рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Взаимодействие с алкилгалогенидами

Работа сделанна в 2002 году

Взаимодействие с алкилгалогенидами - Дипломная Работа, раздел Химия, - 2002 год - Реакции a-литиированных циклических нитронов с электрофильными реагентами Взаимодействие С Алкилгалогенидами. При Взаимодействии Литиированного Произво...

Взаимодействие с алкилгалогенидами. При взаимодействии литиированного производного альдонитрона 58 с децилбромидом с выходом 47 было получено кристаллическое соединение, в ИК-спектре которого наблюдается полоса при 1584 см-1, отнесённая к валентным колебаниям группы С NO. Спектр ЯМР 1Н полученного соединения не соответствует продукту взаимодействия децилбромида с литиированным альдонитроном 58, так как в спектре присутствуют два синглетных сигнала при 2.22 и 2.33 м.д характерные для резонанса атомов водорода группы N-CH3 соотношение интенсивностей протонов двух групп N-CH3 к интенсивности остальных сигналов в области резонанса алифатических протонов составляет 1 4, что также не соответствует соотношению интенсивностей в ожидаемом продукте алкилирования альдонитрона 58. В спектре ЯМР 13С можно выделить 8 сигналов атомов углерода в алифатической области 23-30 м.д отнесённых к резонансу атомов углерода метильных групп, удвоенный набор сигналов узловых атомов углерода во втором и пятом положениях имидазолинового цикла при 62.04, 64.62 и 81.76, 88.02 м.д. соответственно, и сигнал при 145,7 м.д отнесённый к резонансу атома углерода нитронной группы.

На основании спектральных данных и данных элементного анализа полученному соединению была приписана структура 1,2,2,5,5,1 ,2 ,2 ,5 ,5 -декаметил-1,2,4,5,2 ,5 -гексагидро-1 H- 4,4 биимидазолил-3-ол-3 -оксида 74. Соединение 74 образуется также при обработке литиированного производного альдонитрона 58 бромистым аллилом.

Соединение 74 может храниться при -5 0С длительное время без каких- либо следов разложения.

Соединение 74, растворённое в органическом растворителе и оставленное при комнатной температуре, постепенно окисляется на воздухе с образованием сопряжённого динитрона 75, строение которого было подтверждено сравнением его ИК, УФ и ЯМР 1Н спектров с описанными в литературе спектральными данными. Voinov M. A Grigor ev I. A Volodarsky L. B. Heterocyclic Communications 1998. Vol. 4. 3. P. 261. В частности, характерной чертой ИК-спектра соединения 75 является положение полосы колебаний нитронной группы при 1500 см-1. Образование соединения 74 можно объяснить следующим образом.

Взаимодействие литиированного производного альдонитрона с децилбромидом происходит недостаточно быстро, что даёт возможность литийорганическому соединению проявить свои основные свойства и приводит к отщеплению протона из a-положения алкилгалогенида с образованием исходного альдонитрона 58. В результате металлированная молекула альдонитрона получает возможность реагировать по электрофильной альдонитронной группе неметаллированной молекулы.

Ранее при проведении реакции димеризации альдонитрона 58 образование гидроксиламинопроизводного 74 не наблюдалось в качестве единственного продукта реакции было выделено соединение 75.10 3. Синтез a-гетероатомзамещённых нитронов.3.1 Органические производные олова и ртути как синтетические эквиваленты карбанионов и их синтетические возможности.

Литературный обзор .3.1.1. Оловоорганические соединения. Введение.

Взаимодействие литий- и магнийорганических соединений с электрофильными реагентами широко используется в современной органической химии.

Однако высокая реакционная способность органических соединений щелочных и щелочноземельных металлов налагает серьёзные структурные ограничения на доступность этих металлоорганических соединений.

В последние несколько десятилетий сформировалось новое направление в химии металлоорганических соединений, основанное на использовании в препаративном органическом синтезе менее реакционоспособных органических соединений, содержащих, в частности, связь C-Sn, C-Ge, C-Hg и C-Al. Находят применение и некоторые другие металлоорганические реагенты.

Пониженная реакционная способность данных соединений по отношению к электрофильным реагентам является следствием более ковалентного характера связи углерод - металл. Однако использование специфического катализа комплексными соединениями переходных металлов и нуклеофильных катализаторов позволяет на несколько порядков увеличить реакционную способность данных скрытых нуклеофилов.

