CC BY
33
УДК 542.913/547.578.6
ТИОАЦЕТАЛИ. VI. ТИОКЕТАЛИ. НОМЕНКЛАТУРА И СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ
© 2018 О. М. Демидов1, Д. А. Щербаков2, А. В. Шантроха3
1главный научный сотрудник, канд. хим. наук e-mail: oleg.demidov@niipa.ru 2старший научный сотрудник e-mail: denis.shcherhakov@niipa.ru
ФГУП «НИИПА», Дубна
3главный научный сотрудник, докт хим. наук e-mail: alexander@rhcmail.ru
ФГУП «Научный центр «Сигнал», Москва
Рассмотрены номенклатура, основные способы получения, а также актуальные вопросы механизмов их образования.
Ключевые слова: тиокетали, дисульфид, кетоны, карбоксил, дитиол, тиол, катализ, тиоэфир, механизм реакции.
Настоящая работа относится к серии публикаций, в которых рассматриваются актуальные вопросы получения и изучения свойств тиокеталей - перспективных полупродуктов синтеза веществ с заданными свойствами [1; 2].
Рассмотренные закономерности могут быть использованы как при разработке технологий получения труднодоступных кетонов, спиртов и полифункциональных соединений, так и в подготовке специалистов химического профиля.
Номенклатура
Тиокетали являются соединениями, общей формулой (I).
X-----У
где Х = алкил, арил, остаток а-аминокислоты из состава пептида и др.;
Y = алкил, арил, остаток а-аминокислоты из состава пептида и др.
X = Y = -(CH2)n- (n=1-3), орто-, мета-, пара-арил и др.
Например, соединение (II) согласно рекомендациям IUPAC (в соответствии с Р-15.4.3.1) называется 4,4-диметил-3,5-дитиагексан [3]. В то же время с учетом того, что данное соединение имеет симметричное строение, согласно правилу Р-15.3.2.1 оно может называться пропан-2,2-диилбис(сульфоэтан).
ННоС СНо ц
2 \ / Л м2 тт ^ ^ 11
Н3С 2 s 4 S 6 СН3 13 5 7
Тиокетали, имеющие циклическое строение, например (III), согласно правилу P-22.2.3 свое название берут от соответствующих циклоалканов. Например, (III) можно назвать 2,2-диметил-1,3-дитиациклогексаном.
LJT7 m
Необходимо отметить, что до последних рекомендаций IUPAC при названии тиоацеталей часто применялась систематическая номенклатура и тривиальные названия: например, тиоацеталь, тиокеталь, меркапталь и др. [4]. При этом бросается в глаза очевидная привязка номенклатуры и названий к направленности исследований авторов. Так, например, при сравнении тиокеталей с эфирами их называли либо «дитиоэфиры», либо «тиоэфиры» [5-8].
Часто вещества с подобной структурой назвают дитианами (шестичленные циклы) и дитиоланами (либо тиоланами) с пятичленными циклами [9; 10].
В соответствии с таким подходом (тривиальная номенклатура), (III) можно назвать 2,2-диметил-1,3-дитианом.
Тиокетали, наряду с их кислородными или азотистыми аналогами, широко используются в органическом синтезе. В большинстве работ из них получают труднодоступные кетоны, а также используют в качестве защитных групп [11-20].
Способы получения
В настоящее время известно примерно 12 различных способов получения тиокеталей, основанных на использовании в качестве исходного сырья меркаптанов, дисульфидов, тиоацеталей, ортосульфидов и карбоновых кислот, замещенных в а-положении арил(алкил)тиогруппой (рис. 1).
А) Реакция взаимодействия меркаптанов с кетонами
Синтез тиоацеталей из кетонов и меркаптанов осуществляют в условиях кислотного или щелочного катализа. Многообразие синтезов с использованием этих реактантов определяет очередность и скорость смешения компонентов, вида среды, в которой ведется процесс, а также тип используемых катализаторов.
Общая методика синтеза тиокеталей представляет собой процесс, заключающийся в последовательном смешении меркаптанов (2,2 моля) и соответствующего кетона (1,0 моль) в присутствии катализатора (HCl конц., 0,1 моль) в воде либо в полярных растворителях при 0-5 оС. После завершения прибавления кетона смесь нагревают в течение 5-10 мин, оставляют стоять на ночь. Реакционную массу разбавляют дистиллированной водой, органический слой экстрагируют диэтиловым эфиром. Растворитель упаривают, полученный продукт перегоняют при пониженном давлении, выход по данному методу превышает 90 отн. % [14-17; 21]. Реакция протекает по схеме 1.
Б) Реакция алкилирования меркаптанов в присутствии акцептора галогеноводорода
При реакции дигалоидалканов (1,0 моль) с меркаптанами (2,2 моль) в присутствии акцептора, выделяющегося по ходу реакции галогеноводорода (2,0 моль), в среде полярного растворителя (метанол, этанол) получают «симметричные» тиокетали [22; 23].
