CC BY
6
УДК 547.544.32
Мозжегоров А.В., Мулина О.М., Доронин М.М., Терентьев А.О
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ СОЧЕТАНИЕ МЕЖДУ ЗАМЕЩЁННЫМИ АЛКЕНАМИ И ПРОИЗВОДНЫМИ СУЛЬФИНОВЫХ КИСЛОТ
Мозжегоров Андрей Вячеславович, студент 4 курса факультета нефтегазохимии и полимерных материалов; Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, 125047, Миусская пл., 9, Москва, Россия, e-mail: [email protected]
Мулина Ольга Михайловна, кандидат химических наук, Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН, 119991, Ленинский просп., 47, Москва, Россия
Доронин Михаил Максимович, 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 в-Кетосульфоны находят применение органическом синтезе, изучается их противоинфекционная активность. Один из методов их получения их получения - кросс-сочетание - обладает рядом недостатков. Нами проведён электросинтез в-кетосульфонов из фенилвинилацетата и сульфината натрия, отличающийся большей экологичностью и эффективностью. Процесс осуществляется в конструктивно простой неразделённой электрохимической ячейке с использованием графитового анода и железного катода в присутствии n-Bu4NBF4 в качестве поддерживающего электролита при плотности тока 5,9 мА/см2. Целевой продукт получен с хорошим выходом
Ключевые слова: электросинтез, сульфонилирование, алкены, фенилфинилацетаты, сульфинаты, сульфонил гидразиды.
ELECTROCHEMICAL COUPLING BETWEEN SUBSTITUTED ALKENS AND SULFINIC ACID DERIVATIVES
Mozzhegorov A.V1., Mulina O.M.2, Doronin M.M.2, Terent'ev A.O.2
1D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia.
2N. D. Zelinsky Institute of Organic Chemistry, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia
в-Кеtosulfones are used in organic synthesis, their anti-infective activity is being studied. Cross-coupling are one of the methods for obtaining them, but it has a number of disadvantages. We have carried out the electrosynthesis of в-ketosulfones from phenylvinyl acetate and sodium sulfonate. This method is more environmentally friendly and efficient. The process is carried out in a structurally simple undivided electrochemical cell using a graphite anode and an iron cathode in the presence of n-Bu4NBF4 as a supporting electrolyte at a current density of 5.9 mA/cm2. Target products was obtained in good yields.
Keywords: electrosynthesis, sulfonylation, alkenes, phenylvinyl acetates, sufinates, sulfonyl hydrazides.
Множество органических соединений, нашедших широкое применение в медицине [1,2], агрохимии [3], а также как полупродукты в органическом синтезе [4,5], содержат в свое структуре С-Б и Не^Б связи (Схема 1). Особое место среди серасодержащих соединений занимают сульфоны: они используются в текстильной и бумажной промышленности соединения в качестве красителей для окраски целлюлозных волокон [5], в медицинской химии как антилепрозные [6,7] противоопухолевые препараты [8,9]. Помимо этого, они обладают широким спектром биологической активности и используются в качестве антибактериальных средств [6-8], а
бактериостатические свойства известны ещё с прошлого века. [9]
сульфамидов
CL
Ph
S |
Фунгицид
C
H2N
li
''CMe Интермедиат в органическом
синтезе
Антибактериальное средство
Схема 1. Примеры практически значимых серасодержащих органических веществ.
Один из применяемых способов образования серасодержащих соединений - реакции кросс-сочетания [10,11], однако синтез таким методом осложняется дополнительными стадиями введения уходящих групп, что сказывается на общем выходе, а также образованием лишних отходов. Тем временем, распространяющееся в последнее время [12] окислительное сочетание отличается меньшим числом стадий и снижением отходов, так как оно не требует введения специальных уходящих групп (Схема 2). [10,12]
[М]
R1-LG! + LG^R2
R1-A + BR2
[Ox]
R1—R2 + LG-|-LG2
R1—R2
Схема 2. Кросс-сочетание и окислительное сочетание в общем виде.
Существует несколько способов проведения окислительного сочетания. Изучаемый в нашей работе электросинтетический метод выделяется большей экологичностью и безопасностью по сравнению с системами окислителей на основе переходных металлов и их солей. [13,14] Проведение
S
синтеза в гальваностатическом режиме (1=Сош^ позволяет достичь наибольшей скорости реакции благодаря увеличению плотности тока, однако при слишком больших её значениях возрастает число побочных процессов. [15,16]
Очень удобными реагентами для электрохимического синтеза сульфонов являются ряд замещённых алкенов и производные
сульфиновых кислот, являющиеся источниками БО2-группы. В результате превращений между этими веществами можно получить широкий ряд винилсульфонов, Р-кетосульфонов и
енаминсульфонов, а в присутствии воды или аминов провести дифункционализацию с образованием Р-
O
\\
гидроксисульфонов или соответственно (Схема 3). R2
Р-аминосульфонов
ъ
ъ
NH2O
R1
R2
S-"
Ъ
R Alk
R4N R1
O
V
R2
ъ
Схема 3. Возможные варианты сочетаний между замещёнными алкенами и производными сульфиновых
кислот.
Данные реакции протекают по радикальному механизму. Наибольшее применение среди производных сульфиновых кислот нашли сульфонил гидразиды и сульфинаты натрия, что связано с их доступностью, стабильностью при хранении и вместе с этим достаточной реакционной способностью. [17] В ходе анодных процессов они образуют сульфонильные радикалы [17], которые могут быть перехвачены алкенами. [18-20] Примечательной особенностью этих радикалов является то, что в превращения они вступают исключительно как Б-центрированные, несмотря на делокализацию неспаренного электрона по сульфогруппе [21]. Несмотря на то, что сульфонил радикалы известны с 20-х годов прошлого века, изучение их химии было существенно ограничен из-за трудностей в их генерации: чаще всего для их образования использовались сульфонил хлориды и их производные вместе с труднодоступными соединениями кремния и титана в жестких условиях [14].
В настоящей работе мы осуществили электросинтез Р-кетосульфонов в конструктивно простой неразделённой электрохимической ячейке при постоянном токе. В качестве акцепторов радикалов нами был использован фенилвинилацетат, а источников сульфонильных радикалов -сульфинаты натрия, что позволило получить Р-кетосульфоны с хорошим выходом не известным ранее способом. Последние находят широкое применение для получения различных гетероциклов [22], используются в полном синтезе природных
соединений [23], обладают противоинфекционной активностью. [24]
В ходе обширной серии экспериментов нами было подробно изучено влияние соотношения исходных винилацетата и сульфината натрия, плотности тока, фонового электролита, материала электродов, природы растворителя. В ряде опытов для предотвращения гидролиза исходного винилацетата до ацетофенона нами добавлялись различные основания, что, однако, не привело к положительному результату. Целевой продукт был получен с достаточно большим выходом (78%).
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант РНФ 22-2300476) Список литературы
1. Reeves D.C. и др. Palladium-catalyzed coupling of vinyl tosylates with arylsulfinate salts // Tetrahedron Lett. 2009. Т. 50, № 24. С. 2870-2873.
2. Ekinci E. и др. Repurposing Disulfiram as An Anti-Cancer Agent: Updated Review on Literature and Patents // Recent Pat. Anticancer. Drug Discov. 2019. Т. 14, № 2. С. 113-132.
3. Tisdale W.H., Flenner A.L. Derivatives of Dithiocarbamic Acid as Pesticides // Ind. Eng. Chem. 1942. Т. 34, № 4. С. 501-502.
4. Noshi M.N. и др. Conversion of Cyclic Vinyl Sulfones to Transposed Vinyl Phosphonates // J. Am. Chem. Soc. 2007. Т. 129, № 36. С. 11242-11247.
5. Pagire S.K., Paria S., Reiser O. Synthesis of P-Hydroxysulfones from Sulfonyl Chlorides and Alkenes Utilizing Visible Light Photocatalytic Sequences // Org.
R
Lett. 2016. T. 18, № 9. C. 2106-2109.
