IV. Аріл тіонокарбонати

Last updated
Save as PDF

Page ID: 27917

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

А. реакція з феноксітікарбонілхлоридом

1. Реакції, що каталізуються DMAP

Стандартна процедура синтезу фенілтіонокарбонатів ілюструється реакцією, показаною в еквалайзері 6. ^26,27 Фенокситікарбонілхлорид (12) у присутності потужного каталізатора ацилювання 4-диметиламінопіридин (13, DMAP) з легкістю етерифікує більшість вуглеводів. Незважаючи на те, що сам піридин може використовуватися в деяких ситуаціях, чудовий каталітичний ефект DMAP робить його реагентом вибору. У тих рідкісних випадках, коли утворення тіонокарбонату стандартною процедурою відбувається занадто повільно, перемикання реакційного розчинника з ацетонітрилу на N, N -диметилформамід або метилсульфоксид часто буває достатнім для збільшення швидкості реакції до синтетично прийнятного рівня. ²⁸

ІІ11 (6) .PNG

DMAP (13) призводить до збільшення швидкості ацилювання за факторами, що досягають 10,000 порівняно з реакціями, каталізованими піридином. ²⁹ Однією з можливостей більшого каталітичного ефекту DMAP є те, що він є сильнішою основою, ніж піридин. (PK _b для піридину становить 8,71, а для DMAP - 4,30. ²⁹) Це пояснення різниці в реакційній здатності, однак, недостатньо для пояснення чудової каталітичної здатності DMAP, оскільки триетиламін (pK _b = 3.35), ще сильніша основа, ніж DMAP, має каталітичний ефект, подібний до піридину. ²⁹

Кращим поясненням того, що DMAP є таким ефективним каталізатором, є те, що він реагує з хлоридами кислот, такими як 12, з утворенням високих концентрацій N‑ацилпіридинієвих солей (екв. 7). ²⁹ Ці солі краще здатні переносити ацильну групу нуклеофілу, ніж сам хлорид кислоти. Резонансна стабілізація (два основних доповідачів резонансу показані в еквалайзері 7) збільшує рівноважну концентрацію солі N- ацилпіридинію, а делокалізація заряду збільшує реакційну здатність цього потужного ацилюючого агента, створюючи слабко зв'язані іонні пари.

ІІ11 (7) .пнг

М'яко основні умови синтезу тіонокарбонату стоять на відміну від сильно основних, що використовуються для приготування ксантогенату. ²⁶ Уникнення сильно основних умов часто необхідно при синтезі нуклеозидів; наприклад, тіонокарбонати, такі як 14, можуть бути отримані без труднощів (за процедурою, викладеною в еквалайзері 6), але спроба синтезу відповідних ксантатів призводить до початку розкладання матеріалу. ²⁷ Специфічною причиною невдачі синтезу ксантогенату в цьому випадку є те, що він вимагає занадто основних умов для стабільності нуклеозидів, захищених групою 1,1,3,3-тетраізопропіл-1,3-дисилоксандіїлу, загальною захисною групою для нуклеозидів.

2. N- гідроксисукцинімід-каталізовані реакції

Хоча DMAP (13) є каталізатором вибору в більшості синтезів фенілтіонокарбонатів, іноді, намагаючись уникнути небажаної, конкуруючої реакції або поліпшити вихід продукту, DMAP замінюється іншим реагентом. Найбільш поширеною заміною є N -гідроксисукцинімід (NHS, 15). ^30-35 У реакції, показаної екв 8, метилпіранозид 16 дає кращий вихід відповідного феноксітіонокарбонату, коли NHS (15) є каталізатором, а не DMAP. ¹⁶

ІІ11 (8) .пнг

Існує подібність способу дії DMAP та NHS в тому, що кожен з них зазвичай реагує з хлоридом кислоти для отримання кращого ацилюючого агента. Для DMAP (13) цим агентом є сіль N -ацилпіридинію, показана в еквалайзері 7, а для NHS (15) новим ацилюючим агентом є ефір 17 (екв 9). Оскільки ефіри NHS надзвичайно швидко реагують з нуклеофілами, їх іноді називають «активованими ефірами». ³⁶

ІІ11 (9) .пнг

Обширне механістичне дослідження складних ефірів N -гідроксисукциніміду з амінами показало, що їх кінетика реакції узгоджується з процесом, при якому оборотне утворення цвіттеріонного проміжного продукту 18 супроводжується визначенням швидкості розпаду цього проміжного продукту або некаталізований або базово-каталізований процес (Схема 4). ^37,38 Оскільки гідроксильна група в NHS (15) досить кисла (pK _a = 6,0 ³⁹), її кон'югатна основа (19) більш стійка, ніж більшість іонів алкоксиду. У тій мірі, в якій стабільність відходить аніона сприяє стабілізації перехідного стану (схема 4), складні ефіри, отримані від NHS, повинні бути особливо реактивними.

Механізм, показаний на схемі 5, заснований на припущенні, що результати ацилювання аміну (Схема 4) можуть бути поширені на тіоацилювання вуглеводів. Базово-каталізована реакція здається найбільш розумною, але механізм, показаний на схемі 5, також включає некаталізований процес, в якому спочатку сформований, тетраедричний проміжний 20 піддається передачі протонів, щоб дати цвіттеріон 21. Цей проміжний продукт виключає відділення шихти шляхом вигнання таутомера NHS з утворенням потрібного фенілтіонокарбонату 22.

Б. реакція з тіофосгеном і фенолом

Альтернативний синтез арилтіонокарбонату полягає в обробці частково захищеного вуглеводу тіофосгеном, а потім реакції продукту з фенолом (схема 6). ^40—47 Оскільки феноксітіокарбонілхлорид (12) є комерційно доступним, процедура тіофосгену зазвичай зарезервована для приготування арилтіонокарбонатів, в яких ароматичне кільце містить один або більше замісників, що виводять електрони. При прямих порівняннях реакційної активності заміщені арилтіонокарбонати зазвичай дають кращі врожаї продукту. ⁴⁰ У деяких випадках ці замінники необхідні для реакції. ⁴¹

Реакція (тіокарбонілів) імідазолідів з фенолами

Тіонокарбонати іноді синтезуються шляхом реагування (тіокарбонільних) імідазолідів із заміщеним фенолом. Така реакція перетворює менш реактивне похідне О -тіокарбонілу в більш реактивне (схема 7). ⁴⁸ Він також передбачає інший спосіб синтезу арилтіонокарбонатів, в якому ароматичне кільце містить один або кілька електрон-відбирають замісники. Впливаючи на зміну, показану в схемі 7, вихід дезоксигенованого продукту зростає з 38% (починаючи з 23) до 70% (починаючи з 24).

D. реакція з феноксітікарбонілтетразолом

Тіоацилюючий агент 25 може бути використаний для синтезу фенілтіонокарбонатів в умовах, що дозволяють уникнути побічних реакцій, каталізованих основою, які іноді виникають у присутності DMAP (ур. 10). ⁴⁹

ІІ11 (10) .пнг