CC BY
35
УДК 547.491.4 +661.664.5
М.Ю. Шарипов,* И.Д. Карпов, А.О. Терентьев
Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН, Москва, Россия 119991, Москва, Ленинский проспект, дом 47
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125047, Москва, Миусская площадь, дом 9 * e-mail: mike_sharipov@mail.ru
ТИОЦИАНИРОВАНИЕ 1,3-ДИКАРБОНИЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Рассмотрен метод получения тиоцианатов из 1,3-дикарбонильных соединений. Общая процедура синтеза включает использование системы окислитель - тиоцианирующий агент.
Ключевые слова: дикарбонильные соединения; тиоцианирование.
Обнаружено, что тиоцианатная группа является фармакофорным фрагментом в природных
В последние десятилетия тиоцианаты привлекают большое внимание исследователей в различных областях химии. Тиоцианаты играют значительную роль в органическом синтезе, так как на их основе осуществляется производство лекарственных препаратов, пестицидов и других соединений, обладающих биологической активностью. Например, одним из известных противовоспалительных средств, получаемых на основе тиоцианатов, является фенилбутазон (рис 1.).
Рис.1 Фенилбутазон Фенилбутазон оказывает жаропонижающее, противовоспалительное и болеутоляющее действие. Но его эффективность считается недостаточной. В поисках соединений, которые имеют, по меньшей мере, такую же или более высокую эффективность, но с меньшим количеством побочных эффектов, обнаружено, что 1,2-дифенил-3,5-диоксо-4-(алкил/арил)-4-тиоцианато-пиразолидин (рис.2),
cry-so
Рис.2 Я = Н, СН3, ьСзЩ п-С4Н9 или РЬ
и его производные (рис. 3) в той же дозе показывают значительно более сильный противовоспалительный эффект, чем
фенилбутазон.[1]
R ^NHj О
Рис. 3
противораковых соединениях, полученных дегликозилированием глюкозинолатов, выделенных из овощей семейства крестоцветных.
Направленное а-тиоцианирование является важной реакцией образования связи углерод -гетероатом в органическом синтезе. Тиоцианаты, полученные из карбонильных и 1,3-дикарбонильных соединений, являются интермедиатами в синтезе серосодержащих гетероциклов[2] (триазолов, тиазолидинов, циклических тиомочевин), некоторые из которых проявляют гербицидную активность. Подобные тиоцианаты обладают широким спектром биологической активности: противоопухолевая, инсектицидная, фунгицидная, антиастматическая, они являются ингибиторами ДНК-топоизомеразы.
Несмотря на достаточно долгую историю развития химии тиоцианатов, в настоящее время тиоцианирование а-замещенных Р-дикарбонильных соединений осуществлено на примере нескольких соединений, что говорит об ограничении применения существующих методов, в частности, по структуре исходного субстрата.[3-9] Поэтому остается открытым вопрос разработки метода тиоцианирования применимого к различным по структуре а-замещенным Р-дикарбонильным соединениям.[10]
В настоящей работе предложены методы получения тиоцианатов из Р-дикарбонильных соединений, значительно различающихся по своей способности к енолизации, которая в большей степени характерна для дикетонов, менее выражена у кетоэфиров и практически полностью отсутствует у диэфиров (Схема 1).
Подбор оптимальных условий синтеза тиоцианатов из Р-дикетонов и Р-кетоэфиров проводили на примере реакции 3-бензил-2,4-пентандиона 1 с тиоцианатом натрия и CAN (Схема 2).
ЕЮ
и
OEt
R
О О
after 10 minutes of (SCN>2 generation
from NaSCN/CAN
><-
No
thiocyanation
after 10 minutes of
NaSCN + CAN
ЕЮ "у OEt R
О О
ЕЮ
и и
R
О О
OEt SCN
(SCN)2 generation И И NaSCN
R'^^X^R" /гот NaSCN/CAN R'^^^R" + CAN в R'^Xf^ □ SCN - D
R
Схема 1.
R" SCN
NaSCN + CAN
NaSCN + CAN через 10 минут + 1а
SCN
Ph
1 2,91-98%
Схема 2. Синтез 3-тиоцианат-3-бензил-2,4-пентандиона 2 из 3-бензил-2,4-пентандиона 1 под
действием NaSCN и CAN. В ряде опытов все три реагента смешивали одновременно, кроме этого, дикетон 1 тиоцианировали предварительно приготовленным из NaSCN и CAN дироданом. В результате по обеим процедурам продукт 2 получался с выходом 91-98%.
Тиоцианирование малоновых эфиров, как оказалось, в экспериментальном плане значительно отличается от дикетонов и кетоэфиров. Необычной особенностью тиоцианирования малоновых эфиров является проведение процесса только в момент смешения реагентов, вероятно, это обусловлено принципиально иным механизмом синтеза, в котором остаток тиоцианата переносится на эфир из координационной сферы церия. [11] В случае
дикетонов и кетоэфиров тиоцианирование успешно проводится действием диродана.[12]
На следующем этапе работы с применением оптимальных условий из а-замещенных Р-дикарбонильных соединений был выполнен синтез ряда тиоцианатов с высоким выходом до 98%.[13]
Таким образом, предложенный метод синтеза тиоцианатов с применением системы NaSCN/CAN позволяет использовать в качестве исходных реагентов различные по природе а-замещенные Р-дикарбонильные соединения, как с алкильными, так и с бензильными и фенильным заместителями в а-положении. В случае дикетонов и кетоэфиров тиоцианирование успешно происходит под действием системы NaSCN/CAN при одновременном взаимодействии трех реагентов, а также под действием диродана, заранее генерированного в этой системе. Полученные соединения и способ их получения могут найти применение для производства различных биологически активных веществ.