Успешной реализацией данного подхода является разработка нового препаративного метода синтеза, основанного на использовании оловоорганических соединений. Взаимодействие органостаннанов с электрофильными реагентами, катализируемое комплексными соединениями Pd 0 , получило именное название реакции Стилле. Отличительной особенностью реакции Стилле является высокая толерантность как молекулы реагирующего нуклеофила органостаннана, так и электрофила к наличию различных функциональных групп.

В литературе имеются многочисленные примеры успешного проведения реакции Стилле в присутствии сложноэфирной, нитрильной, альдегидной и даже гидроксильной группы. Большим преимуществом работы с органостаннанами является возможность выделения и очистки оловоорганического соединения. Реакция не чувствительна к кислороду воздуха и влаге, таким образом, отпадает необходимость использования только абсолютизированных растворителей, сухих камер и инертных газов.

Анализ литературных данных показывает, что различные группы обладают различной миграционной способностью в реакции Стилле, причём, наименьшей способностью обладают алкильные группы. Таким образом, вводя в реакцию Стилле триалкилзамещённые органостаннаны, можно практически всегда получить продукт взаимодействия четвёртой неалкильной группы с электрофильным реагентом. 3.1.1.1. Реакции алкилирования органостаннанов. Одним из наиболее распространённых методов образования связи С-С является алкилирование металлоорганических соединений.

В качестве алкилирующих агентов в реакции алкилдестаннилирования используют различные алкилгалогениды, алкилтрифлаты, эфиры серной кислоты. Взаимодействие активных алкилирующих реагентов с оловоорганическими соединениями, содержащими сильные электроноакцепторные группы, происходит и без участия катализатора. Кошин А. Н Хуторянский В. А Могорская О. И Белецкая И П Реутов О.А. ЖОРХ. 1978. Том 14, 1, 231 - 233. Так, взаимодействие триметил-9-цианофлуоренилстаннана 76 с иодистым этилом в ГМФТА приводит к образованию соответствующего продукта алкилирования 77 и без участия катализатора с выходом 50 . В реакции алкилдеметаллирования инденилтриметилстаннана 78 наряду с ожидаемым 1-метилинденом 79а образуется и некоторое количество 3-метилиндена 79б. Взаимодействие бензилбромида с тетраметилоловом в присутствии каталитических количеств комплексных соединений палладия 0 с высоким выходом приводит к образованию фенилэтана. Milstein D J.K. Stille.

J. Am. Chem. Soc. 1979. Vol. 101. 17. P. 4992 - 4998. На примере оптически активного дейтеробензилбромида 80 было показано, что алкильный заместитель входит в молекулу со стороны, противоположной уходящей группе.

Считается, что каталитический цикл реакции включает в себя стереоспецифичное образование интермедиата 82, происходящее с обращением конфигурации на стадии окислительного восстановления последующая реакция восстановительного элиминирования протекает с сохранением конфигурации и приводит, в конечном счёте, к образованию продукта реакции 81.Stille J.K. Angew. Chem Int. Ed. 1986. 25. P. 508-524. Взаимодействие аллибромидов с аллилоловоорганическими реагентами осложняется образованием продуктов аллильной перегруппировки. Godschalk J J.K. Stille Tetrahedron Lett. 1980. Vol. 21. 27. P. 2599 - 2602. Соотношение продуктов реакции принципиально можно изменить, варьируя заместители уходящей группы оловоорганического реагента, а также используя различные катализаторы, сокатализаторы и растворители. Несмотря на возможные осложнения, реакция активно используется во многих синтетических стратегиях, в том числе в синтезе природных соединений, так как необычная совместимость металлоорганической части молекулы с активными функциональными группами гидроксильная, нитрильная, альдегидная предоставляет неограниченные возможности конструирования молекул.

Реакция проходит регио- и стереоспецифично с сохранением конфигурации двойной связи алкена.46 3.1.1.2. Реакции арилирования оловоорганических соединений. Деактивированные винил- и арилгалогениды имеют достаточно низкую реакционную способность для того, чтобы использовать их в качестве электрофильных реагентов в реакциях с литий- и магнийорганическими соединениями.

Если же реакция и идёт, то не как нуклеофильное замещение, а по механизму присоединение - элиминирование, или же через промежуточное образование дегидробензола.41 Взаимодействие оловоорганических реагентов с арил- и винилгалогенидами проходит в очень мягких условиях в присутствии каталитических количеств комплексных соединений палладия 0 . Так, винилгалогениды взаимодействуют с винилорганостаннанами при комнатной температуре с образованием арилсодержащих диенов.

Особенно успешной оказалась реализация реакции Стилле в синтезе биарилов.

Биарильный фрагмент входит в состав многих соединений, представляющих большой синтетический и практический интерес биарильный остов можно найти в составе природных соединений, полимеров, жидких кристаллов. Stanforth S.P. Tetrahedron 1998. Vol. 54. 3 - 4. P. 263-304. В реакцию синтеза биарилов успешно вводятся различные ароматические и гетероциклические органостаннаны.

Таблица 2. R1 R2 R3 X Катализатор Выход, Ссылка Н Н Ph Br BnPd PPh3 2Cl2 78 45 H п-Me Bu N2 BF4- Pd OAc 2 56 Kikukawa K Kono K Wada F Matsuda T. J. Org. Chem. 1983. Vol. 48. 8. 1333 - 1336. H п-NO2 Me I ArPd PPh3 2I2 83 Кашин А.Н Бумагина И. Г Бумагин Н .А Белецкая И. П. ЖорХ. 1981. Том 17, 1. С. 21. 2-CHO п-COMe Bu OTf Pd2 dba 3 AsPh3 25 Farina V Krishnan B Marshall D. R Roth G. P. J. Org. Chem. 1993. Vol. 58. P. 5434 - 5444. Органостаннан 83 - производное тиазола, селективно реагирует с 4-бромхлорбензолом по атому углерода, замещённому бромом, с образованием хлорсодержащего продукта реакции 84 с выходом 80 .Bailey T.R. Tetrahedron Lett. 1986. Vol. 27. 37. Р. 4407 - 4410. Соединение 85, содержащее наряду с оловоорганическим фрагментом остаток борной кислоты, селективно реагирует по станнильной группе реакция Стилле, но не по остатку борной кислоты реакция Сузуки, также катализируемая комплексными соединениями палладия. Yamamoto Y Seko T Nemoto H. J. Org. Chem. 1989 Vol. 54. 20. Р. 4734 - 4736. Во многих проблемных случаях увеличение препаративного выхода продукта реакции достигается использованием добавок солей меди. Roth G. P Farina V Liebeskind L. S Pena-Carbera E. Tetrahedron Lett. 1995. Vol 36. 13. Р. 2191 - 2195. Авторами данной работы предложена удобная модификация реакции с использованием доступного катализатора - палладия на твёрдом носителе углероде Pd C . При использовании в качестве электрофильного реагента арилгалогенидов, содержащих метоксигруппу, наблюдалось образование бифенила, являющегося продуктом побочной реакции диметоксилирования.

На примере реакции трибутилфенилстаннана 87 с пара-иоданизолом 88 подобраны оптимальные условия проведения реакции.

Оказалось, что использование добавок 10 CuI и 20 AsPh3 позволяет практически полностью подавить реакцию образования бифенила, а выход целевого продукта 89 составил 88 в отличие от 46 выхода, наблюдаемого при использовании только лишь Pd C. Оловоорганические гидроксиды, полученные взаимодействием едкого калия с бензотрихлоридоловом, были успешно использованы в синтезе биарилов в водной среде.

Rochin A. I Bumagin N. A Beletskaya I. P. Tetrahedron Lett. 1995. Vol. 36. 1. Р. 125 - 129. Особенно эффективен данный метод при использовании сильнополярных арилгалогенидов, содержащих кислые атомы водорода карбоновые кислоты, фенолы и др Выходы при проведении данной реакции составляют от 60 до 98 . 3.1.1.3. Реакции ацилирования органостаннанов.

В 1942 году советскими химиками было показано, что алкил- и арилстаннаны реагируют с ацилирующими агентами в присутствии AlCl3.Сколдинов А.П Кочешков К.А. ЖОХ. 1942. Том 12. Вып. 7- 8. С. 398. Взаимодействие хлорангидридов кислот с органостаннанами в присутствии нуклеофильных катализаторов Et4N Br- и Et4N Cl- позволило авторам провести реакцию в отсутствии хлорида алюминия.

При этом выход кетона 89 составил 100 процентов.