Общая методика синтеза тиокеталей по указанному способу заключается в последовательном смешении меркаптанов и акцептора галогеноводорода с дигалоидалканами при 0-5 оС. После завершения смешения реакционную массу нагревают в течение 8 ч, разбавляют дистиллированной водой, органический слой экстрагируют диэтиловым эфиром. Растворитель упаривают, полученный продукт перегоняют при пониженном давлении, выход по данному методу составляет 90-96 % (схема 2).
Получение из меркаптанов
a) r1r2c=0/h+
/ r-sh
Б) R1R2CC12
в) r1r2c=nhr1
r-sch2s-r
Получение из геминальных меркаптанов
г) r1r2oo
H,s
r1r2c(sh)2
сн2-сн2
r1r2C(SEt)2
Получение из тиоацеталей RS.
IVO +
Д) Д .Li RS R1
r2i
RSxR
RS R2
<x;
Ж)
R3Si(Ge,Sn)Cl
s/^Si(Ge,Sn)R3
R
Ph^C^Ph
+ r!3B Li -
R1_ SPh R1-B-C-SPh R1 R
+ Li
Получение из 2-замещенных тиоацеталей
/ s H OH(Cl) 3) ( y-crR -
s r1 Получение из дисульфидов
и) n2cr'r2/ bf3
R
\-Q
r-s-s-r
K) N2CR1R2/Cu2+
r-scr1r2s-r
Получение из ортосульфидов
R1R2C(0)
Л) b(sr)3
R-SR!R2CS-R + B203
Получение из силил производных меркаптанов
о
Л 1
r1 r r r1
m) ch3ssi(ch3)3 -^ н3с^ ^ch3
R'
О II
Рис. 1. Методы синтеза тиоацеталей
R1 R2
+
H
^ r^C'SxR2 -o.SH
HO
+ R^
R1
+
H
H,О
R1 R
2 \ / J
где R = арил, алкил, остаток а-аминокислоты; R1 = арил, алкил, остаток а-аминокислоты; R2 = арил, алкил.
(1)
\ > Ка2(С03) Л1 к N32(003) К1 к
°Лл Vя1-" --(2)
где R = арил, алкил;
R1 = арил, алкил, остаток а-аминокислоты.
Для получения несимметричных тиокеталей используют а-хлорзамещенные сульфиды и меркаптаны, в качестве акцептора хлористого водорода триэтиламин, либо карбонат натрия, реакция протекает согласно схеме 3 [16].
к3-8Н (3)
где R = арил, алкил остаток а-аминокислоты;
R1 = арил, алкил.
R2 = арил, алкил остаток а-аминокислоты.
Для получения а-хлорзамещенных сульфидов используют реакцию хлорирования сульфидов сульфурил хлоридом или хлором (схема 4), реакции хлоралкилирования (схема 5) и гидрохлорирования (схема 6).
и Я1 Н, Я2 Я1
2 1 802С12 V
(4)
R'
н2 ? С12 Н2 С1
сЧп,сн ,—г х: 1 +НС1 VS R1 ^ R ^s R
где R = арил, алкил; R1 = арил, алкил.
Механизм образования а-хлорзамещенных сульфидов основан на протекании последовательных реакций образования сульфониевой соли и дегидрохлорирования с образованием соответствующего продукта (схема 5) [24].
и К1 БСЬСЬ (С12) н2 ?
По I ^
12 I ,
R S R2 I
CI
н, *2 R1
CI —+ ? V (5)
-HCl
В реакциях хлоралкилирования меркаптанов используется концентрированная соляная кислота и соответствующий кетон (схема 6) [25].
R. , HCl r2 R1
rA0 -- R.SX„ (6)
ЧБН +
ГЧ
Б С1
В) Реакция взаимодействия меркаптанов с основаниями Шиффа (иминами) Взаимодействие меркаптанов с основаниями Шиффа (иминами), приводящее к образованию тиоацеталей, описано только для соединений, имеющих функциональную группу -НС=№. Проведение реакции в «жестких» условиях при 80 оС, при более чем 2-х кратном мольном избытке меркаптана, в присутствии хлористого водорода приводит к образованию тиоацеталя (схема 7). В качестве растворителя используют толуол. Реакционную массу далее нагревают в течение 12 ч, выход тиоацеталя для о-изомера составляет 13 отн. %, да-изомера - 15 отн. %. В качестве продукта реакции наблюдается также образование соответствующей аминобензойной кислоты [4; 26; 27].
н соон / соон
.0
—с = т-чон
сн3
Поведение в данной реакции оснований Шиффа КЯ1С=КЯ2 (Я, Я1, Я2 - алкан, арил, остаток а-аминокислоты) в некоторой степени схоже с поведением оснований, полученных из альдегидов и используемых далее при синтезе тиоацеталей: в присутствии хлороводорода они «дезаминируются», а затем взаимодействуют с меркаптанами с образованием соответствующих тиокеталей (схема 8).
К 1 К1-С=К-Я2 +2Н8Я3 -► 3 ^ 3 + Н2Ж2 (8)
Г) Получение из геминальных меркаптанов
Синтез тиокеталей на основе геж-дитиолов протекает через стадию образования меркаптанов (схема 9).
О
II +2 Н28 -► НЭК К БН
Синтез геж-дитиолов осуществляют взаимодействием соответствующего кетона и сероводорода в автоклаве. Загрузку реагирующих компонентов проводят при минус 30 оС. Условия реакции и образующиеся продукты реакции приведены в таблице 1 [28].
Таблица 1
Условия и продукты реакции кетонов с сероводородом
-R (9)
Кетон Т, оС Давление, атм. Время, ч Продукты реакции (выход, отн.%)
Ацетон 30 7500-8500 15 2,2-Пропандитиол (26), изопропил дисульфид (5)
Ацетон 80 7500-8500 15 Изопропил дисульфид (50), изопропил тетрасульфид (11)
Ацетон 125 500-1500 15 Изопропил дисульфид (33), изопропил трисульфид (10), изопропил тетрасульфид (10)
Ацетон 125 70 15 2,2-Пропандитиол (7)
Диэтилкетон 30 7500-8500 65 3,3-Пентандитиол (38)
Циклогексанон 30 7500-8500 15 1,1-Циклогександитиол (65)
Циклогексанон 30 700-1000 15 Циклогексанон (40), 1,1-циклогександитиол (38)
Циклогексанон 130 900-1000 2 Циклогексанон (13), 1,1-циклогександитиол (6), циклогексил дисульфид (63)
Циклогексанон 110 65 10 Циклогексанон (80), 1,1-циклогександитиол (4)
Ацетофенон 50 7500-8500 14 1-Фенил-1,1-этандитиол (3)
^/-камфора 80 7500-8500 14 2,2-Камфендитиол (6)
Полученные геж-дитиолы способны реагировать с ангидридами кислот, непредельными алканами и кетонами с образованием тиокеталей (схема 10).
R
HS-
-R"
SH
а) 2 (СН3С0)20 I R R I
~ ' (10)
о
б) 2Н2С=СН-СН3
О
■Лн*сАснЛ / ^НзСснЛ
а) Ацилирование геж-дитиолов ведут в среде пиридина при 25 оС в течение 18 ч, затем раствор упаривают, остаток перегоняют на вакууме, получая высококипящие жидкости с выходом до 90 %.
б) Алкилирование геж-дитиолов непредельными алканами осуществляют в автоклаве в присутствии катализатора (а,а'-азодиизобутиронитрил), процесс ведут при 80 оС и давлении 8000 атм в течение 13 ч. Реакционную массу фракционируют при пониженном давлении, получают высококипящие жидкости с выходом до 15 отн. %.
в) В реакциях геж-дитиолов с кетонами происходит образование полисульфидов чередующейся структуры. Реакцию ведут в течение 20 мин. при эквимольном соотношении реагентов.
Теоретически, реакция геж-дитиолов с избытком кетона или альдегида может
привести к образованию производных дитиациклобутана (схема 11).
* °
>л
К'З.^ (11)
В то же время анализ состава реальных реакционных масс показывает, что в случае использования избытка альдегида образуется 2,4,6-триалкилтритиан, а в случае избытка кетона образуются исключительно полисульфиды (например, 1,1-диалкил-3,3-диалкил-2,4-дитиациклобутан).
Д) Реакция алкилирования (ацилирования) тиоацеталей
а-Аликилирование можно рассмотреть на примере использования в качестве исходных реактантов циклических и ациклических тиоацеталей.
Исследованиями показано, что алкилирование тиоформалей (как представителей ациклических тиоацеталей) с использованием их натриевых производных (жидкий аммиак в качестве растворителя, присутствие амида натрия, калия или лития) приводит исключительно к соответствующим тиоацеталям (схема 12) [29]. Н3С Н3С Н3С
Н2С"3Ч КаКН2 Н2С"8ч - СН31 Н.С-Б
СН2 -=-*> СН -► СНСНз (12)
Н2С—Э Н2С—Э Н2С Б
Н3С Н3С Н3С
В качестве примера получения из тиоацеталей соединений циклического строения можно привести синтез 2-алкио-1,3-дитиана. Реакцию проводят в среде азота, в тетрагидрофуране в два этапа, согласно схеме 13.
а^-с^-ос
(13)
Первоначально к раствору тиоацеталя (0,2-0,5 моль) в тетрагидрофуране при минус 30 оС прибавляют маленькими порциями и-бутиллитий в гексане (1,5 моля). В результате протекания реакции происходит образование аниона. К полученному
раствору прибавляют при минус 5 оС маленькими порциями алкилирующий реагент. Реакционную массу перемешивают 70 ч при 0 оС, промывают водным раствором гидроксида калия. Сушат, упаривают получают тиокеталь. Реагирующие компоненты, выход и свойства образующихся продуктов приведены в таблице 2 [30-32].
Таблица 2
Реагирующие компоненты, выход и физико-химические свойства тиокеталей
Я Я1Х Выход, отн.% Ткип., оС / атм
СНз /-С3Н71 84 60 / 0,3
СНз С6Н5СН2ВГ 90 113 /0,08
СНз С1СН2СОМ(С2Н5)2 50 -
/-С4Н9 /-С3Н71 45 -
и-СзНц и-С5НпВг 82 100 / 0,05
и-СзНц /-С3Н71 85 84 / 0,03
И-С5Н11 вегапу1-Вг 80 -
СбН5 /-С3Н71 90 -
Получение тиокеталей ациклического строения рассмотрим на примере дифенилдитиобензаля. Реакция протекает в два этапа (схема 14). На первом этапе происходит образование аниона, который на следующем этапе реагирует с галоидалканами либо с ацетатами.
