Синтез и свойства 4-замещенных 5Н-123-дитиазолов (стр. 2 из 26)

Схема 3

Возможность синтеза хлоридов 4-замещенных 5-хлор-1,2,3-дитиазолия 7 была продемонстрирована на реакциях оксимов ацетофенона и его 4-нитропроизводного с S₂Cl₂ (Схема 4).[10, 11]

Схема 4

И, наконец, полифторалкильные производные этих солей 8 были успешно и с высокими выходами получены при взаимодействии соответствующих енаминов 9 с S₂Cl₂ (Схема 5).[12]

Схема 5

Наиболее известным методом синтеза 1,2,3-дитиазолов, конденсированных с бензольным кольцом, является реакция ароматических аминов с монохлоридом серы. Несмотря на то, что она известна более 80 лет, превращения этого типа активно изучаются до сих пор. Ранние результаты исследований в этой области собраны в обзоре 1957 г. [13] и в данном обзоре рассматривается лишь синтез 1,2,3-дитиазолов, конденсированных с другими гетероциклами и соединений, содержащих два дитиазольных кольца, синтезу и свойствам которых уделяется пристальное внимание в последние годы.

Важным достижением так называемой «двойной конденсации по Герцу» (“double Herz condensation) является синтез дихлоридов нафто-бис[1,2,3]дитиазолия 10 реакцией 2,6-диаминонафталина с монохлоридом серы (Схема 6).[14]

Схема 6

N-Алкилпроизводные солей 2,6-диаминопиридинов также легко превращаются в соли бис[1,2,3]дитиазолопиридиния 11 (Схема 7).[15]

Схема 7

Если в реакцию вводятся пиридиниевые соли 12, незамещенные в 4-положении, то образование солей бис-дитиазолия 13 сопровождается одновременным хлорированием (Схема 8).[16, 17]

Схема 8

Описано несколько примеров превращений для соединений, в которых аминогруппа находится при тиофеновом цикле, причем тиенодитиазолиевые соли 14 и 15 могут образовываться даже в том случае, когда карбоксигруппа находится в орто-положении к аминогруппе в гетероцикле (Схема 9).[18, 19]

Схема 9

Предложен двухстадийный метод синтеза хлорида хиноксалино-1,2,3-дитиазолия 16 взаимодействием хиноксалинаминотиола 17 со смесью монохлорида серы и хлора с последующей обработкой продукта реакции 18 S₂Cl₂ (Схема 10).[20]

Схема 10

1.1.2 5-Арилимино-4-хлор-5Н-1,2,3-дитиазолы

Известно, что соль Аппеля 1а довольно чувствительна к атаке нуклеофилов по атому углерода С(5) гетероцикла. Так, ариламины дают в реакции с 1а 5-арилимино-4-хлор-5Н-1,2,3-дитиазолы 19.[1] Образующийся хлористый водород может быть связан избытком ароматического амина или пиридином. В реакцию вступают практически все известные ароматические и первичные гетероароматические амины, выходы арилиминов, как правило, высокие. Хотя алифатические амины также бурно реагируют с солью 1а, продукты реакции выделены не были. Алкилимины 20 были получены при использовании менее основных бис(триметилсилил)аминов, однако выходы целевых продуктов в этом случае невелики 30-48% (Схема 11).[1, 21]

Схема 11

Замещенные в положении 5 тетразолы реагируют с солью Аппеля 1а при комнатной температуре, образуя гидразоноил хлориды 21 с высокими выходами.[22] 5-Аминотетразол взаимодействует более глубоко – с двумя молекулами 1а, давая бис(имино)дитиазол 22. Предполагается, что за атакой атома азота тетразольного цикла на атом углерода соли Аппеля следует раскрытие тетразольного кольца. Если положение N-1 тетразольного цикла заблокировано, то 5-амино-2-алкилтетразолы реагируют с 1а, как и другие ароматические и гетероароматические первичные амины, образуя иминоаддукты 23 с высоким выходом (Схема 12).

Схема 12

Необычный синтез N-винил-1,2,3-дитиазолиламинов из соли Аппеля и азиридинов был недавно предложен Краюшкиным и соавторами.[23] Процесс, очевидно, включает в себя отрыв атомов водорода от атомов азота и углерода. Показано, что реакция этилового эфира или амида азиридинкарбоновой кислоты 24, которые находятся в транс-конфигурации, с солью Аппеля приводит к образованию только одного из возможных изомеров 25 (Схема 13). Очевидно, раскрытие азиридинового кольца происходит практически одновременно с образованием двойной связи.