Хлорангидриды кислот реагируют с органостаннанами в условиях реакции Стилле с образованием кетонов. Реакция не осложняется образованием третичных спиртов, что зачастую наблюдается при взаимодействии литий- и магнийорганических соединений с хлорангидридами кислот.41 Хлорангириды ароматических, алифатических и гетероциклических кислот могут быть введены в реакцию Стилле выходы данной реакции составляют от 75 до 100 , а время проведения реакции не превышает одного часа. Таким образом, например, были получены кетоны ацетиленового ряда. Logue M.W Teng K. J. Org. Chem. 1982. Vol. 47. 13. P. 2549 - 2533. Взаимодействие триалкилпиридилстаннанов с хлорангидридами кислот открыло новый перспективный способ получения производных пиридина, многие из которых являются биологически активными соединениями. Yamamoto Y Yanagi A. Chem. Parm. Bull. 1982 Vol. 30. P. 2003 Интересно отметить, что взаимодействие 2-триметилстаннилпиридина с бензоилхлоридом при комнатной температуре происходит за 3 часа с выходом 70 даже без участия катализатора, в то время как 3- и 4-замещённые производные пиридина реагирует только в присутствии катализатора за 10 часов.

Авторы предлагают возможную интерпретацию данного неожиданно лёгкого ацилирования во второе положение пиридинового цикла реакция начинается с нуклеофильной атаки атома азота пиридинового цикла на карбонильную группу хлорангидрида кислоты с образованием четвертичной соли с последующей миграцией ацильной группы к -атому углерода с образованием продукта реакции.

Реакция образования кетонов активно используется в синтезе природных соединений.

Так, ключевой интермедиат в синтезе антибиотика пуренофорина был получен по реакции Стилле, причём реакция происходит с сохранением Z-конфигурации реагирующего ненасыщенного сложного эфира. Labadie J.W Stille J.K Tuefing D. J. Org. Chem. 1983. Vol. 48. 24. P. 4634 - 4642 Симметричные 1,2-дикетоны могут быть получены из хлорангидридов ароматических кислот.

Реакция проводится с Ѕ эквивалента Et6Sn2, взаимодействие которого с хлорангидридом бензойной кислоты 91 приводит к образованию оловоорганического реагента 92, взаимодействие которого в свою очередь с хлорангидридом кислоты 91 приводит к образованию продукта реакции 93. 3.1.2. Ртутьорганические соединения. Ртутьорганические соединения находят несравненно меньшее применение в современном органическом синтезе по сравнению с оловоорганическими соединениями, несмотря на то, что ртутьсодержащий заместитель также проявляет исключительную совместимость с различными функциональными группами.

Ртутьорганические соединения являются очень слабыми основаниями, и в отличие от сильноосновных магний- и литийорганических соединений, чувствительных даже к незначительным количествам влаги, протонирование ртутьорганических соединений осуществляется только сильными минеральными кислотами. Следует подчеркнуть, что в ранних работах по протонированию ртутьорганических соединений основной упор был сделан на изучении механизма реакции электрофильного замещения в ряду алифатических соединений. Reutov O. A. Pure Appl. Chem. 1968. Vol. 17. P. 79. Некоторое применение нашли реакции селективного введения изотопных меток при разложении ртутьорганических соединений дейтерированными минеральными кислотами.

Белецкая И. П Карпов В. И Москаленко В. А Реутов О. А. Докл. АН СССР 1965. Том 162. с. 414. Реакция галогенирования ртутьорганических соединений является удобным методом получения галогенсодержащих органических соединений.

Однако, данная реакция крайне чувствительна к условиям проведения процесса. В зависимости от структуры исходного ртутьорганического соединения, полярности растворителя, присутствия влаги или света, механизм реакции может измениться, и процесс будет проходить по радикальному механизму, что во многих случаях приводит к образованию продуктов реакции изомеризации и перегруппировки.

Так, при взаимодействии 6-бромомеркурогексена-1 95 с йодом наряду с ожидаемым продуктом электрофильного замещения 96, происходит образование циклического продукта 97. Julia M Colomer E. Compt. Rend. Acad. Sci. 1970. C 270. P. 1305. Однако, при проведении реакции галогенирования бромом, продукты перегруппировок наблюдаются в меньшей степени. А при проведении реакции в абсолютированном растворителе и в инертной атмосфере образование продуктов реакции рацемизации вообще не наблюдается. Hoye T. R Kurth M. J. J. Org. Chem. 1979. V. 44. P. 3461. Реакции алкилирования ртутьорганических соединений проводят обычно в достаточно жёстких условиях в присутствии катализаторов, в роли которых могут выступать комплексные соединения палладия или же кислоты Льюиса.

