РАДИКАЛЬНОЕ СУЛЬФОНИЛИРОВАНИЕ И ТИОЛИРОВАНИЕ С ОБРАЗОВАНИЕМ СТАБИЛЬНЫХ ЕНАМИНОВ Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 547.024

Доронин М.М., Мулина О.М., Терентьев А.О.

РАДИКАЛЬНОЕ СУЛЬФОНИЛИРОВАНИЕ И ТИОЛИРОВАНИЕ С ОБРАЗОВАНИЕМ СТАБИЛЬНЫХ ЕНАМИНОВ

Доронин Михаил Максимович - аспирант 2-го года обучения Институт органической химии им. Н. Д. Зелинского Российской академии наук; [email protected]

Мулина Ольга Михайловна - кандидат химических наук, научный сотрудник; Институт органической химии

им. Н. Д. Зелинского Российской академии наук,

Россия, Москва, 119991, Ленинский проспект, дом 47.

Терентьев Александр Олегович - доктор химических наук, чл.-корр. РАН;

Институт органической химии им. Н. Д. Зелинского Российской академии наук,

Россия, Москва, 119991, Ленинский проспект, дом 47.

В статье рассмотрены процессы окислительного сульфонилирования и тиолирования винилазидов как в условиях электролиза, так и при окислении ацетатом марганца (III). Результатом данных процессов являются труднодоступные N-незамещенные сульфонилированные и бистиолированные енамины, образование которых основано на уникальной способности винилазидов перехватывать радикалы с отщеплением молекулярного азота.

Ключевые слова: электросинтез, окислительное сочетание, сульфонилирование, тиолирование, енамины.

SULFONYL AND THIYL RADICALS MEDIATED SYNTHESIS OF STABLE ENAMINES

Doronin M.M.1, Mulina O.M.1, Terent'ev A.O.1

1 Zelinsky Institute of Organic Chemistry, Russian Academy of Sciences, 47 Leninsky Prospect, 119991 Moscow, Russian Federation

The article discusses processes of oxidative sulfonylation and thiolation of vinyl azides both under electrolysis conditions and during oxidation with manganese (III) acetate. The result of these processes is hard-to-reach N-unsubstituted sulfonylated and bisthiolated enamines, the formation of which is based on the unique ability of vinyl azides to trap radicals through elimination of molecular nitrogen. Key words: electrosynthesis, oxidative coupling, sulfonylation, thiolation, enamines.

В последние годы метод окислительного сочетания стал мощным инструментом в органическом синтезе [1]. Такой подход позволяет вводить раннее недоступные заместители, усложнять структуру субстратов на последних стадиях и вводить заместители в отсутствии уходящих групп. Особенно интересны процессы окислительного сочетания, приводящие к селективному и предсказуемому образованию связей С-Б.

Важными интермедиатами процессов окислительного сульфонилирования и тиолирования являются сульфонильные[2] и тиильные[3] радикалы, источниками которых зачастую являются сульфонил гидразиды, соли сульфиновых кислот, тиолы и дисульфиды, соответственно. В ходе таких процессов источник Б-центрированных радикалов окисляется под действием окислителя с образованием Б-центрированных радикалов, которые

затем перехватываются кратными связями с образованием продуктов по типу А, либо в ходе предварительного отрыва атома водорода от субстрата, содержащего С-Н связи, радикалами, рекомбинирует с образующимся С-центрированным радикалом с образованием продуктов по типу В (рис.1).

Несмотря на положительные аспекты окислительного сочетания, такие как атом-эффективность, широкий ряд субстратов, простота исполнения, существует ряд недостатков, которые заключаются в переокислении и фрагментации исходных соединений [1]. Нетривиальность такого подхода заключается в том, что исследователю необходимо лавировать между процессами фрагментации и переокисления с целью достижения продукта окислительного сочетания.

R [S]

R [S].

R—[S] S'centered radical source fOX - oxidant

radical acceptors

[S]-R [S]-R

- ' ( or

A

VY

в

C S products

Рис.1 Общая схема процессов окислительного сочетания с участием S-центрированныхрадикалов.

Нами был обнаружен ряд процессов окислительного С-Б сочетания солей сульфиновых кислот и тиолов с винилазидами, в условиях окисления как электрическим током[4,5], так и триацетатом марганца[6], протекающее через образование сульфонильных и тиильных радикалов. Результатом такого процесса являются стабильные

сульфонилированные и бистиолированные незамещенные енамины (рис.2).

nh2oo

N-

R2SO2Na 2 or

R3SH 3

Eiectrolysis "0Г"мп(одо)з

or

NH2

R2

-R3

Рис. 2 Сульфонилирование и бистиолирование винилазидов под действием электрического тока и триацетата марганца.

