Реакции замещения по атому углерода

18.1.1. Реакции замещения по атому углерода

Электрофильное замещение в бензо[b]тиофенах и бензо[b]фуранах проходит гораздо менее региоселекгивно, чем в индоле (особенно это касается селективности атаки по положению 3), и атомы углерода гетероцикла обладают лишь немного большей реакционной способностью, чем атомы бензольного кольца. Например, при нитровании бензотиофена образуется смесь, в которой преобладает 3-нитропроизводное (> 50 %); кроме того, эта смесь содержит 4-нитро-, 6-нитро- и 7-нитробензотиофены с выходами около 10 % каждый [3].

Измерение скорости детритирования 2- и 3-тритийбензотиофенов в трифторуксусной кислоте показало, что эти скорости одинаковы для обоих положений [4]. Алкилирование бензотиофена по Фриделю-Крафтсу [5] приводит к образованию смеси 2- и 3-изомеров с преобладанием последнего, однако в других реакциях замещения, например иодирования [6] или контролируемого бромирования [7], можно говорить лишь об образовании 3-изомера; 2,3-дибромид можно селективно восстановить до 3-бромпроизводного цинком в уксусной кислоте, что, по-видимому, связано с большей стабильностью 2-аниона по сравнению с 3-анионом.

Бензофуран проявляет гораздо наименьшую склонность к замещению по положению 3: по некоторым данным, при формилировании образуется только 2-формилпроизводное [8], а нитрование азотной кислотой приводит к 2-нитро-бензофурану [9]. Однако все исследования, где было описано выделение основного продукта реакции, проводились главным образом до появления современных аналитических методов, а прежние методики не позволяли определять присутствие других минорных изомеров. В более поздних исследованиях при нитровании N₂O₄ в качестве основного продукта реакции был выделен 3-нитро-бензофуран с небольшой примесью 2-изомера [10].

Бензофуран реагирует с галогенами, давая продукты 2,3-присоединения [11], при этом первоначальная электрофильная атака идёт по положению 2, а дальнейшее элиминирование галогеноводорода в основной среде приводит к образованию 3-моно-галогенобензофуранов с высокими выходами [12]. Реакции замещения по Фриделю-Крафтсу затруднены для незамещённых в гетероциклическом кольце бензофуранов, так как обычные катализаторы вызывают осмоление, однако существуют примеры получения 3-ацилбензофуранов при использовании в качестве катализатора FeCl₃ [13].

Если в молекуле бензотиофена уже имеется заместитель, то дальнейшее замещение происходит ещё сложнее, что можно продемонстрировать на ряде примеров. С одной стороны, при нитровании 2-бромбензотиофена происходит ипсо-замещение с образованием 2-нитробензотиофена, тогда как 2-хлорбензо-тиофен даёт 3-нитропроизводное [14], а при нитровании 3-бромбензотиофена с умеренным выходом образуется 2-нитробензотиофен [15]. С другой стороны, 3-карбокси- или 3-ацилбензотиофены нитруются в бензольное кольцо [16].

Бромирование [17] и реакции замещения по Фриделю-Крафтсу [18] 3- и 2-метилбензотиофенов идут по свободному положению гетероцикла; аналогично 2-бромбензотиофен даёт при формулировании 3-формилпроизводное [19]. В условиях реакции Вильсмейера при умеренных температурах 3-метоксибензо-тиофен превращается в соответствующий 2-альдегид, тогда как при 95 °C образуется 3-хлорбензотиофен-2-карбоксальдегид [20]; 6-этоксибензотиофен формулируется по положению 2 [21].

Глава 18

• 18. Бензо[b]тиофены и бензо[b]фураны: реакции и методы синтеза
• 18.1. Реакции с электрофильными реагентами
• 18.1.1. Реакции замещения по атому углерода
• 18.1.2. Реакции присоединения по атому серы в бензотиофене
• 18.2. Реакции с нуклеофильными реагентами
• 18.3. Реакции с основаниями; реакционная способность C-металлированных бензо[b]тиофенов и бензо[b]фуранов
• 18.4. Реакции с окислителями и восстановителями
• 18.5. Электроциклические реакции
• 18.6. Окси- и аминобензотиофены и окси- и аминобензофураны
• 18.7. Синтезы бензо[b]тиофенов и бензо[b]фуранов
• 18.7.1. Синтез кольца
• 18.7.1.1. Из 2-арилтио- или 2-арилгидроксипроизводных альдегидов, кетонов или кислот
• 18.7.1.2. Из 2-(o-гидроксиарил)- или 2-тиооксиарилпроизводных ацетальдегидов, кетонов или кислот
• 18.7.1.3. Из o-ациларилокси- или o-ациларилтиоуксусных кислот (эфиров) или o-ациларилокси- или o-ациларилтиокетонов
• 18.7.1.4. Из O-арилкетоксимов
• 18.7.1.5. Из o-иодфенолов
• 18.7.1.6. Синтезы с образованием бензольного кольца
• 18.7.1.7. Из частично восстановленных бензофуранов и бензотиофенов

Дополнительно:

• Предисловие
• Введение
• Используемые сокращения