Схема 13

С целью определения степени взаимодействия двух дитиазольных колец в зависимости от электронных и стерических характеристик связующего мостика из соли Аппеля и гидразина был получен бифункциональный 1,2,3-дитиазол 26 (Схема 14).[24]

Схема 14

Аналоги соли Аппеля 7, полученные из оксима ацетофенона и его 4-нитропроизводного, не выделялись, а переводились в 5-арилимино производные 27 реакцией с ароматическими аминами (Схема 15). [11]

Схема 15

Арилимины могут быть получены и не из соли Аппеля или ее аналогов, а неожиданной реакцией 3,5-дициано-1,2,4-тиадиазола 28 с хлоридами серы (SCl₂ и S₂Cl₂) в присутствии каталитических количеств четвертичной соли Adogen 464, однако выход иминопроизводного 29 невысок (34%) (Схема 16).[25]

Схема 16

1.1.3 1,2,3-Дитиазол-3-оны

Соль Аппеля 1а быстро разлагается во влажных условиях с выделением хлористого водорода, образуя коричневую массу, из которой дитиазолон 30 может быть выделен сублимацией.[1] Но еще лучше соединение 30 получается реакцией с нитратом натрия в хлористом метилене (выход 72%). Механизм этого интересного превращения предполагает нуклеофильную атаку нитрат аниона по атому углерода С(5) с последующим отщеплением нитроил хлорида (NO₂Cl) от промежуточного соединения 31 (Схема 17).[1]

Схема 17

Взаимодействие 1а с карбоновыми кислотами в присутствии 2,6-лутидина при – 78 °С с последующей обработкой спиртом приводит к дитиазолон 30 и эфиру этой карбоновой кислоты.[26] Авторы предполагают промежуточное образование соединения 32, аналогичного интермедиату 31. Было найдено, что первичные спирты дают наиболее высокие выходы эфиров (65-84%), в отличие от вторичных и третичных (39-59%), возможно благодаря стерическим препятствиям при атаке спирта на соединение 32. Эта реакция предлагается как мягкий метод этерификации карбоновых кислот (Схема 18).

Схема 18

4-Фенил-1,2,3-дитиазол-5-он 33 был получен при фотоизомеризации 5-фенил-1,3,2-дитиазол-4-она 34 в различных хлорированных растворителях (CH₂Cl₂, CCl₄).[27, 28] Выходы в этой реакции средние – 40-43%. Предполагается, что образование кетона 33 происходит через бициклический интермедиат 35 (Схема 19).

Схема 19

Другой метод синтеза кетона 33 включает реакцию промежуточно образующейся из оксима ацетофенона и монохлорида серы соли 1,2,3-дитиазолия 7 c водой, однако выход в этом случае не превышает 33% (Схема 20).[10]

Схема 20

1.1.4 1,2,3-Дитиазол-3-тионы

Обработка соли Аппеля 1а сероводородом в ацетонитриле при комнатной температуре приводит к тиону 36 с 69%-ным выходом.[1] Это же вещество может быть получено при использовании 2-цианотиоацетамида вместо сероводорода в хлористом метилене с 89%-ным выходом (Схема 21).[2]

Схема 21

4-(трет-Бутил)-1,2,3-дитиазол-5-тион 37 был выделен с 2%-ным выходом из реакции трет-бутилацетилида лития и хлорида тетратиатриазепиния 38 (Схема 22).[27]

Схема 22

1.1.5 5-Алкилиден-5Н-1,2,3-дитиазолы

Аппель описал, что эфиры циануксусной кислоты реагируют с солью 1а в присутствии пиридина при комнатной температуре, образуя дитиазол-5-илидены 39 (Схема 23).[1]

Схема 23

Реакция была распространена на широкий круг соединений с активной метиленовой группой, такие как ациклические соединения, содержащие нитро, трифторацетильную, бензоильную, карбэтоксильную группы, а также циклические – барбитуровая кислота, кислота Мелдрума, димедон, причем последние дают более высокие выходы илиденов, чем ациклические соединения (Схема 24).[28-30] Реакция не является региоспецифичной, и в большинстве случаев несимметричные соединения образуют неразделимую смесь изомеров. Соотношение изомеров определялось с помощью спектроскопии ЯМР ¹H, ¹³C и ¹⁹F.

Схема 24

Однако, аналогичные реакции с соединениями, содержащими недостаточно активированную метиленовую группу, такими как диэтиловый эфир малоновой кислоты, 2,4-пентадион, фенилацетонитрил, дифенилметан и ряд других, соответствующие илидены не образуются.[30]

Антрон взаимодействует с солью Аппеля, давая тетрациклический конденсированный тиофен 40 с выходом 60%, образование которого объясняется через промежуточный илиден 41 с последующей его внутримолекулярной циклизацией с выделением серы и хлористого водорода (Схема 25).[30]