CC BY
13Органический синтез и биотехнология
УДК 547.739.3
M.L.Petrov, A.G.Lyapunova
NEW METHODS OF BENZO[b] SELENOPHENES SYNTHESIS
St. Petersburg State Institute of Technology (Technical University) Moskovskii pr. 26, St Petersburg, 190013, Russia e-mail: [email protected]
A lot of potential applications of benzo[b]selenophenes as biologically active substances, new semiconductor materials, and intermediates in organic synthesis stimulate the development of new methods for their production. In this review we summarize and organize the data on the synthesis of benzo[b]selenophenes. The main attention was paid to the intramolecular cyclization of ortho-halogen-substituted aromatic derivatives of selenium.
Keywords: benzoselenophene, cyclization, fused heterocy-cles, halides of selenium, selenium oxide.
DOI: 10.15217^п1998984.9.2014.26.34
Введение
Свойства производных бензо[Ь]селенофена с каждым днём находят все более широкое практическое применение, главным образом, в медицине [1-4], при создании новых полупроводниковых материалов [5-10] и в органическом синтезе [11-13]. Так производные антиги-пертензивных средств милфасартана и эпросартана, в которых замещённый во второе положение тиофеновый фрагмент заменён на бензо[Ь]селенофеновый, проявили себя как антагонисты рецепторов ангиотензина. Причём активность соединений с селеном в гетероцикле была выше, чем у их серосодержащих аналогов [1]. Несмотря на то, что причина этого явления до конца не выяснена, этот факт демонстрирует необходимость синтеза и изучения свойств селеносодержащих аналогов известных биологически активных соединений, имеющих бензофурано-вый или бензотиофеновый фрагмент [2, 3]. Кроме того, различные 2,3-дизамещенных производные бензо[Ь]селе-нофена показали хорошую цитотоксичность на некоторых линиях опухолевых клеток, имея при этом сравнительно невысокую токсичность [4].
Конденсированные бензо[Ь]селенофены в последнее десятилетие стали привлекать к себе внимание в связи с возможностью создания на их основе новых полупроводниковых материалов для органических полевых транзисторов, обладающих рядом важных преимуществ по сравнению с обычными кремниевыми транзисторами [5-10]. Конденсированные бензо[Ь]селенофены имеют лучшие интегралы перекрывания между соседними молекулами - основной параметр, определяющий дрейфовую подвижность, по сравнению с серосодержащими аналогами и вместе с тем достаточную ароматичность и необходимую степень делокализации заряда в молекуле по сравнению с производными теллура [5].
М.Л. Петров1, А.Г. Ляпунова2
НОВЫЕ МЕТОДЫ СИНТЕЗА БЕНЗО[Ь]СЕЛЕНОФЕНОВ
Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет), Московский пр., 26, Санкт-Петербург, 190013, Россия e-mail: [email protected]
Стимулом к разработке новых методов синтеза и исследованию свойств труднодоступных или ранее неизвестных производных бензо[Щселенофена является большой потенциал применения этих соединений прежде всего как биологически активных веществ, новых полупроводниковых материалов и в органическом синтезе. В данном обзоре обобщены и систематизированы данные по синтезу бензо[Ц селенофенов. Главное внимание было уделено реакциям внутримолекулярной циклизации орто-галоген замещенных ароматических производных селена
Ключевые слова: Бензоселенофен, циклизация, конденсированные гетероциклы, галогениды селена, окиси селена, селенадиазол
Синтез бензо[Ъ]селенофенов возможен по четырём основным направлениям (схема 1):
1) формирование селенофенового фрагмента с образованием ребра «а», исходя, главным образом, из арилацетиленов и тетрагалогенидов селена;
2) формирование селенофенового фрагмента внутримолекулярной циклизацией с образованием ребра «d» или «е», исходя из различных орто-замещённых селеноанизолов, арилселенолов, их галоген-замещенных аналогов и о-формилфенилселеноуксусной кислоты;
3) формирование селенофенового фрагмента с образованием ребра «с» по модифицированной реакции Бишлера;
4) формирование конденсированных ароматических колец, начиная с замещенных селенофенов.
R2
XX
Se R
Se
Схема 1
Примерно до второй половины 60-х годов прошлого века сообщения о синтезе бензо[Ь]селенофенов носили единичный характер, были не систематичны, а предлагаемые методы не эффективны [14-17]. Так как свойства этого гетероцикла были плохо изучены, то исследователи стремились получить незамещенный бензоселенофен. Со временем некоторые из методов были модифицированы и позволили получать бензо[Ь]селенофен с достаточно высокими выходами [18, 19], но вместе с тем наметилась за-
R
1 Петров Михаил Львович, д-р хим. наук, профессор, заведующий каф. органической химии, e-mail: [email protected] Petrov Mihail L., Dr. Sci. (Chem), Professor, Head of Department of Organic Chemistry, e-mail: [email protected]
2 Ляпунова Анна Геннадьевна, канд. хим. наук, мл. науч. сотр. каф. органической химии, e-mail: [email protected] Lyapunova Anna G. PhD (Chem), Junior Researcher, Department of Organic Chemistry, e-mail: [email protected]
Дата поступления - 6 октября 2014 года Received October, 06 2014
кономерная тенденция к разработке более общих методов, которые позволили бы получать замещённые бензо[Ь]се-ленофены, пригодные для дальнейшей модификации. Так как ряд органических прекурсоров селенофена строго ограничен, то особое внимание уделяется методам синтеза, основанным на простых неорганических селенсодержащих соединениях, таких как сам элементный селен, его диоксид, галогениды, селеноводород и селеноцианат-анион.
Синтез бензоселенофена с образованием ребра «а»
Одними из первых получать бензоселенофены на основе реакции замещенных фенилацетиленов (1) и тетрагалогенидов селена стали американские исследователи [20]. Они предположили, что реакция протекает через промежуточный интермедиат (2) - продукт присоединения тетрахлорида селена по тройной связи арила-цетилена (1), который потом претерпевает внутримолекулярную циклизацию, приводящую к 3-галогенобензо[Ь] селенофену (3), имеющему заместитель во 2-ом положении (схема 2). В дальнейшем с помощью данного метода был синтезирован ряд замещённых бензо[Ь]селе-нофенов [21-27].
R\
„3 J W
HabSe
Схема 2
-HHal -Hal 2
Hal
rV-1
Помимо описанных случаев использования реакции присоединения тетрагалогенида селена к фени-лацетилену и последующей циклизации промежуточного интермедиата для получения замещённых бензо[Ь] селенофенов существуют его модификации. Например, было показано, что тетрабромид селена присоединяется по одной двойной связи дибензальацето-на (4) с последующей циклизацией промежуточного интермедиата в орто-положение бензольного кольца [28]. Полученные таким образом 2,3-дизамещённые 2,3-дигидробензо[Ь]селенофены (6) были выделены в виде транс-изомеров. Трибромпроизводное (5) может быть восстановлено до монобромпроизводного (6) действием сульфида натрия. 2-Циннамоилбензо[Ь]се-ленофен (7) получается дегидробромированием 2-цин-намоил-3-бром-2,3-дигидробензо[Ь]селенофена (6) под действием пиридина или метилата натрия с выходом 90 % (схема з).
CH=CH-C(O)-R 4
R=-CH=CH-Ph
~Se R Br' Br
I 5
0 или CH3ONa R
Se R
Схема 3
Кроме того, существует вариант реакции, когда к тройной связи арилацетилена (8) присоединяется дибро-мид селена [29] (схема 4).
Было изучено влияние заместителей (R1) у тройной связи и в бензольном ядре (R2, R3) замещенных фенилацетиленов (1) на выходы получающихся бензо[Ь] селенофенов (3) [24]. Полученные результаты свидетельствуют о том, что заместители в бензольном ядре оказывают существенное влияние на стадию электро-фильной циклизации и очень слабо на стадию присоединения. Так, введение метокси-группы в мета-положение бензольного ядра фенилпропиоловой кислоты, облегчающее электрофильную циклизацию, повышает выход соответствующего бензоселенофена. В то же время метокси-группа в пара-положении оказывает противоположное влияние и снижает выход гетероцикла. Введение нитрогруппы как в мета-, так и в пара-положения настолько резко дезактивируют бензольное кольцо, что производные бензо[Ь]селенофена (3) не образуются. В этом случае образуются малоустойчивые продукты присоединения SeBr4 к тройной связи, которые при попытке их перекристаллизовать разлагаются с выделением селена.
Было показано, что присоединение тетрагалогенида селена к тройной связи происходит по электро-фильному механизму [24]. Кроме того, установлено, что наличие кислого протона у заместителя при тройной связи облегчает присоединение SeHaU [25, 26].
При использовании вместо тетрагалогенида селена смеси галогенводорода с диоксидом селена было установлено, что природа галогеноводорода также оказывает существенное влияние на ход гетероциклизации [24]. Более низкие выходы в реакции с HCl по сравнению с HBr Зборовский с сотрудниками связывают с тем, что редокс-потенциал системы Hah/HHal уменьшается в ряду Cl>Br>I, а восстановительная способность галоге-новодородов возрастает в той же последовательности. При попытке провести реакцию фенилпропиоловой кислоты с диоксидом селена и йодистым водородом была получена только дийодкоричная кислота. Этот пример показывает, что восстановительная способность HI настолько велика, что он восстанавливает SeO2 до Se, а затем йод присоединяется к тройной связи исходной кислоты, что делает невозможным использование системы SeO2/HI для получения 3-йодбензо[Ь]селенофенов.
а-
Et\0, 20-25°C
<
"Se 9 (92%)
Схема 4
При изучении электрофильного присоединения SeCl4 и SeBr4 к пропаргиловым спиртам (10) было установлено, что образующийся дихлорид (^.7)-бис(Р-хлорвинил)селена (11) претерпевает перенос галогена на одну из двойных связей и далее фрагментируется и цик-лизуется [30]. В результате данного превращения получается смесь 3-галогено-2-(галогенометил)-1-бензоселено-фена (12) и (2Е)-2,3-дигалогено-3-фенилпроп-2-ен-1-ола (13) с общим выходом 51-60 % (схема 5).
В отличие от описанных ранее [20, 31] реакций тетрагалогенидов селена с фенилацетиленом, так же приводящих к образованию бензоселенофенов, в данной работе превращение происходит через Z,Z-конфигурацию дихлорида дивинилселена (11), что препятствует мгновенной циклизации. Реакция идёт по более сложному пути, который подробно не исследовался, однако предположительно выглядит как на представленной ниже схеме (схема 5).
Схема 5
Несмотря на ряд ограничений к заместителям в исходном фенилацетилене и неудобство в работе с тет-рагалогенидами селена, реакция присоединения галоге-нида селена к арилацетилену и последующая циклизация образующегося интермедиата даёт хорошие выходы и используется при создании селенофенсодержащих полициклических структур (14) [32] (схема 6).
CHN
6
7
R
и/
R
R
R
R
3
2
+ SeBr
-HBr
о
O O
14 (79%)
Схема 6
/' \
Схема 9
Получаемые по данному методу
3-галогенбензо[Ь]селенофены удобны для дальнейшей функционализации. Таким образом, используя реакции сочетания Согонаширы, Сузуки, Стилле, реакцию Бух-вальда-Хартвига можно получать 3-С, N, S, Se замещенные бензоселенофены [4].
