Синтез функциональнозамещенных 3-(феноксиметил)тиофенов



жүктеу 95.63 Kb.
Дата11.05.2019
өлшемі95.63 Kb.


СИНТЕЗ 2-ФУНКЦИОНАЛЬНОЗАМЕЩЁННЫХ 4-(АРИЛОКСИМЕТИЛ)ТИОФЕНОВ.

© Кациель Андрей Леонидович1+ и Фисюк Александр Семёнович1*

1Кафедра органической химии. Омский государственный университет. Пр. Мира, 55-А. г. Омск. Россия. Тел.: (3812)64-24-47. E-mail: katsiel@orgchem.univer.omsk.su

______________________________________

*Ведущий направление; +Ведущий переписку

УДК 547.732.2



ключевые слова: синтез, тиофен, нуклеофильное замещение, окисление, восстановление, ЯМР-спектроскопия

Резюме


Разработаны препаративные методы получения получены 4-(арилоксиметил)тиофен-2-карбальдегиды реакцией 4-хлорметилтиофен-2-карбальдегида с фенолами в среде диметилформамида. Изучены превращения этих соединений в соответствующие 4-(арилоксиметил)тиофен-2-метанолы и -2-карбоновые кислоты.

Интерес к функционально замещенным тиофенам обусловлен их широким использованием в органическом синтезе. В 1978 г. была разработана удобная методика получения 4-хлорметилтиофенкарбальдегида-2 1 [1], основанная на взаимодействии параформа с тиофен-2-карбальдегидом в присутствии избытка хлорида алюминия. Несколькими годами раньше [2-4] изучено замещение галогена в этом соединении на некоторые нуклеофилы. Сведения о 3-(арилоксиметил)тиофен-2-карбальдегидах, которые могли бы быть получены реакцией соединении 1 с фенолятами, в базах данных Chemical Abstracts Service отсутствуют. Целью настоящей работы является разработка препаративных методов получения 3-(арилоксиметил)замещенных тиофен-2-карбальдегидов, карбоновых кислот и тениловых спиртов на основе 4-хлорметилтиофен-2-карбальдегида 1. Такие соединения могут найти применение в качестве «строительных блоков» в комбинаторной химии, а также для получения замещенных тиенилвиниленов [5] и других предшественников сопряженных полимеров [6-7].

В работе [4] было показано, что реакция соединения 1 с фенолятом натрия в метаноле с последующей обработкой реакционной смеси оксидом серебра приводит к 4-(фенилоксиметил)тиофен-2-карбоновой кислоте 4a с невысоким выходом (16 %). Низкий выход целевого продукта в этом случае, по-видимому, обусловлен неоптимальными условиями замещения галогена в исходном соединении на феноксильный заместитель. Нами изучено взаимодействие 4-хлорметилтиофен-2-карбальдегида 1 с фенолами 2а-g в диметилформамиде в присутствии поташа. Было показано, что продуктами этой реакции, полученными с выходом 82-97%, являются 3-(арилоксиметил)тиофен-2-карбальдегиды 3а-g (Схема 1). Строение соединений 3а-g подтверждено элементным анализом и данными ИК- и ЯМР- спектроскопии. В ИК-спектрах образцов 3а-g записанных в растворе CHCl3 в области 1680 см-1 фиксируются сигналы карбонильной группы. В спектрах ЯМР 1Н соединений 3а-g присутствуют сигналы протона альдегидной группы при 9.90-9.92 м.д, тиофенового ядра в области 6.99-7.84 м.д., протонов метиленовой группы при 5.05-5.13 м.д. и арильных заместителей при 6.84-8.25 м.д. (табл.1).

Схема 1.



  1. Ar = Ph; b. Ar = p-Br-C6H4 ; c. Ar = p-(n-Hex)-C6H4; d. Ar = p-(CH3O2C)C6H4;

  2. e. Ar = p-CH3-C6H4; f. Ar = p-NO2-C6H4; g. Ar = p-(n-OctO)-C6H4


Таблица 1. 4-(Арилоксиметил)-2-тиофенкарбальдегиды 5a-g


Соеди-

нение


Ar

Тпл, 0С

(этанол)


Rf 1)

Спектр ПМР

δ, м.д.(CDCl3)



Выход,

%


5a

Ph


36-37

0.57

5.08 (c, 2H), 6.94-7.53 (м, 5Н), 7.73(с, 1Н), 7.81 (с, 1Н), 9.90 (с, 1Н).

87

5b

p-Br-C6H4



101-102

0.69

5.05 (с, 2Н), 6.82-7.42 (м, 4Н), 7.75 (с, 1Н), 7.80 (с, 1Н), 9.91 (с, 1Н).

92

5c

p-(n-Hex)-C6H4




Масло

0.87

0.80-1.80 (м, 11Н), 3.81-3.93 (м, 2Н), 5.02 (c, 2Н); 6.86 (c, 4Н), 7,71 (с, 1Н), 7.80 (с, 1Н), 9.91 (с, 1Н).