6. Uttamchandani M. h gp. Activity-based fingerprinting and inhibitor discovery of cysteine proteases in a microarray // Chem. Commun. 2007. № 15. C. 1518.
7. Mori K., Ohmori K., Suzuki K. Stereochemical Relay via Axially Chiral Styrenes: Asymmetric Synthesis of the Antibiotic TAN-1085 // Angew. Chemie Int. Ed. 2009. T. 48, № 31. C. 5633-5637.
8. Gordon C., Griffith R., Keller P. Control of HIV Through the Inhibition of HIV-1 Integrase: A Medicinal Chemistry Perspective // Med. Chem. (Los. Angeles). 2007. T. 3, № 2. C. 199-220.
9. Henry R.J. THE MODE OF ACTION OF SULFONAMIDES // Bacteriol. Rev. 1943. T. 7, № 4. C. 175-262.
10. Kotha S., Lahiri K., Kashinath D. Recent applications of the Suzuki-Miyaura cross-coupling reaction in organic synthesis // Tetrahedron. 2002. T. 58, № 48. C. 9633-9695.
11. Nicolaou K.C., Bulger P.G., Sarlah D. Palladium-Catalyzed Cross-Coupling Reactions in Total Synthesis // Angew. Chemie Int. Ed. 2005. T. 44, № 29. C. 4442-4489.
12. Yeung C.S., Dong V.M. Catalytic Dehydrogenative Cross-Coupling: Forming Carbon-Carbon Bonds by Oxidizing Two Carbon-Hydrogen Bonds // Chem. Rev. 2011. T. 111, № 3. C.1215-1292.
13. Horn E.J., Rosen B.R., Baran P.S. Synthetic Organic Electrochemistry: An Enabling and Innately Sustainable Method // ACS Cent. Sci. 2016. T. 2, № 5. C. 302-308.
14. Mohle S. h gp. Modern Electrochemical Aspects for the Synthesis of Value-Added Organic Products // Angew. Chemie Int. Ed. 2018. T. 57, № 21. C. 6018-6041.
15. Elinson M.N. h gp. Electrochemical synthesis of cyclopropanes // Russ. Chem. Rev. 2015. T. 84, № 5. C. 485-497.
16. Paddon C.A. h gp. Towards paired and coupled electrode reactions for clean organic microreactor electrosyntheses // J. Appl. Electrochem. 2006. T. 36, № 6. C. 617-634.
17. Aziz J. h gp. Sulfinate derivatives: dual and versatile partners in organic synthesis // Org. Biomol. Chem. 2014. T. 12, № 48. C. 9743-9759.
18. Luo Y.C., Pan X.J., Yuan G.Q. An efficient electrochemical synthesis of vinyl sulfones from sodium sulfinates and olefins // Tetrahedron. 2015. T. 71, № 14. C. 2119-2123.
19. Qian P. h gp. Electrosynthesis of (E)-Vinyl Sulfones Directly from Cinnamic Acids and Sodium Sulfinates via Decarboxylative Sulfono Functionalization // J. Org. Chem. 2016. T. 81, № 11. C. 4876-4882.
20. Chan C.K. h gp. An Efficient Organic Electrosynthesis of ß-Hydroxysulfones // Synth. 2017. T. 49, № 19. C. 4469-4477.
21. Wei W. h gp. Catalyst-free direct arylsulfonylation of N-arylacrylamides with sulfinic acids: a convenient and efficient route to sulfonated oxindoles // Green Chem. 2014. T. 16, № 6. C. 29882991.
22. Markitanov Y.M., Timoshenko V.M., Shermolovich Y.G. ß-Keto sulfones: preparation and application in organic synthesis // J. Sulfur Chem. 2014. T. 35, № 2. C. 188-236.
23. Yang H., Carter R.G., Zakharov L.N. Enantioselective Total Synthesis of Lycopodine // J. Am. Chem. Soc. 2008. T. 130, № 29. C. 9238-9239.
24. Curti C. h gp. Rapid synthesis of sulfone derivatives as potential anti-infectious agents // Eur. J. Med. Chem. 2007. T. 42, № 6. C. 880-884.
