрометрическом анализе ионизация осуществлялась электроспреем при атмосферном давлении. Напряжение на капилляре 48 В; скорость потока осушающего газа азота - 8 л/мин; температура в камере ионизации - 375 С. Сканирование проводили в диапазоне 60-500 а.е.м. Масс-спектры электронного удара для соединений (XLIII) и (XLVII, образец (Б)) получены на приборе TRACE MS «Finnigan МАТ», при энергии ионизирующих электронов 70 эВ, температуре источника ионов 200 С. Использовалась система прямого ввода вещества в источник ионов. Прогрев ампулы-испарителя осуществлялся в программированном режиме от 25 С до 150 С с шагом 35С/мин. Обработка масс-спектральных данных проводилась с использованием программы «Xcalibur».
Рентгеноструктурный анализ выполнен в Отделении рентгеноструктурных исследований Спектро-аналитического Центра Коллективного Пользования РФФИ (ЦКП САЦ). Рентгенодифракционные эксперименты кристаллов соединений (XIII), (XIX), (XXV), (XXVI), (XXVIII), (XLII), (XLV), (L), (LII) проводили на дифрак-тометре «Enraf-Nonius CAD 4» (Mo Ка, графитовый монохроматор, температура 293 К, со/20-сканирование), а соединений (XXXV), (XLI), (XLVII), (XLVIII), (XLIX), (LI), (LVIII) - на дифрактометре SMART Apex при 293 К (Mo Ка, мульти-сканирование). Структуры расшифрованы прямым методом по программе SIR [177] и уточнены сначала в изотропном, а затем - в анизотропном приближении (программы SHELXL97 [178] и WinGX [179]). Атомы Н, не участвующие в водородной связи, помещены в вычисленные положения, гидроксильные атомы водорода выявлены из разностных рядов электронной плотности и уточнены в изотропном приближении на финальной стадии уточнения. Рисунки и анализ межмолекулярньтх контактов получены с помощью программы PLATON [180].
Кристаллы (XXVI) и (XLVII) {d,/-форма) расшифрованы в центросиммет-ричной триклинной пространственной группе Р-1, кристаллы (XIII), (XIX), (XXV), (XLVIII), (XLI), (XLII), (XLV), (XLIX), (L) - в центросимметричной моноклинной пространственной группе Р21/с, (XLVII) (мезо-форма) - в тригональной центросимметричной пространственной группе R-3. В нецентросимметричных (хиральных) пространственных группах были расшифрованы: кристаллы (XXVIII), (LI) и (LVII) (2 независимые молекулы А и В-энантиомерная пара) - моноклинная группа Р21, (XXXVI) - ромбическая группа Р212121.
ТСХ, полученные на пластинах Silufol UV-254, проявлялись в йодной камере и закреплялись водой. Элюентом для соединений (V) - (XXV) являлась смесь ацетон-бензол, 1:8 по объему, для соединений (XXVI) - (XXXIII) - смесь гексан -диэтиловый эфир, 1:3 по объему, для соединений (XXXIV) - (ХЫ), (LIX) - смесь ацетон-бензол, 1:4 по объему, для соединений (XLII) - (L) - смесь ацетон-бензол, 1:5 по объему, для соединений (LI) - (LVIII) - смесь ацетон-бензол, 1:6 по объему. Мукохлорную кислоту (I) заводского изготовления перекристаллизовывали из воды Т.пл. 127С. Т.пл. (лит.) = 127С [27]. 3,4-дихлор-5-Мегокси-2(5//)-фуранон (II) [71], 3,4-дихлор-5-этокси-2(5//)-фуранон (III) [71], 3,4-дихлор-5-изопропокси-2(5Я)-фуранон (IV) [47] и 3-фснокси-4-хлор-5-гидрокси-2(5/У)-фуранон (XVIII) [24] синтезированы по известным методикам. 