Для получения 2-аминозамещенных бензоселе-нофенов был использован подход, основанный на внутримолекулярном нуклеофильном замещении 2-арилэтенсе-ленолата (16), который легко образуется при разложении
4-(3-нитроарил)-1,2,3-селенадиазолов (15) под действием щелочи в избытке вторичного амина (схема 7). Протекание данной циклизации невозможно без активирующего действия нитрогруппы в ароматическом заместителе [33, 34]. Было показано, что внутримолекулярное замещение может протекать по двум направлениям в зависимости от условий - как ипсо-замещение хлора в инертной атмосфере с образованием 2-амино-5-нитробензо[Ь]селенофе-нов (17) [33, 34] или как нуклеофильное окислительное замещение водорода с образованием 2-амино-5-нитро-7-хлорбензо[Ь]селенофенов (18) [35, 36].
® е Se._NR22
KOH o2NU д '
ÏN -N2
^Se K
nhr22
no2
[O] ^ fl ;| Vnr2.
R'
R'=H. Cl
R2=Et. i-Pr.Û [J
N ' N
O2N
Q.ïï.o
Схема 7
Кроме того, незамещенные бензо[Ь]селенофены, а также имеющие метильный или фенильный радикалы во втором или третьем положениях можно получать с высокими выходами (80-93%) на основе реакции свободно-радикального внутримолекулярного замещения [37, 38] (схема 8). Недостатком данного метода является то, что при реакции исходного иодфенилоксирана (19) с бензсе-ленолятом натрия образуется смесь изомерных спиртов (20) и (21), из которых только один подвергается дальнейшей циклизации, поэтому требуется дополнительная хро-матографическая очистка полученной смеси. В некоторых случаях требуемый спирт (20) не является основным продуктом, что позволяет говорить о труднодоступности исходных соединений.
Схема 8
Также был описан случай получения 2-бензоила-мино-3-фенилбензо[Ь]селенофена (24) в мягких условиях при взаимодействии дифенилдиазометана (22) и бензои-лизоселеноцианата (23) с выходом 27 % [39] (схема 9), но работа в этом направлении продолжена не была.
Синтез бензоселенофена с образованием ребра «d» или «е»
Группа бельгийских исследователей была одной из первых, кто в середине 60-х годов прошлого века начал искать общие методы синтеза бензо[Ь]селенофена и его замещённых производных. Их долгая и плодотворная работа в этом направлении привела к синтезу селеносо-держащих аналогов фотосенсибилизирующего препарата псоралена [2] и алкалоида псилоцина [3].
На примере синтеза 5-нитробензо[Ь]селенофен-2-карбоновой кислоты (26) были проанализированы различные подходы к построению селенофенового гетеро-цикла (схема 10) и выявлены наиболее на тот момент оптимальные (с точки зрения доступности исходных соединений и выходов конечного продукта) [40].
O O
O2N^/wCH=CH-COOH Se Br
Схема 10
Было показано, что путь через 2,2'-формил-4,4'-динитродиселениддифенил (25) является наиболее удобным. Выход конечной кислоты из расчета на диальдегид составил 30 %.
Однако при конструировании бензоселенофе-нов, содержащих во втором и третьем положениях другие функциональные группы, эти же исследователи использовали другие приведённые на схеме подходы. В частности, было показано, что если взять любой стирол (27), имеющий в орто-положении селеноэфирную группу, а в ß-положении при кратной связи водород, карбоксил или сложноэфирную группы, то при последовательном действии бромом и пиридином можно получать различные производные бензо[Ь]селенофена (28) с хорошими выходами [41] (схема 11).
R2
R1 ВГ2 |
R1=H, COOH, COOAlk R2=H, Alk, Ph, CN, Ac R3=H, Alk, Ph
Схема 11
Другой похожий метод заключается в кватерни-зации селеноэфиров (29), имеющих в орто-положении карбонильную группу, под действием производных бро-муксусной кислоты и последующей циклизации-декварте-
Me
20°C
Ph N
äP-N® + Se=C=N
O
-n2
N,- -Se N
O
O
o2n
JN
O2N
R'=Cl
R'=a. h
R2= Et
R
R4=H. Me
низации соли (30) [42] (схема 12). Для большинства случаев промежуточные селенониевые соли выделены и охарактеризованы. Выход конечных гетероциклов составляет чаще всего 70-80 %.
R3
29
: H, CH3, Ph
= ЮН^ C4H9
= OH, Ph, OCH3, CN, CH3
Se
Br r2 e R
Ac2O пиридин
KHSO4
Схема 12
O
CH3 _ SeCH3 75-80%
SeBr 80-86%
R'=NO2, OCH3, OH, nh2
R2= COOH, CN, H, ch2nhcoch3, conh2, ch2nh2
Схема 13
Несмотря на то, что функционализации с целью получения 3-С, N, S, Se замещенных бензоселенофе-нов, как было показано [4], можно успешно подвергать и 3-бромбензоселенофены, лучшие результаты в катализируемых соединениями переходных металлов реакциях кросс-сочетания достигаются с йод-производными, общего эффективного метода синтеза которых до недавнего времени не существовало.
Решение было предложено Лароком, и эффективность метода показана на большом количестве примеров [44, 45].
Для получения 2,3-дизамещенных бензо[Ь]селе-нофенов (36) Ларок использовал реакцию электрофиль-ной циклизации орто-ацетилензамещённых селеноани-золов (35). В качестве электрофилов применялись 12, 1С1, Вг2, N-бромсукцинимид, РЬ^еВг, Нд(ОАс)2. Селенсодер-жащие алкины были синтезированы с помощью реакции сочетания Соногаширы из 2-йодселенанизола (34) и различных терминальных алкинов (схема 14).
орто-йоданилина через соль диазония с выходом 35% по методу, предложенному ранее [46].
Этот недостаток стремились устранить испанские исследователи, применив реакцию литиирования для введения селенометильной группы в бензольное кольцо [47] (схема 15). И, кроме того, они получили по методу Ла-рока 3-галоген-7-^^диэтилкарбомоилбензо[Ь]селено-фены (37).
