CC BY
42
Успехи в х&мии и химической технологии. ТОМ XXXI. 2017. № 12
УДК 547.491.4 +661.664.5
Карпов И.Д., Шарипов М.Ю., Василькова О.В., Романова Ю.Е., Терентьев А.О. ТИОЦИАНИРОВАНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Карпов Иван Дмитриевич, студент 4 курса факультета химико-фармацевтических технологий и биомедицинских препаратов, e-mail: ivan [email protected];
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, 125047, Миусская пл., 9, Москва, Россия; Шарипов Михаил Юрьевич, ассистент кафедры химии и технологии органического синтеза РХТУ им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия; м.н.с. Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН, Москва, Россия; инж.-иссл. Всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии, Московская область, Россия; Василькова Ольга Валерьевна, студентка4 курса факультета химико-фармацевтических технологий и биомедицинских препаратов,РХТУ им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия;
Романова Юлия Евгеньевна, студентка2 курса факультета химико-фармацевтических технологий и биомедицинских препаратов,РХТУ им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия;
Терентьев Александр Олегович, д.х.н., член-корр. РАН, профессор РАН, заведующий лабораторией института органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН, Москва, Россия; проф. кафедры химии и технологии органического синтеза РХТУ им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия.
Разработан эффективный способпрямого тиоцианирования органических соединений. Ключевые слова: тиоцианирование, дикарбонильные соединения, гетероциклические соединения.
THIOCYANATIONOFORGANICCOMPOUNDS.
KarpovIvanDmitrievich, SharipovMikhailYuryevich*, VasilkovaOlgaValerievna, RomanovaYuliaEvgenyevna, Terent'evAlexanderOlegovich*
D. MendeleevUniversity of Chemical Technology of Russia, 125047, Miusskaya sq., 9, Moscow, Russia.
*N. D. Zelinsky Institute of Organic Chemistry, Russian Academy of Sciences, 119991, Leninsky prosp., 47, Moscow, Russia; All-Russian Research Institute of Phytopathology, Bolshie Vyazemy, 143050 Moscow Region, Russian Federation; An efficient method of direct thiocyanation of organic compounds has been developed. Keywords: thiocyanation, dicarbonyl compounds,heterocyclic compounds;
История применения органических тиоцианатов началась с середины прошлого века, когда была обнаружена биологическая активность ряда алифатических тиоцианатов по отношению к некоторым бактериям и грибкам. В последнее время интерес к органическим тиоцианатам вновь возрос, было синтезировано множество новых соединений с выраженной биологической активностью и открыты новые методики их синтеза.[1]
В современной химии органические тиоцианаты применяются как прекурсоры для получения множества серосодержащих соединений: под действием восстановителей тиоцианаты образуют тиолы и синильную кислоту, под действием сильных окислителей тиоцианаты преобразуются в сульфо-соединения.[2] Так же органические роданиды являются прекурсорами таких соединений как: тиолы, диалкил и диарил сульфиды, дисульфиды, изотиоцианаты. Бензилизотиоцианаты и
аллилизотиоцианаты используются в химиотерапии и проявляют антимикробное действие.[3]Достаточно большой интерес в использовании тиоцианатов имеет реакция, так же известна как Billeter- Gerlich перегруппировка. Gonda и его коллеги в своем исследовании сообщали об интересной особенности перестройки ряда тиоцианатов, во время их работы над диастереоселективным синтезом 3-(S)-изотиоцианато-3-дезокси-3-С-винил глюкозы,
молекула которого может служить прекурсоромдля мириоцина 1 (Схема 1).[4]
Схема 1.
Так же значительный интерес привлекает использование тиоцианатов для получение гетероциклических структур, например, мало изученных сульфенилтетразолов 1, получаемых под действием азида натрия в изопропиловом спирте по реакции (3+2) циклоприсоединения (Схема 2):
NaN3 ZnCI2
i-PrOH, 50°С
Схема 2.
и, так же, перегруппировки альфа-аминотиоцианатов приводящие к образованию аминотиазолов 3 (Схема 3).[1]
/C^SCN
NH,
Схема 3.
/>-МН2
Успехи в химии и химической технологии. ТОМ XXXI. 2017. № 12
Помимо широкого спектра использования в препаративной химии, тиоцианаты, как алифатические, так и ароматические, нашли свое применение и как биологически активные вещества, многие из которыхпроявляют высокую инсектицидную и фунгицидную активность, а также используются как стерилизаторы почв.[5] Среди практически применяемых тиоцианатов можно выделить ряд наиболее активно используемых соединений, таких как: метилтиоцианат являющийся прекурсором в промышленности для метилизотиоцианата, который, в свою очередь используется в сельском хозяйстве как фумигант для контроля нематод и фитопатогенных грибков.[2] Так же широкое применение нашли такие препараты как, Летан-60 (2-тиоцианаэтилдодеканоат) 4, Летан-384 5, используемые как контактные инсекто-акорициды.[4] 2-Тиоцианатометилтиобензотиазол, так же известный как препарат Вшапб: он достаточно долгое время применялся в качестве гербицида. 3-Тиоцианатопропил этоксисилан ^264) 7 используется как упрочняющая добавка при формовке пластиков(Рис. 1). [6]
SCN
"--^SCN
SCN
Рис. 1.