90

5d

p-(CH3O2C)C6H4

107-109

0.52

3.89 (с, 3H), 5.13 (с, 2Н), 6,98 (д, J=8.65 Гц, 2H), 7.76 (с, 1Н), 7.82 (с, 1Н), 8.00 (д, J=8.65 Гц, 2H), 9.92 (с, 1Н).

89

5e

p-CH3-C6H4

48-49

0.72

2.30 (с, 3H), 5.05 (с, 2Н), 6.84-7.13 (м, 4Н), 7.73 (с, 1Н), 7.81 (с, 1Н), 9,91 (с, 1Н).

88

5f

p-NO2-C6H4



124-125

0.47

5.05 (c, 2Н), 7.08 (д, J=9.27 Гц, 2Н), 7.79 (с, 1Н), 7.84 (с, 1Н),

8.27 (д, J= 9.27 Гц, 2Н),

9.91 (с, 1Н).


82

5g

p-(n-OctO)-C6H4

51-52

0.82

1.90-0.80 (м, 15Н), 3.90 (м, 2Н), 5.02 (c, 2Н); 6.8 (c, 4Н), 7,71 (с, 1Н), 7.80 (с, 1Н), 9.91 (с, 1Н).

97

1) Система бензол-эфир (10:1)

Несмотря на то, что влажная окись серебра дает неплохие результаты при окислении тиофенальдегидов, высокая стоимость реагента снижает достоинства этого метода. Нами была изучена возможность применения для этих целей более доступного и дешевого хромовый ангидрида в смеси с серной кислотой (реагент Джонса). Было показано, что окисление соединений 3b, 3g реагентом Джонса приводит с высокими выходами (88-97%) к карбоновым кислотам 4b, 4g. Однако, при окислении альдегида 3a в аналогичных условиях были получены неудовлетворительные результаты. Это связано, по-видимому, с тем, что в отсутствии акцепторных заместителей фенильное ядро становится более чувствительным к окислителям. Поэтому, для синтеза кислоты , использоваля оксид серебра. В ИК-спектрах карбоновых кислот 4a, 4b, 4f, записанных в таблетке KBr в области 1680 см-1 фиксируется полоса поглощения карбоксильной группы. В спектрах ЯМР 1Н область характерная для резонанса протона альдегидной группы (9.90-9.92 м.д.) свободна от сигналов. Химические сдвиги, интегральная интенсивность сигналов остальных протонов соединений 4a, 4b, 4f соответствуют их структуре и приведены в таблице 2.



Схема 2.


Таблица 2. Выходы и характеристики соединений 4a, 4b, 4f

Соеди-

нение


Тпл, С

(гексан-ТГФ)



Rf 1)

Спектр ПМР

δ, м.д. (Ацетон-d6)



Выход, %


4a 2)

136-137 3)

0.32

5.08 (c, 2H), 6.94-7.53 (м, 5Н), 7.84 (с, 2Н).


93


4b


188-189

0.25

5.16 (с, 2Н), 6.90-7.50 (м, 4Н), 7.84 (с, 2Н).

88

4f


225-226

0.15

5.17 (c, 2Н), 6.90-7.50 (м, 4Н),

7.85 (с, 2Н).




97

1) Этанол; 2) Продукт получен по методу B 3). Лит.[4] Тпл. 134-136 С(гексан)
Взаимодействием альдегидов 3a-c с боргидридом натрия в этаноле были получены соответствующие [4-(арилоксиметил)-2-тиенил]метанолы с выходами 77-85%. В ИК спектрах соединений 5a-5c, записанных в растворе хлороформа при 3450 см-1 присутствует широкая полоса отвечающая валентным колебаниям гидроксильной группы включенной в водородную связь, а при 3600 см-1 свободного гидроксила. Спектры ПМР соединений 5a-5c согласуются с их структурой и приведены в таблице 3. Данные элементного анализа всех полученных соединений соответствуют вычисленным значениям.

Схема 3.


Таблица 3. Выходы и характеристики соединений 5a-5c

Соед-ние

Тпл, С

(этанол)


Rf1)

Спектр ПМР

δ, м.д.(CDCl3)



Выход, %


5a

92-93

0.20

1.99 (с.уш., 1Н), 4.82 (c, 2H), 5.02 (c, 2H), 6.90-7.35 (м, 7Н).

81



5b


101-102

0.17

1.92 (с.уш., 1Н), 4.80 (c, 2H), 4.96 (с, 2Н), 6.82 (д, J=8.3 Гц, 2H), 7.03 (с, 1Н), 7.24 (с, 1Н), 7.37 (д, J= 8.3Гц, 2H),

85


5c


82-83

0.21

0.88 (с.уш., 4Н), 1.30 (с, 3Н), 1.57 (с, 3Н), 1.92 (с.уш., 1Н), 2,54 (м, 2Н), 4.80 (с, 2Н), 4.96 (с, 2Н), 6.80-7.10 (м, 6Н).

77


1)Система: бензол-эфир (10:1)

Таким образом нами были разработаны препаративные методы синтеза соединений 3a-3g, 4a, 4b, 4f, 5a-5c Показано, что для превращения 2-функциональнозамещенных 3-(арилоксиметил)тиофенов содержащих в арильном заместителе акцепторные группы в соответствующие карбоновые кислоты возможно использование реагента Джонса.