SeMe OC(O)NEt2 75%
SeMe OC(O)NEt2 r. R=Ph (71%) " -5H11 (75%)
Бензо[Ь]селенофены (33), незамещённые во 2 положение, образовывались по реакции Виттига между селеноиндоксилом (32) и соответствующим алкилидент-рифенилфосфораном (схема 13). Сами селеноиндоксилы (32) как с акцепторным, так и с донорным заместителем в 5-ом положении были получены в 3 стадии из соответствующих ацетофенонов (31). Таким образом, удалось синтезировать селеносодержащий аналог серотонина с общим выходом 25 % [43].
R= n-C5H
Схема 15
OC(O)NEt2 37 (72-91%)
E=I2 NBS Hal=I, Br
Метод Ларока активно применяется, в том числе и на ключевых стадиях при конструировании более сложных молекул, содержащих несколько бензоселенофено-вых фрагментов [7, 10].
Брадсма был одним из первых, кто предложил для синтеза бензо[Ь]селенофена (38) использовать реакцию литиирования, а в качестве источника селена - элементный селен [48, 49]. Вне зависимости от того, использовалось ли орто-калиевое или литиевое производное, в обоих случаях под действием красного селена в присутствие трет-бутанола и гексаметилфосфортриамида (ГМ-ФТА) с одинаковым выходом 75 % получался бензо[Ь]се-ленофен (38) (схема 16).
38 (75%)
Схема 16
Позже использование реакции литиирования и элементного селена легло в основу one-pot метода синтеза 2-алкил- или арил-замещённых бензселенофенов [50]. Орто-бромэтинилбензолы (39) литиировались в безводном эфире под действием трет-бутилата лития, затем обрабатывались элементным селеном и при последующем добавлении этанола подвергались внутримолекулярной циклизации с образованием единственного продукта - 2-замещённого бензо[Ь]селенофе-на (40а-д) (схема 17). Кроме того, было показано, что триметилсилильный заместитель может быть легко удалён под действием боргидрида натрия в этаноле с образованием незамещённого бензо[Ь]селенофена (38) (выход 54 %).
35 (47-91 Схема 14
36 (76-98%)
Реакция циклизации проходит при комнатной температуре в растворе хлористого метилена за 1-2 ч (но в некоторых случаях требуется до 48 ч) с высокими выходами. Заместители при тройной связи исходного соединения - это, как правило, алкильные или арильные группы, которые могут дополнительно содержать такие заместители как нитрил-, гидроксил-, нитро-, метокси- и сложноэ-фирную-группы [45].
Несмотря на то, что сама реакция циклизации проходит в мягких условиях и с высокими выходами, исходные селенсодержащие соединения не являются легкодоступными и получаются в несколько стадий не всегда с высокими выходами. Так, используемый Лароком 2-йод-селенанизол (34), был получен 2 стадийным синтезом из
~Se 38 (54%)
40 а) R=Me (67%) 40 б) R=n-Bu (77%) 40 в) R=f-Bu (64%) 40 г) R=Ph (78%) 40 д) R=TMS (57%)
H
Схема 17
В качестве источника селена для синтеза 2-ал-кил, арил- (40 г, е) или незамещенных бензоселенофе-нов (38) из различных орто-галогенэтинилбензолов (39) был использован селенид натрия, получаемый in situ из боргидрида натрия и элементного селена в этаноле [51] (схема 18). Как и в предыдущем случае [50] триметил-силильный заместитель легко удалялся в условиях синтеза, позволяя получать незамещённый бензо[Ь]селено-фен (38).
O
R
R
C
2
3
R
R
O
43-83%
R
R
2
R
3
R
O
O
O
Э R
R
R
R
32 (75-98%)
CH R
R
R=TMS
R
R
ЫаВН4 —
39 38, 40 (г-е)
40 г) Р=Р(1 (73%)
40 д (38)) Р=ТМв (Н) (77%)
40е)Р=СвИ1з(81%)
Схема 18
Чуть позже этот же метод был применён для конструирования конденсированных гетероциклов на основе 1,5-дихлор-2,6-диэтинилнафталинов (41) [9] (схема 19). Преимущество метода заключается в том, что и введение селена в органическую молекулу, и циклизация, проходят в одну лабораторную стадию и не требуют катализа. Однако, как и в методе Ларока, синтез исходных орто-галогенари-лацетиленов (41) осуществляется при катализе соединениями палладия и меди, т.е. в условиях реакции Сонога-ширы. Метод позволяет получать целевые продукты (42) с высокими выходами (73-94 %), хотя и не является очень дешевым и экологичным.
R - H
Pd(PPh3)2Cl2
Фенилпропаргил селенид (52), полученный взаимодействием PhSeNa и пропаргилбромида, при нагревании в хинолине до 210°С в течение 3 часов (условия тио-Кляйзеновской перегруппировки) превращается в 2-метилбензо[Ь]селенофен (40а) с выходом 22 % [53] (схема 22). Условия проведения реакции не оптимизировались.
(Г
52
n
210°c
40a (22%)
Схема 22
Схема 19
В последние 5 лет наметилась тенденция к развитию методов получения замещенных бензо[Ь]селено-фенов каталитическими реакциями, которые позволяют проводить синтез в мягких условиях и с высокими выходами, но имеют ограничения по заместителям.
Так, в частности, была предложена реакция внутримолекулярной циклизации орто-алкинилфенил алкил селенидов (53), катализируемая РКЬ. В результате образуются 2,3-дизамещенные бензоселенофены (54) в исключительно мягких условиях (схема 23). Выходы в большинстве случаев составляли 80-98%, однако для R2=Ph реакция не протекала вовсе, а наилучшие выходы (9899%) достигались только при R2=p-MeOC6H4. Помимо хлорида платины (II) эта реакция может катализироваться АиС1, АиВг3, PtBr2 и РГС14, однако менее эффективно [54].
