Синтез 1,2,4-оксадиазолов реакцией 1,3-диполярного циклоприсоединения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Синтез 1,2,4-оксадиазолов реакцией 1,3-диполярного циклоприсоединения

Соловьев Н.А.

Реакция 1,3-диполярного циклоприсоединения (реакция 1,3-дцп) лежит в основе синтеза различных пятичленных гетероциклических соединений: пиразолов, 1,2,3-триазолов, 1,2,4-триазолов, 1,2,4-оксадиазолов и др. В данной статье мы представим краткий обзор по синтезу 1,2,4-оксадиазолов с помощью реакции 1,3-дцп. Интерес исследователей к этим гетероциклическим соединениям обусловлен тем, что 1,2,4-оксадиазолы обладают высоким потенциалом биологической активности, поэтому находят широкое применение в разных областях народного хозяйства. Например, 1,2,4-оксадиазолы зарекомендовали себя как основа для поиска противовоспалительных, жаропонижающих, анальгетических средств. Актуальным является их использование для борьбы с простейшими, бактериями, грибами. На основе этих гетероциклов созданы высокоактивные противопаразитарные лекарственные препараты (антигельминтики). Среди производных 1,2,4-оксадиазола найдены сосудорасширяющие, противоаллергические, противораковые средства [1].

В сельском хозяйстве широкое применение получили пестициды и гербициды на основе 1,2,4-оксадиазолов [1, 2].

Известно, что в основе реакции 1,3-дцп лежит взаимодействие 1,3-диполя с диполярофилом [3]. В качестве диполярофилов выступают соединения, содержащие кратные связи.

1,3-диполярное циклоприсоединение нитрилоксидов к органическим нитрилам приводит к синтезу соответствующих 1,2,4-оксадиазолов [1-24]. В качестве 1,3-диполя здесь выступают нитрилоксиды, а диполярофилом являются органические нитрилы. Например, реакция бензонитрила (1) с бензонитрилоксидом (2) в эфире при комнатной температуре приводит к синтезу 3,5-дифенил-1,2,4-оксадиазола (3) [10]:

1,3-Диполярное циклоприсоединение других ароматических нитрилов к бензонитрилу завершается образованием З-фенил-5-арил-1,2,4-оксадиазолов (4,5) [10, 111: *

Бензонитрилоксид в этих превращениях генерируется in situ дегидрогалоге-нированием хлорангидридов соответствующих арилгидроксамовых кислот под действием триэтиламина в качестве основания. Это наиболее широко применяемый способ синтеза N-оксидов ароматических нитрилов [9, 12, 15, 18-23, 25, 26].

Установлено, что ариловые эфиры циановой кислоты легко присоединяются к бензонитрилоксиду и арилнитрилоксидам [9, 14]. Причём эта реакция идёт легче, чем с алифатическими нитрилами. Например, присоединение бензонит-рилоксида к указанным диполярофилам идёт уже при температуре - 5°С. В результате реакции образуются 5-арилокси-3-арил-1,2,4-оксадиазолы (6-9) [9]:

Также легко вступают в реакцию 1,3-ДЦп с бензонитрилоксидом арилсуль-фонилцианиды. Например, п-толуолсульфонилцианид (тозилцианид), взаимодействуя с бензонитрилокисдом, даёт с хорошим выходом (78%) З-фенил-5-то-луолсульфонил-1,2,4-оксадиазол (10) [15]:

Бензонитрилоксид реагирует и с алифатическими нитрилами, такими, как ацето-, хлорацето-, метоксиацето-, феноксиацетонитрил, этиловый эфир циан-муравьиной кислоты [11-13], тринитроацетонитрил [17]. Причём реакция протекает в отсутствие катализатора лишь в том случае, если алифатические нитрилы содержат электроноакцепторные заместители [11,12,18].

Так, взаимодействие бензонитрилоксида с хлорацетонитрилом приводит к образованию 3-фенил-5-хлорметил-1,2,4-оксадиазола (11) [11,12]:

Выход 1,2,4-оксадиазола (11) в этой реакции составляет 88%.

В мягких условиях идёт циклоприсоединение бензонитрилоксида и 3-нитро-бензонитрилоксида к тринитроацетонитрилу, завершающееся синтезом соответствующих 3,5-дизамещённых 1,2,4-оксадиазолов (12,13) [17]:

Показано [13], что в присутствии эфирата трёхфтористого бора в качестве катализатора происходит 1,3 -дцп бензонитрилоксида к алифатическим нитрилам с электронодонорными заместителями. Выход 1,2,4-оксадиазолов (14-16) в этой реакции составляет 35-40%:

В присутствии этого же катализатора бензонитрилоксид реагирует с этиловым эфиром циануксусной кислоты с образованием соответствующего 1,2,4-оксадиазола (17) [13]:

По мнению авторов работы [16], присутствием эфирата трифторида бора обеспечивается наилучший выход 3-арил-5/(индолил-3)алкил/-1,2,4-оксадиа-золов (18-21), синтезированных из N-окисей ароматических нитрилов и 3-ци-аниндола, индолил-3-ацетонитрила, р-(индолил-3)пропионитрила:

Как полагают авторы работы [16], эфират трифторида бора (BF3 * (С2Н5)2О) повышает диполярофильную активность нитрильной группы за счёт комплексообразования, облегчая тем самым присоединение к ней 1,3-диполя, каковым здесь являются N-окиси ароматических нитрилов.

Соответствующие 3,5-дизамещённые 1,2,4-оксадиазолы (22, 23) образуются в результате реакции ароматических нитрилоксидов с тетрацианоэтиленом [18]:

Действие разбавленного этанола на продукт (22) приводит к 3-фенил-1,2,4-оксадиазолу [18].

