Scientific journal
Advances in current natural sciences
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,778

SYNTHESIS OF NOVEL CONDENSED COMPOUNDS BASED ON THE REACTION OF SULFUR DICHLORIDE WITH 6-ALLYL-3-METHYLPHENOL

Ishigeev R.S. 1 Potapov V.A. 1 Amosova S.V. 1
1 A.E. Favorsky Irkutsk Institute of Chemistry, Siberian Division of the Russian Academy of Sciences
Разработаны эффективные способы получения новых сераорганических конденсированных соединений. Впервые осуществлена и систематически изучена реакция дихлорида серы с 6-аллил-3-метилфенолом, на основе которой разработан метод синтеза бис(6-метил-2,3-дигидро-1-бензофуран-2-илметил)сульфида. Найдено, что для селективного образования продукта требуется добавление в реакционную смесь таких оснований, как NaOH, K2CO3, Na2CO3 или NaHCO3. Установлено, что образование продукта более эффективно протекает в среде хлороформа – более полярного растворителя по сравнению с четыреххлористым углеродом. Окислением бис(6-метил-2,3-дигидро-1-бензофуран-2-илметил)сульфида периодатом натрия в метаноле получен ранее неизвестный бис(6-метил-2,3-дигидро-1-бензофуран-2-илметил)сульфоксид с выходом 95 %. Полученные соединения являются перспективными полупродуктами для органического синтеза и потенциально биологически активными веществами. Разработанные эффективные способы получения открывают возможности их практического использования.
Effective methods for preparation of novel organosulfur compounds have been developed. The reaction of sulfur dichloride with 6-allyl-3-methylphenol has been realized for the first time and systematically studied. Regioselective synthesis of bis(6-methyl-2,3-dihydro-1-benzofuran-2-ylmethyl)sulfide has been elaborated based on this reaction. It has been found that an additive of such bases as NaOH, K2CO3, Na2CO3 or NaHCO3 is required for selective formation of the product. It has been established that the formation of the product proceeds better in chloroform – more polar solvent in comparison with carbon tetrachloride. Earlier unknown bis(6-methyl-2,3-dihydro-1-benzofuran-2-ylmethyl)sulfoxide has been obtained in 95 % yield by oxidation of bis(6-methyl-2,3-dihydro-1-benzofuran-2-ylmethyl)sulfide with sodium periodate. The obtained compounds are prospective semi-products for organic synthesis and potential biologically active substances. The developed effective methods open possibilities of their practical application.
6-allyl-3-methylphenol
regioselective reaction
nucleophilic substitution
oxidation
chalcogen halides
sulfides
sulfoxides

Для получения практически важных гетероциклических соединений в современном органическом синтезе широко используются реакции циклофункционализации [8, 9]. Для синтеза сераорганических гетероциклических соединений используются реакции гетероциклизации c участием серасодержащих реагентов [7, 8]. Использование дихлорида серы в синтезе гетероциклических соединений в большинстве случаев основано на способности этого реагента присоединяться к двойным связям диеновых соединений [1]. Неорганические галогениды серы и селена в реакциях циклофункционализации практически не использовались [3].

Ранее нами показана возможность проведения реакций гетероциклизации и циклофункционализации с дигалогенидами селенами – новыми электрофильными реагентами, которые в последнее время стали широко применяться в синтезе селенорганических соединений [2–6]. Впервые осуществлена реакция дибромида селена с 2-аллилфенолом, которая приводит к ранее неизвестному бис(2,3-дигидро-1-бензофуран-2-илметил)селениду [3]. Реакция дибромида селена с 2-аллилфенолом проводится путем смешивания реагентов при температуре – 20 °С в растворе четыреххлористого углерода с последующим кипячением реакционной массы. Выход бис(2,3-дигидро-1-бензофуран-2-илметил)селенида составляет 95 % [3].

Сведения о реакции дихлорида серы с 6-аллил-3-метилфенолом в литературе отсутствуют. Нами впервые осуществлена реакция дихлорида серы с 6-аллил-3-метилфенолом с целью разработки эффективного метода синтеза бис(6-метил-2,3-дигидро-1-бензофуран-2-илметил)сульфида.

