New chemistry of isothiazoles and 1,2,3-dithiazoles
Date
2008-05Author
Christoforou, Irene CostaPublisher
Πανεπιστήμιο Κύπρου, Σχολή Θετικών και Εφαρμοσμένων Επιστημών / University of Cyprus, Faculty of Pure and Applied SciencesPlace of publication
ΚύπροςCyprus
Google Scholar check
Keyword(s):
Metadata
Show full item recordAbstract
Μετά τη σύντομη εισαγωγή (Κεφάλαιο 1) περί ισοθειαζολών, ακολουθεί περιγραφή νέας χημείας των 1,2,3-διθειαζολών στα Κεφάλαια 2 και 3. Συντίθενται τα υποκατεστημένα 1,2,3-διθειαζολυλίδενο ακετονιτρίλια 129, 139 και 142 και κατεργάζονται με άνυδρο HBr και τριαιθυλαμμωνιακά αλογονίδια αποφέροντας 3-αλογονο-4-(υποκατεστημενα)-ισοθειαζολο-5-καρβονιτρίλια σε χαμηλές αποδόσεις. Η αντίδραση του διθειαζολυλίδενο ακετονιτριλίου 139 με τριαιθυλαμμωνιακό χλωρίδιο επιφέρει το σχηματισμό των ενώσεων 93, 95, 146-148. Προτείνεται ο ιn situ σχηματισμός δικυανοακετυλενίου και διατομικού θείου μέσω αποικοδόμησης του διθειαζολικού δακτυλίου (Κεφάλαιο 2). Ο 1,2,3-διθειαζολικός δακτύλιος είναι ισχυρά ηλεκτρονιόφιλος στη θέση C-5 και δρα ως πηγή ηλεκτρονιόφιλου αλλά και πυρηνόφιλου θείου. Λαμβάνοντας υπόψη αυτές τις ιδιότητες, επιτυγχάνεται ο μετασχηματισμός των διθειαζολών 181 και 182 στις προβλεπόμενες περκυανο-1,3,4-θειοδιαζόλη 173 και θειαζόλη 169, σε καλές αποδόσεις, μετά από κατεργασία με μαλακά πυρηνόφιλα (Κεφάλαιο 3).Τα κεφάλαια 4-6 εστιάζονται σε αντιδράσεις σύζευξης C-C του ισοθειαζολικού δακτυλίου. Τα 3,5-διχλωρο- και 3,5-διβρωμοϊσοθειαζολο-4-καρβονιτρίλια 5 και 6 δίνουν τοποεκλεκτικές αντιδράσεις Suzuki παρέχοντας 3-αλογονο-5-(υποκατεστημενα)ισοθειαζολο-4-καρβονιτρίλια (Κεφάλαιο 4). Η 3,5-διβρωμο-ϊσοθειαζόλη 6 είναι δραστικότερη της 3,5-διχλωροϊσοθειαζόλης 5 και συμμετέχει στις αντιδράσεις σύζευξης Suzuki, Stille, Negishi και Sonogashira. Η 5,5'-διϊσοθειαζόλη 228 παρασκευάζεται με αντίδραση Ullmann από το 3-χλωρο-5-ιωδοϊσοθειαζολο-4-καρβονιτρίλιο 204. Μια ποικιλία 3-υποκατεστημένων ισοθειαζολών (3-υποκαταστάτες = Cl, Br, OMs, OTs και OTf) αποδεικνύονται λιγότερο δραστικές. Το 3-ιωδο-5-φαινυλοϊσοθειαζολο-4-καρβονιτρίλιο 245, συμμετέχει σε αντιδράσεις Suzuki, Ullmann, Stille, Negishi και Sonogashira (Κεφάλαιο 5). Επιτυγχάνεται η σύνθεση των νέων 3,4,5-τριαρυλοϊσοθειαζολών 191, 307-321, σε ψηλές αποδόσεις, με αντιδράσεις σύζευξης C-C ακολουθώντας τις αλληλουχίες C-5 : C-4 : C-3 και C-5 : C-3 : C-4 με την τελευταία να είναι πιο ευέλικτη (Κεφάλαιο 6). Ο κύανο-υποκαταστάτης της C-4 θέσης μετατρέπεται σε βρώμο μέσω αντίδρασης Hunsdiecker ή σε ιώδο μέσω αποικοδόμησης Hoffmann ακολουθούμενη από ιωδίωση Sandmeyer. Η δραστικότητα των αλογονομένων ισοθειαζολών στις μεθόδους σύζευξης ακολουθεί την αναμενόμενη σειρά I>Br>Cl. Όλα τα προϊόντα χαρακτηρίζονται πλήρως (Κεφάλαιο 7). After an introduction on isothiazoles and their preparation (Chapter 1), new chemistry of 1,2,3-dithiazoles is discussed in Chapters 2 and 3. Substituted 1,2,3-dithiazolylidene acetonitriles 129, 139 and 142 are synthesised and treated with anhydrous HBr and tetraalkylammonium halides to give 3-halo-4-(substituted)isothiazole-5-carbonitriles in low yields. The reaction of the (dithiazolylidene)acetonitrile 139 with tetraalkylammonium chloride gives the heterocycles 93, 95 and 146-148. A tentative mechanistic rational for their formation proposes the in situ formation of dicyanoacetylene and diatomic sulfur via degradation of the dithiazole (Chapter 2). The 1,2,3-dithiazole ring, which is highly electrophilic at C-5, is a source of both electrophilic and nucleophilic sulfur. Careful consideration of these properties allows for the transformation of either bisdithiazole 181 or 182, on treatment with soft nucleophiles, into the expected percyano-1,3,4-thiadiazole 173 and thiazole 169 respectively in good yields (Chapter 3). Chapters 4-6 focus on isothiazole C-C coupling chemistry. 3,5-Dichloro- and dibromoisothiazole-4-carbonitriles 5 and 6 give highly regioselective Pd catalysed Suzuki reactions to afford 3-halo-5-(substituted)isothiazole-4-carbonitriles (Chapter 4). 3,5-Dibromoisothiazole 6 is more reactive than the 3,5-dichloroisothiazole 5 and also participates in Stille, Negishi and Sonogashira couplings. 5,5'-Bi(3-chloroisothiazole-4-carbonitrile) 228 is prepared via Pd catalysed Ullmann type coupling from 3-chloro-5-iodoisothiazole-4-carbonitrile 204. A variety of 3-substituted isothiazoles (3-substituents = Cl, Br, OMs, OTs and OTf) are less reactive. The 3-iodo-5-phenylisothiazole-4-carbonitrile 245, participates in Suzuki, Ullmann type, Stille, Negishi and Sonogashira coupling reactions (Chapter 5). The synthesis of 3,4,5-triarylisothiazoles, via C-C coupling reactions, is achieved via the arylation sequences C-5 : C-4 : C-3 and also C-5 : C-3 : C-4, the latter triarylation sequence being more versatile (Chapter 6). Several new triarylisothiazoles 191, 307-321 are synthesised in high yields. The isothiazole C-4 cyano substituent is converted into either bromo via Hunsdiecker reaction or iodo via Hoffmann degradation followed by Sandmeyer iodination. The reactivity of haloisothiazoles towards the coupling methods follows the anticipated order I>Br>Cl. All products are fully characterized (Chapter 7).