Тандемные превращения гексагидроазепиноиндолов и тетрагидро-1,4-бензокса-, бензотиазепинов и диазепинов под действием активированных алкинов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.03, кандидат химических наук Акбулатов, Сергей Вадимович

• Акбулатов, Сергей Вадимович
• кандидат химических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат химических наук Акбулатов, Сергей Вадимович

1. Введение.

2. Литературный обзор

2.1. Азонины

2.1.1. Алкалоиды индольного ряда, содержащие азониновый фрагмент. Методы синтеза, свойств и биологическая активность

2.1.1.1 Введение. Стрихнин, винбластин, ибогаин и их аналоги.

2.1.1.2 Методы синтеза стрихнина и родственных ему алкалоидов.

2.1.1.3 Методы синтеза винбластина, ибогаина, акуамицина.

2.1.2. Синтез азонинов расщеплением мостиковой связи • бициклических систем

2.1.2.1 Восстановительное расщепление.

2.1.2.2 Окислительное расщепление.

2.1.2.3 Расщепление с использованием цианобромида.

2.1.2.4 Фотосольволиз.

2.1.3. Синтез азонинов из ациклических систем

2.1.3.1 Циклизация по Хекку.

2.1.3.2 Циклизация Дикмана.

2.1.3.3 Другие циклизации.

2.1.4. Синтез азонинов путем перегруппировок циклов меньшего размера

2.1.4.1 Перегруппировка Соммле-Хаузера (Sommelet

Hauser).

2.1.4.2 Перегруппировка Стивенса.

2.1.4.3 Сигматропные перегруппировки 2-винил замещенных пиперидинов.

2.1.4.4 Перегруппировки с использованием активированных ацетиленов.

2.2. Оксазонины и диазонины

2.2.1. Синтез диазонинов из ациклических систем.

2.2.2. Синтез оксазонинов, тиазонинов и диазонинов из бициклических систем.

2.2.3. Синтез оксазонинов и диазонинов перегруппировкой Соммле-Хаузера.

3. Обсуждение результатов.

4. Экспериментальная часть.

5. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Тандемные превращения гексагидроазепиноиндолов и тетрагидро-1,4-бензокса-, бензотиазепинов и диазепинов под действием активированных алкинов»

Моноциклические и аннелированные средние азотсодержащие гетероциклы являются одним из важнейших классов соединений, встречающихся во многих природных и синтетических молекулах. Благодаря особенностям своего строения, данные системы способны выступать в качестве лигандов для различных рецепторов. Они обладают значительной конформационной гибкостью, дающей им возможность селективно взаимодействовать со многими функциональными группами. Термин "средний цикл" изначально был предложен для описания алициклических соединений, имеющих цикл с числом атомов углерода от 8 до 11. Однако сейчас этот термин используют для описания и гетероциклических систем. Многочисленные экспериментальные факты свидетельствуют о трудностях построения циклов среднего размера. Прямой синтез данных систем, в особенности с 9-членным циклом, из ациклических исходных термодинамически и кинетически невыгоден. Поэтому в последнее время поиск эффективных методов синтеза колец среднего размера представляет особый интерес. В настоящем обзоре рассмотрены методы синтеза подобных систем. Особое внимание уделено 9-ти членным конденсированным гетероциклам и их свойствам. I 5

2. Литературный обзор

2.1 Азонины

Заключение диссертации по теме «Органическая химия», Акбулатов, Сергей Вадимович

5. Выводы

1. Осуществлен синтез гексагидроазепино[4,3-6]- и [3,4-£]индолов, ь ч тетрагидро-1,4-бензокса- и тиазепинов, тетрагидро-1,4-бензодиазепинов и 'впервые систематически изучены их реакции с активированными г 4 с алкинами.

2. Установлено, что гексагидроазепино[4,3-6]- и [3,4-6]индолы под действием метилпропиолата, ацетил- и тозилацетиленов при 20-25 °С в результате расширения азепинового цикла превращаются в L гексагидроазонино[5,6-6]индолы, изомерные по расположению кратной связи в азониновом кольце.

3. Показано, что при действии на гексагидроазепино[4,3-6]индолы АДКЭ'в метаноле, наряду с расширением азепинового кольца, происходит его расщепление с участием молекулы растворителя, в результате чего образуются смеси соответствующих гексагидроазонино[5,6-6]индолов и 3-метоксиметил-2-(диметоксикарбонилвинил)аминопропилиндолов'.

1 »

4. Впервые осуществлен синтез тетрагидро-1,4-бензотиазонина ' из тетрагидробензотиазепина и метилпропиолата в метаноле. 1 •

5. Найдено, что 5-метил(арил)тетрагидро-1,4-оксазепины при действии АДКЭ и метилпропиолата в метаноле в результате расщепления оксазепинового кольца превращаются в о-метоксиэтил(о-метоксибензил)аминоэтилфениловые эфиры. Тетрагидро-1-,4-бензодиазепины с алкинами не реагировали.

6. Показано, что азонино[5,6-6]индолы обладают высокой способностью

S "S ингибировать ацетил- и бутирилхолинэстеразы. ^ <

- * г J tti'U

•At ■ 1 j

4 . ,-.1

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Акбулатов, Сергей Вадимович, 2008 год

1. Kuehne, М. Е.; Bornman, W. G.; Marko, I.; Oin, Y.; LeBoulluec, К. L. Syntheses and biological evaluation of vinblastine congeners // Org. Biomol. Chem.-2003.-Vol. 1.-P.2120

2. Magnus, P.; Ladlow, M.; Elliot, J. Models for a hypothetical mechanism of actions of the anticancer agent vinblastine // J. Am. Chem. Soc.-1987.-Vol. 109.-PP. 7929-7930

3. Glick, S. D.; Kuehne, M. E. Ibogaine congeners for treating drug addiction // Patent, W097/05869 PCT/US 96/12627

4. Kuehne, M.; He, L.; Jokiel, P.; Pace, C. J. Synthesis and biological evaluation of 18-methoxycoronaridine congeners. Potential antiaddiction agents // J. Med. Chem.-2003.-Vol. 46.-P. 2716

5. Magnus, P.; Melvyn, G.; Roger, G.; Kim, C. S. Synthesis of strychnine via the Wieland-Gumlich aldehyde // J. Am. Chem. Soc.-1992.-Vol. 114.-P. 4403-4405

6. Magnus, P.; Giles, M.; Bonnert, R.; Johnson, G. Synthesis of strychnine and the Wieland-Gumlich aldehyde // J. Am. Chem. See.-1993.-Vol. 115.-P. 8116-8129

7. Kaburagi, Y.; Tokuyama, H.; Fukuyama, I. Total synthesis of (-)-strychnine //J. Am. Chem. Soc.-2004.-Vol. 126.-P. 10246

8. Ban, Y.; Yoshida, K.; Goto, J.; Oishi, T. Novel Photoisomerization of 1-Acylindoles to 3-Acylindolines: General Entry to the Total Synthesis of Strychnos and Aspidosperma Alkaloids // J. Am. Chem. Soc.-1981.-Vol. 103.-PP. 6990-6992

9. Ban, Y.; Yoshida, K.; Goto, J.; Oishi, Т.; Takeda, E. A Synthetic Road to the Forest of Strychnos, Aspidosperma, Schizozygane and Eburnamine Alkaloids by Way of the Novel Photoisomerization I I Tetrahedron.-1983.-Vol. 39.-PP. 3657-3668

10. Kuehne, M.; Frasier D.; Spitzer T. Total syntheses of tubotaiwine and 19,20-dihydro-20-^z-akuammicine // J. Org. Chem.-1991.-Vol. 56.-PP. 2696

11. Bornman, W. G.; Kuehne, M. A common intermediate providing syntheses of \|/-tabersonine, coronaridine, iboxyphylline, ibophyllidine, vinamidine, and vinblastine// J. Org. Chem.- 1992,-Vol. 57.-PP. 1752-1760

12. Bandarage, U.; Kuehne, M. Glick, S. D. Total syntheses of racemic albifloranine and its anti-addictive congeners, including 18-methoxycoronaridine//Tetrahedron.-1999.-Vol. 55.-PP. 9405-9424

13. Kuehne, M.; Wilson, Т.; Bandarage, U.; Dai, W.; Yu, Q. Enantioselective syntheses of coronaridine and 18-methoxycoronaridine // Tetrahedron.-2001.-Vol. 57.-PP. 2085-2094

14. Kuehne, M.; Matson, P. A.; Bornman, W. G Enantioselective syntheses of vinblastine, leurosidine, vincovaline, and 20'-epi-vincovaline // J. Org. Chem.- 1991.-Vol. 56.-PP. 513-528

15. Magnus, P.; Ladlow, M.; Elliot, J.; Kim, C. S. Non-oxidative methodology for the synthesis of vinblastine and vincristine models // J. Chem. Soc, Chem. Commun.- 1989.-Vol. 8.-P. 518

16. Magnus, P.; Stamford, A; Ladlow, M. Synthesis of the Antitumor Bisindole Alkaloid Vinblastine: Diastereoselectivity and Solvent Effect on the Stereochemestry of the Crucial C-15 C-18" Bond // J. Am. Chem. Soc.-I990.-Vol. 112.-PP. 8210-8212