/л р р
КаН Б /=\ ^Х Б /=\
БМБА 8
к1:Ь\_/ (14)
где Я1 = СНз-; СбНзСО-; С6Н5СО2-; С2Н5СО2СН2-.
Реакцию ведут в сухом диметилформамиде, к раствору тиоацеталя (0,016 моля) при температуре 0 оС прибавляют маленькими порциями гидрид натрия (0,02 моля), реакционную массу перемешивают до полного перерождения гидрида натрия. Затем к полученному раствору прибавляют алкил йодид и перемешивают 6,5 ч. Реакционную массу выливают на лед, экстрагируют хлороформом. Продукт выделяют на хроматографической колонке [29].
Представляет интерес способ получения тиокеталя из тиоацеталя в результате протекания реакции изомеризации (схема 15).
При действии изопропилата калия на тиоацетат происходит образование аниона, который стабилизируется в результате миграции двойной связи. Восстановление продукта происходит в результате присоединения атома водорода к наиболее гидрогенизированному атому углерода.
В качестве примера можно рассмотреть также алкилирование тиоацеталей дифенилдитиобензалиденом. Первая стадия процесса заключается в получении аниона тиоацеталя при действии на него сильных оснований, например бутиллития.
сн, сн, сн.
Н2СЧ Н2СХ Н2СЧ Н9С
/
сн
/
3
\
8
Н в К+О С(СН3)2 _ Б К+ К _ н 8 НОС(СН3)2
Н2С=СНС -^Н^С-С -*.Н2С-С=С _^нг-г-г (15)
>Н0С(СН,)2 2 Н ;8 2 (15)
н2с н2с н2с н с'
СН3 СНз СН3 2
Образующийся анион вступает во все реакции, характерные для карбоанионов с соединениями, содержащими такие функциональные группы, как >С=О, >С=№, -СОХ и -С^, С(О)С (рис. 2).
О
Ph I
Ph. ХН .Ph S S
BuLi
Cl
Ph
/—О Г
Cl _
Ph'
s ihX
I
„Ph Tt S S Li
„Ph О S
s Дч ^Ph О О I S Ph
yj
Л0-
,Br
.Ph
„Ph
I S Ph
Рис. 2. Схема превращений дифенилдитиобензалидена в реакциях ацилирования
Алкилирование (ацилирование) тиоацеталей, приводящее к образованию тиоке-талей, протекает, как внутримолекулярно [33], так и межмолекулярно [34].
Внутримолекулярные взаимодействия, приводящие к образованию тиокеталей, приведены на схеме 16.
^ — п
X (16)
^-ц х-^. ^ (СН2)л
Н (СН2)лС1
Ö'
где п = 2-6.
Межмолекулярные реакции приводят к тиокеталям, которые часто далее
используют в качестве полупродуктов синтеза кетонов (схема 17) [35-38].
+ -► < )<
C^-RU
N—s
С*
. Y
R1
С \ t R R S—\ Н,Н20 О о
(17)
где R = CHз, CH2C6H5, C6H5, n-C5Hll,
R1 = C2H5, n-C6Hlз, п = 2-4.
Данный способ имеет практическое значение и позволяет получать также оптически активные кетоны из спиртов. Ниже (рисунок 3) рассмотрены варианты получения оптически активных кетонов.
п о
я-)—в нёа2
он
Я = СН3, СбН5, (СН3)381, П-С5Н11, 1-циклогексенил Рис. 3. Схема получения оптически активных кетонов
Обобщение богатого экспериментального материала по алкилированию (ацилированию) тиоацеталей в жидком аммиаке, приводящему к образованию высших тиокеталей, привело к «типовым» методикам, широко используемым в лабораторной практике [39; 40].
Е) Реакция тиоацеталей с органическими соединениями элементов IV группы.
В работах [41; 42] рассматриваются вопросы взаимодействия тиоацеталей с органическими соединениями IV группы Ge, Sn). В качестве исходного реагента используют 2-литийзамещенные 1,3-дитиана, реакция протекает в среде абсолютного тетрагидрофурана при минус 78 оС с образованием 2-триметилсилильных (германиевых, станнатных) производных 1,3-дитиана согласно схеме 18.
, К1 в-ВШ
ЯзБпС!
Я3ОеС1
- ос
-С«
■Ос
8пЕ.,
(18)
Выход и физико-химические приведены в таблице 3.
