Syntéza derivátů thiazolu transformací \recke{alpha\recke{}}-bromlaktonů/laktamů a studium jejich spektrálních vlastností

Abstract

Reakcí 3-brom-1 benzofuran-2(3H)-onu s různě substituovanými thiomočovinami bylo připraveno devět původních isothiouroniových solí 1a-i. Tyto relativně nestálé soli byly charakterizovány pomocí 1H a 13C NMR spektroskopie, bodem tání, HRMS a elementární analýzou. Přesmykem těchto solí v bazickém prostředí vznikají odpovídající substituované 2 imino-1,3 thiazolidin-4-ony 2a-h, respektive 2 amino-1,3 thiazolin-4-on 2i, jejichž struktura byla rovněž ověřena spektrálními metodami. Z 1H NMR spekter je patrné, že 2-alkylimino i 2 fenylimino deriváty se v roztoku DMSO-d6 nachází ve směsi dvou tautomerů lišících se polohou dvojné vazby C=N (endo-, resp. exocyklické), kdy tautomer s exocyklickou dvojnou vazbou existuje ve formě dvou geometrických izomerů s rozdílnou konfigurací. Při zahřátí lze pozorovat vzájemnou přeměnu těchto isomerů. Dále byla studována kinetika a mechanismus přesmyku N-(4-methoxyfenyl)-S-(2-oxo-2,3 dihydro-1-benzofuran-3 yl)isothiouronium-bromidu (1a) na 5-(2-hydroxyfenyl)-2 (4 methoxyfenylimino)-1,3-thiazolidin-4-on (2a) ve vodných roztocích pufrů při 25 °C a I = 1 mol l-1 za podmínek pseudoprvního řádu. Ze změřených závislostí bylo zjištěno, že přesmyk je obecně kysele katalyzován. Rychlost určujícím krokem přesmyku je nejpravděpodobněji rozpad neutrálního tetraedrálního intermediátu (T0), který je katalyzován kyselou složkou pufru [BH+]. Reakcí 3-brom-1 benzofuran-2(3H)-onu s aromatickými thioamidy bylo připraveno devět 4 hydroxythiazolů 3a-i. Pomocí 1H a 13C NMR spektroskopie bylo zjištěno, že se thiazoly nachází výhradně ve své aromatické enolformě. U těchto 4-hydroxythiazolů (3a-i) byla v roztoku pozorována modrá fluorescence a byly změřeny spektrální charakteristiky v různých rozpouštědlech (DMSO, 1,4-dioxan, acetonitril, ethyl-acetát, aceton). Největších hodnot kvantových výtěžků bylo dosaženo v roztoku 1,4-dioxanu, a to konkrétně pro pyridin-2-ylový derivát 3g (? = 0,93). Dále bylo zjištěno, že lze 4-hydroxythiazoly snadno převést pomocí středně silné báze na disociovanou formu, která má také fluorescenční vlastnosti. Fluorescenční vlastnosti byly srovnány s 4-hydroxy thiazolem (4) postrádajícím OH skupinu v poloze 2- na benzenovém jádře a byl diskutován vliv přítomnosti této skupiny na hodnotu kvantového výtěžku. Experimentálně zjištěné spektrální vlastnosti byly potvrzeny kvantově-chemickými výpočty. Dále byly reakcí 3-brom-1 benzofuran-2(3H)-onu se S-substituovanými dithiokarbamáty získány dva 2-fenylsulfanyl-5-(2-hydroxyfenyl)-4-hydroxy-1,3-thiazoly (5a-b). Pro thiazol 5a, nesoucí v poloze 4- benzenového jádra methyl skupinu, bylo zjištěno, že se nachází ve směsi se svou ketoformou, která zaujímá pouhých 7,5 %. V případě thiazolu 5b nesoucího silnou elektronakceptorní nitro skupinu v poloze 3- je přítomna pouze enolforma. Tato zjištění byla překvapivá, neboť analogická reakce thiomočovin poskytuje thiazolidinony výhradně v ketoformě. Pro dva O-substituované thiokarbamáty, které reagovaly s 3-brom-1-benzofuran-2(3H)-onem, byl získán pouze 5-(2-hydroxyfenyl)-1,3-thiazolidin-2,4-dion (6). Reakce nebyla provedena v bezvodém prostředí, a tak během reakce nejspíše snadno dochází k hydrolýze, neboť substituované fenoly jsou relativně dobré odstupující skupiny. Isolobální záměnou u 3-brom-1 benzofuran-2(3H)-onu se dospělo k 3-brom-1,3-dihydro-2H indol-2-onu, který reagoval s aromatickými thioamidy na neočekávané produkty Eschenmoserova couplingu (tj. 1,3-dihydro-2H-indol-2-ony). Touto cestou bylo syntetizováno devět 1,3-dihydro-2H-indol-2-onů (8a-i), z nichž šest je dosud nepopsaných. Bylo zjištěno, že thioamidy nesoucí elektronakceptorní substituenty poskytují směs příslušných 1,3-dihydro-2H indol-2-onů a 4-hydroxy thiazolů (9b-f). Thiazoly se sice v roztoku nevratně rozkládají na 1,3 dihydro-2H-indol-2-ony, ale šetrnou separací bylo možné získat pět dosud nepopsaných 4 hydroxythiazolů 9b-f, které v roztoku vykazují žluto-zelenou fluorescenci. Dále byly změřeny spektrální charakteristiky v DMSO a největších h