Было показано, что получать бензо[Ь]селенофены можно и на основе радикальной реакции орто-замещенного селенанизола (43) [1]. Этот подход заключается в тандемной реакции присоединения ароматического радикала (44) к ал-кину и последующей циклизации промежуточного интерме-диата (45) с отщеплением метильного радикала (схема 20). Реакция проводится в одну лабораторную стадию и идёт с конверсией 19-50 %. Выходы конечных продуктов (46) составляют 7-30 %. В случае разветвлённого заместителя (R2=TMS) реакция не протекает вовсе, а в отсутствии электронакцеп-торных заместителей выходы составляют 7-9 %.
® в N2 BF4
Se' 43
R2 Me
ДМСО/Н2О
O
Cl SeCl
R3NH2 (50)
CO
R1
AcOEt 0°C
oe
Se
49 (20-78%) H2O
R - CN, COOEt, COPh, COMe, NO2, PO3Et2 R2= Ph, Me R3=MeNH,PhNH,OH
R1
Se R2
PtCl2
толуол 25° С
Se R1
53
54
R1- Ph, p-F3CC6H4, 2,6-F2C6H3, циклопентил, f-Bu, n-Pr; R2=p-MeOC6H4, MeO, Me3Si(CH2)2O, Ph, TIPSO; R3, R4= H,F
R1= Ph, C02Et, CH20H, CH2NH2, TMS R2= H, C02Et
Схема 20
3-Гидроксибензо[Ь]селенофены (51), имеющие во втором положении различные электроноакцепторные группы, были получены на основе соответствующих 2,2-диза-мещённых бензо[Ь]селенофен-3(2Н)-онов (49) (схема 21). Последние были синтезированы из 2-(хлороселено)бензо-ил хлорида (47) и различных C-H кислот (48) под действием триэтиламина в этилацетате. Для трансформации селе-нофенонов (49) в бензоселенофены (51) использовались различные N-нуклеофилы (50), природа которых не оказывала существенного влияния на выходы конечных продуктов (во всех случаях они были высокие, 72-98 %) [52].
Схема 23
Другой каталитический метод был недавно предложен индийскими исследователями. В результате реакции Хека между алкеном и генерируемым in situ селено-палладиевым циклом, получаемым из соли палладия и орто-селенанизол замещённого пропаргилимина (55), образуются (Е)-3-алкенилбензо[Ь]селенофены (56) (схема 24). Реакция идёт с хорошими выходами и позволяет получать в одну лабораторную стадию различные по структуре 3-алкенилбензо[Ь]селенофены (56) путём варьирования используемых алкинов, перфторалкильных групп, замещённых анилинов и алкенов [55].
NAr
55
Ar=Ph, p-Cl-CeH4 R= Me, n-Bu
CH3COOH MeOH
0°C
CF3 56 (51-60%)
Схема 24
Схема 21
Синтез бензоселенофена с образованием ребра «с»
Существует всего несколько примеров получения бензо[Ь]селенофенов, заключающихся во внутримолекулярной циклизации с образованием ребра «с» селено-фенового фрагмента [56-58] (Схема 25). Выходы варьируются от 10 до 61 %. Эти примеры являются теми или иными модификациями реакции Бишлера, используемой
2
R
R
R
R
R
R
R
FeSO4
R
46 (7-30%)
O
R
O
O
R
R
1
N-R
- R2-CH=N-R
для синтеза индолов, но в случае с бензоселенофенами такой метод не получил широкого распространения.
H3CO, Se-
-OCH3
(a). (b) 140 °C
(a): P2O5, ПФК, R=H, выход 10% (b): ксилол, ПФК, R=OCHs, выход 61%
Схема 25
Методы синтеза бензо[Ь]селенофенов, заключающиеся в формировании конденсированных бензольных колец
Число известных примеров синтеза бензо[Ь]селе-нофенов на основе реакций аннелирования производных селенофена (направление 4, схема 1) не так велико [5964] - это ряд синтезов на основе взаимодействия перхлоратов селенофено[2,3-с]- и селенофено[3,2-с]пирилия (57, 58) со вторичными аминами или водно-спиртовыми растворами щелочей (схема 26) [59-62];
R=H, R'=R''=Me (30%) R=R'=H, R''=Et (47%) R=Me, R'=H. R''=Et (!"" R=R'=R''=Me (37%)
R=Me, R'=H ( R=R'=Me (51 % R=H, R'=Me (23%) R=R'=H (20%)
Схема 26
синтез 2-цианобензо[Ь]селенофена (60) из селе-набицикло[3.1.0]гексена (59) (схема 27) [63]
5Пк -
NC Se CN
ÎTVcn
60 (35%)
o-TMSC6H4I(OTf)Ph _n-Bu4NF
CH2CI2 0-20°C
C^CN Схема 27
и синтезы на основе реакции Дильса-Альдера, где диенофилом выступают нитроселенофены (61а,б), а в качестве диена были взяты изопрен и 1-диэтиламино-3-трет-бутилдиметилсилокси-1,3-бутадиен (схема 28) [64].
/ 1 . —
Se 61a, б
а) R'=H, R2=NO2
б) r' = no2, r2=h
N(Et)2
СИ
Se _
G'=OTBS, g2=h g'=h, g2=otbs
Схема 28
В целом, методы синтеза бензоселенофенов, заключающиеся в конструировании бензольного фрагмен-
та, менее распространены и хуже разработаны, чем методы синтеза, в которых на последней стадии образуется селенофеновый цикл. Причина такой диспропорции заключается, по-видимому, в том, что для построения селенофенового цикла при имеющемся бензольном можно использовать дешевые неорганические селеносодержащие соединения, а в методах, исходящих из готового селенофена, этот гетероцикл требуется получать предварительно, что суммарно делает синтез более трудоёмким.