характеристики
£ ^
образующихся
соединений
Таблица 3
Выход производных силил-, гермил-, станнил-1,3-дитианов
Я Я1 Элемент Выход, отн.%
СН3 Ме381С1 81 95
СН3 а-МрРШе81С1 86
РИ а-МрРШе81С1 78
РИ РЬ3Б1С1 66
СН2=СНСН2СН2 РЬМеНБ1С1 47
СН3 РИ3веВг ве 60
СН3 Б13веВг 52
РИ Б13веВг 70
СН3 РИ38пС1 8п 82
РИ РИ38пС1 79
CK,
-и
(19)
В случае использования в качестве силилирующего реагента диметилдихлорсилана происходит образование бис-1,3-дитиана согласно схеме 19.
н — сРЬ
Ж) Реакция тиоацеталей с борорганическими соединениями
Реакция тиоацеталей с борорганическими соединениями позволяет получать с высоким выходом тиокетали, содержащие в своей структуре борорганические фрагменты.
На первой стадии при минус 30 °С в тетрагидрофуране, в атмосфере аргона, реагируют тиоацеталь и бутиллитий. Затем к реакционной массе прибавляют триалкилборан. В результате образуется литиевая соль тиокеталя, содержащего борорганический фрагмент (схема 20) [43; 44].
Ph,
R Н
BuLi
.Ph
Ph
R \ -
Ph
+ Li
R,B
SPh
r; x
R1-^B-C-SPh R1 R
+
Li
(20)
Литиевая соль борантиокеталя разлагают хлоридом ртути при минус 78 оС с последующим окислением перекисью вододорода, что приводит к образованию соответствующих спиртов (схема 21) [45; 46].
(1 ^РЬ Я1 К1- НаГ.и Я1 Я1 я1
R! _ ,sph R^B-C-SPh
R1 Я
+ Li
, PrHgCl2
B-C' ->»
R1 SPh '
B-C-R1 ClHg' Pr
'2^2
HO-C-R1 \
Pr
(21)
Выделение и очистку образующихся замещенных спиртов осуществляют на хроматографических колонках.
З) Реакции образования винилтиокеталей
Образование кетенмеркапталей общей формулы ЯЯ^С^^Я3) (Я, Я1, Я3 - алкил, арил) возможно при реакциях дегидратации, дегидрохлорирования и окислительной димеризации.
а) Реакция дегидратации Р-гидрокситиоацеталей приводит к образованию винилтиокеталей. Реакцию ведут в бензоле в присутствии р-толуолсульфониевой кислоты в соответствии со схемой 22.
С
S н ОН
я1
-н20
Г\ R
( ><ч
\_<
я1
(22)
где Я = Н; Я1 = СбН5, выход 93 %, Ткип.= 150 оС / 0,15 мм рт. ст.;
Я = С6Н5; Я1 = СбН5, выход 97 %, Тпл.= 134,5-135 оС. б) Дегидрохлорирование Р-галогензамещенных тиоацеталей приводит к винилтиокеталям. Реакцию проводят в тетрогидрофуране. В качестве дегидрохлорирующего реагента используют трет-бутилат калия, образующийся продукт имеет Тпл.= 93,6-94 оС, реакция протекает в соответствии со схемой 23.
сю
KO-tret.-C4H9 / THF -►
-HCl
(23)
в) Окислительная димеризация замещенных 2-литий-1,3-дитиана в присутствии катализаторов - йода, солей меди (II) или 1,2-дибромэтана приводит к образованию смеси продуктов, один из которых - 2-этилен-1,3-дитиан. Реакция протекает в соответствии со схемой 24.
—- ( >-< )
—ь >—я \—« и «—'
А .СН, /—в СН3 8-
4 (24)
^ ^—8 н3С 8-
И) Алкилирование дисульфидов диазосоединениями с использованием ББз-катализатора
Интересный способ синтеза тиокеталей разработан Е. Рид [23]. Способ рассмотрен на примере реакции дифенилдисульфида с диэтилдиадизоацетатом в присутствии катализатора - эфирата трехфтористого бора. Реакция протекает согласно схеме 25.
8^С(со2С2Н5)2 Н^Щ^УК (25)
\
К) Алкилирование дисульфидов диазосоединениями с использованием медного катализатора
Образование тиокеталя наблюдается при действии карбена на дисульфид (схема 26) [23; 47].
+ Сц „ _ Л (26)
Смесь дифенилдиазометана (100 ммоля), 1,2-дитианафтена (200 ммоля) и ацетилацетоната меди (2 ммоля), предварительно высушенного, нагревают при 90 оС в течение 15 мин. Реакционную массу охлаждают и экстрагируют диэтиловым эфиром. Диэтилового эфира экстракт концентрируют, получая тиокеталь.
Необходимо отметить, что в отсутствие катализатора образование карбена не происходит и реакции не протекает.
Л) Реакция ацилирования алкил-орто-тиоборановых эфиров
Взаимодействие алкил-орто-тиоборановых эфиров с кетонами, в зависимости от соотношения исходных компонентов, может протекать по двум направлениям (схема 27). В результате протекания реакций образуются либо тиокетали и оксид бора, либо борорганические соединения.