В нашей лаборатории ведутся исследования по поиску методов прямоготиоцианированияорганических соединенийбез промежуточного получения галогенидов. Нами предложен метод прямого тиоцианирования Р-дикарбонильных соединений8 тиоцианатом натрия под действием церий (IV) аммоний нитрата (CAN); метод применим для широкого круга исходных субстратов, выходы продуктов9 составляют 80-98% (Схема 4).[7] Значительной научной находкой в этом методе тиоцианирования является то, что ключевым условием тиоцианирования малоновых эфиров является одновременное наличие в начале реакции трех реагентов, что, вероятно, обусловлено механизмом реакции, согласно которому тиоцианатный фрагмент переносится на эфир из координационной сферы церия.
растворитель
KJ \J
<лл
Схема 4.
В процессе оптимизации изучали влияние природы растворителя, соотношения реагентов и процедуры проведения синтеза на выход целевого диэтил-2-бензил-2-тиоцианатмалоната 11 (Таблица 1).
Таблица 1. Синтез диэтил-2-бензил-2-тиоцианатмалоната 11 из диэтилбензилмалоната 10, NaSCN и CAN.f
о о
NaSCN + CAN EtO^^f^OEt "" SCN
Ph
11, 82-96%
O
O
EtO
OEt ■
Ph
10
NaSCN + CAN через 1 0 минут+ 10
11,
следы
№ Мольное соотношение 10:NaSCN:CAN Р-ль Выход 11, %
1a 1/2/3 EtOAc 82
2a 1/3/2 EtOAc 86
3a 1/3/3 EtOAc 96
4a 1/3/4 EtOAc 84
5a 1/4/3 EtOAc 84
6b 1/3/3 EtOAc следы
7b 1/3/3 ацетон следы
8b 1/3/3 AcOH следы
9b 1/1/1 AcOH следы
"Can прибавляли к смеси NaSCN и 10, 20-25 °С, 3ч; b10 прибавляли через 10 минут после смешения NaSCN и CAN, 20-25 °С, 3 ч.
Помимо прямоготиоцианирования Р-
дикарбонильных соединений, предложенный нами метод применим для широкого круга органических соединений. Перспективными субстратами для функционализации являются азотсодержащие соединения. Это доступные в изобилии реактивы, которые широко используются в органическом синтезе, следовательно, целесообразным является поиск новых методов их прямой эффективной и селективной функционализации, что сделает их еще более привлекательными для сборки биологически активных структур.
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ 15-29-05820.
Список литературы
1. Castanheiro, T., Suffert, J., Donnard, M., Gulea M., Recent advances in the chemistry of organic thiocyanates //R. S. Chem.-2016.- Vol. 45, №1.- P. 494 - 505.
2. Мельников, Н. Н., Пестициды. Химия, технология и применение.-М.: Химия.- 1987. - С.347- 352.
3. Melnikov, N. N., Gunther, F. A., Gunther, G.D., Chemistry of pesticides. 1-st edition.- N.Y.: SpringerVerlag: 1971.- P.480.
4. Gonda, M. J., Martinkova, J. J., Raschmanova, E., Rearrangements of cyclopentadienyl cyanates, isocyanates and their thio- ,seleno- , and telluro- analogs // Tetrahedron Asymmetry.- 2006.- Vol. 17, №1.- P. 1875.
5. Romanovsky, F., Klenk, H., Thiocyanates and Isothiocyanates, Organic. Ullmann's En. Ind. Chem.- 2000. - Vol. 36.- P. 2000.
6. Egli, T., Stur, E., Wegler, R., Insecticides. Bactericides. Oomycete. Fungicides. Biochemical and Biological Methods. Natural Products // Springer- Verlag BerlinHeidelberg, - 1981. - Vol. 1, №4. - P. 514.
7. Terent'ev A.O., Sharipov M.Yu., Glinuskin A.P., Krylov I.B., Gaidarenko D.V., Nikishin G.I. Difference in a-thiocyanation of malonates, P-oxo esters and P-diketones with sodium thiocyanate and cerium (IV) ammonium nitrate // Mendeleev Comm. -2016. -Vol. 26, № 3. -P. 226-227.
