CC BY
10
УДК 547.99
Паршин В.Д., Мулина О.М., Терентьев А.О
ЭЛЕКТРОСИНТЕЗ ВИНИЛСУЛЬФОНОВ ИЗ АЛКЕНОВ И СУЛЬФОНИЛ ГИДРАЗИДОВ ПОД ДЕЙСТВИЕМ KI
Паршин Вадим Дмитриевич, студент 2 курса факультета химико-фармацевтических технологий и биомедицинских препаратов; Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, 125047, Миусская пл., 9, Москва, Россия, e-mail: vadim.230798@yandex.ru
Мулина Ольга Михайловна, аспирант, Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН, 119991, Ленинский просп., 47, Москва, Россия
Терентьев Александр Олегович, д.х.н., член-корр. РАН, профессор РАН, заведующий лабораторией Института органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН, 119991, Ленинский просп., 47, Москва, Россия
Осуществлен электросинтез винилсульфонов из алкенов и сульфонил гидразидов; процесс проводят в неподеленной электрохимической ячейке с использованием графитового анода и железного катода в присутствии KI в качестве редокс катализатора и поддерживающего электролита при плотностях тока 270 мА/см2. Целевые продукты получены с выходами от умеренных до высоких.
Ключевые слова: электросинтез, сульфонилирование, винилсульфоны, алкены, сульфонил гидразиды, редокс катализаторы.
ELECTROSYNTHESIS OF VINYL SULFONES FROM ALKENES AND SULFONYL HYDRAZIDES MEDIATED BY KI
Parshin V.D., Mulina O.M.*, Terent'ev A.O.*
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia.
*N. D. Zelinsky Institute of Organic Chemistry, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia
An efficient electrochemical synthesis of vinyl sulfones from alkenes and sulfonyl hydrazides was developed. This process was carried out in an undivided electrochemical cell with graphite anode and iron cathode in water-organic solvent mixture and KI as redox catalyst and supporting electrolyte with current density of 270 mA/cm2. Target products were obtained with yields from moderate to high.
Keywords: electrosynthesis, sulfonylation, vinyl sulfones, alkenes, sulfonyl hydrazides, redox catalysts.
Соединения, содержащие винилсульфоновый фрагмент, занимают значительное место в современной органической и медицинской химии. Такие структуры обладают различными видами биологической активности: антибактериальной, антипротозойной, анти-ВИЧ и нейропротекторной [1,2]. Винилсульфоны также активно применяются в качестве реагентов в реакции Михаэля [3] ив синтезе природных соединений [4] (схема 1).
Схема 1. Винилсульфоны как реагенты в реакции Михаэля.
Традиционно винилсульфоны получают окислением винилсульфидов [5] и конденсацией Кневенагеля сульфонилуксусных кислот с ароматическими альдегидами [6] (схема 2).
В связи с важностью винилсульфонов, в течение последних нескольких лет пристальное внимание уделяется реакциям сульфонильных производных с
алкенами [7] или алкинами [8] как эффективным способам получения винилсульфонов (схема 3). 1,3 экв. КНвСЦ 0°С, метанол
IV
2 мин
VR2
Л
R1=R2= Alk, Ar
„ о О ¿t ' ОН R=Alk, Ar
Ph
/=°
основание
t°C, 6 ч.
Схема 2. Получение винилсульфонов окислением сульфидов и конденсацией Кневенагеля.
ArS02Na +
R= Alk, Ar R-|—S02Na + r2 -
Kl +Nal04
AcOH, MeCN, 2,5-8 4.
SO, Na
[Pd]/DMSO о
3 80°C, 8 4. r^
Rj= Alk, Ar Rj= Alk, ester R3= H, COOH
Схема 3. Реакции сульфонильных производных с алкенами или алкинами. В настоящее время реакции окисления находят широкое применение в получении связей C-S. Среди применяемых для этой цели окислителей как соли и
комплексы переходных металлов [9], NBS [10], №0« [11], системы 12/ ТВНР и ТВА1 / ТВНР [12], электрический ток является одним из самых экологичных и простых в использовании (схема 4).
АсСУ
Ph Na02S
[Си], растворитель
100°С, 6 ч.
* TsNHNH,
TBAI (20 мол%) ТВНР(2.0 зкв.)
MeCN, 80°С, 20 ч
Схема 4. Соли меди и TBAI / TBHP в реакциях получения связи С-8
Именно по этой причине в настоящее время реакции окисления с участием органических соединений проводятся с использованием электрохимических методов.
Выполнение электрохимических процессов при высоких плотностях тока (> 100 мА / см2) широко используется в неорганической химии (например, получение С12 и КаОИ). Что касается органических электрохимических реакций, проведение этих процессов при высоких плотностях тока часто приводит к увеличению числа побочных процессов. Поэтому органические электросинтетические реакции обычно проводят при плотностях тока, не превышающих 50 мА / см2.
Поиск оптимальных условий реакции получения винилсульфона 3 проводился с использованием п-толуолсульфонил гидразида 1 и стирола 2 (схема 5). Исследовано влияние поддерживающего электролита и его количества, молярного соотношения исходных реагентов, типа растворителя, количества пропускаемого
электрического тока и его плотности, а также материалов электродов.
