Новости химической науки > Органический дайджест 149

В сегодняшнем выпуске дайджеста: простое присоединение олефина к арену; синтез позволяет получить арилтиобензотиазолов; получение производных 2-пиридонов из нитрилов; новый класс ионных жидкостей – тригалогениды тетраалкилфосфония и новые трициклические производные дипиридоимидазола.

Олефинирование аренов представляет собой сложный процесс, так как непросто добиться селективного получения нужного олефинированного производного.

Чаще всего направленный синтез олефинированных аренов проводят с помощью катализируемого палладием процесса Мизороки-Хека, олефиновый фрагмент вводят по галогенированному положению в бензольном кольце, тем не мене такой подход достаточно сложен в практическом отношении.

Хин-Квон Ю (Jin-Quan Yu) с коллегами из Института Скриппса продемонстрировал, что некоторые связи C-H могут быть олефинированы в присутствии палладийсодержащего катализатора без необходимости предварительного галогенирования [1].

Рисунок из Science, 2009, DOI: 10.1126/science.1182512

Для того чтобы добиться от катализатора селективности исследователи применили двойной подход. Во-первых, карбоксильная группа, находящаяся в непосредственной близости от интересующей нас связи C-H ароматического кольца способствует возникновению комплексно-индуцированному эффекту сближения, стимулирующему катализатор атаковать «нужную» химическую связь. В случае эквивалентности С–Н связей в орто-положении этого подхода достаточно для хороших выходов целевого продукта.

Исследователи обнаружили, что для селективного олефинирования одной из двух неэквивалентных орто-связей С–Н (в значительно замещенных аренах) в качестве лигандов, стимулирующих палладийсодержащий катализатор атаковать строго определенную связь С–Н в орто-положении, могут быть использованы модифицированные аминокислоты.

Селективность катализатора объясняется тем, что лиганды распознают целевую С–Н связь за счет незначительных изменений во влиянии электронных и/или стерических эффектов заместителей на орто-С–Н связи. Ю поясняет, что таким образом карбоксильная группа COOH направляет олефинирование в орто-положение, а лиганды способствуют активации одной из конкурирующих орто-С–Н связей в полизамещенной ароматике.

Пател (B.K. Patel) из Индийского Института Технологии Гувахати описывает новый метод получения арилтиобензотиазолов за счет двух последовательных образований связей C–S. Разработанная стратегия включает внутри- и межмолекулярное S-арилирование в присутствии одного и того же катализатора в режиме one pot. Для ускорения обеих стадий исследователи применили недорогой катализатор, который получали in situ из CuI и 1,2-диаминоциклогексана. Новый метод позволяет получать целевой гетероцикл с выходом 86% [2].

Рисунок из Org. Lett. 2009, 11, 4254

В примере, иллюстрирующем разработанный подход, соль 2-йоданилина 1 вступает во внутримолекулярное S-арилирование, приводящее к образованию 2-меркаптобензотиазольного интермедиата 2, который был выделен для подтверждения структуры. В отсутствии второго йодарена соединение 2 образуется с количественным выходом. В присутствии второго йодарена (например, PhI), межмолекулярное S-арилирование приводит к образованию арилтиобензотиазола 3 с отличными выходами. Новая каталитическая система эффективна для замещенных йодаренов как с электронодонорными, так и с электроноакцепторными заместителями. Бром- и хлорарены не проявляют активности.

Авторы продемонстрировали возможности нового метода, синтезировав аналог ингибитора катепсина D (cathepsin D) 4, содержащего арилтиобензотиазоловую структуру. Катепсин D представляет собой белок, который экспрессируется человеческим геном CTSD; этот белок вовлечен в патогенез таких заболеваний как рак молочной железы и, возможно, болезни Альцгеймера.

Пиридоновые структуры являются распространенным структурным фрагментом во многих природных и биологически активных соединениях.

Шин (H. Shin) и Ли (S.-g. Lee) разработали высокоэффективный вариант реакции Блэза, который они смогли осуществить в ходе тандемного процесса, протекающего в режиме one-pot [3].

Рисунок из J. Org. Chem. 2009, 74, 7556

Ключевым для успеха нового метода является обработка нитрильного субстрата (1) цинксодержащим производным β-енаминового эфира (2).

Последующая реакция с пропиолатными производными (3) способствует хемо- и региоселективному образованию гетероциклического пиридонового цикла (4) в большинстве случаев протекающих с высокими выходами.

Высокая эффективность реакции позволила исследователям установить, что интермедиат 2 проявляет амбивалентную нуклеофильность – в качестве его нуклеофильных центров могут выступать как α-атом углерода и β-атом азота. Соответствующие 2-пиридоны могут быть получены из широкого ряда ароматических, гетероароматических и алифатических нитрилов. Из 17 изученных нитрилов выходы в районе 83–98% наблюдались для 15 исходных субстратов.

Ричард Вайсс (Richard G. Weiss) из Университета Джорджтауна сообщает о получении и подробном изучении шести новых ионных жидкостей, представляющих соли, образованные тетраалкилфосфонийкатионом (тридецилметилфосфоний или тригексилтетрадецилфосфоний) и тригалогенид-анионом (Br₃⁻, BrCl₂⁻ или ClBr₂⁻) [4].

Рисунок из J. Org. Chem., 2009, DOI: 10.1021/jo901735h

Была изучена реакционная способность новых четвертичных фосфониевых солей участвовать в реакции галогенирования различных субстратов. В общем случае галогенирование алкенов протекает с высокими выходами и высокой стерео- и региоселективностью как в отсутствии, так и в присутствии растворителя (хлороформ). Также были изучены реакции новых ионных жидкостей с ароматическими соединениями и алкинами.

Легкий способ получения солей, отсутствие сложностей в их хранении и простота выделения продукта позволяет рассматривать новые фосфорсодержащие ионные жидкости как новый класс реагентов для регио- и стереоселективного галогенирования.

Рисунок из Tetrahedron, 2009, doi:10.1016/j.tet.2009.11.036

Грэм Сэндфорд (Graham Sandford) из Университета Дарема сообщает о том, что новые трициклические производные дипиридоимидазола могут быть получены в режиме one pot исходя из перфторированных производных пиридина (например, пентафторпиридин) и нуклеофильных производных 2-аминопиридина [5].

Последующее нуклеофильное ароматическое замещение новых трициклических каркасов позволяет осуществить региоселективный синтез азот-, кислород-, углерод- и сера-функционализированных производных дипиридоимидазола.

Источники: [1] Science, 2009, DOI: 10.1126/science.1182512; [2] Org. Lett. 2009, 11, 4254; [3] J. Org. Chem. 2009, 74, 7556; [4] J. Org. Chem., 2009, DOI: 10.1021/jo901735h; [5] Tetrahedron, 2009, doi:10.1016/j.tet.2009.11.036

метки статьи: #кинетика и катализ, #органическая химия, #органический синтез, #химия полимеров, #элементоорганическая химия