Ацетиленовые производные хинонов – класс химически своеобразных полифункциональных соединений, сочетающих уникальные свойства хиноидного ядра и активированной его воздействием ацетиленовой группировки. Систематическое изучение этих соединений начато в 80-х годах в нашей лаборатории совместно с Кемеровским Госуниверситетом (преимущественно производные антра- и нафтохинона) и в Калифорнийском Университете Ирвин, США (производные бензохинона). Нами разработаны общие методы синтеза ацетиленилхинонов, в том числе функциональносодержащих, выявлены их химические особенности, изучены различные реакции гетероциклизации (внутримолекулярная циклизация виц.-функциональных ацетиленилхинонов, циклоконденсация, восстановительная циклоконденсация, фотоциклизация). Показано, что ацетиленовые производные хинонов являются универсальными ключевыми промежуточными соединениями в синтезе разнообразных гетероциклических конденсированных систем. Разработаны способы получения новых и труднодоступных соединений, содержащих 5-, 6-, и 7-членные N- и O-гетероциклы, а именно: пиррольный, пиразольный, фурановый, пиридиновый, пиридазиновый, пирановый и диазепиновый. Результаты этих работ обобщены в представленном на конкурс обзоре.

Как следует из обзора, к настоящему времени получили развитие методы гетероциклизации ацетиленилхинонов в конденсированные N- и O-гетероциклические соединения. Литературные же сведения о S-гетероциклических хиноидных соединениях вообще весьма ограничены. Тем не менее, известно, что введение S-гетероцикла в молекулу хиноидного соединения часто определяет характер его биологической активности, снижает побочный эффект лекарственного препарата или улучшает свойства технических материалов. В последнее время нами осуществлен поиск и разработаны способы аннелирования антрахинона 5- и 6-членным S-гетероциклами. Опираясь на предшествующие исследования, в качестве ключевых ацетиленов мы использовали виц.-ацетиленилхлорантрахиноны. В антрахиноне атом хлора в любом положении имеет большую нуклеофугную подвижность и легко замещается нуклеофилами. Тройная связь в ацетиленилхинонах обладает повышенной электрофильностью (“активирована”) и направленно присоединяет нуклеофилы в отсутствие катализаторов. Эти особенности тройной связи и атома галогена в хинонах взаимно усиливаются, если ацетиленовый заместитель и атом галогена расположены при соседних атомах углерода, т.е. вицинально. В качестве циклизующего нуклеофильного реагента пригодным, несколько неожиданно, оказался Na₂S. Установлено, что 2-ацетиленил-1-хлор- и 1-ацетиленил-2-хлорантрахиноны реагируют с Na₂S при кратковременном нагревании в спирте с образованием антратиофендионов. Этим методом синтезирован представительный ряд антра[1,2-b]тиофен-6,11-дионов и антра[2,1-b]тиофен-6,11-дионов.

Важную задачу представляла разработка способа аннелирования антрахинона 6-членным S-содержащим гетероциклом – тиопирановым. Аналогичная ангулярно конденсированная О-гетероциклическая система – 4Н-антра[1,2-b]пирантрионовая – составляет циклическую основу молекулы противоопухолевых антибиотиков группы кидамицина. Поэтому синтез родственной серусодержащей системы крайне интересен, как возможный путь к снижению побочных эффектов этих антибиотиков. Существенно, что в пирановом кольце кидамициновых антибиотиков, в положении 2 непременно присутствует химически лабильный заместитель (алкенильный, эпоксидный и т.д.). Введение этого заместителя – одно из основных затруднений в синтезе подобных соединений (вариант решения этой задачи для антрапирантрионов с применением ацетиленовых производных антрахинона предложен ранее).

Нами разработан метод синтеза 2-замещенных, в том числе 2-алкенил, 4Н-антра[1,2-b]-тиопиран-4,7,12-трионов циклоконденсацией 2-алкиноил-1-хлорантархинонов с Na₂S. Благодаря высокой подвижности атома галогена, активации тройной связи сопряженной карбонильной группой и взаимному влиянию этих заместителей реакция протекает в достаточно мягких условиях, что позволяет получать антратиопирантрионы с химически лабильным алкенильным заместителем. Этим методом осуществлен синтез ряда ангулярных антратиапирантрионов с различными заместителями в положении 2. Метод распространен на получение линейных изомеров – 2-замещенных 4Н-антра[2,3-b]тиопиран-4,6,11-трионов.

Обнаружена необычная реакция циклоконденсации 1-алкинилантрахинонов с Na₂S приводящая к замыканию тиофенового цикла.

Синтез ключевых ацетиленовых производных антрахинона осуществлен оригинальными методами, разработанными в лаборатории.

Публикации.

1. М.С. Шварцберг, И.И. Барабанов, Л.Г. Феденок.
Ацетиленовые производные хинонов.Успехи химии, 2004, 73, с.171-196.

2. Irena D. Ivanchikova, Nadezhda I. Lebedeva, Mark S. Shvartsberg.
A Simple Synthesis of Angular Anthrathiophenediones via Acetylenic Derivatives of Anthraquinone, Synthesis,2004, p. 2131-2134.

3. И.Д. Иванчикова, М.С. Шварцберг.
Синтез антратиопирантрионов гетероциклизацией кетоацетиленовых производных хлорантрахинонов, Изв. АН, Сер. Хим., 2004, 10.

4. M.S. Svartsberg, I.D. Ivanchikova.
Synthesis of sulphur-containing heterocyclic compounds by cyclocondensation of acetylenic derivatives of anthraqunone with sodium sulfides. Arkivoc, 2003, Part (xiii), p. 87-100.

5. Шварцберг М.С., Иванчикова И.Д., Мжельская М.А.
Синтез кислород- и серусодержащих конденсированных гетероциклов на основе ацетиленовых производных хинонов. ВСб., "Кислород- и серусодержащие гетероциклы", под ред. Карцева В.Г., М.: “Иридиум-Пресс”, 2003, т.1, с. 459-463.