^ я я2 о ^К1 2 в-в +3 9 -► в2о3 + з я. „с. „я
К-Б а1
2 Я2 Я1 (27)
К_8в-РЬ + -" 1/з(РЮ)3в + я.8;с^я
Я-Б К
Общая методика синтеза тиокеталей из алкилтиоборорганических соединений заключается в прибавлении к раствору алкил ортотиоборана в бензоле кетона. Реакцию ведут в атмосфере азота. После смешения реагентов реакционную массу перемешивают при нагревании на водяной бане в течение 3 ч. Образующийся коллоидальный белый
осадок оксида бора отфильтровывают. Растворитель упаривают, остаток перегоняют при пониженном давлении.
В таблице 4 приведены реагирующие компоненты и выходы тиоацеталей при реализации указанных схем [48-50].
Таблица 4
Реагирующие компоненты, выход и физико-химические свойства тиокеталей
Реагенты Выход, отн.% Т кип., оС/мм рт. ст.
(C^S^B + CH3COCH3 90,6 110-111/4
(C2HsS)3B + CH3COCH3 92,1 100-105 / 0,25
(C4H9S)2BCeH5 + CH3COCH3 86 110-112 / 4
C4H9B(SCl0Hv)2 + CH3COCH3 85,2 72-75 / 1
C4H9B(SCeH5)2 + CH3COCH3 66,5 72-75 / 1
М) Реакция метилтиотриметилсилилирования кетонов
Представляет интерес рассмотреть способ получения тиокеталей, основанный на взаимодействии кетонов с метилтиотриметилсиланом (схема 28) [51].
С-Нд сн сн
>=0 +28-81'СНз-► кч/к1 +НзС^ 3 81'СНз (28)
* ¿¿СН3 Н3С.8Х8.СНз Н3С ЧГ ХН3
Методика синтеза тиокеталей заключается в прибавлении к охлажденному до 0 оС раствору кетона маленькими порциями 2-х мольного избытка метилтиотриметилсилана. Через 15 мин после смешения реагентов температуру реакционной массы доводят до комнатной и продолжают перемешивать 2 ч. В качестве растворителя возможно использовать бензол, ацетонитрил, хлористый метилен либо диэтиловый эфир.
Свойства и выходы тиокеталей приведены в таблице 5.
Таблица 5
Тиокетали в реакциях триметилсилил тиометилирования.
Исходный продукт Конечный продукт Выход, % Т кип. (Т пл.Х С
о / 4.SCH3 V7^SCH3 90 35 при 2,0 мм
О I--WSCH3 93 39 при 2,0 мм
Н3С ф- О Н3С Ч^АсНз О 93 (70-71)
о оА^/ЧУ Hscs^XJ' H30H2S 92 (156-158)
Исходный продукт Конечный продукт Выход, % Т кип. (Т пл.Х С
он oh h3cs or 37 -
В том случае, если требуется получение других тиопроизводных тиоацеталей, в качестве алкилирующего реагента используют алкил- либо арилтиотриметилсилан.
Указанный метод постановки защитных групп позволяет получать оптически активные ФАВ заданного строения.
Таким образом, рассмотренные материалы показывают достаточно широкие экспериментальные возможности по синтезу тиокеталей, основанных на использовании доступного сырья и технологического оформления процессов, которые реализуемы в лабораторных и промышленных условиях.
В то же время, несмотря на наличие огромного количества коммерчески доступных реактантов (в базах CAS их счет идет уже на миллионы) и имеющихся знаний о методах синтеза тиокеталей, часто существенные трудности возникают при постановке и последующем снятии нескольких тиокетальных групп.
Такое часто встречается в ходе синтеза производных и структурных аналогов природных соединений, например пептидов, содержащих несколько тиокетогрупп.
Библиографический список
1. Демидов О.М., Щербаков Д.А., Шантроха А.В. Тиоацетали. I. Тиоформали. Номенклатура и способы получения // AUDITORIUM. Электронный научный журнал Курского государственного университета. 2017. № 1 (13). URL: auditorium.kursksu.ru/pdf/013-001.pdf (дата обращения: 12.09.2018).
2. Демидов О.М., Щербаков Д.А., Шантроха А.В. Тиоацетали. II. Тиоформали. Химические свойства // AUDITORIUM. Электронный научный журнал Курского государственного университета. 2017. № 2 (14). URL: auditorium.kursksu.ru/pdf/014-005.pdf. (дата обращения: 12.09.2018)
3. Favre H.A., Powell W.H. Nomenclature of organic chemistry IUPAC recommendations and preferred names 2013. 1568 p.
4. Баррет Дж. К. Полифункциональные сульфиды // Общая органическая химия Т. 5. Соединения фосфора и серы. М.: Химия, 1983. С. 187-208.
5. Golovnya R.V., Misharina T.A., Garbuzov V.G. Gas-chromatographic characteristics of sulfur-containing compounds. 9. Thioacetals, thioketals, and a,ro-bis(alkylthio)alkanes // Izv. Akad. Nauk USSR, Ser. Khim. 1980. № 11. Р. 2503-2508.
6. Field L., Banks C.H. Organic Disulfides and Related Substances. 39. Study of Insertion Reactions Using Carbenoids, Carbenes, Ylides, and Nitrenes // J. Org. Chem. 1975. 40. Р. 2774-2779.