Заключение
Из анализа литературных данных следует, что наиболее эффективными и получившими распространение способами получения бензо[Ь]селенофенов являются реакции внутримолекулярной циклизации, когда атом селена электрофильно замещает водород в орто-положении бензольного кольца (образование ребра «а» селенофенового фрагмента) или синтезы, при которых селен атакует кратную связь заместителя, находящегося относительно него в орто-положении (образование ребра «е»). К достоинствам первого пути относится возможность использовать доступные неорганические источники селена и отсутствие необходимости предварительного введения селена в ароматическое кольцо, а также в этих синтезах, как правило, не требуется применение дорогостоящих катализаторов. К недостаткам можно отнести неудобство работы с токсичными тетра-галогенидами селена и ограниченный набор заместителей, которые можно получать при таком подходе, во втором и третьем положениях образующихся бензо[Ь]се-ленофенов. Этих недостатков лишён второй путь (мягкие условия, большее число возможных заместителей в положениях 2 и 3), но синтез исходных орто-ацетилен-замещенных селенанизолов требует применение пал-ладиевых катализаторов, а в некоторых случаях и сама циклизация катализируется соединениями палладия, платины, золота [54, 55].
Литература
1. Staples M. K., Grange R. L., Angus J. A., Ziogas J., Tan N. P. H., Taylor M. K., Schiesser C. H. Tandem free-radical addition/substitution chemistry and its application to the preparation of novel ATI receptor antagonists // Org. Biomol. Chem. 2011. V. 9. P. 473-479.
2. Jakobs A. E., Christiaens L. E., Renson M. J. Synthesis of Monosulphur and Monoselenium Analogues of Psoralen // Tetrahedron. 1994. V. 50, № 31. P. 9315-9324.
3. DariA., Christiaens L. E., Renson M. J. Synthesis of Selenopsilocine (3-Dimethylaminoethyl-4-Hydroxibenzo[b] selenophene) // Heterocycles. 1992. V. 34, № 9. P. 17371748.
4. Arsenyan P., Paegle E., Belyakov S., Shestakova I., Jaschenko E., Domracheva I., Popelis J. Synthesis, structure and cytotoxicity of 3-C, N, S, Se substituted benzo[b] selenophene derivatives // Eur. J. Med. Chem. 2011. V. 46. P. 3434-3443.
5. Takimiya K., Kunugi Y., Konda Y., Niihara, N. Ot-subo T. 2,6-Diphenylbenzo[1,2-b:4,5-b']dichalcogenophenes: A New Class of High-Performance Semiconductors for Organic Field-Effect Transistors // J. Amer. Chem. Soc. 2004. V. 126. P. 5084-5085.
6. Takimiya K., Kunugi Y., Konda Y., Ebata H., Toyo-shima Y., Otsubo T. 2,7-Diphenyl[1]benzoselenopheno[3,2- b] [1]benzoselenophene as a Stable Organic Semiconductor for a High-Performance Field-Effect Transistor // J. Amer. Chem. Soc. 2006. V. 128. P. 3044-3050.
7. Ebata H., Miyazaki E., Yamamoto T., Takimiya K. Synthesis, Properties, and Structure of Benzo[1,2-b:4,5-b']bis[b]benzothiophene and Benzo[1,2-b:4,5-b']bis[b]benzo-selenophene // Org. Lett. 2007. V. 9, № 22. P. 4499-4502.
8. Yamamoto T., Takimiya K. Facile Synthesis of Highly rc-Extended Heteroarenes, Dinaphtho[2,3-b:2',3'-f] chalcogenopheno[3,2-b]chalcogenophenes, and Their Ap-
R
R
R
R
+
plication to Field-Effect Transistors // J. Amer. Chem. Soc.. 2007. V. 129. P. 2224-2225.
9. Shinamura S., Miyazaki E., Takimiya K. Synthesis, Properties, Crystal Structures, and Semiconductor Characteristics of Naphtho[1,2-b:5,6-b']dithiophene and -disele-nophene Derivatives // J. Org. Chem. 2010. V. 75, № 4. P. 1228-1234.
10. Nakano M., Niimi K., Miyazaki E., Osaka I., Takimiya K. Isomerically Pure Anthra[2,3-b:6,7-b']-difuran (an-ti-ADF), -dithiophene (anti-ADT), and -diselenophene (anti-ADS): Selective Synthesis, Electronic Structures, and Application to Organic Field- Effect Transistors // J. Org. Chem. 2012. V. 77. P. 8099-8111.
11. Murphy P. J. Product class 7: benzo[b]seleno-phenes. In Science of Synthesis; Thomas, E. J., Ed.; Georg Thieme Verlag: Stuttgart, New York, 2001. V. 10. P. 265-299;
12. Murphy P. J. Product class 9: dibenzoseleno-phenes. In Science of Synthesis; Thomas, E. J., Ed.; Georg Thieme Verlag: Stuttgart, NY, 2001. V. 10. P. 307-323.
13. Абраменко П.И. Полиметиновые красители -производные селенонафтено[2,3^]тиазола // Химия гете-роцикл. соединений. 1971. Т. 7, № 4. P. 459-461.
14. Umezawa S. Synthese der kondenisierten Selenophene durch Einwirkung von Acetylen auf Selen // Bull. Chem. Soc. Jpn. 1939. V. 14, № 9. P 363-373.
15. Mitra R.B., Rabindran K., Tilak B.D. A New Synthesis of Benzoselenophene // Curr. Sci. 1954. Vol. 23, № 8. P. 263.
16.. Юрьев Ю.К, Мезенцова Н.Н., Мелентьева Т.А., Трещова Е.Г. Химия селенофена. VII. Синтез и аце-тилирование 3-арилселенофенов и 2,3-бензоселенофена // Журн. общ. химии. 1957. Т. 27, № 8. С. 2260-2267.
17. Hansch C., Geiger C. Notes- Catalytic Synthesis of Heterocycles. XI. Dehydrocyclization of o-Ethylbenzen-eselenol to Selenonaphthene // J. Org. Chem. 1959. V.24, № 7. P. 1025-1026.
18. Magdesieva N. N., Vdovin V. A. Synthesis of benzo[b]selenophene and its methyl homologs // Khimiya Geterotsiklich. Soedinenii. 1970. V. 6, № 11. P. 1375-1379.
