I.2.1. Синтез простых 3(2H)-фуранонов

В 1971 было установлено, что гидрид натрия катализирует конденсацию α -гидрокси кетона 15 и этилового эфира муравьиной кислоты, приводящую к соединению 16, которое легко дегидратируется в присутствии кислот, превращаясь в фуранон 17 [21]. К сожалению, все попытки распространить данное превращение на эфиры RCO₂Et для получения 5-замещенных 3(2H)-фуранонов не дали положительных результатов.

Более успешным оказался внутримолекулярный вариант данной реакции [11], в котором в зависимости от природы заместителей α -ацетокси кетоны могут давать под действием NaDMSO либо лактоны, либо 3(2H)-фураноны.

Какой продукт окажется основным можно легко понять по механизму этой внутримолекулярной конденсации (Схема 5). В случае R=Me (18) возможно образование двух карбанионов 18а и 18b, находящихся в равновесии, В результате реакции нуклеофильного присоединения с последующей дегидратацией каждая из возможных ветвей приводит к соответствующим продуктам 19 и 20. Известно, что нуклеофильное присоединение по карбонильной группе протекает значительно быстрее присоединения по сложноэфирной группе, в результате чего интемедиат типа 18d образуется быстрее, чем 18c, и лактон 20 является основным продуктом.

Схема 5. Механизм внутримолекулярной циклизации α -ацил кетона 18

Однако в том случае если в α -положении сложноэфирной группы находится только один протон, то дегидратация исключается, так что лактон не образуется:

Действительно в результате описанного превращения 3(2H)-фураноны 22а-с получаются с хорошими выходами. Данная реакция является удобным методом синтезом биологически активного природного соединения 22b, выделенного из Lophomyrtus bullata, кустарника произрастающего в Новой Зеландии [11, 22].

Одним из наиболее эффективных способов синтеза 3(2H)-фуранонов 22 является катализируемая кислотами циклизация-дегидратация соответствующих α ’-гидрокси-1, 3-дикетонов 23, легко получаемых из гидрокси кетона 15 [11]:

Стоит подчеркнуть, что, если проводить стадию окисления в кислых условиях, то может быть осуществлен так называемый “one pot” синтез конечного продукта. В качестве окислителя можно использовать реактив Джонса, однако было показано, что более эффективным окислителем является реактив Коллинза. Последующая обработка дикетона слабым раствором кислоты также приводит к продукту 22.

Общность данного подхода к синтезу 2, 2, 5-тризамещенных 3(2H)-фуранонов 22 была продемонстрирована на целом ряде полученных соединений, причем даже не очень стабильные фураноны были получены в соответствии с предложенной схемой с довольно хорошими выходами. При этом решающую роль играет доступность соответствующего альдегида, что накладывает некоторые ограничения на применимость данного метода синтеза.

Еще один метод синтеза 3(2H)-фуранонов напрямую связан со свойствами данного класса гетероциклических соединений и основан на реакции алкилирования последних. Выдерживание литиевого енолята α ’-замещенных 3(2H)-фуранонов приводит к избирательному алкилированию в α ’ положение [11]:

Для α ’, α ’-дизамещенных фуранонов результатом является γ -алкилирование.

Любопытно, что селективное γ -алкилирование является довольно редким примером, что несомненно делает эту реакцию интересной для изучения.

I.2.2.Синтез 3(2H)-фуранонов из производных 2-бутин-1, 4-диола [23]

В качестве исходных соединений в этом методе синтеза используют диэтилацетали 4-гидрокси-2-алкиналей 28, 4-гидрокси-2-алкиноны 29, а также 1, 1, 1-триэтокси-2-алкин-4-олы 30. Обработка этих соединений в кислых условиях напрямую приводит к соответствующим 3(2H)-фуранонам.

Ацетали 28 при обработке смесью серной кислоты и метанола (1: 1) при 0°С дают 3(2H)-фураноны 31 различной структуры с высокими выходами (таблица 1). Механизм реакции заключается в последовательном элиминировании этокси группы и гидратации тройной связи с последующей внутримолекулярной циклизацией (схема 6):

Схема 6: Механизм циклизации диэтилацеталей 4-гидрокси-2-алкиналя

Ацеталь	Продукт	Выход, %

Таблица 1. Синтез 3(2H)-фуранонов из диэтилацеталей 4-гидрокси-2-алкиналя

Гидроксиалкилкетоны 29 тоже легко переводятся в соответствующие 3(2H)-фураноны под действием реагента Hg/Nafion-H. Реакция проводится в присутствии пяти эквивалентов воды в этаноле при 40°С и характеризуется как высокой региоселективностью присоединения воды по тройной связи, так и довольно высокими выходами.

Ниже приведены примеры препаративного использования данного процесса для синтеза различных фуранонов, в том числе и упомянутого ранее природного соединения 22b, получающегося с количественными выходами.

1, 1, 1-Триэтокси-2-алкин-4-олы 30 при кипячении в смеси трифторуксусной кислоты и ацетата ртути также дают 3(2H)-фураноны 33 с этокси группой в 5-м положении с неплохими выходами.

Стоит отметить, что при проведении реакции в иных условиях, к примеру при использовании реагента Hg/Nafion-H образуются 2(5Н)-фураноны, а не соединения 33.

I.2.3. Циклоизомеризация функционализированных алленов [24]

Активное развитие химии алленов позволило разработать ряд синтезов, в том числе и стереоселективных. Интересным объектом для исследования оказался аллен 34, содержащий одновременно карбоксильную и гидроксильную группу в своем составе. Это соединение под действием кислот Бренстеда или Льюиса может вести себя по-разному, приводя к образованию различных по структуре циклических структур – фуранов 36, пиранонов 38 и 3(2H)-фуранонам 37.

Аллены 34 были синтезированы по приведенной ниже схеме:

Трет-бутилдиметилсилильная защитная снимается под действием TBAF*3H₂O (фторида тетра(н-бутил)аммония), который характеризуется основностью средней силы. При использовании водной щелочи были получены наилучшие результаты. В нескольких случаях была отмечена спонтанная циклизация в среде TBAF.

Соединение 37 содержит метиленовый фрагмент в α -положении к карбонильной группе, поэтому для него характерны реакции алкилирования, а также конденсации с различными альдегидами, позволяющие далее дериватизировать 3(2H)-фуранон: