Реакции окисления и восстановления серосодержащих производных 2(5H)-фуранона

Латыпова, Лилия Зиннуровна

Реакции окисления и восстановления серосодержащих производных 2(5H)-фуранона тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

Латыпова, Лилия Зиннуровна АВТОР

кандидата химических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Казань МЕСТО ЗАЩИТЫ

2013 ГОД ЗАЩИТЫ

02.00.03 КОД ВАК РФ

Диссертация по химии на тему «Реакции окисления и восстановления серосодержащих производных 2(5H)-фуранона»

Автореферат диссертации на тему "Реакции окисления и восстановления серосодержащих производных 2(5H)-фуранона"

На правах рукописи

\ / ~ О С^с^сисск''

ЛАТЫПОВА ЛИЛИЯ ЗИННУРОВНА

РЕАКЦИИ ОКИСЛЕНИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ СЕРОСОДЕРЖАЩИХ ПРОИЗВОДНЫХ 2(5Я)-ФУРАНОНА

02.00.03 - органическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

005061650

Казань - 2013

005061650

Работа выполнена на кафедре органической химии Химического института им. A.M. Бутлерова Федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Казанский (Приволжский) федеральный университет»

Научный руководитель: кандидат химических наук, доцент

Курбангалиева Альмнра Рафаэловна

Официальные оппоненты: доктор химических наук, доцент,

старший научный сотрудник ФГБУН Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова КазНЦ РАН

Яхваров Дмитрий Григорьевич

доктор химических наук, профессор, зав. кафедрой общей и органической химии ГБОУ ВПО «Казанский государственный медицинский университет»

Никитина Лилия Евгеньевна

Ведущая организация: ФГБУН Институт органической химии

им. Н.Д. Зелинского РАН, г. Москва

Защита диссертации состоится «28» июня 2013 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.080.07 при ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технологический университет» по адресу: 420015, Казань, ул. К.Маркса, 68, зал заседаний Ученого совета, А-ЗЗО.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технологический университет».

Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах просим направлять по адресу: 420015, Казань, ул. К. Маркса, 68, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.080.07

Автореферат разослан « 24 » мая 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Нугуманова Гульнара Наиловна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Химия гетероциклических соединений относится к бурно развивающейся области органической и элементорганической химии. Эти соединения служат благоприятным материалом для решения таких фундаментальных проблем как электронные взаимодействия с участием различных гетероатомов и функциональных групп, стереохимия, участие в реакциях различных активных центров, демонстрируя при этом огромные синтетические возможности. Многие продукты находят широкое практическое применение в медицине, в сельском хозяйстве, в различных областях промышленности и т.д.

Большой интерес к химии сернистых соединений, а также продуктам их окисления - сульфоксидам и сульфонам - обусловлен их практической значимостью и широкими синтетическими возможностями. Сульфоксиды находят применение в качестве основных действующих веществ многочисленных лекарственных препаратов, экстрагентов солей благородных металлов, удобных интермедиатов в асимметрическом синтезе. Некоторые ароматические сульфоны применяются в современной медицине в качестве основных противолепрозных средств, многие из них оказывают сильное фунгицидное и акарицидное действие. Потенциальной биологической активностью обладают сульфоксиды и сульфоны многофункциональных гетероциклических соединений. Сочетание в молекуле гетероциклического фрагмента, сульфонильной или сульфинильной группы позволяет существенно расширить области применения подобных полифункциональных соединений и придать веществам новые виды биологической активности. Например, одно из таких соединений, сочетающих в себе 2(5Я)-фураноновый фрагмент и сульфонильную группу - препарат Vioxx, является эффективным противовоспалительным средством, действуя в качестве ингибитрра циклооксигеназы-2. Кроме того, известна способность природных галогенированных 2(5Я)-фуранонов подавлять «чувство кворума» грамотрицательных бактерий и ингибировать процесс образования биопленок.

Выявленные фармакологические свойства целого ряда продуктов, полученных на базе фуранонов, обуславливают важность изучения этих соединений, их реакционной способности, влияния на организм, а также синтеза новых производных с потенциальной биологической активностью.

Электрохимический синтез органических соединений прочно занял свое место в ряду современных технологичных экологически безопасных методов органического синтеза. Роль органического электросинтеза, принимая во внимание его преимущества перед химическими синтезами с точки зрения экологии, в будущем должна возрасти в еще болыйей степени. Электрохимическое восстановление алкокси- и сернистых производных 2(5Я)-фуранона, а также продуктов их окисления - сульфоксидов и сульфонов - в литературе не изучено. В этом плане проведенные в данной работе исследования по электрохимическому восстановлению выбранных объектов представляют большой интерес в связи с возможностью использования продуктов восстановления в качестве перспективных синтонов для региоселективного введения тиозаместителей в 3 или 4 положения лактонного цикла.

Целью настоящей работы явилось комплексное (экспериментальное и теоретическое) изучение реакций окисления и восстановления различных алкокси- и тиопроизводных 2(5#)-фуранонового ряда, выявление и объяснение влияния природы

и положения заместителей в гетероциклической системе на легкость и направление процессов окисления и восстановления.

Научная новизна. В работе детально изучены реакции окисления 3-, 4-, 5-тио-замещенных, а также дитиопроизводных 2(5#)-фуранона различными реагентами, охарактеризовано влияние природы и положения серосодержащих групп на направление реакций. Синтезирована целая серия новых сульфинильных и сульфонильных производных 2(5Я)-фуранона разного структурного типа.

Разработан метод селективного окисления бициклических дитиопроизводных ряда [1,4]дитиино[2,3-с]фуран-5(7//)-она л/-хлорнадбензойной кислотой до соответствующих моносульфоксидов с сульфинильной группой у атома углерода С3 лактонного цикла.

Установлено, что электрохимическое восстановление на свинцовом электроде 5-алкокси-3,4-дихлор-2(5//)-фуранонов в ацетонитриле в присутствии уксусной кислоты протекает высокоселективно с образованием 5-алкокси-3-хлор-2(5//)-фуранонов. При электрохимическом восстановлении 5-тиозамещенных производных доминирующим процессом является анионоидное элиминирование заместителя из положения 5.

Синтезировано и охарактеризовано спектральными методами 45 новых соединений — сульфанил-, сульфонил- и сульфинилсодержащих производных фуранонового ряда и некоторых продуктов их восстановления.

Практическая значимость. Разработаны удобные препаративные способы получения широкого круга новых сульфонов и сульфоксидов на базе моно- и дитиопроизводных 2(5Я)-фуранона различного строения, которые являются потенциальными биологически активными веществами и перспективными исходными и промежуточными соединениями для тонкого органического синтеза.

Предложен метод селективного электрохимического восстановления 5-алкокси-3,4-дихлор-2(5#)-фуранонов до соответствующих 3-хлор-2(5Я)-фуранонов, которые представляют большой интерес в качестве синтонов для функционализации фуранонов в 3 положение лактонного цикла.

На защиту выносятся:

• синтез новых сульфонов ряда 2(5//)-фуранона окислением 4- и 5-тиозамещенных производных и бис-тиоэфиров 2(5//)-фуранонового ряда;

• выявление условий селективного окисления 4-тиопроизводных фуранона и бициклических дитиопроизводных ряда [1,4]дитиино[2,3-с]фуран-5(7//)-она до сульфоксидов;

• электрохимический синтез 5-алкокси-3-хлор-2(5//)-фуранонов из 5-алкокси-3,4-дихлор-2(5Я)-фу районов;

• установление структуры продуктов реакций с помощью комплексного исследования полученных соединений методами ИК, ЯМР 'Н и 13С, масс-спектроскопии, РСА и квантово-химических расчетов;

• результаты изучения закономерностей процессов восстановления 5-алкокси- и 4- и 5-тиозамещенных производных 2(5//)-фуранона различного строения электрохимическими методами.

химия от Бутлерова и Бейльштейна до современности» (Санкт-Петербург, 2006); XVIII Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Москва, 2007); X Научной конференции по органической химии (Уфа, 2007); Всероссийской конференции «Электрохимия и экология» (Новочеркасск, 2008); XI, XIV и XV Молодежной конференции по органической химии (Екатеринбург, 2008 и 2011; Уфа, 2012); итоговой научно-образовательной конференции студентов Казанского государственного университета (Казань, 2009); Международном симпозиуме по органической химии «Advanced Science in Organic Chemistry» (Мисхор (Крым), 2010); II Международной научно-технической конференции по электрохимии (Плес, 2010); Международной научной конференции «Новые направления в химии гетероциклических соединений» (Железноводск, 2011); III Региональной научно-практической конференции с международным участием «Синтез и перспективы использования новых биологически активных соединений» (Казань, 2011); Международном конгрессе по органической химии (Казань, 2011); III Международной научно-технической конференции «Современные методы в теоретической и экспериментальной электрохимии» (Плес, 2011); I Российской молодежной школе-конференции по Электрохимии и Спектроэлектрохимии (Казань, 2011); VI Всероссийской конференции молодых ученых, аспирантов и студентов с международным участием «Менделеев - 2012» (Санкт-Петербург, 2012); VII Всероссийской школе по электрохимии органических соединений с международным участием «Актуальные проблемы электрохимии органических соединений (ЭХОС-2012)» (Тамбов, 2012).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 4 статьи в журналах, входящих в список, рекомендованных ВАК РФ, 3 статьи в сборниках научных трудов, тезисы 23 докладов в материалах международных, российских и региональных конференций.

Лнчный вклад автора заключается в изучении и анализе литературных данных, постановке задач исследования, планировании и осуществлении экспериментальной работы, интерпретации и обобщении полученных результатов. Все включенные в диссертацию результаты получены лично автором, либо при его непосредственном участии. Рентгеноструктурный анализ выполнен к.х.н. Лодочниковой O.A. и к.х.н. Криволаповым Д.Б.

Объем и структура работы. Диссертационная работа оформлена на 215 страницах машинописного текста, содержит 20 таблицы, 19 схем и 22 рисунка. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка цитируемой литературы из 220 наименований и Приложения. Приложение содержит 10 таблиц и 16 рисунков.

В первой главе приведен обзор литературных данных по методам окисления органических сульфидов до сульфонов и сульфоксидов, восстановлению связи углерод — галоген и окислительно-восстановительным свойствам производных 2(5Н)-фуранона. Вторая глава представляет результаты исследования реакций химического окисления серосодержащих производных 2(5//)-фуранона различного структурного типа до сульфоксидов и сульфонов. В третьей главе охарактеризованы процессы восстановления алкокси- и сульфанилпроизводных 2(5Я)-фуранона электрохимическими методами. Экспериментальная часть, включающая описание проведенных синтезов, спектральных, электрохимических и квантово-химических исследований, составляет предмет четвертой главы диссертации.

Автор являлся исполнителем молодежного гранта Академии наук РТ № 03-13 / 2009 (Г); государственных контрактов № 02.740.11.0633, 14.740.11.1040, 14.740.11.1027 Министерства образования и науки РФ.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Реакции окисления моно- и дитиопроизводных 2(5//)-фуранона 1.1 Синтез тио- и дитиопроизводных 2(5Н)-фуранона

Исследуемые соединения синтезировали из мукохлорной кислоты 1 (5-гидрокси-3,4-дихлор-2(5Я)-фуранона, далее обозначаемого МХК), обладающей высокой реакционной способностью по отношению к различным нуклеофильным реагентам.

При взаимодействии МХК 1 со спиртами в условиях кислотного катализа получали 5-алкокси-2(5//)-фураноны 2-5, которые использовали далее в качестве исходных соединений (схема 1) и объектов электрохимического исследования процессов восстановления. В реакциях МХК 1 и ее 5-алкоксипроизводных 2-4 с различными тиолами, проводимых в условиях основного или кислотного катализа, был синтезирован ряд новых тиоэфиров 2(5Н)-фуранона 6-21, содержащих тиозаместители в 3, 4 и 5 положениях лактонного цикла. При взаимодействии фуранонов 1 и 22 с 2-меркаптоуксусной кислотой в присутствии концентрированной серной кислоты получены продукты замещения у атома углерода Cs лактонного цикла 23 и 24 (схема 1).

6 R-4-CH3C6H4 86%

7 R = 4-CIC61I„ 98%

8 R - 4-BrC6H4 93%

9 R - 4-OH-3,5-d¡(t-BlOC6H2 72%

10 R = CgHjOHj 69%

11 R - 1-Naphthyl 27%

17 R -4-CH3C,,H4 83%

18 R >4-С1СбН„ 84%

19 R = 4-BiC(H4 74%

2 R'-Me 63%

3 R'-Et 75%

4 R' = íPr 78%

5 R' = CH2C(12C1 73%

12 R' -Me, R -4-СНАД1 94%

13 R' -Et, R -4-CII3C6II4 71%

14 R' -И, К -4-BrC6H4 83%

15 K' -bt. R 71%

16 R' ■=/Pr. R - 4CHjC6H4 86%

Схема 1 - Синтез 5-алкоксипроизводных и тиоэфиров 2(5//)-фуранона

С целью исследования процессов химического окисления сернистых соединений в реакциях с л-тиокрезолом и этан-1,2-дитиолом были получены дитиопроизводные фуранона 25-35 разного структурного типа: 3,4-ди-я-толилтио-фураноны 25-27, производные 2,3-дигидро-[1,4]дитиино[2,3-с]фуран-5(7//)-она 28-32, 4,5-ди-л-толилтиофуранон 33 и биотиоэфиры 34, 35, в молекулах которых два фрагмента 2(5/У)-фуранона соединены посредством —Э-С! Ь-СН2-5- цепочки по атомам

углерода С4 (схема 2). Тиоэфиры 9, 10, 14, 15, 24 и дитиопроизводные 2(5//)-фуранона 26,27,30-32 получены нами впервые.

-ГЧ-

Го

яон

СН,

Н^О* (конц.), 1°

Н ОН Н ОК

25 2« Я=СН3

84%

27 Я = СН^СН, 73%

О к .а о л

°Э V

к яо н — А н (ж

34 Я = СН2СН3 76%

35 Я-СН(СН3>2 84%

ЕЦН ацетон ^''/С' Н^БОд (кони.), Iе С| И ОЯ

1) 4-СН,СЛ5Н(2эм..) КОН

2) НС1

ацетон в''

Н ОН Н ОН

О*

3 Я =СН2СН3

4 Я = СН(СН}>2

н оя

29-32

4-СН3С4Н«5Н Е13К, Е120

С1—т-Л 4-СН}С6К^Н

от^г^'д н:б04 (конц.) СН3ч(3 бензол, 1°

29 Я = СН> 86%

30 Я - СН2СН} 94%

31 Я-СН(СН5Ь 82%

32 Я - СН(СН2СТ)2 87%

ТГ о 65% Н Б—

Схема 2 - Синтез дитиопроизводных 2(5Я)-фуранона 25-35 1.2 Окисление тиоэфиров 2(5Н)-фуранона до сульфонов

С целью синтеза новых сульфонов были проведены реакции окисления различных тиопроизводных МХК пероксидом водорода. При взаимодействии 4-тиопроизводных 6-11, 13-16 и 5-тиоэфиров 17-19, 23 и 24 с избытком 33%-ного раствора Н202 в среде уксусной кислоты при комнатной температуре образуются соответствующие сульфоны 36-50 в виде бесцветных кристаллических веществ (схема 3).

я-4-сНэС<д, 6, 36 (73%)

Я»4-С1С6Н4 7, 37 (83%)

Я-4-ВгС6Н4 8, 38 (77%)

Я = 4-ОН-3,5-«1-Ви)С6Н:, 9, 39 (69%)

я - С6Н,СП2 10, 40 (74%)

Я = 1-№рМ1у1 11, 41 (58%)

Я = 4-СН3С6Нф Я' -Е1 13, 42 (61%)

Я - 4-ВГС6Н4, Я' = Е1 14, 43 (63%)

я -С6Н5СН2, Я -Е1 15, 44 (50%)

я -4-СН3С6Н4, Я' -|Тг 16, 45 (65%)

Н 502-СН2СООН 49,50

Я = 4-СН3С6Н4 17, 46 (83%)

Я - 4-С1С6Н4 18, 47 (68%)

Я = 4-ВгС6Н4 19, 48 (79%)

Х-С1 1,23,4» (71%) Х = Вг 22, 24, 50 (62%)

Схема 3 - Окисление 4- и 5-тиопроизводных 2(5/7)-фуранона до сульфонов

Несомненным достоинством данного метода синтеза, помимо доступности, эффективности и простоты выполнения эксперимента, является также отсутствие (кроме воды) неорганических побочных продуктов, вследствие чего сульфоны легко выделяются из реакционных смесей. Окисление тиоэфиров 17-19, 23 и 24 сопровождалось побочным процессом - разрывом связи C5-S и образованием 5-гидроксифуранонов 1 и 22 в небольших количествах.

По сравнению со спектрами исходных тиоэфиров в ИК спектрах сульфонов 36-50 появляются узкие интенсивные полосы валентных колебаний S02 группы в области 1310—1357 см-1 и 1140—1165 см"1, а в спектрах ЯМР 'Н и С наблюдается сдвиг всех сигналов в область слабых полей.

1.3 Окисление тиоэфиров 2(5Н)-фуранона до сульфоксидов

Поиск селективных методов получения сульфоксидов был основан на изучении влияния различных окислительных систем (пероксид водорода, л<-хлорнадбензойная кислота (МСРВА), Оксон, метапериодат натрия, треот-бутилгидропероксид) на направление реакций окисления тиоэфиров фуранона. Чтобы избежать переокисления до сульфона и нежелательных побочных реакций, в случае каждого конкретного тиоэфира тщательно подбирались и контролировались экспериментальные условия: природу окислителя и растворителя, соотношение/реагентов, время и температуру реакции, добавки других веществ и др. Кроме того, большое влияние оказывает строение субстрата, что показано нами при изучении реакций окисления тиоэфиров 2(5Я)-фурайона, содержащих БЯ заместитель в 3, 4 и 5 положениях цикла.

Окисление 4-тиопроизеодных 2(5Н)-фуранона. Ранее в нашей исследовательской группе из тиоэфира 6 с помощью МСРВА был получен сульфоксид 51 с выходом 21%. С целью повышения выхода данного продукта и проверки действия других реагентов на направление реакции окисления тиоэфира 6, мы изучили влияние различных условий эксперимента (природа окислителя, его количество, время и температура реакции) на выход сульфоксида 51.

Серия экспериментов показала, что наилучший результат (выход продукта, отсутствие сульфона) достигается при использовании л<-хлорнадбензойной кислоты (1.2 экв.) и проведении реакции в течение 3 часов при температуре —12°С (схема 4).

МСРВА, Et20,-12 °С - Л1-С1С6Н4С00Н

СК

Н он 6-10

R—S-

о н он

51-55

R-4-CH3C6H„ 6, 51 (64%)

R - 4-С1С6Н4 7, 52 (42%)

R = 4-ВГС6Н4 8, 53 (50%)

R - 4-OH-3,5-di(r-Bu)C6H2 9, 54 (46%)

R = CgH5CH2 ю, 55 (38%)

Схема 4 - Окисление 4-тиопроизводных 2(5Я)-фуранона 6-10 до сульфоксидов 51-55

Использование таких окислителей, как метапериодат натрия и Оксон, ограничено низкой растворимостью тиоэфиров , фуранонового ряда в водно-органических средах при комнатной температуре. В реакциях различных 4-тиопроизводных 6-10 с МСРВА образуются сульфоксиды 51-55 в виде двух диастереомеров в соотношении 1:1, на что указывает удвоение сигналов в спектрах ЯМР 'Н и 13С{'Н}. В ИК спектрах соединений 51-55 появляется узкий интенсивный

сигнал в области 1043-1052 см-1, соответствующий валентным колебаниям 8=0 группы.

По данным РСА в кристалле Л^ЗЛ-диастереомера сульфоксида 53 две независимые молекулы А и В, составляющие энантиомерную пару, связаны друг с другом с помощью водородных связей 81=06...Н5-05, образуя димеры (рис. 1).

Окисление 3-тиопроизводного 2(5Н)-фурано-на 21 проводили МСРВА и Н202 при широком варьировании условий и во всех случаях получали сложные смеси, содержащие как продукты окисления фуранонового ряда, так и соединения, в молекулах которых отсутствует лактонный цикл. Выделить из реакционных смесей в индивидуальном виде сульфоны и сульфоксиды с помощью методов колоночной хроматографии и перекристаллизации не удалось.

Изучение реакций окисления 5-тио-производного 2(5Н)-фуранона 17 вышеуказанными окислительными системами не позволило выявить метод селективного окисления до сульфоксида 56. Все реакции сопровождались неконтролируемым процессом переокисления до сульфона 46, кроме того наблюдался разрыв связи С5-8 с образованием МХК 1, дисульфида 57 и л-толуолсульфоки слоты 58 (схема 5). Выделить чистый сульфоксид 56 не удалось из-за близкой растворимости соединений 46 и 56 во многих органических растворителях и близких значений хроматографической подвижности И/ в разных элюентах.

Рис. 1 — Водородносвязанный димер сульфоксида 53

Tol-p

(p-Tol-s)2

+ p-TobS03H 58

Схема 5 - Окисление 5-тиозамещенного фуранона 17 1.4 Окисление дитиопроизводных 2(5Н)-фуранона

При окислении соединений, содержащих два атома серы и лактонный фрагмент, можно было ожидать образование целого набора разнообразных продуктов, и основная задача сводилась к поиску экспериментальных условий для проведения селективного окисления данных молекул до моно- и дисульфоксидов и сульфонов.

При окислении 3,4-ди(п-толилтио)фуранонов 25-27 избытком 33%-ного раствора Н202 и МСРВА в качестве основного органического продукта получена п-толуолсульфокислота 58 (схема 6). По данным спектров ЯМР 'Н и |3С{'Н}, зарегистрированных на разных стадиях процессов, в реакционных смесях не было обнаружено продуктов, содержащих фрагмент 2(5#)-фуранона. Действие

эквимольного количества МСРВА привело к сложной смеси исходного фуранона 25, л<-хлорбензойной кислоты, дисульфида 57 и нескольких продуктов окисления с преобладанием моносульфоксида 59, который был выделен методом колоночной хроматографии (схема 6).

СНз-^Л—Э^Д НгО^гаад/СНзСООНЛо*«. „ ,9 1.2 экв. МСРВА СНг^У"^-

^ Т> -- СНг/У-й-он 25 -- 4=7 Т\

или МСРВА (тб.)/Е120,-12°С ч=/ ^ Е120,-12°С

~~ н оя „ н Ьн

R = H 25; R-CH] 26; R-C;HS 27

59 34%

Схема 6 - Окисление 3,4-ди(и-толилтио)фуранонов 25-27

При взаимодействии дитиинофуранонов 28-31 с эквимольным количеством МСРВА окислению также подвергается атом серы, связанный с атомом углерода С3 лактонного цикла; в результате были выделены моносульфоксиды 60-63 (схема 7). Соотношение образующихся диастереомеров в случае моносульфоксидов 59 и 60 составило 1:1, для соединения 61- 1:0.7, 62 - 1:0.6, 63 - 1:0.5.

В реакции окисления соединения 28 двукратным избытком МСРВА, где можно было бы ожидать образование дисульфоксида, либо моносульфона, нами также выделен исключительно моносульфоксид 60 с выходом 60%. Кроме того, соединение 60 образуется и при взаимодействии гетероцикла 28 с эквимольным количеством 33%-ного раствора Н202 в уксусной кислоте (схема 7). При большем избытке (2.7 экв.) окислителя в реакции получена смесь сульфоксида 60 и сульфона 64 в соотношении 4:1, которую разделили методом колоночной хроматографии. При окислении сульфоксида 60 пероксидом водорода (2.2 экв.) не удалось добиться полной конверсии исходного соединения, моносульфон 64 образуется в небольших количествах. Получение моносульфона 64 с количественным выходом в реакциях окисления соединений 28 и 60 затруднено по причине низкой растворимости моносульфоксида 60 во многих органических растворителях.

1.2экв. МСРВА 28. 6« R-H 84%

| р -- [То 29, 61 R»CH3 74%

-w Et;0,-12°C ^S^A 30' 62 R-CH:CHj 71% Н O-R HO-R [31, 63 R-CH(CH3)2 49% 28-31 60-63

2.7 ЭКВ. 11,0; CHjCOOH.t^ к,

I '»

н он

64 14%

Н ОН 60 55%

1.2ЭКВ.Н;0; CHjCOOH,!«^,. Чс.

1.7 экв. Н202

н о-сн

32 ЧСН2-С1

А Я1*"0 н о-сн

65 64% CHfCl

Н ОН 28

нон 60 43%

2J3KB. Н;02 CHjCOOH.^

н ОН 60

смесь соединений 64 и 60 (1:5)

о о

с;

66 11% CHfCl

н он 60 18%

Схема 7 — Окисление производных дитиинофуранона 28-32

В случае дитиинофуранона 32, имеющего крайне низкую растворимость в эфире, применение МСРВА оказалось невозможным, а окисление Н202 (1.7 экв.) в

уксусной кислоте привело к образованию сложной смеси, из которой были выделены моносульфоксид 65 в качестве преобладающего продукта, моносульфон 66 и сульфоксид 60 как продукт побочной реакции гидролиза (схема 7).

Диастереомеры моносульфоксида 63 были разделены методом колоночной хроматографии, а в случае соединения 65 проведено механическое разделение смеси кристаллов (тонкие длинные иглы и ромбические пластины) чистых диастереомеров под микроскопом (рис. 2). Выделенные индивидуальные изомеры соединений 63 и 65 охарактеризованы спектральными методами и методом РСА (рис. 2). Установлено, что в большем количестве образуются RS.SK- (или транс-) изомеры моносульфоксидов 63 и 65. которым в спектрах ЯМР 'Н соответствует более слабопольный сигнал атома водорода у асимметрического атома углерода в области 5 6.3-6.5 м.д.

Ромбические пластины

диастереомер 63а

диастереомер 63Ь

/¿У.5/?- диастереомер 65а

ЯЯ^Б- диастереомер 65Ь

Н ОСН(СН3>2 63

Игольчатые кристаллы

/\ /' Н о-сп

.СН,-С1

СН2-С1

Рис. 2 — Молекулярная структура диастереомеров моносульфоксидов 63 и 65

Наблюдаемая селективность окисления атома серы (в3), связанного с атомом углерода С3 лактонного цикла, с образованием двух диастереомеров моносульфоксидов 60-63. 65 может быть объяснена топологическими индексами Бейдера, а именно: соответствующей большей величиной электронной плотности в критических точках лапласиана при атоме 83 (расчеты проведены в программе А1МАЬЬ при расчете и анализе данных методом ВЗЬУР/б-31++0(с1,р)). Следовательно, нуклеофильность атома в3 выше, чем атома в4, что и обуславливает его большую активность в реакциях окисления. Относительные значения свободных энергий стереоизомеров моносульфоксидов 60-63, 65 свидетельствуют о предпочтительности образования ЛХЖ-изомеров. Как моносульфоксиды, так и моносульфоны с

окисленным атомом серы у атома углерода С3 являются термодинамически более устойчивыми, чем изомерные структуры с 50 или 502 группами у атома углерода С4.

Окисление 4,5-ди(п-толилтио)производного 33 пероксидом водорода в уксусной кислоте сопровождалось разрывом связи С5—Б (схема 8), при этом были выделены 4-замещенный сульфон 36 и тозилуксусная кислота 67. Использование 4-кратного избытка МСРВА привело к образованию продукта исчерпывающего окисления обоих атомов серы - дисульфону 68. Моносульфон 69 получен путем введения в условиях основного катализа тиозаместителя в 4 положение соединения 46, заведомо содержащего сульфонильный фрагмент (схема 8).

ООО 4 экв. МСРВА С1>г-Л юб.ЗЗ%Н202 СкД

I О -- I о -- I хо + р-То1—Б—СН2С00Н

р-та-д-^Х й,о, р-та-э-^ снзсоон, р-ты-^-^ сГЬ

О О н Д-То1-р <«ом„. н 8-То1-р 'комн. ^ н ОН

о'Ъ 33 36 50% 67 47%

68 57%

а-^Д СН3-(>8Н С1 Р^

С1"л ИзЧЕШ Р-Тоьв^

НД-То1-„ • Н^ТЪЦ,

оо о о

46 6» 59%

Q г, Я О

R = CH2CH3 34, 70 (33%) R = CH(CH3)2 35, 71 (77%)

С Vo m6 33%HA

яо„ СНзСООН-'- ясKT^tL

34, 35 70, 71

Схема 8 - Получение моно- и дисульфонильных производных 68-71

Окисление бис-тиоэфиров 2(5Н)-фуранонового ряда 34 и 35 проведено с использованием избытка 33%-ного раствора Н202 в уксусной кислоте, в качестве преобладающих продуктов реакции выделены новые дисульфоны 70, 71 (схема 8).

Таким образом, изучены реакции окисления моно- и дитиопроизводных фуранона, синтезирована и спектрально охарактеризована целая серия новых тиоэфиров, сульфонильных и сульфинильных производных фуранонового ряда. Методом РСА детально охарактеризована молекулярная и кристаллическая структура соединений 24, 37, 38, 42, 45, 48-50, 53, 60-70.

2. Процессы электрохимического восстановления алкокси- и тиопроизводных

2(5//)-фуранона

2.1. Электрохимическое восстановление мукохлорной кислоты 1 и ее 5-алкоксипроизводных 2—5

Ранее в нашей исследовательской группе было показано, что селективное введение SR-заместителей в 4 и 5 положения лактонного цикла можно успешно проводить в условиях основного и кислотного катализа соответственно, тогда как тиилирование в 3 положение вызывает определенные трудности. Одним из

перспективных подходов к направленному синтезу 3-алкил(арил)тиозамещенных 2(5Я)-фуранонов является тиилирование не 3,4-дихлор-2(5Я)-фуранонов, а соответствующих 3-хлорпроизводных. Мы задались целью получить З-хлор-5-алкокси-2(5Я)-фураноны 72-76 путем селективного восстановления самой МХК 1 и ее 5-алкоксипроизводных 2-5 электрохимическими методами.

н оя н оя

1-5 72-76

Атомы хлора склонны к анионоидному элиминированию и при восстановлении хлорорганических соединений, как правило, происходит перенос двух электронов на молекулу и расщепление связи С-С1. В протонодонорной среде при этом атом галогена чаще всего замещается на атом водорода. Поэтому главным представлялось исследование возможности и создание условий селективного элиминирования хлорид-ионов из положения 4 лактонного цикла.

Результаты квантово-химического исследования (ВЗЬУР/б-31++С(с1,р)) структуры фуранонов 1-5 и возможных интермедиатов (анион-радикалы, региоизомерные радикалы и анионы) в процессах их электрохимического восстановления в газовой фазе и ацетонитриле позволяли надеяться на получение 3-хлорпроизводных в качестве доминирующих продуктов. Анализ свободных энергий региоизомерных частиц свидетельствует о том, что для фуранонов 1—5 термодинамически более устойчивыми являются 3-хлорзамещенные частицы по сравнению с 4-хлорзамещенными. Расчеты анион-радикалов показали, что на стадии одноэлектронного переноса происходит существенное удлинение обеих связей С-С1, при этом связь С4-С1 разрыхляется в большей степени по сравнению со связью С3-С1, существенно (в 3.0-3.6 раза) снижается и энергия диссоциации обеих связей С-С1.

С целью селективного восстановления связи С-С1 мы широко варьировали условия эксперимента: циклические вольтамперограммы (ЦВА) были получены на разных электродах (стеклоуглерод (СУ), РЬ, А§, Р^ Си), при использовании разных фоновых солей (Е^ЫСЮ^ Et4NBF4, Ви4ЫВР4), варьировали также природу и количество вводимого донора протонов.

Циклическая вольтамперометрия. На ЦВА МХК 1, зарегистрированных в среде МеСЫ/ОЛМ Ви4ЫВР4 на СУ электроде, фиксируются три необратимых пика восстановления. На обратной ветви ЦВА при обратной развертке потенциала со всех трех пиков восстановления отсутствует пик реокисления хлорид-ионов. Следовательно, при всех трех ступенях восстановления МХК 1 элиминирования хлорид-ионов в заметной степени во временной шкале записи ЦВА (секунды) не происходит и желаемое 3-хлорпроизводное 72 в этих условиях не образуется. Электрохимическое поведение 5-алкоксипроихводных 2-5 сходно между собой, но существенно отличается от поведения самой МХК 1. На ЦВА всех фуранонов 2—5 в приведенных выше условиях фиксируется два необратимых пика восстановления, причем интенсивным является только первый пик.

Кулонометрическое определение числа электронов при препаративном восстановлении соединения 5 привело к п = 2. Близкие величины п были получены и для остальных эфиров 2-4 методом сравнения с током пика восстановления фуранона 5.

1 72 Я = Н

2 73 Я = СН3

3 74 Я = С2115

4 75 я - ;-с3н7

5 76 Я = СН2СН2С1

Потенциал первого пика восстановления соединений 2-5 не зависит или слабо зависит от материала электрода. Для фуранона 3 на инертных электродах (СУ, Pt, Си) на фоне Bu4NBF4 (0.1 моль/л) первый пик фиксируется в интервале -1.9Н-1.95 В отн. Ag/0.01 М AgN03. На других электродах (Pb, Ag, Hg), взаимодействующих с фуранонами, кроме пика в этом интервале потенциалов регистрируется также и предпик при менее отрицательных значениях. На обратной ветви ЦВА-кривой для всех фуранонов 2-5 регистрируется интенсивный пик реокисления хлорид-иона. Однако ни для одного соединения 2-5 в ожидаемой области потенциалов не оказалось пиков восстановления монохлорпроизводных 73-76. По данным спектроскопии ЯМР 'Н в реакционной смеси, полученной при препаративном восстановлении соединения 5 с пропусканием количества электричества 2FhAom>, обнаружены лишь следовые количества хлорпроизводного 76.

Сигналы 3-хлорпроизводных на ЦВА-кривых появляются при введении в раствор в качестве доноров протона этанола и уксусной кислоты. Более оптимальной с точки зрения выхода продуктов явилась уксусная кислота в 4-кратном количестве.

Препаративный электролиз. Использование в качестве рабочего электрода СУ ткани и АсОН в макроэлектролизе фуранона 3 (Q = 2 Flмоль) показало наличие в реакционной смеси продукта 74 и исходного фуранона 3 в соотношении 1:1. Замена СУ на свинцовый электрод, имеющий наибольшее перенапряжение выделения водорода, привела к полной конверсии фуранона 3. Поэтому препаративный электролиз соединений 2-5 провели на свинцовом электроде в ацетонитриле в присутствии четырехкратного избытка АсОН и с использованием Et4NBF4 в качестве фонового электролита, в результате выделили 3-хлорпроизводные 73-76 (схема 9).

эхв, РЬ

MeCN, Et4NBF4, АсОН IV Н ÖR Н ÖR

2-5 73-76

2,73 R = СН3 (43%)

3,74 R = С2Н3 (62%)

4,75 R =;-CjHT (26%)

5,76 R = СН;СН2С1 (60%)

Схема 9 - Электрохимическое восстановление 5-алкокси-2(5Я)-фуранонов 2-5

При препаративном восстановлении самой МХК 1 в присутствии НСООН при контролируемых потенциалах первого пика получена смесь продуктов, в которой отсутствовали как фуранон 72, так и продукт полного восстановления. По-видимому, восстановление МХК 1 идет не по связи С-С1 лактонного цикла, как в случае соединений 2-5, а с участием гидроксильной группы у атома углерода С5 с образованием неидентифицированных нами продуктов.

Большой интерес вызывал вопрос, касающийся механизма восстановительного расщепления связи С-С1 в исследуемых молекулах. Рассматривая процессы восстановления исследуемых соединений, мы не исключали принципиальную возможность реализации четырех механизмов: ЕСЕ, ЕВЕ, ЕЕВ и ЕСЕВ. Циклическая природа фуранонов 2-5 и наличие сопряженных связей, способных к делокализации избыточной электронной плотности, позволяли предполагать образование анион-радикала с различными вариантами его дальнейшего реагирования, что характерно для ЕСЕ- и ££/)-процессов (схема 10). Совместный анализ экспериментальных данных (слабая зависимость потенциала пика восстановления от материала электрода,

высокий наклон зависимости АЕ/Л1, существенно превышающий величину для ЕСЕ процессов) и квантово-химических расчетов позволил считать наиболее вероятным £,Е//С)-механизм, который включает тандемный перенос двух электронов с элиминированием хлорид-аниона на стадии переноса второго электрона и протонирование образующегося аниона (схема 10в).

Риг

Схема 10 — Возможные механизмы электрохимического восстановления 5-замещенных производных 2(5//)-фуранона

Следует подчеркнуть, что разработанный нами электрохимический метод восстановления 5-алкоксифуранонов 2-5 позволил осуществить селективное восстановление одной связи С3-С1 и сохранить лактонный фрагмент (схема 9). В условиях химического восстановления галогенированных лактонов восстановлению подвергаются кислородсодержащие фрагменты. В реакциях фуранонов 3 и 4 с алюмогидридом лития преобладающим продуктом явился г/ис-диол 77 (схема 11).

Несмотря на то, что г/ис-2,3-дихлорбут-2-ен-1,4-диол (77) был синтезирован ранее, данные об исследовании его структуры методом РСА в литературе отсутствовали. Структура 77 расшифрована в полярной тригональной пространственной группе РЗЬ что неожиданно для ахирального, более того, симметричного соединения. Основным супрамолекулярным мотивом полярных

кристаллов являются спирали вокруг винтовых осей третьего порядка, которые, в свою очередь, связываются между собой водородными связями типа ОН...О (рис. 3).

лв

иЛ1Н4

н сж

3. 4

Е12Ол = -12°С

Я = СН2СН3 К = СН(СН3)2

но-

3 (63%)

4 (58%)

Рис. 3 - Фрагмент упаковки кристалла 77 в проекции на плоскость аОв, показаны винтовые оси третьего порядка

Схема 11 - Восстановление 5-алкокси-2(5Я)-фуранонов 3, 4 алюмогидридом лития

Тиширование З-хлорпроизводного 74. В молекулах полученных 3-хлорпроизвод-ных 73-76 атом хлора может быть замещен на различные О-. М-, 5-, /'-содержащие группы. В пользу этого свидетельствует реакция фуранона 74 с л-тиокрезолом, продуктом которой явился новый представитель немногочисленного ряда у-лактонов, содержащих тиозаместитель в 3 положении цикла - соединение 78 (схема 12).

сн,

вн

(С2Н5)3К. эфир -(С2Н5)3К.НС1

О 63%

Н ОС2Н5 7«

Схема 12 - Синтез 3-тиопроизводного 2(5Я)-фуранона 78

2.2 Электрохимическое восстановление серосодержащих производных 2(5Н)-фуранона

5-Арилсульфанил- (17—19) и 5-арилсульфонил-2(5Н)-фураноны (46-48). В отношении 5-тиозамещенных производных мы ожидали, что процесс восстановления будет протекать по тому же механизму, что и в случае 5-алкоксифуранонов 2-5, с элиминированием хлорид-иона из 4 положения лактонного цикла и с образованием соответствующих 3-хлорпроизводных, которые могут служить исходными соединениями в синтезе 3,5-дитиопроизводных фуранона.

Циклическая волыпамперометрия. ЦВА сернистых производных 17-19, 46-48, зарегистрированные в среде МеС1Ч-В1^ВР4 (0.1 моль/л) на СУ. имеют одинаковую морфологию, сходную с ЦВА МХК 1, но заметно отличающуюся от морфологии ее 5-алкоксипроизводных 2-5. Для всех тиоэфиров и сульфонов, а также для МХК 1 наблюдается по три необратимых пика восстановления сопоставимой интенсивности. Ток первого пика /ргес1'1 соответствует переносу примерно одного электрона в расчете на молекулу. Потенциалы первых пиков восстановления соединений 17—19. 46-48

сдвинуты в сторону менее отрицательных значений относительно 5-алкоксипроизводных 2—5.

Сульфоны восстанавливаются существенно легче соответствующих сульфидов (ДЕр = 170-250 мВ). Атомы галогена (Вг, С1) в ядро-положении бензольного кольца также облегчают восстановление, причем в ряду сульфидов в большей степени, чем в ряду сульфонов. Для всех соединений 17-19, 46-48 и МХК 1 второй и третий пики наблюдаются практически при одних и тех же потенциалах. Это означает, что при восстановлении всех этих соединений при потенциалах первого пика образуются одни и те же частицы, восстанавливающиеся далее при потенциалах последующих ступеней, т.е. происходит восстановительное элиминирование заместителя из положения 5 лактонного цикла. На обратной ветви ЦВА-кривой при реверсе потенциала с первого пика восстановления для соединений 17-19 присутствуют интенсивные пики реокисления тиолят-ионов, а в случае сульфонов 46-48 -сульфинат-ионов.

Для тиоэфиров 17-19 при различных избытках вводимой АсОН отсутствуют пики восстановления соответствующих монохлорпроизводных, а на обратной ветви ЦВА отсутствует и пик окисления хлорид-ионов. По-видимому, в присутствии большого избытка АсОН желаемая реакция элиминирования хлорид-иона в заметной степени не реализуется.

Анализ ЦВА-кривых привел нас к следующей схеме процессов восстановления сульфидов 17-19 и сульфонов 46-48: перенос двух электронов с расщеплением связи С5-3 с образованием арилтиолят-(арилсульфинат)ионов и гетероциклического карбаниона по ЕСЕ— или ¿Жд-механизмам (схема 106, г). Результаты квантово-химических расчетов в газовой фазе и ацетонитриле (сравнение длин и энергий диссоциации связей) свидетельствуют в пользу большей предпочтительности протекания процесса расщепления связи С5-8 по сравнению с расщеплением связей С-С1 как по ЕСЕ—, так и по механизмам.

Препаративный электролиз. Препаративное восстановление тиоэфира 17 проводили в присутствии 4-кратного количества АсОН. После исчерпывающего восстановления (2 = 2.8 /7моль) на СУ катоде была получена смесь продуктов, которую разделили методом колоночной хроматографии и выделили в индивидуальном виде дисульфид 57, 5-/г-толилтио-4-хлор-2(5//)-фураной 79 и 4,5-ди(и-толилтио)-2(5//)-фуранон 80 (схема 13). Структура продуктов доказана методами спектроскопии ЯМР 'Н, 13С, двумерной спектроскопии ЯМР.

н-

МеСМ,й„МВР4 С!-"11-/ + СНз-О—«-^-^3 +

:,1Л этсу

|( Ас0Н Н н\-^-СН,

17 79 12% 80 33%

С1—'< ЭХВ, СУ II-

Е1-5—Б-Е!

) Ъ + 82

Сгд МеСЧ ЕиМВЕ4 С1-

Н з—АсОН [¡' £( неидентифицированные

20 81 продукты

Схема 13 - Электрохимическое восстановление тиоэфиров 17 и 20

Результаты препаративного электролиза согласуются с данными ЦВА об элиминировании тиолят-иона, однако электролиз не дал информации об основных продуктах превращения гетероциклического фрагмента, образующихся после расщепления связи С5-5.

5-Этилсульфанил-2(5Н)-фуранон (20). Квантово-химические расчеты показали, что при замене арилтио- на этилтио-группу существенно возрастает энергия разрыва связи С5-8 как в исходном соединении 20, так и в анион-радикале. В газовой фазе энергетически выгодным является элиминирование этилтиолят-иона, а в ацетонитриле - хлорид-иона из положений 3 или 4. На ЦВА тиоэфира 20, зарегистрированных на различных электродах, регистрируется один интенсивный двухэлектронный необратимый пик восстановления при потенциале, близком к потенциалу восстановления 5-этоксипроизводного 3. Морфология ЦВА близка к соединениям 2-5, но несколько отличается наличием дополнительных пиков. На обратной ветви ЦВА фиксируются пики реокисления как этилтиолят-иона, так и хлорид-иона.

При препаративном восстановлении соединения 20 в присутствии 8-кратного количества АсОН как на свинцовом электроде, так и на СУ ткани образуется сложная смесь продуктов, среди которых в качестве основных зафиксированы 4-хлорпроизводное 81 и диэтилдисульфид 82 (схема 13). Данные метода ЦВА и препаративного электролиза свидетельствуют в пользу того, что при восстановлении тиоэфира 20 происходит конкурентное элиминирование хлорид-иона и этилтиолят-иона с преобладанием первого процесса.

4-Арилсульфанил-2(5Н)-фураноны 6, 8 восстанавливаются постадийно и значительно легче фуранонов 2-5. На обратной ветви ЦВА-кривых при обратной развертке потенциала с потенциалов первого пика восстановления отсутствуют пики реокисления как хлорид-ионов, так и серосодержащих анионов. Результаты препаративного восстановления тиоэфиров 6 и 8 на СУ электроде показали, что помимо восстановления связи С-С1 и разрыва связи С4-8 процесс сопровождается раскрытием лактонного цикла. В результате были выделены дитиозамещенные оксокислоты 83 и 85 и дисульфиды 57, 86 (схема 14).

С1-

ЭХВ.СУ сНз-Озу^н снз-0~:3"7\ MeCN.El.NBF4 СНгО-5

Н ОН

АсОН О

-ОН АЛ с -^-/ * - ^ 12

6 83 23%

С1 Я ЭХВ.СУ . ВгО^-Л,

МеСКЕ^ШР, Вг-О-зЛ"011 +

Н ОН АсОН ° 86 9%

Схема 14 - Электрохимическое восстановление 4-тиопроизводных 2(5Я)-фуранона

Таким образом, при электрохимическом восстановлении МХК 1, 5-арилсульфанил- (17-19) и 5-арилсульфонил-3,4-дихлор-2(5Я)-фуранонов (46-48) доминирующим процессом является анионоидное элиминирование заместителя из положения 5 цикла. Вклад конкурентного процесса элиминирования хлорид-иона возрастает при переходе к 5-этилсульфанилфуранону 20. Имеющие заметно меньший

потенциал восстановления 4-арилсульфанил-, 4-арилсульфинил-, 4-арилсульфонил-производные МХК восстанавливаются сложнее. В этом случае наряду с элиминированием заместителя из положения 5 также протекают иные процессы (элиминирование заместителей из 3 и 4 положений, раскрытие лактонного цикла).

Результаты работы позволили нам предложить простой экспериментальный критерий реализации того или иного направления процесса восстановления на основе данных ЦВА, не проводя всего комплекса исследований. Для соединений, восстанавливающихся с селективным элиминированием заместителя из положения 4, на ЦВА в среде МеСЫ-Ви4ЫВР4 (0.1 моль/л) фиксируется один интенсивный пик восстановления, а для соединений с элиминированием заместителя из положения 5 регистрируются три пика сопоставимой интенсивности. Таким образом, нет необходимости регистрировать даже полную ЦВА кривую, достаточно снять лишь прямую ветвь и определить число пиков восстановления. Если наблюдается один интенсивный пик - идет процесс элиминирования хлорид-иона, если три пика -происходит элиминирование заместителя из положения 5. Наличие иного числа пиков иной морфологии свидетельствует о другом механизме процесса восстановления.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ:

1. Окислением 4- и 5-тиозамещенных производных и бнс-тиоэфиров 2(5Н)-фуранонового ряда 33%-ным раствором пероксида водорода в уксусной кислоте получены новые сульфонильные производные 2(5Я)-фуранона. С помощью .и-хлор-надбензойной кислоты осуществлено селективное окисление 4-тиопроизводных фуранона до соответствующих сульфоксидов.

2. Разработан метод селективного окисления бициклических дитиопроизводных ряда [1,4]дитиино[2,3-с]фурап-5(7//)-она эквимольным количеством л/-хлор-надбензойной кислоты в диэтиловом эфире до соответствующих моносульфоксидов с сульфинильной группой у атома углерода С3 лактонного цикла. При действии на дитиинофураноны избытка пероксида водорода в уксусной кислоте образуются также моносульфоны.

3. При действии избытка пероксида водорода или л<-хлорнадбензойной кислоты на 3,4-ди(л-толилтио)-2(5#)-фураноны происходит разрушение лактонного цикла с выделением п-толуолсульфокислоты. В результате окисления 4,5-ди(я-толилтио)-2(5//)-фуранона избытком лг-хлорнадбензойной кислоты образуется соответствующее дисульфонильное производное, а использование избытка пероксида водорода приводит к разрыву связи С5-8.

4. Электрохимическое восстановление на свинцовом электроде 5-алкокси-3,4-дихлор-2(5Л)-фуранонов в ацетонитриле в присутствии уксусной кислоты протекает высокоселективно с образованием 5-алкокси-3-хлор-2(5#)-фу районов. Совместный анализ экспериментальных данных и квантово-химических расчетов структур возможных интермедиатов позволил считать наиболее вероятной схемой процессов ££дС-механизм восстановления, включающий тандемный перенос двух электронов с элиминированием хлорид-иона на стадии переноса второго электрона и протонирование.

5. При электрохимическом восстановлении 5-арилсульфанил- и 5-арилсульфонил-3,4-дихлор-2(5//)-фуранонов в ацетонитриле доминирующим процессом является анионоидное элиминирование заместителя из положения 5.

Вклад конкурентного процесса элиминирования хлорид-иона возрастает при переходе к 3,4-дихлор-5-этилсульфанил-2(5#)-фуранону.

Публикации в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных для размещения материалов диссертаций:

1. Латыпова Л.З., Янилкин В.В., Курбангалиева А.Р., Бердников Е.А., Чмутова Г.А. Электрохимическое восстановление мукохлорной кислоты и ее 5-алкоксипроизводных // Изв. АН, Сер. хим. 2012. № 3. С. 566-579.

2. Лодочникова O.A., Латыпова Л.З., Хакимов P.M., Курбангалиева А.Р., Криволапое Д.Б., Литвинов И.А. «Хиральная» кристаллизация г/ыс-2,3-дихлор-бут-2-ен-1,4-диола // Журн. структур, химии. 2012. Т. 53. № 6. С. 1171-1174.

3. Маргулис А.Б., Курбангалиева А.Р., Белоногова Н.В., Латыпова Л.З., Пономарев В .Я., Хакимуллина Э.Н., Тризна Е.Ю., Богачев М.И., Каюмов А.Р. Влияние хлорпроизводных 2(5Я)-фуранона на жизнеспособность бактериальных клеток // Вестник Казанского технологического университета. 2012. Т. 15. № 15. С. 220-224.

4. Лодочникова O.A., Воронина Ю.К., Латыпова Л.З., Криволапов Д.Б., Курбангалиева А.Р., Литвинов И.А. Кристаллизация серии рацемических 4-арилсульфонил-2(5Я)-фуранонов: воспроизводимость гомохиральных ассоциатов, условия спонтанного разделения энантиомеров и образования рацемических соединений, роль межмолекулярных взаимодействий // Изв. АН, Сер. хим. 2013. № 5. С. 1218-1226.

Материалы конференций:

1. Девятова Н.Ф., Латыпова Л.З., Косолапова Л.С., Курбангалиева А.Р. Реакции производных 2(5/У)-фуранонов с серосодержащими бинуклеофильными реагентами // Тез. докл. VI научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов НОЦ КГУ. Казань, 28 апреля 2006. С. 36.

2. Девятова Н.Ф., Курбангалиева А.Р., Косолапова Л.С., Латыпова Л.З., Чмутова Г.А. Производные 2(5//)-фуранона в синтезе сернистых гетероциклов // Тез. докл. Международной конференции «Органическая химия от Бутлерова и Бейльштейна до современности». С.-Петербург, 26-29 июня 2006. С. 265-266.

3. Девятова Н.Ф., Косолапова Л.С., Латыпова Л.З., Курбангалиева А.Р., Чмутова Г.А. Синтез и строение продуктов тиилирования мукохлорной кислоты, ее эфиров и тиоэфиров // Тез. докл. XVIII Менделеевского съезда по общей и прикладной химии. Москва, 23-28 сентября 2007. Т. 1. С. 194.

4. Девятова Н.Ф., Латыпова Л.З., Курбангалиева А.Р., Янилкин В.В., Чмутова Г.А. Окисление серосодержащих производных 2(5Я)-фуранона // Тез. докл. X молодежной конференции по органической химии. Уфа, 26-30 ноября 2007. С. 40.

5. Латыпова Л.З., Девятова Н.Ф., Курбангалиева А.Р., Чмутова Г.А. Реакции окисления арилтиопроизводных 2(5Я)-фуранона // Тез. докл. VII научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов НОЦ КГУ. Казань, 26-27 апреля 2007. С. 70.

6. Латыпова Л.З., Курбангалиева А.Р., Бердников Е.А., Чмутова Г.А. Новые сульфоны и сульфоксиды 2(5Я)-фуранонового ряда // Тез. докл. VIII научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов НОЦ КГУ. Казань, 28-29 октября 2008. С. 52.

7. Девятова Н.Ф., Латыпова Л.З., Курбангалиева А.Р., Янилкин В.В., Чмутова Г.А. Электрохимическое окисление арилтиопроизводных 2(5Я)-фуранона // Тез. докл. Всероссийской конференции «Электрохимия и экология». Новочеркасск, 17—20 сентября 2008. С. 65.

8. Латыпова JI.3., Курбангалиева А.Р., Лодочникова O.A., Бердников Е.А., Чмутова Г.А. Синтез и строение новых сульфонов и сульфоксидов 2(5#)-фуранонового ряда // Сборник статей XI научной конференции по органической химии. Екатеринбург, 2329 ноября 2008. С. 135-138.

9. Латыпова Л.З. Реакции окисления в ряду серосодержащих производных 2(5Н)-фуранона // Сборник статей итоговой научно-образовательной конференции студентов Казанского государственного университета. Казань, 2009. С. 139-142.

10. Латыпова Л.З., Курбангалиева А.Р., Лодочникова O.A., Бердников Е.А., Чмутова Г.А. Синтез и строение новых сульфонильных и сульфинильных производных 2(5/7)-фуранонового ряда // Тез. докл. II Региональной научно-практической конференции. Казань, 26 мая 2009. С. 83-84.

11. Латыпова Л.З., Курбангалиева А.Р., Янилкин В.В., Бердников Е.А., Чмутова Г.А. Электрохимическое восстановление мукохлорной кислоты и ее 5-алкоксипроизводных // Тез. докл. II Международной научно-технической конференции по электрохимии. Плес, 21—25 июня 2010. С. 174.

12. Латыпова Л.З., Курбангалиева А.Р., Сайгитбаталова Е.Ш., Лодочникова O.A., Бердников Е.А., Чмутова Г.А. Реакции химического окисления дитиопроизводных 2(5#)-фуранона // Abstracts of International Symposium on Advanced Science in Organic Chemistry. Мисхор. Крым, 21-25 июня 2010. С. 126.

13. Курбангалиева А.Р., Латыпова Л.З., Косолапова Л.С., Билалова Э.Г., Бердников Е.А., Чмутова Г.А. Мукохлорная кислота и её производные в синтезе новых О-, S- и Л-гетероциклов // Abstracts of International Symposium on Advanced Science in Organic Chemistry. Мисхор. Крым, 21-25 июня 2010. С. 120.

14. Латыпова Л.З., Курбангалиева А.Р., Янилкин В.В., Бердников Е.А., Чмутова Г.А. Электрохимический синтез 5-алкокси-3-хлор-2(5//)-фуранонов // Тез. докл. X научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов НОЦ К(П)ФУ. Казань, 28-29 марта 2011. С. 56.

15. Сайгитбаталова Е.Ш., Латыпова Л.З., Хакимов P.M., Лодочникова O.A., Курбангалиева А.Р. Синтез и структура моносульфоксидов фуранонового ряда // Тез. докл. X научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов НОЦ К(П)ФУ. Казань, 28-29 марта 2011. С. 82.

16. Латыпова Л.З., Курбангалиева А.Р., Янилкин В.В., Бердников Е.А., Чмутова Г.А. Электрохимический синтез 5-алкокси-3-хлор-2(5//)-фураноноп // Сборник статей XIV молодежной конференции по органической химии. Екатеринбург, 10-14 мая 2011. С. 154-157.

17. Латыпова Л.З., Сайгитбаталова Е.Ш., Хакимов P.M., Курбангалиева А.Р., Лодочникова O.A. Реакции окисления дитиопроизводных 2(5Я)-фуранона // Тез. докл. Международной научной конференции «Новые направления в химии гетероциклических соединений». Железноводск, 25-30 апреля 2011. С. 176.

18. Латыпова Л.З., Сайгитбаталова Е.Ш., Лодочникова O.A., Курбангалиева А.Р. Направленный синтез сульфоксидов и сульфонов 2(5Я)-фуранонового ряда // Тез. докл. III Региональной научно-практической конференции с международным участием «Синтез и перспективы использования новых биологически активных соединений». Казань, 24 мая 2011. С. 34.

19. Лодочникова О.А., Воронина Ю.К., Криволапов Д.Б., Курбангалиева А.Р., Латыпова Л.З. Экспериментальное и теоретическое изучение кристаллизации серии 4-арилсульфонил-2(5Я)-фуРанонов: гомо- и гетерохиральный способ упаковки // Тез. докл. III Региональной научно-практической конференции с международным участием «Синтез и перспективы использования новых биологически активных соединений». Казань, 24 мая 2011. С. 60-61.

20. Latypova L.Z., Kurbangalieva A.R., Saigitbatalova E.Sh., Lodochnikova O.A., Berdnikov E.A., Chmutova G.A. Synthesis and structure of a novel 2(5//)-furanone based sulfones and sulfoxides // Abstracts of International Congress on Organic Chemistry dedicated to the 150-th anniversary of the Butlerov's Theory of Chemical Structure of Organic Compounds. Kazan, 18-23 сентября 2011. P. 154.

21. Lodochnikova O.A., Latypova L.Z., Kosolapova L.S., Kurbangalieva A.R. Unexpected chiral helical supramolecular structures on the basis of 3-pyrrolin-2-one and 2(5//)-furanone derivatives // Abstracts of International Congress on Organic Chemistry dedicated to the 150-th anniversary of the Butlerov's Theory of Chemical Structure of Organic Compounds. Kazan, 18-23 сентября 2011. P. 292.

22. Латыпова Л.З., Янилкин B.B., Курбангалиева A.P., Бердников Е.А., Чмутова Г.А. Электрохимическое восстановление 5-алкокси- и 5-арилтио-производных 3,4-дихлор-2(5/7)-фуранона // Тез. докл. III Международной научно-технической конференции «Современные методы в теоретической и экспериментальной электрохимии». Плес, 3-7 октября 2011.С. 30.

23. Латыпова Л.З., Янилкин В.В., Курбангалиева А.Р., Бердников Е.А., Чмутова Г.А. Electrochemical reduction of 5-alkoxy and 5-arylthioderivatives of 3,4-dichloro-2(5#)-furanone // Тез. докл. первой Российской молодежной школы-конференции по Электрохимии и Спектроэлектрохимии. Казань, 17-18 ноября 2011. С. 4.

24. Сайгитбаталова Е.Ш., Латыпова Л.З., Курбангалиева А.Р. Разработка методов селективного окисления дитиопроизводных 2(5Я)-фуранона // Тез. докл. VI Всероссийской конференции молодых ученых, аспирантов и студентов с международным участием «Менделеев —2012». С.-Петербург, 3-6 апреля 2012. С. 99— 100.

25. Латыпова Л.З., Сайгитбаталова Е.Ш., Курбангалиева А.Р., Лодочникова О.А., Бердников Е.А., Чмутова Г.А. Влияние положения тиозаместителя в лактонном цикле на процессы окисления в ряду производных 2(5//)-фуранона // Тез. докл. XV молодежной школы-конференции по органической химии. Уфа, 31 мая-2 июня 2012.

26. Латыпова Л.З. Разработка методов электрохимического восстановления 5-алкокси- и 5-арилтиопроизводных 3,4-дихлор-2(5Я)-фуранона // Тез. докл. VII Всероссийской с международным участием школы по электрохимии органических соединений «Актуальные проблемы электрохимии органических соединений (ЭХОС -2012)». Тамбов, 20-25 октября 2012. С. 108-111.

С. 49-50.

Соискатель

Л.З. Латыпова

Подписано в печать 22.05.2013 г., Формат 60x84 1/16. Усл. печ. л. Тираж 100 экз., Заказ 125

Отпечатано в типографии «ТатПресс» 420094, г. Казань, ул. Гагарина, д. 35, тел.: (843) 2-500-501 e-mail: tatpress@mail.ru www.tatpress.ru

Текст научной работы диссертации и автореферата по химии, кандидата химических наук, Латыпова, Лилия Зиннуровна, Казань

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего

профессионального образования «Казанский (Приволжский) федеральный университет»

На правах рукописи

04201

Латыпова Лилия Зиннуровна

РЕАКЦИИ ОКИСЛЕНИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ СЕРОСОДЕРЖАЩИХ ПРОИЗВОДНЫХ 2(5#)-ФУРАНОНА

Специальность 02.00.03 - Органическая химия

Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук

Научный руководитель: к.х.н., доцент, Курбангалиева Альмира Рафаэловна

Казань-2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.......................................................................4

ГЛАВА 1. РЕАКЦИИ ОКИСЛЕНИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ

СУЛЬФИДОВ И ГАЛОГЕНИДОВ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)..................9

1.1. Методы окисления сульфидов до сульфоксидов...............................10

1.1.1. Пероксид водорода...................................................11

1.1.2. Органические гидропероксиды..........................................13

1.1.3. Органические пероксикислоты.........................................14

1.1.4. Азотсодержащие окислители..........................................15

1.1.5. Галогенсодержащие окислители........................................16

1.1.6. Кислород............................................................17

1.1.7. Селенорганические соединения.........................................17

1.1.8. Диоксираны.........................................................18

1.1.9. Неорганические кислоты, надкислоты и их соли..........................19

1.2. Асимметрическое окисление сульфидов до сульфоксидов.......................21

1.2.1. Микробиологическое и ферментативное окисление........................21

1.2.2. Окисление сульфидов хиральными органическими реагентами...............24

1.2.3.Комплексы металлов в реакциях энантиоселективного сульфоксидирования .. 26

1.3. Методы окисления сульфидов до сульфонов..................................29

1.4. Методы синтеза сульфонов и сульфоксидов 2(5#)-фуранонового ряда.................30

1.4.1. Реакции окисления серосодержащих производных 2(5Н)-фуранона...........30

1.4.2. Другие методы синтеза сульфонов и сульфоксидов фураноновогоряда.......35

1.5. Реакции восстановления производных 2(5#)-фуранона.........................38

1.6. Восстановление связи углерод-галоген органических соединений................41

1.6.1. Химическое восстановление............................................41

1.6.2. Электрохимическое восстановление....................................43

ГЛАВА 2. РЕАКЦИИ ОКИСЛЕНИЯ MOHO- И ДИТИОПРОИЗВОДНЫХ

2(5Я)-ФУРАНОНА (ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ).........................49

2.1. Синтез тио- и дитиопроизводных 2(5//)-фуранона.............................49

2.2. Окисление тиоэфиров 2(5//)-фуранона до сульфонов...........................53

2.3. Окисление тиоэфиров 2(5Я)-фуранона до сульфоксидов........................60

2.4. Окисление дитиопроизводных 2(5//)"ФУРанона................................68

ГЛАВА 3. ПРОЦЕССЫ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ

АЛКОКСИ- И ТИОПРОИЗВОДНЫХ 2(5Я)-ФУРАНОНА

(ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ)..................................87

3.1. Электрохимическое восстановление мукохлорной кислоты и ее 5-алкоксипроизводных....................................................87

3.2. Электрохимическое восстановление серосодержащих производных 2(5//)-фуранона.........................................................108

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ........................................133

4.1. Квантово-химические расчеты.............................................133

4.2.Физико-химические измерения.............................................133

4.3. Методики синтеза исследуемых соединений.................................135

4.3.1. Синтез исходных эфиров и тиоэфиров 2(5Н)-фуранонового ряда...........135

4.3.2. Общая методика окисления тиоэфиров 7-16, 19, 22 и 23 до сульфонов 33%-ным раствором пероксида водорода...............................141

4.3.3. Реакции окисления тиоэфиров 6-10 до сульфоксидов......................146

4.3.4. Реакции окисления дитиопроизводных 2(5Н)-фуранона 25-35.............. 149

4.4. Электрохимические измерения.............................................157

4.5. Препаративное электрохимическое восстановление

исследуемых соединений.................................................157

4.5.1. Препаративное электрохимическое восстановление

5-алкоксипроизводных 2-5............................................158

4.5.2. Препаративное электрохимическое восстановление

тиопроизводных 6, 8, 17 и 20..........................................162

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ...........................................167

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ.........................168

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.........................................................169

ПРИЛОЖЕНИЕ.................................................................186

ПРИЛОЖЕНИЕ А (<обязательное) «Спектральные данные (ИК, ЯМР 'Н, ЯМР 13С)

и данные метода PC А новых серосодержащих производных 2(5//)-фуранона»......187

ПРИЛОЖЕНИЕ Б (обязательное) «Электрохимические характеристики исследуемых

соединений»..............................................................198

ВВЕДЕНИЕ

Большой интерес к химии сернистых соединений, а также продуктам их окисления -сульфоксидам и сульфонам - обусловлен их практической значимостью и широкими синтетическими возможностями [1-3]. Сульфоксиды находят применение в качестве основных действующих веществ многочисленных лекарственных препаратов, экстрагентов солей благородных металлов, удобных интермедиатов в асимметрическом синтезе [4-8]. Некоторые ароматические сульфоны применяются в современной медицине в качестве основных противолепрозных средств, многие из них оказывают сильное фунгицидное и акарицидное действие [1-3, 9, 10]. Потенциальной биологической активностью обладают сульфоксиды и сульфоны гетероциклических соединений. Сочетание в молекуле гетероциклического фрагмента, сульфонильной или сульфинильной группы позволяет существенно расширить области применения подобных полифункциональных соединений и придать веществам новые виды биологической активности [10-12]. Например, одно из таких соединений, сочетающих в себе 2(5Я)-фураноновый фрагмент и сульфонильную группу - препарат Vioxx, является эффективным противовоспалительным средством, действуя в качестве ингибитора циклооксигеназы-2 [13].