Механизм электрохимического бистиолирования винилазида 1а (рис.3) начинается с анодного окисления йодид-аниона с образованием молекулярного йода, который затем взаимодействует с тиофенолом 3а с образованием сульфенилйодида А, который в результате гомолиза дает тиильный радикал В. Радикал В перехватывается винилазидом 1а с отщеплением молекулярного азота и образованием иминильного радикала С. В ходе 1,3-водородного сдвига интермедиат С превращается в С-центрированный радикал Б, который может перехватывать тиильный радикал с образованием продукта 5а. Существует иной путь протекания данного процесса, в котором иминильный радикал С в результате отрыва атома водорода от тиофенола превращается в монотиолированный енамин Е, который перехватывает тиильный радикал с образованием С-центрированного радикала Р. В результате рекомбинации Р с радикалом йода образуется интермедиат О, последующая стадия элиминирования приводит к конечному бистиоенамину 5а

В случае сульфонилирования винилазида 1а реализуется два варианта окисления исходного

сульфинат-аниона 2a - электрохимический и химический под действием ацетата марганца (III) (рис.3). Электрохимический вариант предполагает анодное окисление йодид-аниона с образованием молекулярного йода, который может напрямую окислять сульфинат-анион 2a с образованием сульфонильного радикала I, либо с образованием сульфонил йодида H, дающего тот же сульфонильный радикал I в результате гомолиза связи S-I. Радикал I в результате перехвата винилазидом 1a инициирует образование иминильного радикала J с отщеплением молекулярного азота. Затем радикал J отрывает атом водорода от присутвующего в смеси ТГФ с образованием имина K. В результате

таутомеризации K образуется конечный енаминосульфон 4a. В случае химического окисления ацетатом марганца (III) сульфинат-анион 2a одноэлектронно окисляется триацетатом марганца с образованием сульфонильного радикала I и далее аналогично электрохимическому варианту приводит к образованию енаминосульфона 4a.

Представленные подходы позволяют получать сульфонилированные и бистиолированные N-незамещенные енамины различного строения. Так, в случае синтеза енаминосульфонов при окислении ацетатом марганца (III) ряд исходных субстратов не ограничивается только ароматическим рядом, но также эффективно протекает и для алифатических винилазидов и сульфинатов (рис.4). Для аналогичного электрохимического процесса результирующие енаминосульфоны получаются с меньшими выходами, что можно связать с наличием побочных процессов, обусловленных

использованием неразделенной электрохимической ячейки. Однако для большинства примеров в представленном ряду для электрохимического сульфонилирования винилазидов сохраняются хорошие выходы. Также был синтезирован структурный ряд N-незамещенных гем-бистиоенаминов, выходы для которых колеблются от 31% до 58% (рис.5).

V'2'

Ob

NH K

hA^SO2ph J

Рис. 3 Механизм сульфонилирования и бистиолирования под действием электрического тока и триацетата

марганца

4

+

S

Б

R

nh2 o

nh2 o S

4a, 95% (74%)

nh2 o

ё

4b, 97% (64%)

nh2o o

Ph

4e, 65%

NH2 O

' ё

4i, 88% (61%)

nh2 o

4f, 54%

nh2o o

OMe

4m, 85%

4j, 69%

NH2 O

4n, 85% (60%)

nh2 o

■ ё

4c, 91%

nh2 o

' ,ё,

4g, 45%

nh2 o

■ ё O

4k, 88%

nh2o o

nh2 o

■ ё

4d, 83% (82%)

nh2 o ё Ö

4h, 80% (33%)

nh2o o

Cioh

4l, 62%

nh2o o

s

10H21

4o, 63%

4p, 76% (20%)

Рис. 4 Структурный ряд и выходы енаминосульфонов (без скобок - при окислении ацетатом марганца (III), в

скобках при электрохимическом оксилении)

Ph

NH2

SPh Ph

5a, 58%

NH2 Ph^/S

5c, 50%

nh2

Meo

5d, 31%

OMe

il 5e 33%

SPh BPh 5f, 44%

5g, 50%

Рис. 5 Структурный ряд и выходы гем-бистиоенаминов

В ходе проделанной нами работы был обнаружен необычный процесс перехвата сульфонильных и тиильных радикалов винилазидами в условиях как электрохимического окисления, так и химического окисления ацетатом марганца (III). Продуктами этих реакций являются труднодоступные N-незамещенные енаминосульфоны и гем-бистиоенамины.

Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ

(грант №21-73-10016)

Список литературы

1. Oxidative Cross-Coupling Reactions/ А. Aiwen Lei, Wei Shi, Chao Liu, Wei Liu, Hua Zhang, and Chuan He. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Boschstr. 12, 69469 Weinheim, Germany, 2017.

2. O.M Mulina, Oxidative Sulfonylation of Multiple Carbon-Carbon bonds with Sulfonyl Hydrazides,

Sulfinic Acids and their Salts / O.M Mulina, A.I Ilovaisky, V.D Parshin. A.O. Terent'ev // Adv. Synth. Catal., -2020, -№362, -C.4579.

3. F. Denes, Thiyl Radicals in Organic Synthesis / F. Denes, M. Pichowicz, G. Povie, P. Renaud // Chem. Rev., -2014, -№114, -C.2587-2693.

4. O.M Mulina, Electrosynthesis of N-unsubstituted enaminosulfones from vinyl azides and sodium sulfonates mediated by NH4I / O.M Mulina, M.M. Doronin.; A.O. Terent'ev // Tetrahedron Lett., -2021, -№84, -C.153436.

5. O.M. Mulina, Electrochemical Synthesis of gem-Bis(sulfenyl)enamines from Vinyl Azides and Thiols / O.M. Mulina, M.M. Doronin, V.A. Kostyagina // Russ. J. Org. Chem., -2021, -№57, -C.1302-1308.

6. O.M. Mulina, Mn(OAc)3-Mediated Sulfonylation of Vinyl Azides Resulting in N-Unsubstituted Enaminosulfones / O.M. Mulina, M.M. Doronin, A.O. Terent'ev // ChemistrySelect, -2021, -№6, -C.1025.

F

F

F

F