取代的2H-1,4-苯并噻唑[3,4'-h]酮的合成与性质

《Journal of Organometallic Chemistry》：Synthesis and Properties of Substituted 2H-1,4-Benzotelluazin-3(4H)-ones

　　

作者：Itunu C. Olanrewaju、Samantha R. Ponzo、Lily M. Guidry、Tolga N.V. Karsili、Frank R. Fronczek、Thomas Junk

美国路易斯安那大学拉斐特分校化学系，邮政信箱43700，拉斐特，LA 70504，美国

摘要

我们开发了一种方法，用于制备之前无法获得的含有电子给体取代基的2H-1,4-苯并噻唑嗪-3(4H)-酮类化合物。该方法基于2-氯-N-(苯基)乙酰胺与四氯化碲在邻位进行特异性碲化反应，生成2-(2-氯乙酰氨基)苯基碲三氯化物，随后通过逐步还原环化得到目标化合物。该方法使用常见的前体物质，可简便地分为三步完成。通过对选定的中间体和产物进行X射线晶体学分析，发现2-(2-氯乙酰氨基)苯基碲三氯化物中存在着较强的碲-羰基（Te-O_carbonyl）分子内配位作用，这是实现邻位特异性碲化的关键因素。通过密度泛函理论进一步模拟了这种配位作用所形成的电子环境。在6-甲氧基-2H-1,4-苯并噻唑嗪-3(4H)-酮中观察到分子间的碲-羰基（Te…O_carbonyl）次级键合，而在1,1-二溴-6-甲氧基-2H-1,4-苯并噻唑嗪-3(4H)-酮中则观察到了碲-溴（Te…Br）次级键合。基于密度泛函理论的计算有助于理解这些环化反应的自由能变化过程。

引言

含碲和氮的杂环化合物近年来受到了越来越多的关注，因为这类化合物具有自组装成超分子结构的倾向[[1], [2], [3]]，同时它们还具备作为酶抑制剂[[4], [5], [6]]、抗氧化剂[7]的特性。此外，某些此类化合物相比其他有机碲化合物具有更高的化学稳定性，为潜在应用提供了基础[8,9]。然而，关于2H-1,4-苯并噻唑嗪-3(4H)-酮衍生物的性质知之甚少，尽管它们的硫类似物已知具有抗菌活性[10,11]、作为单胺氧化酶[12]和乙酰胆碱酯酶[13]的抑制剂、抗惊厥作用[14]以及抗真菌作用[15]。这主要是由于缺乏有效的合成方法。虽然对含有α-卤胺基团的苯并噻吩类化合物进行还原环化似乎是显而易见的选择，但由于噻吩类化合物的还原性质[16,17]，容易在环化过程中发生过早脱卤反应，主要生成双(2-乙酰氨基苯)二碲化物（方案1，路径1），因此这一方法的可行性一直存在争议。早期报道的2H-1,4-苯并噻唑嗪-3(4H)-酮是通过碲鎓盐的热脱烷基化方法制备的（方案1，路径2）[18]。后续研究表明，在严格控制条件下，双(2-氯乙酰氨基)二碲化物衍生物的还原环化是可行的[19]，该方法可生成含有芳基和烷基取代基的2H-1,4-苯并噻唑嗪-3(4H)-酮。然而，由于该碲化方法的局限性，这种方法不适用于含有多种取代基的2H-1,4-苯并噻唑嗪-3(4H)-酮的制备[20]。

最近的研究指出，通过对2-卤-N-苯基乙酰胺进行区域选择性邻位碲化，可以制备2H-1,4-苯并噻唑嗪-3(4H)-酮衍生物，这一方法与之前报道的苯基脲和N-苯基酰胺的邻位碲化类似[22,23]。例如，酰胺或脲等配位基团可通过碲-羰基（Te-O_carbonyl）配位作用实现区域选择性邻位碲化，但这种反应的适用范围仍不完全清楚。分子内的碲与其它原子之间的配位现象较为普遍，导致碲烯基单卤化物的稳定性增强，这些化合物可通过卤素替换为非配位阴离子转化为超酸性碲烯基阳离子[24]。这类阳离子具有广泛的反应性，可用作氧化还原催化剂[25]。通过邻位碲化制备的苯基碲三氯化物应能为2H-1,4-苯并噻唑嗪-3(4H)-酮的合成提供途径（方案2）。然而，使用四氯化碲进行亲电芳香族碲化反应需要富电子的底物[26]。杂环碲化合物中的碲-氮（Te…N）、碲-氧（Te…O[8,13]）、碲-溴（Te…Br[27]）或较少见的碲-碲（Te…Te[12]）次级键合作用已为人所知，但尚不清楚这些键合性质是否也适用于2H-1,4-苯并噻唑嗪-3(4H)-酮及其衍生物。

节选内容

实验部分

本研究采用的合成策略及目标产物见方案2和方案3。注意：由于碲化过程中会释放氯化氢气体，该步骤应在通风良好的实验条件下进行。目前对有机碲化合物的毒性了解仍然有限。

结果与讨论

目标化合物12-15的合成方法基于先前报道的方法，该方法依赖于适宜的双(2-氨基苯)二碲化物[33]，但由于缺乏合适的取代基双(2-氨基苯)二碲化物前体，因此无法用于12-15的合成。2-氯-N-苯基乙酰胺的亲电碲化仅在含有强电子给体取代基的情况下才能进行，甚至2-氯-N-(3-甲基苯)乙酰胺也无法实现该反应。

结论

我们发明了一种新的合成方法，通过四氯化碲对2-氯-N-(苯基)乙酰胺进行邻位碲化来制备2H-1,4-苯并噻唑嗪-3(4H)-酮。该反应具有区域选择性，这是由于碲-羰基（Te-O_carbonyl）配位作用的结果。所得的苯基碲三氯化物可进一步官能化，例如通过氯化作用可生成2-(氯乙酰氨基)-4-甲氧基苯基碲三氯化物。这些中间体可通过环化反应得到之前无法获得的化合物。

数据公开情况

化合物4、7、12、16的完整晶体学数据已分别以CIF格式存储在剑桥晶体学数据中心（CCD 2535447-2535451）。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

致谢

作者感谢美国国家科学基金会（NSF）的2404400号资助，以及D8 Venture衍射仪的购置费用由NSF MRI奖项CHE-2215262提供。