Синтез сультамов на основе внутримолекулярных превращений α-замещенных метансульфонамидов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.03, кандидат химических наук Рассадин, Валентин Анатольевич

• Рассадин, Валентин Анатольевич
• кандидат химических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат химических наук Рассадин, Валентин Анатольевич

1. Введение.

2. Методы синтеза сультамов (обзор литературы).

2.1. Синтез сультамов на основе реакции сульфонилирования.

2.2. Синтез сультамов на основе реакции алкилирования.

2.3. Синтез сультамов на основе внутримолекулярного нуклеофильного замещия в ароматическом ядре.

2.4. Синтез сультамов с использованием реакции метатезиса алкенов

2.5. Синтез сультамов с использованием реакции Дильса-Альдера.

2.6. Синтез сультамов на основе реакции Хека.

2.7. Синтез сультамов с использованием радикальных циклизаций.

2.8. Синтез сультамов путем восстановления циклических сульфонилиминов.

2.9. Получение аннелированных сульфонилазиридинов.

3. Обсуждение результатов.

3.1. Межмолекулярное алкилирование а-замещенных метансульфонамидов 1,ю-дигалогенидами.

3.2. Внутримолекулярное циклоалкилирование Лг-(2,3-дибромпропиль-ных) и N-(3,4-дибромбутильных) производных а-замещенных метансульфанилидов.

3.3. Окислительное деарилирование А^-арилсультамов.

3.4. Получение бициклических сультамов, содержащих атом азота в узловом положении.

3.5. Внутримолекулярное арилирование тУ-(2-йодфенил)- и N-(2-йодбезил)-а-замещенных метансульфонамидов.

4. Экспериментальная часть.

5. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Синтез сультамов на основе внутримолекулярных превращений α-замещенных метансульфонамидов»

Гетероциклические соединения широко распространены и играют важную роль в химии природных соединений, биохимии, фармакологии и химии пестицидов. Диапазон функций, выполняемых этими соединениями в природе весьма широк — от структурообразующих субъединиц полимеров до коферментов и алкалоидов. Многие лекарственные препараты и пестициды являются гетероциклическими соединениями. Поэтому синтез новых гетероциклических систем является актуальной задачей. Но даже синтез уже известных соединений не всегда бывает тривиален и не всегда позволяет получать новые аналоги. Поэтому как разработка новых путей синтеза, так и поиск более простых подходов к получению уже известных гетероциклических систем будут всегда актуальны и не потеряют своей значимости.

Многие соединения, имеющие в своем составе сульфонамидную-группу, применяются в лечебной практике, например, в качестве антибактериальных или гипогликемических препаратов довольно давно [1, 2]. Однако и по сей день интерес к сульфонамидам, как потенциальным лекарственным препаратам, достаточно велик [3]. С другой стороны, в последние годы резко возросло число публикаций касательно синтеза и использования циклических аналогов сульфонамидов — сультамов, что свидетельствует о повышенном внимании к данному классу соединений. Связано это, с одной стороны, с их потенциальной биологической активностью и, с другой стороны, с отсутствием общих методов синтеза. Заслуживает внимание, что некоторые соединения данного класса уже хорошо зарекомендовали себя в клинической практике.

Так оксикамы - большой класс нестероидных противовоспалительных препаратов, широко применяемый в клинической практике во многих странах. Успокоительные препараты на основе алкилированных производных сахарина (ТрБаБркопе) также находят широкое применение. 3

Ampiroxicam

Ipsaspirone

Sulthiame

Препарат Sulthiame используется при лечении эпилепсии. Сультамы применяются в качестве антиконвульсантов [4], Р-блокатаров [5] и мочегонных средств [6]. Однако область применения сультамов не ограничивается медициной. Есть примеры их использования в сельском хозяйстве в качестве пестицидов [7]. Кроме этого, сультамы широко применяются в синтезе оптически активных соединений. Одним из самых распространенных вспомогательных агентов «chiral auxiliaries» [8] является камфорсультам, введенный в синтетическую практику сравнительно недавно [9]. Эта работа породила целое направление по синтезу хиральных сультамов.