В реакцию эффективно вступают только активированные электрофильные реагенты, поэтому успешные примеры проведения реакции алкилирования были получены только при взаимодействии с трифенилметилгалогенидами и бензилгалогенидами. Larock R.C. Tetrahedron 1982. Vol. 38. 12. P. 1713 - 1754. При использовании данных алкилирующих реагентов зачастую наблюдаются процессы отщепления ртутьгалогенидной группы с последующей реакцией образования двойной связи. Белецкая И. П Максименко О. А Реутов О. А. ЖOpХ. 1996. 2. С. 1124. Ртутьорганические соединения вступают в реакцию ацилирования.

В качестве ацилирующих агентов используют ацилгалогениды в присутствии каталитических количеств солей палладия или же кислот Люиса. Выходы соответствующих кетонов обычно достаточно велики и составляют от 70 до 100 .Takagi К Okamoto Т Sakakibara Y Ohno A Oka S Hayama N. Chem. Lett. 1969. p.911. Реакции ацилирования ароматических меркурохлоридов в присутствии кислот Льюиса зачастую приводят к образованию продуктов ацилирования по бензольному кольцу. Bundel Yu. G Rozenberg V. I Kurts A. L Antonova N. D Reutov O. A. J. Orgnometal.

Chem. 1969. Vol. 18. p. 209. Взаимодействие ртутьорганических соединений с б, в-ненасыщенными карбонильными соединениями происходит исключительно как 1,4-нуклеофильное присоединение.

Реакция проводится в кислой среде активирование карбонильного соединения в присутствии каталитических количеств солей палладия в условиях межфазного переноса. Данный литературный обзор не претендует на охват всего огромного массива знаний, накопленного в химии олово- и ртутьорганических соединений, однако, показаны наиболее интересные с точки зрения автора и относительно новые направления развития химии металлоорганических соединений, а внимание читателя принципиально акцентировано на использовании олово- и ртутьорганических соединений в качестве скрытых нуклеофилов, являющихся синтетическими эквивалентами соответствующих карбанионов.

На многочисленных примерах показаны преимущества работы с данными соединениями, в частности, химическая толерантность металлоорганической части молекулы к присутствию активных функциональных групп, в том числе содержащих подвижные атомы водорода. 3.2 Синтез a-гетероатомзамещённых нитронов. В литературе описано всего лишь несколько примеров синтеза нитронов, содержащих связь a-углерод-гетероатом.

К ним относятся алкоксинитроны,Warshaw J. A Gallis D. E Acken B. J Gonzales O. J Crist D. R. J. Org. Chem. 1989. Vol. 54. 7. P. 1736 - 1743. хлорнитроны,Lub J de Boer Th. J. Rec. trav. chim. 1984. B. 103. S. 328. фосфононитрон,Janzen E. G Zhang Y K. J. Org. Chem. 1995. Vol. 60. 17. P. 5441 - 5445. аминонитроныЩукин Г. И Григорьев И. А Вишневецкая Л. А Володарский Л. Б. Изв. АН СССР. Сер. хим. 1988. Том 8. 1. С. 1944. и меркаптонитроныCoates R. M Firsan S. J. J. Org. Chem. 1998. Vol. 51. Р. 5198 - 5209 Мы использовали последовательность реакций литиирование альдонитронов - электрофильное замещение с целью синтеза различных неизвестных и недоступных ранее a-гетероатомзамещённых нитронов.

Так, взаимодействие литиированного нитрона 58 с пара-толуолсульфохлоридом с высоким выходом приводит к образованию соединения, дающего положительную пробу Бельштейна на присутствие атома галогена.

В спектре ЯМР 1Н полученного соединения наблюдаются лишь сигналы протонов геминальных метильных групп имидазолинового цикла при 1.1 и 1.3 м.д. и протонов группы N-CH3 при 2.2 м.д. В спектре ЯМР 13С полученного соединения наблюдаются лишь сигналы атомов углерода геминальных метильных групп при 23.43 и 23.75 м.д. и группы N-CH3 при 27.25 м.д сигналы атомов углерода в положении 2 и 5 имидазолинового цикла при 63.28 и 90.26 м.д и сигнал при 132.46 м.д отнесённый к резонансу атома углерода нитронной группы.

В масс-спектре полученного соединения имеется пик молекулярного иона с массой 190.08729 м.д соответствующей соединению с брутто формулой С8Н15N2OCl. На основании данных элементного анализа и спектральной информации полученному соединению была приписана структура 4-хлоро-1,2,2,5,5-пентаметил-3-имидазоли н- 3-оксида 100. В перекристаллизованном виде a-хлорнитрон 100 может храниться при -5 0С длительное время без каких-либо следов разложения.

Однако, хлорнитрон полностью разлагается в течение суток в органическом растворителе при комнатной температуре. При попытке замещения атома хлора в -хлорнитроне 100 на фтор в условиях межфазного катализа, было получено, по данным тонкослойной хроматографии, слабополярное соединение, в котором, по данным спектра ЯМР 13С, отсутствовал 3-имидазолин-3-оксидный фрагмент. В двухфазной системе гексан - 2 водная уксусная кислота 1 1 из a-хлорнитрона в течение 30 минут образуется то же соединение, которое и было выделено из реакционной смеси с выходом 80 . Данное превращение не наблюдается в сухом гексане в присутствии уксусной кислоты.

Спектр ЯМР 13С полученного соединения содержит сигналы атомов углерода в алифатической области при 22.41, 24.33 и 25.54 м.д и сигналы при 58.57, 59.21, 168.54 и 117.13 м.д Сигналы в области 55-70 м.д. характерны для резонанса четвертичных атомов углерода, находящихся в соседнем положении к атому азота,Григорьев И. А, Щукин Г. И Мартин В. В Маматюк В. И. ХГС. 1985. Том 2. С. 252 - 259. и их наличие наводит на мысль о существовании фрагмента 101 в структуре молекулы и об отсутствии 3-имидазолин-3-оксидного фрагмента.

Сигнал при 168.54 м.д. был отнесён к резонансу атомов углерода группы С N, а при 117.13 м.д к резонансу атома углерода фрагмента С NO. В масс-спектре синтезированного соединения имеется пик молекулярного иона с массой 197.11648 а.е.м соответствующей брутто формуле C9H15N3O2. Имеющиеся спектральные данные позволили идентифицировать полученное соединение как 4,4,5,6,6-пентаметил-5,6-дигидро-4Н-пирр оло 3,4-с 1,2,5 оксадиазол-1-оксид 102. ИК-спектр полученного соединения по набору колебаний подобен спектру производного фуроксана 103, полученного ранее независимым способом. Мажукин Д. Г Тихонов А. Я, Петренко О. П Володарский Л. Б. ХГС. 1997. 3. с. 403 - 405. В частности, характерной чертой ИК спектров обсуждаемых соединений является наличие интенсивной полосы колебаний при 1666 см-1. В спектре ЯМР 13С обращает на себя внимание большая разница в химических сдвигах атомов углерода фуроксанового цикла, составляющая 51 м.д Как известно анизотропные эффекты практически не влияют на положение сигнала в спектре ЯМР 13С, поэтому, по мнению ряда авторов,75 дополнительное экранирование достигается за счёт повышения электронной плотности на атоме углерода, примыкающем к N-оксидной группе, благодаря значительному вкладу в резонансный гибрид структур типа I. Образование производного фуроксана 102 может быть объяснено следующей схемой.

На первой стадии реакции происходит гидролиз a-хлорнитрона 100 с образованием a-хлороксима d. Элиминирование молекулы НСl из a-хлороксима приводит к образованию окиси нитрила e, димеризация которой приводит к формированию фуроксановой гетероциклической системы. Хмельницкий Л. И Новиков С. С Годовикова Т. И. Химия фуроксанов. Строение и синтез.

М. Наука, 1981. Протонирование метиламиногруппы и последующее отщепление метиламина приводит к образованию третичного карбокатиона h, нуклеофильная атака которого атомом азота группы NHCH3 с последующим депротонированием приводит к образованию конечного продукта реакции 102 см. Схема 1 . Мы считаем, что образование продукта 102 связано с низкой гидролитической устойчивостью имидазолинового цикла.

Схема 1 Реакция литиированного производного альдонитрона 58 с пара-толуолсульфофторидом приводит к образованию кристаллического соединения, в масс-спектре которого имеется пик молекулярного иона с массой 310.13482 а.е.м соответствующей брутто-формуле C15H22N2O3S. В спектре ЯМР 13С полученного соединения наряду с сигналами атомов углерода геминальных метильных групп и группы N-CH3 при 23.92 и 24.27 м.д. при 26.60 м.д. соответственно и сигналами узловых атомов углерода имидазолинового цикла при 64.73 м.д. и 92.73 м.д наблюдаются сигналы ароматических атомов углерода при 129.23, 129.13, 135.20, 142.67 м.д и метильной группы толуолсульфонильного фрагмента при 21.63 м.д а также сигнал при 145,37 м.д отнесенный к резонансу атома углерода нитронной группы.

На основании спектральных данных и данных элементного анализа полученному соединению была приписана структура 1,2,2,5,5-пентаметил-4- толуол-4-сульфонил -3-имидазолин-3-оксида 104. Таким образом, взаимодействие литиированного производного альдонитрона 58 с пара-толуолсульфофторидом приводит к образованию продукта замещения фтора на имидазолиновый остаток.

Полученный нами результат находится в соответствии с литературными данными, согласно которым реакции литийорганических соединений с фторангидридами сульфоновых кислот приводит к образованию соответствующих сульфонов, а при взаимодействии с хлорангидридами сульфоновых кислот происходит образование соответствующих хлорзамещённых производных. Kцbrich G. Chem. Ber. 1959. B. 92. 11. S. 2981 - 2985. Различная реакционная способность TsF и TsCl связана, видимо, с большей электротрицательностью атома F, что приводит к увеличению чувствительности атома серы к атаке нуклеофильным реагентом.

Взаимодействие литиированного производного альдонитрона 58 с Ph2P O Cl приводит к образованию 1,2,2,5,5-пентаметил-4-дифенилфосфиноил- 3-имидазолин-3-оксида 105 с выходом 60 . В спектре ЯМР 13С соединения 105 сигналы всех атомов углерода, за исключением сигналов атомов углерода геминальных метильных групп и группы N-CH3, представляют собой дублеты, обусловленные спин-спиновым взаимодействием ядер фосфора, имеющего спин Ѕ, и углерода.

Строение соединения 105 подтверждено данными рентгеноструктурного анализа см. Рисунок 1 . Рисунок 1 На основании литературных данных, Rheingold A. L Lable-Sands L. M Trofimenko S. Angew. Chem Int. Ed. 2000. Vol. 39. 18. Р. 3321 - 3324. можно было предположить, что фосфиноилпроизводное 105 может выступать в качестве лиганда и давать комплексы с ионами переходных металлов.

Действительно, при обработке раствора соединения 105 в гептане раствором гексафторацетилацетоната меди 2 был получен кристаллический комплекс.

Изучение строения полученного комплекса методом рентгеноструктурного анализа показало, что он имеет одномерную полимерную структуру, в которой имидазолиновые фрагменты соединены ионом меди, координированным поочерёдно атомами кислорода нитронной и фосфиноксидной групп.

Координационный октаэдр иона меди состоит из квадратно расположенных двух молекул гексафторацетилацетоната и достроен по оси Z координацией с двумя атомами кислорода см. Рисунок 2 . Рисунок 2 Аналогично, реакция в указанных выше условиях альдонитрона 59 c PPh2 O Cl с выходом 90 приводит к образованию 3,3,5,5-тетраметил-2-дифенилфосфиноилпир ролин-1-оксида 105а. Литиирование и последующее взаимодействие 5,5-диметилпирролин-1-оксида 62 с Ph2P O Cl в условиях реакции, использованных при получении 105 и 105а, приводит к образованию сложной смеси продуктов.

Увеличение времени литиирования, как и в случае получения 5,5-диметилпирролин-1-оксид-2-ил фенилметанола 66, приводит с выходом 60 к продукту реакции по альдонитронной группе 5,5-диметил-2-дифенилфосфиноилпирролин-1 -оксиду 105б. Литиированный альдонитрон 58 был введен в реакцию с дифенилдиселенидом.

Из реакционной смеси с высоким выходом было выделен продукт реакции. В ИК-спектре полученного соединения наблюдается полоса при 1562 см-1, отнесенная к колебаниям связи C N. В спектре ЯМР 1H полученного соединения имеются сигналы протонов геминальных метильных групп, группы NCH3 и ароматических протонов в соотношении 6 6 3 5. На основании спектральных данных и данных элементного анализа полученному соединению была приписана структура 1,2,2,5,5-пентаметил-4-фенилселенил-3-им идазолин-3-оксида 106. Строение соединения 106 подтверждено данными рентгеноструктурного анализа.

Аналогично, в указанных выше условиях альдонитрон 59 - производное пирролин-1-оксида реагирует с PhSeSePh с образованием 2,2,4,4-тетраметил-5-фенилселенилпирроли н-1-оксида 106а. С использованием последовательности литиирование альдонитрона - электрофильное замещение были синтезированы a-замещенные нитроны, содержащие связь a-углерод - металл.