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ 15-29-05820
Шарипов Михаил Юрьевич м.н.с. ИОХРАН им. Н.Д. Зелинского, Россия, Москва, ассистент кафедры химии и технологии органического синтеза РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва Карпов Иван Дмитриевич студент 3 курса РХТУ им. Д.И. Менделеева, Россия, Москва
Терентьев Александр Олегович д.х.н., профессор РАН, профессор кафедры химии и технологии органического синтеза РХТУ им. Д.И. Менделеева, Россия, Москва; в.н.с. ИОХ РАН им. Н.Д. Зелинского, Россия, Москва
Литература
1. Pat. # 2022712 Bundesrepublik Deutschland, 25.11.1971
2. Nikiforov T.T., Connolly B.A., Straightforward preparation and use in oligodeoxynucleotide. Synthesis of 5'-O-(4,4'-dimetoxytrityl)-4-
[S-(2-cyanoethyl)]-thiothymidine. // Tetrahedron Letters. 1992. Vol. 33. № 17. P. 2379-2382.
3. Hantzsch A., Weber J.H., Über Verbindungen des Thiasols (Pyridins der Thiophenreihe). // Chem. Ber. 1887. Vol. 20. P. 3118-3132.
4. Atkins E. F., Dabbs S., Pseudohalogen Chemistry XI. Some aspects of the chemistry of a-thiocyanato-ß-dicarbonyl compounds. //
Tetrahedron. 1994. Vol. 50. P. 7253-7264.
5. Prakash O., Kaur H., Batra H., Rani N., a-Thiocyanation of carbonyl and ß-dicarbonil compounds using (dichloroiodo)benzene -
lead(II) thiocyanate. // Journal of Organic Chemistry. 2001. Vol. 66. P. 2019-2023.
6. Prakash O., Kaur H., Pundeer R., An improved iodine (III) mediated method for thiocyanation of 2-arylindan-1,3-diones, phenols, and
anilines. // Synthetic Communication. 2003. Vol. 33. № 23. P. 4037-4042.
7. Kumar A., Ahamd P., Maurya R.A., Direct a-thiocyanation of carbonyl and ß-dicarbonyl compounds using potassium peroxydisulfate-
copper (II). // Tetrahedron Letters. 2007. Vol. 48. P. 1399-1401.
8. Bhalerao D.S., Akamanchi K.G., Mild and efficient method for a-thiocyanation of ketones and ß-dicarbonyl compounds using
bromodimetylsulfonium bromide - ammonium thiocyanate. // Synthetic Communications. 2010. Vol. 40. P. 799-807.
9. Chaskar A.C., Yadav A.A., Langi B.P., Heteropoly acids as heterogeneous and reusable catalyst for a-thiocyanation of ketones. //
Synthetic Communication. 2010. Vol. 40. P. 2850-2856.
10. Гайдаренко Д.В., Шарипов М.Ю., Терентьев А.О. Тиоцианирование ß-дикарбонильных соединений //Успехи в химии и хим. технологии (сб. науч. трудов) - Т.28, №9. - М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2014 г. С. 62-65.
11. B.L. Kalsotra, R.K. Multani, B.D. Jain, Pseudohalide complexes of tricyclopentadienyl cerium (IV) and bisindenyl cerium (IV). Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry, 1972, 34, 7, 2265-2269.
12. E.V. Skorobogatova, V.R. Kartashov, Reactions of thiocyanogen and thiocyanogen halides with unsaturated compounds. Russian chemical reviews, 1998, 67, 5,423-433.
13. Alexander O. Terent'ev, Mikhail Yu. Sharipov, Alexey P. Glinuskin, Igor B. Krylov, Darya V. Gaidarenko, Gennady I. Nikishin, Selective synthesis of a-thiocyanates from ß-dicarbonyl compounds using cerium(IV) ammonium nitrate (CAN) and sodium thiocyanate. Striking difference in the thiocyanataion of malonates compared with ß-diketones and ß-oxo esters. // Mendeleev Communication, 2016, 26, 226-227.
Sharipov Mikhail Yuryevich,* Karpov Ivan Dmitrievich, Terent'ev Alexander Olegovich
N.D.Zelinsky Institute of Organic Chemistry Russian Academy of Science, Moscow, Russia. D.I. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia. * e-mail: mike_sharipov@mail.ru
THIOCYANATION OF 1,3-DICARBONYL COMPOUNDS
Abstract. Method for thiocyanation of 1,3-dicarbonyl compounds is discussed. The general procedure of synthesis involves oxidant - thiocyanation agent system. ß-Diketones and ß-oxo esters were thiocyanated with the NaSCN/CAN system using a mixture of all three reactants as the starting reaction system and also employing pre-generated dirhodane. Key words: ß-dicarbonyl compounds; thiocyanation