3-Хлор-4-(4-метилфенилтио)-5-гидрокси-2(5//)-фуранон (V) В плоскодонной колбе, снабженной капельной воронкой, к раствору 1 г (5.9 ммоль) МХК в эфире при интенсивном перемешивании медленно добавляли по каплям эфирный раствор 0.73 г (5.9 ммоль) я-тиокрезола, а затем эфирный раствор 0.83 мл (5.9 ммоль) триэтиламина. При этом наблюдали слабый разогрев реакционной смеси и образование белого осадка (С2Н5)зї »НС1. Осадок фильтровали, промывали эфиром. Фильтрат досуха вакуумировали на водоструйном насосе, полученный остаток перекристаллизовывали из бензола. Выход 86%. Т.пл. 126С. Л/0.36. ИК спектр, V/CM"1: 3272 (ОН), 1782, 1748 (С=0), 1592, 1492 (С=С аром.). Спектр ЯМР Н (CDC13, 300 МГц, 5, м.д., У/Гц): 2.39 с (ЗН, СН3), 3.4-4.4 шир. (1Н, ОН), 5.77 с (Ш, С5Н), 7.22, 7.49 АВ-квадруплет (4Н, Н аром., 3JAB = 7.45). Спектр ЯМР Н (DMSO-d6, 300 МГц, 5, м.д., У/Гц):2.35 с (ЗН, СН3), 5.99 с (1Н, С5Н), 7.28, 7.53 АВ-квадруплет (4Н, Н аром., 3JAB = 8.1), 8.17 с (1Н, ОН). Спектр ЯМР 13С{ Н} (DMSO-d6, 75 МГц, 5, м.д.): 20.81 (СН3), 96.98 (С5), 117.95 (С3), 121.72, 130.21, 134.69, 140.16 (С аром.), 157.62 (С4), 164.32 (С2). Найдено, %: С 51.28, 51.10; Н 3.27, 3.24; С1 13.36, 13.22; S 12.23, 12.29. CnH9C103S. Вычислено, %: С 51.46; Н 3.53; С1 13.81; S 12.49. 3-Хлор-4-(4-этилфенилтио)-5-гидрокси-2(5//)-фуранон (VI) синтезировали и разрабатывали аналогично соединению (V) из МХК (I) (1 г, 5.9 ммоль), 4 этилтиофенола (0.82 г, 5.9 ммоль) и триэтиламина (0.83 мл, 5.9 ммоль). Выход 70%. Т.пл. 112 С. Rf 0.39. ИК спектр, V/CM-1: 3368 (ОН), 1740 (С=0), 1584 (С=С аром.). Спектр ЯМР Н (CDC13, 300 МГц, 5, м.д., .//Гц): 1.25 т (ЗН, СН3, 3JHH = 7.6), 2.69 кв. (2Н, СН2, 3JHH = 7.6), 3.0-4.0 шир. (Ш, ОН), 5.80 с (Ш, С5Н), 7.25, 7.52 АВ-квадруплет (4Н, Н аром., 3JAB = 7.85). Найдено, %: 53.32, 53.35; Н 4.27, 4.31; С1 13.79, 14.06; S 12.10, 12.16. C12H„C103S. Вычислено, %: С 53.33; Н 4.07; С1 12.96; S 11.85. 3-Хлор-4-(4-хлорфенилтио)-5-гидрокси-2(5//)-фуранон (VII) синтезировали и разрабатывали аналогично соединению (V) из МХК (I) (1 г, 5.9 ммоль), 4-хлортиофенола (0.86 г, 5.9 ммоль) и триэтиламина (0.83 мл, 5.9 ммоль). Выход 98%. Т.пл. 138 С. Rf0.7l. ИК спектр, V/CM"1: 3400 (ОН), 1772, 1738, 1700 (С=0), 1588 (С=С аром.). Спектр ЯМР Н (CDC13, 300 МГц, 5, м.д., J/Гц): 3.8-4.6 шир. (1Н, ОН), 5.80 с (1Н, С5Н), 7.57, 7.41 АВ-квадруплет (411, Н аром., 3JAB = 8.7). Найдено, %: С 45.69; Н 3.94; С1 25.37; S 11.29. C10H6Cl2O3S. Вычислено, %: С 43.30; Н 2.18; С1 25.60; S 11.60.
![Синтез, строение и реакции бордифторидных комплексов производных дегидрацетовой кислоты и пиридо [1,2-a] индола](/i/i/4400/477630.png "Синтез, строение и реакции бордифторидных комплексов производных дегидрацетовой кислоты и пиридо [1,2-a] индола Тамбов, Константин Викторович")
![Синтез, строение, свойства аддуктов[60]фуллерена с органическими азидами, содержащими электроноакцепторные заместители](/i/i/4257/445960.png "Синтез, строение, свойства аддуктов[60]фуллерена с органическими азидами, содержащими электроноакцепторные заместители Юсупова Гульшат Гумаровна")