Новая синтетическая стратегия регио- и диастереоселективного синтеза спиросочлененных гетероциклов на базе 5-метилен-2-халькогенгидантоинов

1) Разработан и оптимизирован метод синтеза спиросоединений посредством 1,3-диполярного циклоприсоединения нитрилоксидов к 5-метилиден-3-фенилгидантоину и 5-метилиден-3-арил-2-тиогидантоинам. Установлена региохимия циклоприсоединения и соотношение изомеров. Структура основного продукта подтверждена рентгено-структурным анализом. Суммарно выделено 17 соединений. 2) Установлено, что 5-метилиден-2-тиогидантоины неустойчивы в присутствии триэтиламина и, предположительно, вступают в анионную полимеризацию, в результате которой из молекулы исчезает метилиденовая компонента 3) Разработан метод и подобраны условия для осуществления [4+2]-циклоприсоединения циклопентадиена к 5-метилиден-3-фенилгидантоину и 5-метилиден-3-арил-2-тиогидантоинам. Установлено соотнощение эндо и экзо-изомеров. Строение эндо-изомера подтверждено рентгено-структурным анализом. 4) Исследовано влияние кислот Льюиса BF3∙Et2O, AlCl3 и ZnI2 на протекание реакции Дильса-Альдера циклопентадиена с 5-метилиден-3-фенилгидантоином и 5-метилиден-3-арил-2-тиогидантоинами. Показано, что BF3∙Et2O неприменим для данного типа реакций. 5) Показано, что без кислот Льюиса присоединение циклогексадиена, 2,3-диметилбутадиена, изопрена, фурана и 1-метилпиррола к производным мелитиленгидантоинов и 2-тиогидантоинов неосуществимо. 6) Подобраны конкретные условия реакции [4+2]-циклоприсоединения для каждого исследуемого в работе диена. Установлено, что AlCl3 лучше катализирует реакции с 5-метилиденгидантоином, а ZnI2 реакции с 5-метилиден-2-тиогидантоинами. Показано, что в случае серных аналогов, использование ZnI2 на ряде примеров дает выходы продуктов более чем в 2 раза выше, чем AlCl3. 7) Структура основного продукта взаимодействия 5-метилиден-3-фенил-2-тиогидантоина и изопрена подтверждена корреляционной ЯМР спектроскопией 1H-13C HMBC. 8) Установлено, что фуран и 1-метилпиррол не вступают в [4+2]-циклоприсоединение с производными 5-метилиденимидазолонов. Сделано предположение, что реакция протекает через иминную форму имидазолона, которая эффективно взаимодействует с фураном и 1-метилпирролом с образованием продуктов α амидоалкилирования. В спектрах ЯМР 1Н реакционных смесей также были зафиксированы продукты реакции Михаэля, образующиеся в результате взаимодействия преобладающей енаминной формы имидазолонов с пятичленным гетероциклическим диеном. 9) Подобраны условия для наиболее эффективного протекания α амидоалкилирования на примере 5-метилиден-3-фенилгидантоина, фурана и AlCl3. 10) Исследована возможность бромирования и эпоксидорования по двойной связи каркаса, образованной в результате реакции 5-метилиденгидантоина и циклопентадиена. Структура полученного дибромида была подтверждена с использованием корреляционной ЯМР спектроскопии 1H-13C HMBC. Строение полученного оксирана подтверждено посредством анализа значений констант спин-спинового взаимодействия в ЯМР 1Н. 11) Рассматривая присоединение нитрилоксидов, к продукту реакции Дильса-Альдера 5-метилиден-3-фенилгидантоина и циклопентадиена было обнаружено, что при его взаимодействии с двумя гидроксимоилхлоридами в присутствии триэтиламина с умеренным выходом образуются продукты 1,3-диполярного циклоприсоединения с соотношением региоизомеров 1:1. 12) Рассматривая циклоприсоединение нитрилоксида, к продуктам реакции Дильса-Альдера 5-метилиден-3-фенил-2-тиогидантоина с циклопентадиеном, 2,3-диметилбутадиеном и циклогексадиеном, было обнаружено, что при их взаимодействии с гидроксимоилхлоридом в присутствии триэтиламина с высоким выходом образуются продукты десульфирования, с заменой фрагмента С=S, на фрагмент С=О в гидантоиновом фрагменте. 13) Рассматривая возможность циклоприсоединения азометинилида, к продуктам реакции Дильса-Альдера 5-метилен-3-фенилгидантоина и 5-метилиден-3-фенил-2-тиогидантоина с циклопентадиеном, 2,3-диметилбутадиеном и циклогексадиеном, было обнаружено, что при их взаимодействии с исследуемым диполем не наблюдается образование желаемых спиросоединений с сохранением исходных норборненов.