19. Дерягина Э.Н., Корчевин Н.А. Удобный метод синтеза бензо[Ь]селенофенов // Журн. общ. химии. 1997. Т. 67, № 9. С. 1582.
20. Riley R. F., Flato J., McIntyre P. Selenium Heterocyclic from the Reaction of Diphenylacetylene and Selenium Tetrachloride // J. Org. Chem. 1963. V. 28. P. 1138-1139.
21. Lendel V. G., Pak V. I., Petrus V. V., Kiyak M. Yu., Migalina Yu. V. Preparative Synthesis Of Benzo[b]thio (sele-no, telluro)phene Derivatives // Khimiya Geterotsiklich. Soed-inenii. 1990. № 10. P. 1106 1109.
22. Мигалина Ю.В., Галла-Бобик С.В., Лендел В.Г., Станинец В.И. Реакции производных фенилацети-лена с тетрахлор- и тетрабромселеном в двухфазной системе // Химия гетероцикл. соединений. 1981. № 9 С. 1283.
23. Зборовский Ю.Л., Левон В.Ф., Станинец В.И. Гетероциклизация фенилацетиленфосфоновой кислоты под действием диоксида селена и бромистого водорода // Журн. общ. химии. 1994. Т. 64, № 9. С. 1567.
24. Зборовский Ю.Л., Левон В.Ф., Станинец В.И. Гетероциклизация замещенных фенилпропиоловых кислот под действием диоксида селена и галогеноводородов // Журн. общ. химии. 1996. Т. 66, № 11. С. 1847-1850.
25. Смирнов-Замков И.В., Зборовский Ю.Л., Станинец В.И. Гетероциклизация фенилацетиленсульфами-да под действием бромистого водорода и двуокисей серы и селена // Журн. орг. химии. 1979. Т. 15, № 8. С. 17821783.
26. Левон В.Ф., Зборовский Ю.Л., Станинец В.И. Реакции гетероциклизации амидов фенилпропиоловых кислот под действием диоксидов серы или селена и гало-геноводородных кислот // Журн. общ. химии. 1998. Т. 68, № 2. С. 288-291.
27. Зборовский Ю.Л., Станинец В.И., Сайченко Л.В. Гетероциклизация нафтилпропиоловых кислот под
действием бромистого водорода и двуокисей серы или селена // Журн. орг. химии. 1992. Т. 28, № 4. С. 760-763.
28. Lendel V. L., Migalina Yu. V., Galla S. V., Koz'min A. S., Zefirov N. S. Organic compounds of selenium and tellurium // Khimiya Geterotsiklich. Soedinenii. 1977. V. 13, № 10. P. 1072-1074.
29. Potapov V. A., Khuriganova, O. I., Amoso-va S. V. Efficient Procedure of Preparation of 3-Bromo-2-phenylbenzo[b]selenophene from Selenium Dibromide and Diphenylacetylene // Rus. J. Org. Chem. 2010. V. 46, № 9. P. 1421-1422.
30. Braverman S., Pechenick-Azizi T., Gottlieb H. E., Sprecher M. Synthesis and Reactivity of Divinylselenium Di-chlorides and Dibromides // Synthesis. 2011. № 4. P. 577584.
31. Minh T. Q., Christiaens L., Renson M. Halogena-tion du Benzo[b]sélénophène et de ses Dérivés // Bull. Soc. Chim. Fr. 1974. №10. Р. 2239-2243.
32. Arsenyan P., Vasiljeva J., Belyakov S. Synthesis and molecular structure of the methyl ester of 3-bromo-2-(2-hydroxy-2-propyl)-7-oxo-7H-selenolo[2,3-/]chromene-8-carboxylic acid // Khimiya Geterotsiklich. Soedinenii. 2011. V. 47, № 2. P. 237-241.
33. Петров М. Л., Ляпунова А. Г., Андросов Д. А. Новый метод синтеза 2-аминобензо[Ь]селенофенов из 4-(2-хлорарил)-1,2,3-селенадиазолов // Журн. орг. химии. 2012. Т.48, № 1. С. 151-154.
34. Lyapunova A. G., Petrov M. L., Androsov D. A. A convenient synthesis of benzo[b]chalcogenophenes from 4-(2-chloro-5-nitrophenyl)-1,2,3-chalcogenadiazoles // Tetrahedron Lett. 2013. V. 54, № 26. P. 3427-3430.
35. Lyapunova A. G., Petrov M. L., Androsov D. A. A Novel Synthesis of Benzo[b]selenophenes via Regioselec-tive Intramolecular Transformation of 4-(3-Nitroaryl)-1,2,3-selenadiazoles // Org. Lett. 2013. V. 15, № 7. P. 1744-1747.
36. Петров М. Л., Ляпунова А. Г., Андросов Д. А. Новое превращение 4-(нитроарил)-1,2,3-селенадиазолов в бензо[Ь]селенофен-2-амины // Журн. орг. химии. 2013. Т. 49, № 4. С. 644-646.
37. Schiesser C. H., Sutej K. Homolytic Substitution at Selenium: A Convenient Synthesis of Benzoselenophenes // Tetrahedron Lett. 1992. V. 33, № 35. P. 5137-5140.
38. Lyons J. E., Schiesser C. H., Sutej K. Free-Radical Homolytic Substitution at Selenium: An Efficient Method for the Preparation of Selenophenes // J. Org. Chem. 1993. V. 58. P. 5632-5638.
39. L'abbe G., Dekerk J.-P., Martens C., Toppet S. Chemistry of N-Sulfonyl-Substituted Thiiranimines // J. Org. Chem. 1980. V. 45. P. 4366-4371.
40. Marechal G., Ruwet A., Renson M., Buu-Hoi. N.P. Nouvelle Voie D'Obtention Rentable Du Nitro-5-Benzo(b) Sélénophène Comparée a D'Autres Méthodes // Bull. Soc. Chim. Belg. 1970. V. 79. P. 601-610.