В последнее время разработано достаточно много новых методов синтеза сультамов, однако все они имеют довольно частный характер, зачастую трудоемки и позволяют получать узкий набор конечных соединений. В нашей работе предложен новый удобный метод синтеза сультамов на основе циклоалкилирования сульфонамидов, имеющих дополнительный С-нуклеофильный центр - доступных полифункциональных соединений с большим синтетическим потенциалом.

IVb Me

Me Me о

-)-D-camphor sultam о

-L-camphor sultam

Заключение диссертации по теме «Органическая химия», Рассадин, Валентин Анатольевич

5. Выводы

1. Эффективный метод синтеза пяти- и шестичленных сультамов, содержащих метоксикарбонильную или арильную группу, состоит в циклоалкилировании а-замещенных метансульфанилидов 1,2-дибромэтаном и 1-бром-З-хлорпропаном в системе карбонат калия — диметилформамид или гидрид натрия - диметилсульфоксид.

2. Циклоалкилирование а-замещенных метансульфанилидов обладает высокой чувствительностью к электронным эффектам заместителей в бензольном кольце. Акцепторные группы сильно замедляют процесс, донорные - способствуют протеканию реакции. Заместители в орто-положении ароматического ядра не только не препятствуют реакции, но и ускоряют её.

3. Внутримолекулярное циклоалкилирование тУ-(2,3-дибромпропильных) и N-(3,4-дибромбутильных) производных метоксикарбонилметан-сульфанилидов и а-толуолсульфанилидов является удобным путем получения 2-тиа-3-азабицикло[я. 1.0]алкан-2,2-диоксидов.

4. Новый простой метод окислительного удаления 4-метоксифенильного фрагмента действием аммоний церий нитрата в крайне мягких условиях делает эту группу удобной в качестве защитной для сульфонамидного атома азота.

5. Циклоалкилирование вторичных сультамов с а-метоксикарбонильной группой является новым эффективным методом получения бициклических сультамов с атомом азота в узловом положении и сульфонильной группой в мостике наименьшего размера.

6. Внутримолекулярное циклоарилирование А^-(2-йодарил)метоксикарбонил-метансульфанилидов в присутствии палладиевого «коктейля» представляет собой перспективный метод синтеза производных дигидро-2,1 -бензизотиазол-З-карбоксилат-2,2-диоксидов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Рассадин, Валентин Анатольевич, 2011 год

1. Машковский М. Д. Лекарственные средства, Т. 2. М.: М.: Издательство Новая Волна. 2002. 608 С.

2. Солдатенков А. Т., Колядина Н. М., Шендрик И. В. Основы органической химии лекарственных веществ. М.: Химия. 2001. 192 С.

3. Sianesi E., Da Re P., Setnikar I., Massarani E. Novel therapeuticallyactive dihydrobenzothiazine-S-dioxides and processes for preparing them U.S. Patent 3,770,733. 1973; Chem. Abstr. 1974. 80. 48016р.

4. Becking J. В., Sprague J. M. Heterocyclic compounds U.S. Patent 3,113,075. 1963; Chem. Abstr. 1964. 60. 5514g.

5. Mikio H. Benzazathiine derivative and it's preparation. JP. Patent 59164786 A. 1984; Chem. Abstr. 1985. 102. 78901р.

6. Pasteris R. J. Phenyl-substituted sulfonamides U.S. Patent 4,842,639. 1989; Chem. Abstr. 1990. 112. 179032t.

7. Kim В. H., Currant D. P. Asymmetric thermal reactions with Oppolzer's camphor sultam // Tetrahedron. 1993. Vol. 49. P. 293-318.

8. Oppolzer W. Camphor as a natural source of chirality in asymmetric synthesis//Pure Appl. Chem. 1990. Vol. 62. 1241-1250.

9. Dannerth //J. Am. Chem. Soc. 1907. Vol. 29. P. 1320

10. Erman W. F., Kretschmar H. C. Synthesis and facile cleavage of five-membered ring sultams // J. Org. Chem. 1961. Vol. 26. P.4841-4850.

11. Enders D., Moll A., Bats J. W. Asymmetric synthesis of 3-substituted y- and 8-sultams //Eur. J. Org. Chem. 2006. P. 1271-1284.