^,nhnh2
Электролиз
Электролит Растворитель 1 2
Схема 5. Реакция п-толуолсульфонил гидразида и стирола
Для синтеза винилсульфонов были взяты сульфонил гидразиды, выступающие в роли Б-реагентов для получения связей С-Б, и алкены как широко применяемый класс соединений в органическом синтезе. Электросинтез
винилсульфонов 3 проводили с использованием сульфонил гидразидов 1 и алкенов 2 в неподеленной электрохимической ячейке с использованием графитового анода и железного катода (схема 6).
i ,NHNH2
JL
Электролиз
1
Электролит Растворитель
R"
\ °
Р = Ме, ОМе, 1,0г, С1, N0!.
Я'-РЬ. 3-МеС6Н4 4нРгС8Н, 4-С1С6Н, 3-ВГС6Н4 3-Ме0С6Н44-02МСвН4 2-МеС6Н, 4-®иС8Н4 <Ы=СвНЦ 4-МеОС6Н, 2-МеОС6Н, С6!=5 п-СвНи Н"- Н. ме
Схема 6. Электросинтез винилсульфонов Процесс протекал при плотностях тока 60-270 мА/см2. Целевые продукты получены с выходами от умеренных до высоких.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 18-33-00693) Список литературы
1. Frankel B.A., Bentley M., Krugerand R.G., McCafferty D. G. Vinyl Sulfones: Inhibitors of SrtA, a Transpeptidase Required for Cell Wall Protein Anchoring and Virulence in Staphylococcus aureus // J. Am. Chem. Soc. - 2004. Vol. 126. - P. 3404-3405.
2. Dunny E., Doherty W., Evans P., Malthouse J. P., Nolan D., Knox A. J. Vinyl Sulfone-Based Peptidomimetics as Anti-Trypanosomal Agents: Design, Synthesis, Biological and Computational Evaluation // J. Med. Chem. - 2013. Vol. 56. - P. 6638-6650.
3. Sulzer-Mosse S., Alexakis A., Mareda J., Bollot G., Bernardinelli G., Filinchuk Y. Enantioselective Organocatalytic Conjugate Addition of Aldehydes to Vinyl Sulfones and Vinyl Phosphonates as Challenging Michael Acceptors // Chem. Eur. J. - 2009. Vol. 15. - P. 3204-3220.
4. Arjona O, Menchaca R., Plumet J. Synthesis of the Cyclohexan Subunit of Baconipyrones A and B from Furan // Org. Lett. - 2001. Vol. 3 - P. 107-109.
5. Trost B.M., Curran D.P. Chemoselective oxidation of sulfides to sulfones with potassium hydrogen persulfate // Tetrahedron Lett. - 1981. Vol. 22. - P. 1287-1290.
6. Chodroff S., Whitmore W.F. The Preparation of Unsaturated Sulfones by Condensation Reactions // J. Am. Chem. Soc. - 1950. Vol. 72. - P. 1073-1076.
7. Das B., Lingaiah M., Damodar K., Bhunia N. An Efficient Synthesis of Vinyl Sulfones from Alkenes and Aryl Sulfinates // Synthesis - 2011. - P. 2941-2944.
8. Xu Y., Zhao J., Tang X., Wu W., Jiang H. Chemoselective Synthesis of Unsymmetrical Internal Alkynes or Vinyl Sulfones via Palladium-Catalyzed Cross-Coupling Reaction of Sodium Sulfinates with Alkynes // Adv. Synth. Catal. - 2014. Vol. 356. - P. 20292039.
9. Tang X., Huang L., Xu Y., Yang J., Wu W., Jiang H. Copper-Catalyzed Coupling of Oxime Acetates with Sodium Sulfinates: An Efficient Synthesis of Sulfone Derivatives // Angew. Chem. Int. Ed. - 2014. Vol. 53. - P. 4205-4208.
10. Gao Y., Wu W., Huang Y., Huang K., Jiang H. NBS-promoted halosulfonylation of terminal alkynes: highly regio- and stereoselective synthesis of (E)-P-halo vinylsulfones // Org. Chem. Front. - 2014. Vol. 1. - P. 361364.
11. Keshan T., Kapoorr R., Yadav L. D. S. Silver-Catalyzed Denitrative Sulfonylation of P-Nitrostyrenes: A Convenient Approach to (E) -Vinyl Sulfones // Eur. J. Org. Chem. - 2016. - P. 2695-2699.
12. Yang Z., Hao W.J., Wang S.L., Zhang J.P, Jiang B., Li G., Tu S.J. Synthesis of Allenyl Sulfones via a TBHP/TBAI-Mediated Reaction of Propargyl Alcohols with Sulfonyl Hydrazides // J. Org. Chem. - 2015. Vol. 80. - P. 9224-9230.
13. Terent'ev A.O., Mulina O.M., Pirgach D.A., Ilovaisky A.I., Syroeshkin M.A., Nikishin G.I. Electrosynthesis of vinyl sulfones from alkenes and sulfonyl hydrazides mediated by KI: An electrochemical mechanistic study // Tetrahedron Lett. - 2017. Vol. 73. - P. 6871-6879.