41. Ruwet A., Renson M. Méthode Nouvelle et Générale de Synthése des Cycles Benzo(b)thiophene et Benzo(b)sélénophene // Bull. Soc. Chim. Belg. 1970. V. 79, № 11-12 P. 593-599.
42. Christiaens L., Renson M. Une Synthèse Nouvelle De Derivés Du Benzo[b]Sélénophène // Bull. Soc. Chim. Belg. 1968. V. 77. P. 153-164.
43. Laitem L., Thibaut P., Christiaens L. Synthèse de l'analogue sélénié de la sérotonine // J. Heterocycl. Chem. 1976. V. 13. P. 496-473.
44. Mehta, S. Waldo J. P., Larock R. C. Competition Studies in Alkyne Electrophilic Cyclization Reactions // J. Org. Chem. 2009. V. 74, № 3. P. 1141-1147.
45. Kesharwani T., Worlikar S. A., Larock R. C. Synthesis of 2,3-Disubstituted Benzo[b]selenophenes via Electrophilic Cyclization // J. Org. Chem. 2006. V.71, № 6. P. 2307-2312.
46. Luxen A., Christiaens L. Synthese nouvelle et rapide d'alkylseleno et alkyltelluroarenes au moyen d'ethers-couronnes // Tetrahedron Lett. 1982. V. 23, № 38. P. 39053908.
47. Sanz R., Guilarte V., Hernando E., Sanjuan A. M. Synthesis of Regioselectively Functionalized Benzo[b] thiophenes by Combined ortho-Lithiation-Halocyclization Strategies // J. Org. Chem. 2010. V. 75, № 21. P. 74437446.
48. Hommes H., Verkruijsse H. D., Brandsma L. Dimetallation of phenylacetylene. Selective ortho-substitution // J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1981. P. 366-367.
49. Brandsma L., Hommes H., Verkruijsse H. D., de Jong. R. L. P. Dimetallation of phenylacetylene. Synthesis of ortho-substituted derivatives of phenylacetylene, benzo[b]selenophene and benzo[b]tellurophene // Recl. Trav. Chim. Pays-Bas 1985. V. 104, № 9. P. 226-230.
50. Sashida H., Sadamori K., Tsuchiya T. A Convenient One-Pot Preparation of Benzo[b]-tellurophenes, -selenophenes, and -thiophenes from o-Bromoethynylben-zenes // Synth. Commun. 1998. V. 28, № 4. P. 713-727.
51. Kashiki T., Shinamura S., Kohara M., Miyazaki E., Takimiya K., Ikeda M., Kuwabara H. One-pot Synthesis of Benzo[b]thiophenes and Benzo[b]selenophenes from o-Halo-Substituted Ethynylbenzenes: Convenient Approach to Mono-, Bis-, and Tris-Chalcogenophene-Annulated Benzenes // Org. Lett. 2009. V. 11, № 11. P. 2473-2475.
52. LisiakR., Miochowski J. Facile Method for Conversion of 2-(Chloroseleno)benzoyl Chloride into 2-Substi-tuted 3-Hydroxybenzo[b]selenophenes // Synth. Commun. 2009. V. 39. P. 4271-4281.
53. Stefani H.A., Petragnani N., Ascenso M. F. C., Zeni G. Study Toward the Synthesis of Selenofurans via Seleno-Claisen Rearrangement of Allyl Arylselenides // Synth. Commun. 2003. V. 33, № 12. P. 2161-2166.
54. Sato T., Nakamura I., Terada M. Platinum-Catalyzed Multisubstituted Benzo[b]selenophene Synthesis // Eur. J. Org. Chem. 2009. P. 5509-5512.
55. Karkhelikar M. V., Racharlawar S. S., Salian
S. M., Sridhar B., Likhar P. R. V. Heck-type coupling of in-tramolecularly-generated thiopalladacycles with alkenes: One pot syntheses of 3-alkenylbenzo[b]thiophenes // J. Or-ganomet. Chem. 2012. V. 706-707. P. 128-134.
56. Mitra R.B., Rabindran K., Tilak B.D. A New Synthesis of Benzoselenophene // Curr. Sci. 1954. Vol. 23, № 8. P. 263.
57. Cherif M., Cotelle P., Catteau J.-P. General Synthesis of 2,3-Substituted 5-Membered Heterocyclic Quinones // Heterocycles. 1992. V. 34, № 9. P.1749-1758.
58. Schultz A. G. Heteroatom directed photoaryla-tion. Photochemistry of an organoselenide // J. Org. Chem. 1975. V. 40, № 23. P. 3466-3467.
59. Dulenko V.I., Alekseev N.N. Synthesis and some reactions of selenopheno[2,3-c]pyrylium salts // Khi-miya Geterotsikl. Soedinenii. 1973. V. 9, № 7. P. 845-849.
60. Дуленко В. И., Алексеев Н. Н. Получение и некоторые реакции селенофено[3,2-с]пирилиевых солей // Химия гетероцикл. соединений. 1973. Т. 9, № 9. С. 1212-1215.
61. Дуленко В. И., Алексеев Н. Н., Капкан Л.М. Рециклизация селенофенопирилиевых солей в щелочной среде // Химия гетероцикл. соединений. 1973. Т. 9, № 10. С. 1342-1344.
62. Дуленко В. И., Алексеев Н. Н. Синтез 5-диа-лкиламинопроизводных тионафтена и бензоселенофе-на // Докл. АН. 1972. Т. 206, № 2. С. 351-354.
63. Honda E., Watanabe S., Iwamura T., Kataoka T. Novel Ring Transformation of Dehydroselenines to Sele-nabicyclo[3.1.0]Hexenes // Heterocycles. 2001. V. 55, № 3. P. 465-568.
64. Rosa C. D., Kneeteman M., Mancini P. Behaviour of selenophenes substituted with electron-withdrawing groups in polar Diels-Alder reactions // Tetrahedron Lett. 2007. V. 48. P. 7075-7078.