7. Dubs P., Stussi R. Investigation of the Head-Space of Roasted Meat II. Synthesis of Substituted 2,4,5-Trithia-hexanes // Helv. Chim. Acta 1978. Vol. 61. № 224. Р. 2351-2359.
8. Mosberg H.I., Hurst R., Hrubu V.J., Galligan J.J., Burks T.F., Gee K., Yamamura H.I. [D-Pen2, L-cys5]enkephalinamide and [D-Pen2, D-cys5]encephalin-amide, conformationally constrained cyclic enkephalinamide analogs with delta receptorspecificity // Biochem. and Biophis. Res. Com. 1982. Vol. 106. №. 2. Р. 506-512.
9. Караулов Е.Н. Реакции насыщенных циклических сульфидов // Успехи химии. 1988. Т. 57. Вып. 7. С. 1131-1169.
10. Ghorbani-Vaghei R., Veisi H. Solvent-free oxidative deprotection of 1,3-dithianes and 1,3-dithiolanes using poly(N,N'-dibromo-N-ethylbenzene-1,3-disulfonamide), N,N,N',N'-tetrabromobenzene- 1,3-disulfonamide and NBS // ARKIVOC. 2009. Р. 44-51.
11. Tazaki M., Takagi M. Deoxygenative thioacetalization of carbonyl compounds with organic disulfide and tributylphosphine // Chem. Lett. 1979. Р. 767.
12. Mosberg H.I., Omnaas J.R., Goldstein A. Structural requirements for delta opioid receptor binding // Mol. Pharmacol. 1987. 31 (6). Р. 599-602.
13. Delogu G., De Lucchi O., Maglioli P., Valles G. Asymmetric Reactions of Thioacetals and Their S-Oxides Derived from 1,l'-Binapht halene-2,2'-dithiol // J. Org. Chem. 1991, 56. Р. 4467-4473.
14. Zaidi J. H., Naeem F., Khan K. M., Iqbal Zia-Ullah R Synthesis of Dithioacetals and Oxathioacetals with Chiral Auxiliaries // Synthetic Communications. 2004. Vol. 34. № 14. Р. 2641-2653.
15. Corei E.J., Seebach D. Phenylthiomethyllithium and Bis(phenylthio)-methyllithium // J. Org. Chem. 1966. Vol. 31. №. 12. Р. 4097-4099.
16. Zaidi J. H., Naeem F., Khan K. M., Iqbal Zia-Ullah R., Perveen S. An Expeditious Approach Towards Synthesis of Oxathioacetals and Dithioacetals // J. Chem. Soc. Pak. 2004. Vol. 26. №. 3. Р. 333-339.
17. Corei E.J., Seebach D. Carbanions of 1,3-Dithianes. Reagents for C-C Bond Formation by Nucleophilic Displacement and Carbonyl Addition // Angew. Chem. Int. Ed. 1965. Vol. 4. №. 12. Р. 1075-1077.
18. Ueki M., Ikeo T., Hokari K., Nakamura K., Saeki A., Komatsu H. А New Efficient Method for S-CH2-S Bond Formation and Its Application to а Djenkolic Acid-Containing Cyclic Enkephalin Analog // Bull. Chem. Soc. Jpn. 1999. 72. Р. 829-838.
19. Hajipour A.R., Mallakpour S.E., Mohammadpoor-Baltork I., Adibil H. Solid state deprotection of acetals and thioacetals using benzyltriphenylphosphonium peroxymonosulfate // Molecules. 2002. 7. Р. 674-680.
20. Habibi A., Valizadeh Y., Alizadeh A., Rudbari H. A., Nardo V. M. Regioselective synthesis of novel ketene dithioacetals // J. of Sulfur Chem. 2014 Vol. 35. №. 4. Р. 362-372.
21. Wuts P.G.M., Greene T.W. Greene's protective groups in organic synthesis (4th edition). New Jersey: John Wiley&Sons, Inc., 2007. Р. 477-505.
22. Holsboer D. H. and Van der Veek A. P. M., Rec. RK. Von thiolformiaten mit phosphorpentachlorid und dichlormethylmethylaether, synth. von dichlormethylsulfiden, trichlormethylsulfiden und bis-(alkylmercapto) methylchloriden // Trav. chim. 1972. 91. Р. 349.
23. ReidЕ. Е. //Organic Chemistry of Bivalent Sulfur. Vol. 11. Chem. Publishing Со., New York, N.Y., 1960. Р. 125-128.
24. Böhme V.H., Gran H-J. Über die Einwirkung von Chlor auf Thioäther und Mercaptale // Lieb. Ann. Chem. 1952. Vol. 577. №. 1. Р. 68-77.
25. Peer H.G., Heijden A. van der, Tjan S.B., Orden T.L. van. Synthesis of dithiohemiacetals // Synth. Comm. 1971. Vol. 1 (4). Р. 277-284.
26. Oakes T.R., Stacy G.W. Reactions of thiols with Schiff bases in nonaqueous solvents. Addition equilibria, cleavage and reduction // J. Am. Chem. Soc. 1972. Vol. 94. №. 5. Р. 1594-1600.