17. Magnus, P.; Mendoza, J. Stereospecific Synthesis of the Top-Half Precursor to the Antitumor Agent Vinblastine and a Simple Bisindole Analog // Tetrahedron Letters.-1992.-Vol. 33.-PP. 899-902

18. Magnus, P.; Ladlow, M.; Elliot, J. Models for hypothetical mechanism of action of the anticancer agent vinblastine // J. Am. Chem. Soc.-1987.-Vol. 109.-PP. 7929-7930

19. Calverley, M.J. Chloroformate Ester-included Reductive 1,2-Bond Cleavage of Some 1,2,3,4-Tetrahydro-p-carboline Derivatives // J. Chem. Soc., Chem. Comun.-1981.-Vol. 23.-PP. 1209-1210

20. Lai, В.; Bhedi, D.N.; Gidwani, R.M.; Sankar, C. A Novel Entry Into l,2,3,4,5,6-Hexahydro-3-benzazocine-4,6-dion and 2-Substituted-2,5,6,7-Tetrahydro-4-benzazonine-l,3-(4f/)-dione // Tetrahedron.-1994.-Vol. 50.-PP. 9167-9174

21. Takemoto, M.; Iwakiri, Y.; Suzuki, Y; Tanaka, K. A Mild Procedure for the Oxidative Cleavage of Substituted Indoles Catalized by Plant Cell Cultures // Tetrahedron Letters.-2004.-Vol. 45.-PP. 8061-8064

22. Browne, E.J. Synthesis of 4H-thieno2,3-d.azonine and thieno[2,3-d]azecine derivatives //Aust. J. Chem.-1984.-Vol. 37.-PP. 367-379

23. Browne, E.J. Synthesis of lH-l.benzothieno[3,2-d]azonine and [l]benzothieno[3,2-d]azecine derivatives // Aust. J. Chem.-1985.-Vol. 38.-PP. 765-776

24. Bremner, J.B.; Iwakiri, Winzenberg, K,N. Photosolvolysis of Bridgehead Quaternary Ammonium Salts. Synthesis of Some 3-Benzazonine Derivatives //Aust. J. Chem.-1984.-Vol. 37.-PP. 1203

25. Gibson, S.E.; Midleton, R.J. Synthesis of 7-, 8- and 9-Membered Rings via endo Heck Cyclisations of Amino Acid Derived Substrates // J. Chem. Soc., Chem. Commun.-1995.-PP. 1743-1744

26. Gibson, S.E.; Guillo, N.; Midleton, R.J.; Thuilliez, A.; Tozer, M.J. Synthesis of conformationally constrained phenylalanine analogues via 7-, 8- and 9-endo Heck cyclisations I I J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1.-1997.-PP. 447-455

27. Gibson, S.E.; Jones, J.O.; McCague, R.; Tozer, M.J.; Whitcombe, N.J. A Bromoarene Based Approach to Phenylalanine Analogues Hie and Nic // Synth. Lett.-1999.-Sl.-PP. 954-956

28. Ikemoto, Т.; Ito, Т.; Nishiguchi, A.; Tomimatsu, K. Facile Synthesis of 7-10 Membered Rings by Intramolecular Condensation Using Dialkylcarbonate as Solvent //Tetrahedron Letters.-2004.-Vol. 45.-PP. 9335-9339

29. Larock, R.C.; Tu, C.; Pace, P. Synthesis of Medium-Ring Nitrogen Heterocycles via Palladium-Catalized Heteroannulation of 1,2-Dienes // J. Org. Chem.-1998.-Vol 63.-PP. 6859-6866

30. Padwa, A.; Dimitroff, M.; Waterson, A.G.; Wu, T. IMDAF Cycloaddition as a Method for the Preparation of Pyrrolophenanthridine Alkaloids // J. Org. Chem.- 1998.-Vol. 63.-PP. 3986-3997

31. Smith, M.B.; March, J. March's advanced organic chemistry: reactions, mechanisms, and structure. 5th ed. // Wiley Interscience.-2001.-P. 877

32. Li, J.J. Name Reactions: a collection of detailed reaction mechanisms // Springer.-2002.- P. 349

33. Lednicer, D; Hauser, C.R. A Novel Ring Enlargement Involving the ortho Substitution Rearrangement by Means of Sodium Amide in Liquid Ammonia//J. Am. Chem. Soc.- 1957.-Vol. 79.-P. 4449-44511 "X

34. Benattar, A.; Barby, D.; Haiak, B. Applications of С Nmr Spectroscopy to Structural Assigment of Derivetives of 2,3,4,5,6,7-Hexahydro-177-2-benzazonine//J. Heterocyclic Chem.-1981.-Vol. 63.-№ 18.-PP. 63-65

35. Shirai, N.; Sumia, F.; Sato, Y.; Hori, M. Rearrangement of l-Methyl-2-(substituted-phenyl)piperidinium 1-Methylides in Neutral Medium // J. Org. Chem.-1989.-Vol. 54.-PP. 836-840

36. Shirai, N.; Sumia, F.; Sato, Y.; Hori, M. A stable Intermediate in the Sommelet-HauservRearangement of l-Methyl-2-phenylpiperidinium 1-Methylides: The improved Sommelet-Hauser Rearrangement // J. Chem. Soc, Chem. Commun.- 1988.-P. 370

37. Sato, Y.; Shirai, N. Rearrangement of 1,6,7-Trisubstituted 2-Methyl-l,2,3,4-tetrahydroisoquinolinium 2-Methylides // J. Org. Chem.-1992.-Vol. 54.-PP. 6711-6716

38. Cotelle, P.; Hasiak, В.; Barbry, D.; Couturier, D. An efficient synthesis of derivatives of hexahydrothieno3,2-c. (or [2,3-c]) azocine and azonine // Synthetic Communications.-1987.-Vol 17.-№ 8.-PP. 935-941

39. Cotelle, P.; Hasiak, В.; Barbry, D.; Couturier, D. Formation of spirocompounds by rearrangement of N,N-dimethylhexahydrothienoazocinium or azoninium ylides // Chem. Letters.-1987.-P. 105

40. Elmasmodi, A.; Cotelle, P.; Barbry, D.; Hasiak, В.; Couturier, D. One-carbon ring enlargement by rearrangement of ammonium halides // Synthesis.-1989.-Vol. 4.-PP. 327-329

41. Vedejs, E.; Hagen, J.P.; Roach, B.L.; Spear, K.L. Ring Expansion by 2,3. Sigmatropic Shift: Conversion of Five-Membered into Eight-Membered

42. Heterocycles // J. Org. Chem.-1978.-Vol.43.-PP. 1185-1190

43. Vedejs, E.; Arco, M.J.; Powell, D.W.; Renga, J.M.; Singer, S. Ring Expansion of 2-Vinyl Derivetives of Thiane, N-Benzylpiperidine, and Thiepane by 2,3. Sigmatropic Shift // J. Org. Chem.-1978.-Vol. 43.-PP. 4831-4837

44. Bailey, T.S.; Bremner, J.B.; Carver, J.A. 2,3. Sigmatropic Rearrangement of 1-Vinylic Tetrahydroisoquinoline N-Ylides and //-Oxides // Tetrahedron Letters.- 1993.-Vol.34.-PP. 3331-3334

45. Nisole, C.; Uriac, P.; Huet, J. Synthese de Dihydro-6,7 benzo-6 1H. azonines par Extension de Cycle de Dihydro-4,5 benzo-6 [1H] azepin // J. Het. Chem.-1989.-Vol. 26.-P. 1719

46. Fried, F.; Taylor, J.B.; Westwood, R., J. Chem. Soc., Chem. Commun.-1971.-P. 1226

47. Frew, A.J.; Proctor, G.R.; Silverton, J.V. Reactions of the Sodium Salts of Some Heterocyclic /MCetoesters with Dimethyl Acetylenedicarboxylate // J. Chem. Soc., Perkin. Trans. 1.-1980.-P. 1251

48. Yang, Т.; Lin, C.; Fu, H.; Jiang, Y.; Zhao, Y. Copper-Catalyzed Synthesis of Medium- and Large-Sized Nitrogen Heterocycles via N-Arylation of Phosphoramidates and Carbamates // Organic Letters.-2005.-Vol. 21.-№ 7.-PP. 4781-4784

49. Ventrice, Т.; Campi, E.; Jackson, W.; Patti, A. A new route to medium and large heterocyclic compounds // Chem. Commun.-1999.-PP. 1463-1464

50. Klapars, A.; Parris, S.; Anderson, K.W.; Buchwald, S.L. Synthesis of Medium Ring Nitrogen Heterocycles via a Tandem Copper-Catalyzed C-N Bond Formation-Ring-Expansion Process // J. Am. Chem. Soc.-2004.-Vol. 126.-PP. 3529-3533

51. Gatta, F. Sodium Periodate Oxidation of Tetrahydro-/?-carboline Derivatives //J. Het. Chem.-1989.-Vol. 26.-PP. 537-539

52. Demerson, C.; Humber, L. The synthesis of 5,6-dihydro-3,3-dimethyl-4,l-benzoxazonine-2,7(li/,3//)dione and its conversion into l,3-dihydro-3,3-dimethylfuro3,4-6. quinolines//Can. J. Chem.-1979.Vol 57.-PP. 3296-3300

53. Bose, A.K.; Hoffman, W.A.; Manhas, M.S. Studies on ^-Lactams. Part 46. Synthesis of Nine-membered Heterocycles via /^-Lactams // J. Chem. Soc, Perkin. Trans. 1.-1976.-PP. 2343-2348

54. Bremner, J.; Thirasasana, N. Synthesis of Some 2,5-Benzoxazocine and 2,6-Benzoxazonine Derivatives from co-(DihydroisoindoI-2-yl)alkanol Precursors by Means of Cyanogen Bromide // Aust. J. Chem.-1982.-Vol. 35.-PP. 2307-2314

55. Bremner, J.; Browne, E.; Chohan, V.; Yates, B. Synthesis of Thieno2,3g.l,4]oxazonine and Thieno[2,3-h] [1,5]oxazecine Derivatives by Cyanogen-Bromide-Induced Ring Expansion // Aust. J. Chem.-1984.-Vol. 37.-PP. 1043-1047

56. Rexall Drug and Chemical Co., Neth. Appl. 6,606,390 (Chem. Abstr., 1967, 66, 55535w)

57. Demerson, C.A.; Humber, L.G., U.S. Pat. 4,100,277 (Chem. Abstr., 1979, 90, 38974s)

58. Kitano, Т.; Shirai, N.; Sato, Y. Rearrangement of 3-Aryl-4-methylmorpholinium-4-methylides // Synthesis.-1991.-Vol. 11.-PP. 996-998

59. Bremner, J.B.; Browne, E.J.; Gunawardana, I.W.K. // Heterocycles.-1982.-Vol. 19.-P.709

60. Clemo, G.R.; Felton, D.J.I. The Chemistry of the Carbazoles // J. Chem. Soc.-1951.-PP. 700-702

61. Fatiadi, A.J. Conversion of Certain Cyclic Phenylhydrazino Derivatives into Phenylazo Compounds with Periodic Acid // J. Org. Chem.-1970.-Vol. 35.-PP. 831-833

62. Hester, J.B. Azepinoindoles // J. Org. Chem.-1967.-Vol. 32.-PP. 3804-3808

63. Bascop, S.I.; Laronze, J.-Y.; Sapi, J. New Dimethylaminoalkyl Substituted Auxine Derivatives // Monatshefte fur Chemie.-1999.-Vol. 130,- PP. 11591166

64. Bisagni, E. et al. // J. Chem. Soc., Perkin. Trans. 1.-1979.-P. 1706

65. Шведов В.И., Алтухова Л.Б., Гринев A.H. Исследования в области енаминов//ЖОХ.-1965.-Стр. 879-884

66. Chakraborty, D.B., Islam, A., Bhattacharyya, P. Sinthesis of Murrayacine // J. Org. Chem-1973.-Vol. 38.-PP. 2728-2730

67. Органические реакции. Сборник 10. Москва, Иностранная литература, стр. 163 (1963)

68. Яхонтов JI.H., Глушков Р.Г. Синтетические Лекарственные средства // Москва, Медицина, стр.240 (1983)

69. Varlamov, A.V.; Borisova, T.N.; Voskressensky, L.G.; Soklakova, T.A.; Kulikova, L.N.; Chernyshev, A.I.; Alexandrov, G.G. The first synthesis and X-ray crystal structure of tetrahydropyrrolo2,3-d.azocines // Tetrahedron Lett.-2002.-Vol. 43.-P. 6767

70. Varlamov, A.V.; Borisova, T.N.; Voskressensky, L.G.; Nsabimana, В.; Soklakova, T.A. Acetylation and trifluoroacetylation reactions of tetrahydropyrrolo3,2-c.pyridines // Mendeleev Commun.-2002.-Vol. 4.-PP. 162-163

71. Voskressensky, L.G.; Borisova, T.N.; Kulikova, L.N.; Varlamov, A.V.; Catto, M.; Altomare, C.; Carroty, A. // Eur. J. Org. Chem.-2004.-PP. 31283135

72. Voskressensky, L.G.; Borisova, T.N.; Kostenev, I.S.; Kulikova, L.N.; Varlamov, A.V. // Tetrahedron Lett.-2006.-Vol. 47.-PP. 999-1001

73. Воскресенский, Л.Г.; Борисова, Т.Н.; Воробьева, Т.А.; Чернышев, А.Н.;86