Экспериментальная часть.
Спектры ПМР исследуемых соединений записаны на спектрометре Bruker-AC 200P с рабочей частотой прибора 200.13 МГц. Химические сдвиги измерены по отношению к сигналу внутреннего стандарта — тетраметилсилана (ТМС = 0.00 МГц).ИК спектры исследуемых соединений регистрировали на спектрометре Specord-75IR в растворе CHCl3 или в таблетке KBr. Спектры растворов записаны в кюветах KBr с толщиной поглощающего слоя 0,047 мм с использованием кюветы сравнения. Тонкослойную хроматографию проводили на пластинках Sorbfil (силикагель СТХ-1ВЭ, толщина 110 мкм, подложка — ПЭТФ). Хро­ма­то­граммы проявляли парами йода и УФ-светом. Значения Rf приведены для пластин Sorbfil в растворителе указанном в таблице.
Общая методика получения 4-(арилоксиметил)-2-тиофенкарбальдегидов (3a-3g)

Смесь 0,01 моль 4-хлорметил-2-тиофенкарбальдегида, 0.01 моль соответствующего фенола и 0.015моль K2CO3 в 5-8 мл абсолютного ДМФА перемешивают 24-48 часов (контроль по ТСХ). Далее реакционную смесь выливают в 25-30 мл холодной воды, кристаллические продукты отделяют фильтрованием, маслообразные экстрагируют эфиром. Экстракт промывают водой и сушат над Na2SO4. После отгонки растворителя полученное масло оставляют в холодильнике для кристаллизации, а затем перекристаллизовывают из этанола.. Выходы и константы соединений 3a-3g указанны в таблице 1.



Получение 4-(арилоксиметил)тиофен-2-карбоновых кислот (4a, 4b, 4f)

Метод А. Окисление реактивом Джонса

Реактив Джонса получают растворением 26.72 г хромового ангидрида в растворе 23 мл серной кислоты разбавленной водой до 100 мл.

К раствору исходного альдегида 3b, 3f в минимальном количестве ацетона при температуре не выше 10 С и непрерывном перемешивании прибавляют реактив Джонса до появления неисчезающей жёлтой окраски. Реакционную смесь выливают в большой объём холодной воды и фильтруют под вакуумом. После перикристаллизации из смеси гексана и тетрагидрофурана получают соответствующие тиофен-2-карбоновые кислоты 4b, 4f, выходы и свойства полученных соединений указаны в таблице 2.

Метод B. Окисление оксидом серебра

Окись серебра готовят прибавлением концентрированного раствора, содержащего 16.98 г AgNO3 (0.1 моль) к 50 мл 5 М раствора NaOH.

К раствору 10,48 г (0.048 моль) альдегида в 20 мл ТГФ при температуре не выше 10 С и непрерывном перемешивании прибавляют окись серебра, реакционную массу перемешивают 2 ч, фильтруют под вакуумом через бумажный фильтр, разбавляют водой до объёма ~500 мл и при охлаждении нейтрализуют концентрированной соляной кислотой. Выпавший осадок отделяют фильтрованием, после перикристаллизации из смеси гексана и тетрагидрофурана получают 4-(феноксиметил)-тиофен-2-карбоновую кислоту 4a. Выходы и свойства полученного соединения указаны в таблице 2.


Общая методика получения [4-(арилоксиметил)-2-тиенил]метанолов (10a-10c)

К раствору 0,01 моль альдегида 10a-10c в 5 мл этанола при перемешивании прибавляют 0,005 моль NaBH4, реакционную смесь перемешивают в течение ночи, выливают в 25 мл воды, подкисляют до pH~5-4 и фильтруют под вакуумом. Продукт очищают перикристаллизацией из этанола. Выходы и константы полученных соединений указаны в таблице 2.



Список литературы

  1. Я. Л. Гольдфарб, И. Б. Карманова, Ю. Б. Волькенштейн, Л. И. Беленький, ХГС.­, 1978, 11,1474.

  2. И. Б. Карманова, Ю. Б. Волькенштейн, Л. И. Беленький, ХГС, 1973, 4,490.

  3. 3 M. Nĕmec, M. Janda, J. Šrogl, I.Stibor, Collection Czechoslov. Chem. Commun., 1974, 39, 3527.

  4. M. Janda, J. Šrogl, M. Nĕmec, K. Kalfus, Collection Czechoslov. Chem. Commun., 1976, 41, 1541.

5. Pierre Frere, Jean-Manuel Raimundo, Philippe Blanchard, etc., J. Org. Chem. 2003, 68, 7254.

  1. Alexander S. Fisyuk, Renaud Demadrille, Claudia Querner, Malgorzata Zagorska, Joël Bleuse, Adam Pron, New Journal of Chemistry, 2005, 29, 707.

  2. Mikhael D. Levi, Alexander S. Fisyuk, Renaud Demadrille, Elena Markevich, Yossi Gofer, Doron Aurbach, Adam Pron, Chem. Comm., 2006, 3299.

Каталог: files -> reports -> 2005 -> vol7


Достарыңызбен бөлісу:


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет