Изотиоцианаты

Общая формула изотиоцианатов

Изотиоцианаты (горчичные масла) — органические соединения, содержащие функциональную группу группу —N=C=S, сернистые аналоги изоцианатов R—N=C=O^[1].

Реакционная способность

Изотиоциананы, подобно изоцианатам, являются гетерокумуленами с электрофильным центром на атоме углерода и для них типичны реакции присоединения нуклеофилов:

R-N=C=S + NuH $\to$ R-NH-C(=S)Nu

( Nu = OR, OAr, SH, SR, NH₂, NR¹R², RNHNH₂, RH=NNH₂, CN )

При взаимодействии изотиоцианатов со спиртами и фенолами образуются тиокарбаматы, с тиолами — дитиокарбаматы, с аминами — N,N'-дизамещенные тиомочевины, с гидразинами — тиосемикарбазиды, с и гидразонами альдегидов — тиосемикарбазоны.

При взаимодействии с C-нуклеофилами изотиоцианаты образуют вторичные амиды, такое присоединение протекает как при взаимодействии изотиоцианатов с карбанионами (реактивы Гриньяра, карбанионы β-дикарбонильных соединений и т.п.):

R-N=C=S + R¹MgX $\to$ R-NH-C(=S)R¹ ,

так и в условиях реакции фриделя-Крафтса:

R-N=C=S + ArH $\to$ R-NH-C(=S)Ar

Изотиоцианаты присоединяются к карбоновым и тиокарбоновым кислотам, от образующихся нестабильных промежуточных соединений затем отщепляется сероуглерод или сероокись углерода, что также ведет к образованию вторичных амидов:

R-N=C=S + R¹COXH $\to$ R-NH-C(=S)XCOR¹

R-NH-C(=S)XCOR¹ $\to$ R-NHCOR¹ + CSX

( X = O, S )

Изотиоцианаты восстанавливаются боргидридом натрия до вторичных тиоформамидов RNHC(S)H, алюмогидридом лития - до соответствующих метиламинов RNHCH₃, цинком в соляной кислоте - до первичных аминов RNH₂.

Под действием оксида ртути изотиоцианаты образуют изоцианаты:

R-N=C=S + HgO $\to$ R-N=C=O + HgS

Синтез

Большинство синтезов изотиоцианатов исходят из первичных аминов и сероуглерода.

Одним из наиболее распространенных лабораторных методов синтеза является образование дитиокарбаматов при взаимодействии первичных аминов с сероуглеродом в присутствии оснований и дальнейшим разложении дитиокарбаматов под действием различных агентов, например, солей тяжелых металлов (например, нитрата свинца^[2]:

хлоркарбонатов (например, этилхлоркарбоната^[3]) или фосгена:

RNHC(=S)S^- + COCl₂ $\to$ RNHC(=S)SCOCl + Cl^-

RNHC(=S)SCOCl $\to$ R-N=C=S + COS + HСl

либо гипохлоритов:

RNHC(=S)S^-H+ 4 NaClO + 2 NaOH $\to$ R-N=C=S + Na₂SO₄ + 4 NaCl + H₂O

Другим широко применяемым методом синтеза изотиоцианатов является взаимодействие первичных аминов с тиофосгеном^[4] (получаемым, в свою очередь, хлорированием сероуглерода):

R-NH₂ + CSCl₂ $\to$ R-NHС(=S)Cl + HCl

R-NHС(=S)Cl $\to$ R-N=C=S + HCl

Изотиоцианаты могут также быть синтезированы отщеплением аминов от N,N'-дизамещенных тиомочевин при обработке фосфорным ангидридом или сильными кислотами:

RNHCSNHR + H⁺ $\to$ R-N=C=S + RNH₃⁺

Находжение в природе и биологическая активность

Соединения вызывают апоптоз (смерть раковых клеток) и действуют избирательно. Содержатся в брокколи, цветной капусте и в некоторых других видах семейства Капустных^[5]. Некоторые изотиоцианаты, такие как фенэтилизотиоцианат и сульфорафан, могут ингибировать карценогенез и образование опухолей.

Примечания

1. ↑ isothiocyanates // IUPAC Gold Book
2. ↑ F. B. Dains, R. Q. Brewster, C. P. Olander Phenyl isothiocyanate // Журнал Org. Synth.. — 1941. — В. 1. — С. 447.
3. ↑ Maurice L. Moore, Frank S. Crossley. Methyl isothiocyanate. Organic Syntheses, Coll. Vol. 3, p.599 (1955); Vol. 21, p.81 (1941).
4. ↑ G. Malcolm Dyson. p-Chlorophenyl isothiocyanate. Organic Syntheses, Coll. Vol. 1, p.165 (1941); Vol. 6, p.18 (1926).
5. ↑ Юлия Рудый Исследовано противораковое действие брокколи  (рус.). membrana.ru (14 марта 2011). Архивировано из первоисточника 23 июля 2012. Проверено 6 мая 2011.