27. Stacy G. W., Day R.I., Morath R.J. Schiff bases and related substances. II. Reaction of thiols with N-benzylideneaniline and N-benzylideneanthranilic acid // J. Am. Chem. Soc. 1955. Vol. 77. №. 5. Р. 3869-3873.
28. Cairns T.L., Evans G.L., Larchar A.W., and Mckusick В.С. gem-Dithiols. // J. Amer. Chem. Soc. 1952. 74. Р. 3982-3989.
29. Truse W.E, Roberts F. The Metalation and Alkylation of Mercaptals // J. Org. Chem. 1963. Vol. 28. №. 4. Р. 961-964.
30. Seebach D. Metallierte Ortho-trithioameisensaureester // Angew. Chem. 1967. № 10. Р. 468-469.
31. Seebach D. Metalated Orthothioformates // Angew. Chem. internat. Edit. 1967. № 5. Р.442-443.
32. Corey E.J., Seebach D. Carbanionen der 1,3-Dithiane, Reagentien zur C-C Verknüpfung durch nucleophile Substitution oder Carbonyl-Addition // Angew. Chem. 1965. № 24. Р. 1134-1135.
33. Seebach D., Jones N.R, Corey E.J. A new synesthetic route to cyclic mono- and diketeone derivatives via bisthio carbanions // J. Org. Chem. 1967. V. 33. Р. 300-305.
34. Corey E.J., Crouse D. Application of bithio carbanions to the elaboration of 2-cyclohexenone systems // J. Org. Chem. 1967. V. 33. Р. 298-300.
35. Seebach D., Steinmüller D., Demuth F. Synthese von (R)- und (S)-konfigurierten aldehyden und ketonen aus chiralen sek. -Alkylhalogeniden // Angew. Chem. 1968. № 15. Р. 618-619.
36. Seebach D., Steinmüller D. Herstellung von (S)-(2-methylbutyl)- und (S)-(sek.butyl)-ketonen aus optisch aktivem 5-methylbutanol nach der dithian - metod // Angew. Chem. 1968. № 15. Р. 617-618.
37. Seebach D., Steinmüller D. Preparation of (S)-2-methylbutyl- and (S)-sek.-butyl ketones from optically active 2-methyl-1-butanol by the dithiane method // Angew. Chem. Internat. Edit. 1968. V. 7. № 8. Р. 619-620.
38. Corey E. J., Seebach D. Synthesis of 1,n-dicarbonyl derivates using carbanions from 1,3-dithianes // Angew. Chem. Internat. Edit. 1965. V. 4. № 12. Р. 1077-1078.
39. Arens J. F., Froling M., Froling A. Activation of Hydrogen atoms by sulphide groups in a-positions // Recueil. 1959. 78. Р. 663.
40. Оаэ Сигэру. Химия органических соединений серы. М.: Химия, 1975. С. 13-25.
41. Seebach D. Nucleophile acylierung mit 2-lithium-1,3-dithianen bzw. -1,3,5-trithianen // Synthesis. 1969. Р. 17-36.
42. Brook A.G., Duff J.M., Jones P.F., Davis N.R. Synthesis of silyl and germyl ketones // J. Am. Chem. Soc. 1967.V. 89. Р. 431-434.
43. Yamamoto S., Shiono M., Mukaiyama T. The reaction of trialkylboranes with the a-lithio derivatives of bis(phenylthio)methane and of the preparation of aldehydes and ketones // Published by the chemical society of Japan. 1973. Р. 961-962.
44. Hughes R J., Pelter A., Smith K. Novel Approach to the High-yield Synthesis of tertiary alcohols using organoboranes // J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1974. Р. 863.
45. Shiono Y. М., Mukaiyama T. The reaction of trialkylboranes with the a-lithio derivatives of bis(phenylthio) methane and of 1,1-bis(phenylthio) pentane a convenient method for the preparation of aldehydes and ketones // Chem. Lett. 1973. Р. 961-962.
46. Hughes R J., Pelter А., Smith K. Preparation of secondary alcohols by reaction of trial^lboranes with bis(phenylthio)methyl-lithium // Ttetrahedron Lett. 1976. № 1. Р. 87-88.
47. Scott T.S., De Cicco G.J. Intermolecular carbon-hydrogen insertion of copper carbenoids // J. Am. Chem. Soc. 1974. Vol. 96. Р. 322-323.
48. Bessette F., Brault J., Lalancette J.M. The preparation of thioacetals from ortothioboric esters // Canadian J. of Chem. 1965. V. 43. Р. 307-309.
49. Lalancette J.M., Lachance A. Facile preparation of thioacetals in neutral medium starting from sodium borohydride // Canadian J. of Chem. 1969. V. 47. Р. 859-860.
50. Cragg R.H., Husband J.P.N. Thioboranes: Theire use in the synthesis of thioacetals // Inorg. Nucl. Chem. Letters. 1970. Vol. 6. P. 773-774.
51. Evans D. A., Grimm K. G., Truesdale L. K. Methylthiotrimethylsilane. A versatile reagent for thioketalization under neutral conditions // J. of the Amer. Chem. Soc. 1975. Vol. 97. Р. 3229-3230.