12. White E. H., Lim H. M. N-Nitroso sultams: on the direction of approach of nucleophiles the sulfonyl group '// J. Org. Chem. 1987. Vol. 52. P. 21622166.

13. Chen K. X., Vibulbhan B., Yang W., Nair L. G., Tong X., Cheng K., Njoroge F. G. Novel potent inhibitors of hepatitis C virus (HCV) NS3 protease with cyclic sulfonyl P3 cappings // Bioorganic Med. Chem. Lett. 2009. Vol. 19. P. 1105-1109.

14. Preston A. J., Gallucci J. C., Paquette L. A. Synthesis and selected reactions of a bicyclic sultam having sulfur at the apex position // J. Org. Chem. 2006. Vol; 71. P. 6573-6578.

15. Cooper G. F. Synthesis of substituted 1,3-propanesultams from 2-amino alcohols //Synthesis. 1991. P. 859-860:

16. Cleator E., Sheen F. J., Bio M. M., Brands K. M. J., Davies A. J., Dolling U. Regioselective synthesis of N-substituted-4-substituted isothiazolidine-1,1-dioxides // Tetrahedron Lett. 2006. Vol. 47. P. 4245^1248.

17. Baker B. R., Kadish A. F., Querry M. V. Sulfones. I. The isomeric x,x'-diaminodiphenyl sulfones // J. Org. Chem. 1950. Vol. 15. P. 400-401.

18. Vidal A., Madelmont J., Mounetou E. A simple and efficient synthesis of methyl 3,4-dihydro-2-methyl-2H-l,2-benzothiazine-3-carboxylate 1,1-dioxide from saccharin sodium salt// Synthesis. 2006; P. 591-593.

19. Blondet D., Pascal.J. A convenient synthesis of 3,4-dihydro-2,2-dioxide 5-hydroxy-2,l-benrothiazine // Tetrahedron Lett. 1994. Vol. 35. P. 29112912.

20. Lee J., Zhong Y., Reamer R. A., Askin D. Practical synthesis of sultams via. sulfonamide dianion alkylation: application to the synthesis of chiral sultams // Org. Lett. 2003. Vol. 5. P. 4175-4177.

21. Fang F., Wang R., Liu Z., Ji A. Novel method for the synthesis of 3-monosubstituted six-membered benzosultams // Heterocycles. 2007. Vol. 71. P. 2377-2388.

22. Kozinski S., Wojciechowski K. Reactions of pyridine analogues of aza-ortho-xylylenes generated from 1,3-dialkylpyridosultams // Eur. J. Org. Chem. 2000. P. 1263-1270.

23. Wojciechowski K., Makoza M. Synthesis of benzosultams via intramolecular vicarious nucleophilic substitution of hydrogen // Synthesis. 1992. P. 571-576.

24. Wojciechowski K., Kozinski S. Synthesis of novel isothiazolo4.3-b]pyridine and isothiazolo[4.3-b]quinoline derivatives // Tetrahedron. 2001.t1. Vol. 23. P. 5009-5014.

25. Freitag D., Schwab P., Metz P. A concise synthesis of P-lactam-sulfonamide hybrids // Tetrahedron Lett. 2004. Vol. 45. P. 3589-3592.

26. Karsch S., Freitag D., Schwab P., Metz P. Ring closing metathesis in the synthesis of sultones and sultams // Synthesis. 2004. P. 1696-1712.

27. Hanessian S., Sailes H., Therrien E. Synthesis of functionally diverse bicyclic sulfonamides as unstrained proline analogues and application to theidesign of potential thrombin inhibitors // Tetrahedron. 2003. Vol. 59. P. 7047-7056.

28. Jimenez-Hopkins M., Hanson P. R. An RCM strategy to stereodiverse 5-sultam scaffolds // Org. Lett. 2008. Vol. 10. P. 2223-2226.

29. Preston A. J., Paquette L. A. Brominative indolization of an unsaturated bridgehead sultam with extrusion of sulfur dioxide // Heterocycles. 2006. Vol. 70. P. 41-44.

30. Long D. D., Termin A. P. Ring-closing metathesis to a divergent endocyclic sulfonamide template // Tetrahedron Lett. 2000. Vol. 41. P. 6743-6747.