Электрохимический синтез органических соединений прочно занял свое место в ряду современных технологичных экологически безопасных методов органического синтеза. Роль органического электросинтеза, принимая во внимание его преимущества перед химическими синтезами с точки зрения экологии, в будущем должна возрасти в еще большей степени [14]. Электрохимическое восстановление алкокси- и сернистых производных 2(5Я)-фуранона, а также продуктов их окисления - сульфоксидов и сульфонов - в литературе не изучено. В этом плане проведенные в данной работе исследования по электрохимическому восстановлению

выбранных объектов представляют большой интерес в связи с возможностью использования продуктов восстановления в качестве перспективных синтонов для региоселективного введения тиозаместителей в 3 или 4 положения лактонного цикла.

Целью настоящей работы явилось комплексное (экспериментальное и теоретическое) изучение реакций окисления и восстановления различных алкокси- и тиопроизводных 2(5Н)-фуранонового ряда, выявление и объяснение влияния природы и положения заместителей в гетероциклической системе на легкость и направление процессов окисления и восстановления.

Научная новизна. В работе детально изучены реакции окисления 3-, 4-, 5-тио-замещенных, а также дитиопроизводных 2(5Я)-фуранона различными реагентами, охарактеризовано влияние природы и положения серосодержащих групп на направление реакций. Синтезирована целая серия новых сульфинильных и сульфонильных производных 2(5#)-фуранона разного структурного типа.

Разработан метод селективного окисления бициклических дитиопроизводных ряда [1,4]дитиино[2,3-с]фуран-5(7Я)-она ж-хлорнадбензойной кислотой до соответствующих моносульфоксидов с сульфинильной группой у атома углерода С3 лактонного цикла.

Установлено, что электрохимическое восстановление на свинцовом электроде 5-алкокси-3,4-дихлор-2(5Я)-фуранонов в ацетонитриле в присутствии уксусной кислоты протекает высокоселективно с образованием 5-алкокси-3-хлор-2(5//)-фуранонов. При электрохимическом восстановлении 5-тиозамещенных производных доминирующим процессом является анионоидное элиминирование заместителя из положения 5.

Синтезировано и охарактеризовано спектральными методами 45 новых соединений -сульфанил-, сульфонил- и сульфинилсодержащих производных фуранонового ряда и некоторых продуктов их восстановления.

Практическая значимость. Разработаны удобные препаративные способы получения широкого круга новых сульфонов и сульфоксидов на базе моно- и дитиопроизводных 2(5Н)-фуранона различного строения, которые являются потенциальными биологически активными веществами и перспективными исходными и промежуточными соединениями для тонкого органического синтеза.

Предложен метод селективного электрохимического восстановления 5-алкокси-3,4-дихлор-2(5//)-фуранонов до соответствующих 3-хлор-2(5Я)-фуранонов, которые представляют большой интерес в качестве синтонов для функционализации фуранонов в 3 положение лактонного цикла.

На защиту выносятся:

• синтез новых сульфонов ряда 2(5#)-фуранона окислением 4- и 5-тиозамещенных производных и бмс-тиоэфиров 2(5#)-фуранонового ряда;

• электрохимический синтез 5-алкокси-3-хлор-2(5Я)-фуранонов из 5-алкокси-3,4-дихлор-2(5Я)-фуранонов;

• установление структуры продуктов реакций с помощью комплексного исследования полученных соединений методами ИК, ЯМР 'Н и 13С, масс- спектроскопии, РСА и квантово-химических расчетов;

• результаты изучения закономерностей процессов восстановления 5-алкокси- и 4-и 5-тиозамещенных производных 2(5//)-фуранона различного строения электрохимическими методами.

Апробация работы. Основные результаты работы представлялись и обсуждались на VI, VII, VIII научных конференциях молодых ученых, аспирантов и студентов научно-образовательного центра Казанского государственного университета «Материалы и технологии XXI века» (Казань, 2006, 2007, 2008); X научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов научно-образовательного центра Казанского (Приволжского) федерального университета «Материалы и технологии XXI века» (Казань, 2011); Международной конференции «Органическая химия от Бутлерова и Бейлыптейна до современности» (Санкт-Петербург, 2006); XVIII Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Москва, 2007); X Научной конференции по органической химии (Уфа, 2007); Всероссийской конференции «Электрохимия и экология» (Новочеркасск, 2008); XI, XIV и XV Молодежной конференции по органической химии (Екатеринбург, 2008 и 2011; Уфа, 2012); итоговой научно-образовательной конференции студентов Казанского государственного университета (Казань, 2009); Международном симпозиуме по органической химии «Advanced Science in Organic Chemistry» (Мисхор (Крым), 2010); II Международной научно-технической конференции по электрохимии (Плес, 2010); Международной научной конференции «Новые направления в химии гетероциклических соединений» (Железноводск, 2011); III Региональной научно-практической конференции с международным участием «Синтез и перспективы использования новых биологически активных соединений» (Казань, 2011); Международном конгрессе по органической химии (Казань, 2011); III Международной научно-технической конференции «Современные методы в теоретической и экспериментальной электрохимии» (Плес, 2011); I

Российской молодежной школе-конференции по Электрохимии и Спектроэлектрохимии (Казань, 2011); VI Всероссийской конференции молодых ученых, аспирантов и студентов с международным участием «Менделеев - 2012» (Санкт-Петербург, 2012); VII Всероссийской школе по электрохимии органических соединений с международным участием «Актуальные проблемы электрохимии органических соединений (ЭХОС - 2012)» (Тамбов, 2012).

По материалам диссертационной работы опубликованы 4 статьи в журналах, входящих в список, рекомендованных ВАК РФ, 3 статьи в сборниках научных трудов, тезисы 23 докладов в материалах международных, российских и региональных конференций.

Личный вклад автора заключается в изучении и анализе литературных данных, постановке задач исследования, планировании и осуществлении экспериментальной работы, интерпретации и обобщении полученных результатов. Все включенные в диссертацию результаты получены лично автором, либо при его непосредственном участии. Рентгеноструктурный анализ выполнен к.х.н. Лодочниковой О.А. и к.х.н. Криволаповым Д.Б.

Объем и структура работы. Диссертационная работа оформлена на 215 страницах машинописного текста, содержит 20 таблиц, 19 схем и 22 рисунка. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка цитируемой литературы из 220 наименований и Приложения. Приложение содержит 10 таблиц и 16 рисунков.

В первой главе приведен обзор литературных данных по методам окисления органических сульфидов до сульфонов и сульфоксидов, восстановлению связи углерод -галоген и окислительно-восстановительным свойствам производных 2(5/У)-фуранона. Вторая глава представляет результаты исследования реакций химического окисления серосодержащих производных 2(5Я)-фуранона различного структурного типа до сульфоксидов и сульфонов. В третьей главе охарактеризованы процессы восстановления алкокси- и сульфанилпроизводных 2(5//)-фуранона электрохимическими методами. Экспериментальная часть, включающая описание проведенных синтезов, спектральных, электрохимических и квантово-химических исследований, составляет предмет четвертой главы диссертации.

Автор являлся исполнителем молодежного гранта Академии наук Республики Татарстан № 03-13 / 2009 (Г) «Новые биологически активные гетероциклические ансамбли на основе фуранонов и пирролинонов: направленный синтез, строение и свойства» (05.03.2009 -20.10.2009); государственного контракта № 02.740.11.0633 Министерства образования и науки РФ «Дизайн, синтез и супрамолекулярная архитектура элементорганических макроциклических рецепторов и их комплексов с ионами и биогенными молекулами» (2009 - 2012 гг);

государственного контракта № 14.740.11.1040 Министерства образования и науки РФ «Системы кворум-сенсинга - молекулярные мишени антимикробных препаратов нового поколения» (23.05.2011 - 26.10.2013); государственного контракта № 14.740.11.1027 Министерства образования и науки РФ «Поиск корреляции "структура-свойство" для ряда новых биоактивных сера- и азотсодержащих соединений на основе их кристаллического строения» (23.05.2011 - 26.10.2013).

Автор выражает глубокую благодарность и безграничную признательность своему наставнику и научному руководителю Курбангалиевой А.Р., развитие идей, всесторонняя помощь и поддержка которой способствовали успешному выполнению работы, а также за честность и искреннюю приверженность к правде в процессе совместной деятельности. Особую благодарность автор выражает Янилкину В.В., который явился идейным вдохновителем работы в области электрохимических исследований и оказал неоценимую помощь в осуществлении и обсуждении электрохимического эксперимента. Искреннюю признательность соискатель выражает Бердникову Е.А. за профессиональные советы и квалифицированную помощь с анализом спектров ЯМР, за ценные критические замечания в процессе подготовки материала. Отдельная благодарность Чмутовой Г.А. за поддержку, мудрые слова и внимание, за помощь с квантово-химическими расчетами; Лодочниковой O.A. и Криволапову Д.Б. за выполнение рентгеноструктурного анализа синтезированных соединений; Настаповой Н.В. за обучение основам проведения электрохимического эксперимента; Маджидову Т.И. за ценные советы в проведении квантово-химических расчетов; Косолаповой J1.C. за слова ободрения и моральную поддержку, оказанную в процессе работы; Сайгитбаталовой Е.Ш. за помощь и плодотворное участие в работе. Автор выражает благодарность и всем остальным студентам и аспирантам лаборатории, создавшим там дружественную и рабочую атмосферу.

Автор признателен своим учителям, преподавателям и профессорам кафедры органической химии Химического института К(П)ФУ, сформировавшим научные интересы и базовые знания, на основе которых строилась вся последующая исследовательская деятельность автора. Соискатель считает своим долгом выразить признательность Девятовой Н.Ф., под чьим руководством была начата эта работа. �