Материалы и методы исследования

Спектры ЯМР 1Н и 13С регистрировали на приборе Bruker DPX-400 (рабочие частоты 400.13, и 100.61 МГц, соответственно) в CDCl3, внутренний стандарт – ГМДС. Элементный анализ выполнен на приборе Thermo Finigan EA 1112.

Бис(6-метил-2,3-дигидро-1-бензофуран-2-илметил)сульфид (1). Охлажденный до – 20 °С раствор 0,185 г (1,79 ммоль) дихлорида серы в 10 мл хлористого метилена добавили по каплям к охлажденному до – 20 °С раствору 0,53 г (3,5 ммоль) 6-аллил-3-метилфенола в 10 мл хлористого метилена. Смесь перемешивали 5 ч при комнатной температуре, добавили 0,14 г (3,5 ммоль) предварительно растертого в порошок гидроксида натрия и оставили перемешиваться на ночь (16 ч). Смесь фильтровали, из фильтрата отогнали растворитель. Продукт выдел или колоночной хроматографией на силикагеле (элюент: хлороформ/гексан 1: 1). Получили 0,457 г (выход 80 %) бис(6-метил-2,3-дигидро-1-бензофуран-2-илметил) сульфида, бесцветную вязкую жидкость.

Спектр ЯМР 1Н, δ, м. д. (CDCl3): 2.25 с (6Н, CH3), 2.86-3.05 м (6H, CH2, CH2S), 3.27 м (2H, CH2), 4.95 м (2H, OCH), 6.59-6.61 м (2H, C6H3), 6.65-6.67 м (2H, C6H3), 6.99-7.03 м (2H, C6H3).

Спектр ЯМР 13С, δ, м. д. (CDCl3): 21,49 (CH3), 34,00 (SCH2), 37,87 (CH2), 82,08 (OCH), 110,21 (C6H4), 121,29 (C6H4), 123,12 (C6H4), 125,21(C6H4), 138,23 (C6H4), 159,40 (CO, C6H4).

Найдено, %: С 73,82; Н 6,96; S 10,08, C20H22O2S, Вычислено, %: С 73,58; Н 6,79; S 9,82.

Бис(6-метил-2,3-дигидро-1-бензофуран-2-илметил)сульфоксид (2). К смеси 0,185 г (0,9 ммоль) периодата натрия и 10 мл метанола, охлажденной до 0 °С, добавили раствор 0,2 г (0,61 ммоль) бис(6-метил-2,3-дигидро-1-бензофуран-2-илметил)сульфида в 10 мл метанола, охлажденный до 0 °С. Смесь перемешивали 1 ч при 0 °С и 16 ч при комнатной температуре. Смесь отфильтровали от осадка, из фильтрата отогнали растворитель, остаток сушили в вакууме. Получили 0,199 г (выход 95 %) бис(6-метил-2,3-дигидро-1-бензофуран-2-илметил)сульфоксида в виде светло-желтого масла.

Спектр ЯМР 1Н, δ, м. д. (CDCl3): 2,23 с (6Н, CH3), 2,93-3,23 м (6H, CH2, CH2S), 3,30-3,40 м (2H, CH2S), 5,28 м (2H, OCH), 6,56-6,72 м (4H, C6H3), 7,01 м (2H, C6H3).

Спектр ЯМР 13С, δ, м. д. (CDCl3): 21,57 (CH3), 34,76 (CH2), 57,22 (SCH2), 76,57 (OCH), 110,48 (C6H4), 122,10 (C6H4), 124,72 (C6H4), 128,37(C6H4), 138,58 (C6H4), 158,42 (CO, C6H4).

Найдено, %: С 69,86; Н 6,65; S 8,96, C20H22O3S, Вычислено, %: С 70,15; Н 6,48; S 9,36.

Результаты исследования и их обсуждение

Нами систематически изучена реакция дихлорида серы с 6-аллил-3-метилфенолом с целью разработки эффективного метода синтеза бис(6-метил-2,3-дигидро-1-бензофуран-2-илметил)сульфида (1). Проведение реакции в условиях, аналогичных реакции дибромида селена с 2-аллилфенолом [3], привело к целевому продукту, но с низким выходом. Установлено, что для селективного образования продукта с высоким выходом требуется добавление в реакционную смесь таких оснований, как NaOH, K2CO3, Na2CO3 или NaHCO3. Следует отметить, что эффект анхимерного содействия атома селена в 2-галогенэтилхалькогенидах значительно превышает аналогичный эффект атома серы, и нуклеофильное замещение галогена в 2-галогенэтилхалькогенидах значительно быстрее протекает в случае атома селена [5]. Также установлено, что образование продукта более эффективно протекает в среде хлороформа – более полярного растворителя по сравнению с четыреххлористым углеродом.

isch1.wmf

isch2.wmf

Установлено, что для достижения высокого выхода продукта 1 (80 %) необходимо смешивать реагенты при низкой температуре (– 20 °С) и после перемешивания реакционной массы при комнатной температуре добавлять основание (NaOH, K2CO3, Na2CO3 или NaHCO3).

Известно, что реакции присоединения дигалогенидов серы и селена к алкенам, как правило, первоначально приводят к образованию кинетического продукта присоединения против правила Марковникова, который затем превращается в термодинамически более устойчивый продукт присоединения по правилу Марковникова [5], причем изомеризация легче протекает в более полярных растворителях. Можно предполагать, что аналогичным образом протекает и реакция ди- хлорида серы с 2-аллилфенолом, в которой для образования сульфида 1 требуется изомеризация кинетического продукта присоединения против правила Марковникова (АМ) в термодинамически более устойчивый продукт присоединения по правилу Марковникова (М), и изомеризация быстрее идет в хлороформе, чем в четыреххлористом углероде. После добавления в реакционную смесь основания (NaOH, K2CO3, Na2CO3 или NaHCO3) в продукте присоединения по правилу Марковникова (М) реализуется реакция нуклеофильного замещения хлора гидроксильной группой, которая приводит к сульфиду 1.

В случае реакции дибромида селена с 2-аллилфенолом изомеризация легко протекает в СС14 за счет высокого анхимерного эффекта атома селена, однако в синтезе сульфида 1 требуется более полярный растворитель. Необходимость использования основания для получения сульфида 1 объясняется не только меньшим эффектом анхимерного содействия атома серы по сравнению с селеном, но тем, что нуклеофильное замещение атома хлора протекает медленнее, чем атома брома.

На основе реакции окисления сульфида 1 периодатом натрия в метаноле разработан эффективный способ получения ранее неизвестного бис(6-метил-2,3-дигидро-1-бензофуран-2-илметил)сульфоксида (2) с выходом 95 %.

isch3.wmf

Строение соединений 1 и 2 доказано методом ЯМР 1Н и 13С и подтверждено данными элементного анализа. Сигнал группы CH2S в спектре ЯМР 13С бис(6-метил-2,3-дигидро-1-бензофуран-2-илметил)сульфоксида (57,22 м. д.) значительно смещен в область слабого поля по отношению к сигналу группы CH2S в спектре ЯМР 13С бис(6-метил-2,3-дигидро-1-бензофуран-2-илметил)сульфида (34,00 м. д.), что характерно для спектров ЯМР 13С органических сульфоксидов.

Следует отметить, что ряд соединений, содержащий фурановый фрагмент, обладает высокой биологической активностью [10]. Можно предполагать, что полученные новые соединения 1 и 2, содержащие дигидрофурановую, сульфидную и сульфоксидную функции, также могут проявить биологическую активность.

Выводы

Таким образом, разработаны удобные эффективные региоселективные способы получения ранее неизвестных бис(6-метил-2,3-дигидро-1-бензофуран-2-илметил)сульфида и -сульфоксида, которые делают эти соединения легкодоступными и открывают возможности их использования в органическом синтезе. Полученные соединения являются перспективными полупродуктами для органического синтеза и потенциально биологически активными веществами.

Работа выполнена в рамках проекта Российского научного фонда (№ 14-13-01085). Основные результаты получены с использованием материально-технической базы Байкальского аналитического центра коллективного пользования СО РАН.