Литература

диполярный нитрилоксид тетрацианоэтилен

1. Clap L.B. 1,2,4-Oxadiazoles// Advances in Heterocyclic Chemistry. - 1976. - V.20. - P.65-116.

2. Кислородсодержащие, серусодержащие и другие гетероциклы / Под ред. П.Г. Сэммса. // В кн. Общая органическая химия / Под ред. Д. Бартона и У.Д. Оллиса. - М.: Химия, 1985. - Т. 9. - 800 с.

3. Huisgen R. 1,3-Dipolare Cycloadditionen // Angewandte Chemie. - 1963. - Bd. 75. - № 13. - S. 604-637.

4. Гетероциклические соединения / Сб. статей под ред. Р. Эльдерфильда. - М.: Мир, 1965. - Т.7. - 499 с.

5. Five- and Six-Membered Compounds with Nitrogen and Oxygen / Chemistry of Heterocyclic Compounds. - ed. A. Weiss-berger, Interscience, New York, 1962. - 493 p.

6. Comprehensive Heterocyclic Chemistry / The Structure, Reactions, Synthesis and Uses of Heterocyclic Compounds. - ed. Pergamon Press, Oxford-New York, 1984. - V.6. - 1171 p.

7. Palmer H. The Structure and Reactions of Heterocyclic Compounds. - ed. E. Arnold, London, 1967. - 462 p.

8. Aromatic and Heteroaromatic Chemistry / A Specialist Periodical Reports. - The Chemistry Society, London, 1975. - V. 3. - 503 p.

9. Martin D., Weise A. Cyansaureestern als Dipolarophile bei 1,3-Cycloadditionen // Chemische Berichte. - 1966. - Bd. 99. - № 1. - S. 317-327.

10. Leandri G., Pallotti M. Ricerche sui diazafurani // Annali di chimica (Roma). -1957. - V. 47. - № 14. - P. 376-384.

11. Huisgen R., Mack W., Anneser E. Die synthese von 1,2,4-Oxadiazolen aus nitriloxyden und nitrilen // Tetrahedron Letters. - 1961. - № 7. - P. 587-589.

12. Bast K., Christl P., Huisgen R., Mack W. Additionen der Nitriloxyde an CN-Mehrfachbindungen // Chemische Berichte. - 1972. - Bd. 105. - № 9. - S. 2825-2840.

13. Morrocchi S., Ricca A., Welo L. The catalytic of BF3 in the cycloaddition of benzonitrile oxide with nitrilles and carbonil compounds // Tetrahedron Letters. - 1967. - № 4. - P. 331-334.

14. Martin D., Herrman H.-J. Additionsreactionen von Cyansaureestern // Angewandte Chemie. - 1965. - Bd. 77. - № 2. - S. 96-97.

15. van Leusen A.M., Jagt J.C. Cycloaddition Reactions of Sulfonyl cyanides (1) // Tetrahedron Letters. - 1970. - № 12. - P. 971-973.

16. Келарев В.И., Швехгеймер Г.А. Методы синтеза азолов, содержащих ин-дольные заместители (обзор) // Химия гетероциклических соединений. -1986. - № 2. - C. 147-172.

17. Ладыжникова Т.Д., Алтухов К.В., Соловьёв Н.А. Реакция цианотринитрометана с окисями бензонитрила и 3-нитробензонитрила // Журнал органической химии. - 1986. - Т. 22. - Вып. 12. - С. 2618-2619.

18. Franz J.E., Howe R.K., Pearl H.K. Periselective Addition of Nitrile Sulfides, Nit-rile Oxides and Diphenyldiazomethan to Tetracyanoetylene // The Journal of Organic Chemistry. - 1976. - V.41. - № 4. - P. 620-626.

19. Chang M.S., Lowe J.U. Aromatic Nitrile Oxydes // The Journal of Organic Chemistry. - 1967. - V.32. - № 5. - P. 620-626.

20. Огурцов В.А., Ракитин О.А., Обручникова Н.В., Чертанова Л.Ф., Газикашева А.А., Хмельницкий Л.И. Синтезы на основе нитрилоксидов. Сообщение 1. Взаимодействие ароматических нитрилоксидов с N-цианимидами // Известия АН СССР. Серия Химия. - 1990. - № 9. - С. 2084-2089.

21. Азотсодержащие соединения / Под ред. И.О. Сазерленда. // В кн. Общая органическая химия / Под ред. Д. Бартона и У.Д. Оллиса. - М.: Химия, 1982. - Т. 3. - 736 с.

22. Huisgen R. Kinetik und Mechanismus 1,3-Dipolare Cycloadditionen // Angewandte Chemie. - 1963. - Bd. 75. - № 16/17. - S. 742-754.

23. Grundmann C., Grunanger P. The Nitrile Oxides. - Springer-Verlag, Berlin, 1971. - 272 p.

24. Sasaki T., Yoshioka T. Studies on Heteroaromaticity XVI. Further Studies on the Thermal 1,3-Dipolar Cycloaddition Reactions of Some Aromatic Hydroxamoyl Chlorides // Billetion of the Chemical Society of Japan. - 1968. - V. 41. - № 9 - P. 2206-2210.

25. Швехгеймер Г.А., Келарев В.И., Дянкова Л.А. Синтез и свойства азолов и их производных. 37х. Синтез 3,5-дизамещённых 1,2,4-оксадиазолов, содержащих индольные радикалы. // Химия гетероциклических соединений. - 1984. - № 12.- С.1609-1615.

26. Huisgen R., Mack W. 1,3-Dipolare Additionen der Nitriloxyde an Carbonylverbindungen // Tetrahedron Letters. - 1961. - № 17.- P. 583-586.

Размещено на Allbest.ru