31. Lane C., Snieckus V. Combined directed ortho-metalation-Grubbs metathesis tactics. Synthesis of benzazepine, benzazocine, and benzannulated 7-, 8-, 9-, and 15-membered ring sulfonamide heterocycles // Synlett. 2000. P. 1294-1296.

32. Greig I. R., Tozer M. J., Wright P. T. Synthesis of cyclic sulfonamides through intramolecular Diels—Alder reactions // Org. Lett. 2001. Vol. 3. P. 369-371.

33. Plietker B., Seng D., Froehlich R., Metza P. High pressure intramolecular Diels-Alder reactions of vinylsulfonates and vinylsulfonamides // Tetrahedron 2000. Vol. 56. P. 873-879.

34. Metz P., Fleischer M., Froehlich R. Intramolecular Diels-Alder reaction of vinylsulfonates derived from hydroxyalkyl substituted 1,3-dienes and oxidative desulfurization of the resultant sultones // Tetrahedron 1995. Vol. 51. P. 711-732.

35. Grigg R., Sridharan V., York M. Sequential and cascade olefin metathesis— intamolecular Heck reaction // Tetrahedron Lett. 1998. Vol. 39. P. 4139— 4142.

36. Evans P., McCabe T., Morgan B. S., Reau S. Double reduction of cyclic aromatic sulfonamides: a novel method for the synthesis of 2- and 3-aryl-substituted cyclic amines // Org. Lett. 2005. Vol. 7. P. 43-46.

37. Grigg R., York M. Bimetallic catalytic cascade ring closing metathesis-intramolecular Heck reactions using a fluorous biphasic solvent system or a polymer-supported palladium catalyst // Tetrahedron Lett. 2000. Vol. 41. P. 7255-7258.

38. Leit S. M., Paquette L. A. Intramolecular cyclization of radicals generated from a-halomethylsulfonamides I I J. Org. Chem. 1999. Vol. 64. P. 92259229.

39. Paquette L. A., Barton W. R. S.5 Gallucci J. C. Synthesis of l-aza-8-thiabicyclo4.2.1]nona-2,4-diene 8,8-dioxide and it's conversion to a strained spirocycle via photoinduced SO2-N bond cleavage // Org. Lett. 2004. Vol. 6. P. 1313-1315.

40. Paquette L. A., Leit S. M. The first examples of bridgehead bicyclic sultams //J. Am. Chem. Soc. 1999. Vol. 121. P. 8126-8127.

41. Oppolzer W., Wills M., Starkemann C., Bernardinelli G. Chiral toluene-2,a-sultam auxiliaries: preparation and structure of enantiomerically pure (R)-and (S)-ethyl-2.1 '-sultam // Tetrahedron Lett. 1990. Vol. 31. P. 4117-4120.

42. Yang Q., Shang G., Gao W., Deng J., Zhang X. A highly enantioselective, Pd-TangPhos-catalyzed hydrogenation of N-tosylimines // Angew. Chem. Int. Ed. 2006. Vol. 45. P. 3832-3835.

43. Wang Y., Lu S., Zhou Y. Higly enantioselective Pd-catalyzed hydrogenation of active imines // J. Org. Chem. 2007. Vol. 72. P. 3729-3734.

44. Miiller P., Baud C., Jacquier Y. A method for rhodium(II)-catalyzed aziridination of olefins // Tetrahedron 1996. Vol. 52. P. 1543-1548.

45. Dauban P., Dodd R. H. Synthesis of cyclic sulfonamides via intramolecular copper-catalyzed reaction of unsaturated iminoiodinanes // Org. Lett. 2000. Vol. 2. P. 2327-2329.

46. Dauban P., Dodd R. H. Intramolecular bromine-catalyzed aziridination: a new direct access to cyclic sulfonamides // Tetrahedron Lett. 2001. Vol. 42. P. 1037-1040.

47. Liang J., Yuan S., Chan P. W. H., Che C. Rhodium(II,II) dimer as an efficient catalyst for aziridination of sulfonamides and amidation of steroids // Org. Lett. 2002. Vol. 4. P. 4507-4510.

48. Bordwell F. G., Branca J.' C.5 Hughes D. L., Olmstead W.N. Equilibriums involving organic anions in dimethyl sulfoxide and N-methylpyrrolidin-2-one: acidities, ion pairing, and hydrogen bonding // J. Org. Chem. 1980. Vol. 45. P.3305-3313.

49. Allinger N. L., Zalkow W. Conformational analysis. IX. The gem-dimethyl effect // J. Org. Chem. 1960. Vol. 25. P. 701-704.

50. Kurosawa W., Kan T., Fukuyama T. Preparation of secondary amines from primary amines via 2-nitrobenzenesulfonamides: N-(4-methoxybenzyl)-3-phenylpropylamine // Org. Synthesis. 2002. Vol. 79. 186-191.

51. Baldwin J. E. Rules for ring closure // J. Chem. Soc. 1976. 734-736.

52. Hattori K., Grossman R. B. Functionalized cis- and trans-fused bicyclic a-amino acids via stereoselective double annulation and dequaternisation reactions // J. Org. Chem. 2003. Vol. 68. P. 1409-1417.

53. Mewshawand R. E., Commons T. J. J. Syntesis and antibacterial activity of C-4 substituted monobactams //Antibiotics. 1987. Vol. 40. P. 1563-1571.

54. Grunder-Klotz E., Ehrhardt J-D. The 3,4-dimethoxybenzyl moiety as a new N-protecting group of 1,2-thiazetidine 1,1 -dioxides // Tetrahedron Letters. 1991. Vol. 32. P. 751-752.

55. Hall H. K., Shaw R. G., Deutschmann A. Anti-bredt molecules. 2. 1-Azabicyclo3.3.1]nonan-2-one, a new bicyclic lactam containing bridgehead nitrogen//J. Org. Chem. 1980. Vol. 45. P. 3722-3724.

56. Steliou K., Poupart M. A. Reagents for organic synthesis. Part 3. Tinmediated esterification in macrolide synthesis // J. Am. Chem. Soc. 1983. Vol. 105. P. 7130-7138.

57. Brehm R., Ohnha D., Gerlach H. Hel. Synthese und bestimmung des chiralitatssinns von (+)-(R)-l-azabicylo3.3.1]nonan-2-on // Hel. Chim. Acta. 1987. Bd. 70. S 1981-1987.

58. Zefirov N. S., Rogozina S. V. Stereochemical studies-XVIII: conformational study of heteroanalogues of bicyclo3.3.1]nonane // Tetrahedron. 1974. Vok 30. P. 2345-2352.

59. Grimm J. B., Katcher M. H.,Witter D. J., Northrup A. B. A new strategy for the synthesis of benzylic sulfonamides: palladium-catalyzed arylation and sulfonamide metathesis // J. Org. Chem. 2007. Vol. 72. P. 8135-8138.

60. Jiang Y.,Wu N., Wu H., He M. An efficient and mild CuI/L-proline-catalyzed arylation of acetylacetone or ethyl cyanoacetate // Synlett. 2005. P. 2731-2734.

61. Kraus G. A., Guo H. Flexible synthesis of 2,3-disubstituted indoles from aminobenzyl phosphonium salts. A direct synthesis of rutaecarpine // J. Org. Chem. 2009. Vol. 74. P. 5337-5341.

62. Wojciechowski K. Aza-ortho-xylylenes in organic synthesis // Eur. J. Org. Chem. 2001. P. 3587-3605.

63. Wojciechowski K. Reactions of aza-ortho-xylylenes generated from 2,1-benzisothiazoline 2,2-dioxides //Tetrahedron. 1993. Vol. 49. P. 1217-1286.

64. Mitin A. V., Kashin A. N., Beletskaya I. P. Role of base in palladium-catalyzed arylation of carbanions // J. Organometallic Chem. 2004. Vol. 689. P. 1085-1090.

65. Long D. D., Termin A. P. Ring-closing metathesis to a divergent endocyclic sulfonamide template // Tetrahedron Lett. 2000. Vol. 41. P. 6743-6747.

66. Baltas M., Sazaux L., de Blis A., Gorrishon L., Tisnes P., Touati A. Synthese, complexation et mecanisme d'hydrolyse de sulfamoylacetates d'alkyle, inhibiteurs de l'alcool coniferylique deshydrogenase // Bull. Soc. Chim. France. 1988. T. 125. P. 79-87.

67. Michalak R. S., Ghosh M., Levent M. Processes for the preparation of aryl-and heteroaryl-alkylsulfonyl halides U.S. Patent 7,321,061 B2. 2008.

68. G. Dougherty, Barth R. Production of benzyl sulphonyl chlorides U.S. Patent 293971 (A). 1942.

69. Miller E., Sprague J. M., Kissinger L. W., McBurney L. F. The preparation of some amino sulfonamides // J. Am. Chem. Soc. 1940. Vol. 62. P. 20992101.

70. Budesinsky М., Exner О. Correlation of carbon-13 substituent-induced chemical shifts: Meta- and para-substituted methyl benzoates // Magn. Res. Chem. 1989. Vol. 27. 585-591.

71. Hamer M., Batzer O. F., Moats M. J., Wu С. C., Lira E. P. Synthesis of 2-pyridyl-a-toluenesulfonates as antimalarials // J. Pharm. Sciences. 1975. Vol. 64. P. 1961-1964.

72. Oliver J. E., DeMilo A. B. A Knoevenagel-type synthesis of styrene-co-sulfonanilides synthesis // Synthesis. 1975. № 5. P. 321-322.

73. Reddy N. S., Mallireddigari M. R., Sosenza S., Gumireddy K., Bell S. S., Reddy E. P., Reddy M. V. R. Synthesis of new coumarin 3-(N-aryl) sulfonamides and their anticancer activity // Bioorg. Med. Chem. Lett. 2004. Vol. 14. P. 4093^097.

74. Baxter N. J., Rigoreau L. J. M., Laws A. P., Page M. I. Reactivity and mechanism in the hydrolysis of p-sultams // J. Am. Chem. Soc. 2000. Vol. 122. P. 3375-3385.

75. Marvel C. S., Gillespie H. B. Identificaion of amines. III. Benzylsulfonamides // J. Am. Chem. Soc. 1926. Vol. 48. P. 2943-2944.

76. Johnson C.R., Jonsson E. U., Bacon С. C. Preparation and reactions of sulfonimidoyl chlorides // J. Org. Chem. 1979. Vol. 44. P. 2055-2061.

77. Кузнецов M. А., Кузнецова JI. M., Плечко P. JI., Потехин А. А., Семенов В. П., Столяров Б. В. Свойства органических соединений. Л.: Химия. 1984. 519 С.

78. Freeman J. H., Wagner E.C. 1,2,4-Benzothiadiazine dioxides and 3,4-dihydro-1,2,4-benzothiadiazine dioxides-1,2 // J. Org. Chem. 1951. Vol. 16. P. 815-837.

79. Masaru U. Direct use of allylic alcohols for platinum-catalyzed monoallylation of amines // Org. Lett. 2007. Vol. 9. P. 3371-3374.

80. Moreno-Manas M.,, Morral L., Pleixats R. 2,4,6-Triphenylpyridine as a neutral leaving group in the palladium(0)-catalyzed allylation of nucleophiles // J. Heterocycl. Chem. 1997. Vol. 34. P. 241-246.

81. Bartoli G., Marcantoni E., Bosco M., Dalpozzo R. Unexpected reactivity of allyl magnesium chloride with nitroarenes. A general method of synthesis of N-allyl-N-arylhydroxylamines and N-allylanilines // Tetrahedron Lett. 1988. Vol. 291 P: 2251-2254.

82. Bao W., Zhang Y. Gallium-mediated allylation and propargylation of l-(a-1 aminoalkyl)benzotriazole: An alternative route to homoallylic andhomopropargyl amines // Synth. Commun. 1997. Vol. 27. P. 615-620.

83. Voss T., Chen C., Kehr G., Nauha E., Erker G., Stephan D. W. Cyclizations via frustrated Lewis pairs: Lewis acid induced intramolecular additions of amines to olefins and alkynes // Chem. Eur. J. 2010. Vol. 16. P. 3005-3008.

84. Bachki A., Foubelo F., Yus M. Aromatic iodination with the I2-HgX2 combination//Tetrahedron. 1994. Vol. 50. P. 5139-5146.