Так, взаимодействие металлированного альдонитрона 58 с одним эквивалентом хлорида ртути 2 приводит к образованию высокоплавкого кристаллического соединения. В ИК-спектре полученного соединения наблюдается полоса при 1576 см-1, отнесенная к валентным колебаниям связи C N. В масс-спектре полученного соединения наблюдается пик молекулярного иона, соответствующего брутто-формуле C8H15N2OHgCl. В спектре ЯМР 1H имеются сигналы геминальных метильных групп в положениях 2 и 5 имидазолинового цикла и сигнал протонов группы NCH3. В спектре ЯМР 13C наряду с сигналами атомов углерода имидазолинового цикла, наблюдается сигнал при 172.18 м.д отнесенный к резонансу атома углерода группы C N. Столь слабопольное положение сигнала не является характерным для атомов углерода нитронной группы, а свойственно, скорее, атому углерода иминогруппы.

В области, близкой к этому сигналу 140-160 м.д обычно наблюдается резонанс атомов углерода связи C N в нитронах с заместителями у a-атома углерода, имеющими неподеленную пару электронов a-N O- и S-замещенные нитроны. Щукин Г. И Григорьев И. А Володарский Л. Б. ХГС. 1990, 4, С. 478 - 482. Очевидно, что в данном случае слабопольное положение сигнала связано с другой причиной.

Известно, что увеличение ионного характера связи углерод-металл приводит к значительному сдвигу сигнала атома углерода в слабое поле. Kalinowski H O Berger S Braun, S. In book. Carbon-13 NMR Spectroscopy.

Brisbane, Toronto, Singapore, N.Y. John Wiley Sons 1988. Chapter 3, P. 250. Так, например, сигнал атома углерода фениллития наблюдается при 186-193 м.д, Reich H.J Sikorski W.H Gudmundsson B.O Dykstra B.O Triplr R.R. J. Am. Chem. Soc. 1998. Vol. 120. Р. 4035 - 4036. а сигнал атома углерода -литиированного производного альдонитрона 58, по литературным данным, наблюдается в спектре ЯМР 13С при 213 м.д Voinov M. A Salnikov G. E Genaev A. M Mamatyuk V. I Shakirov M. M Grigorev I. A. Magn. Reson. Chem. 2001 Vol. 39. P. 681 - 683. Скорее всего, именно эта ситуация и реализуется в случае полученного нами соединения со связью C-Hg, носящей сильнополярный характер.

Следовательно, положение сигнала атома углерода нитронной группы в области 170 м.д. можно считать характерной чертой спектров ЯМР 13C a-меркуронитронов. Таким образом, спектральные данные и данные элементного анализа позволили нам приписать полученному соединению структуру 4-хлоромеркуро-1,2,2,5,5-пентаметил-3-им идазолин-3-оксида 107. В связи с возможностью образования также и дизамещённого производного при взаимодействии с одним эквивалентом HgCl2, реакция проводилась путем быстрого прибавление раствора HgCl2 в ТГФ к металлированному альдонитрону.

Такой режим проведения реакции позволяет получить a-меркурохлорид 107 с высоким выходом. Благодаря своей малой растворимости в неполярных органических растворителях, соединение 107 было выделено путём упаривания органического экстракта и промывки твёрдого остатка гексаном.

Реакцию с 1 2 эквивалента дихлорида ртути 2 осуществляли путём медленного прибавления к металлированному альдонитрону 58 раствора HgCl2 в ТГФ. После обработки реакционной смеси был получен маслообразный остаток, являющийся, по данным ТСХ, смесью трёх соединений, два из которых представляют собой a-меркурохлорид 107 и непрореагировавший исходный альдонитрон 58. Хроматографическое разделение смеси продуктов на силикагеле дало с выходом 30 кристаллический продукт, в масс-спектре которого имеется пик молекулярного иона с массой 512.20765, что соответствует брутто-формуле C16H30HgN4O2. Полученному соединению была приписана структура бис- 1,2,2,5,5-пентаметил-3-имидазолин-3-окси д-4-ил ртути 108. Симметричный характер соединения 108 подтверждается данными спектра ЯМР 13С. Сигнал атома углерода нитронной группы в соединении 108 расположен при 178.82 м.д то есть в еще более слабом поле, чем в нитроне 107. Аналогично, реакция литиированного производного альдонитрона 59 - производного пирролин-1-оксида с 1 2 эквивалента HgCl2 с выходом 25 приводит к образованию бис- 3,3,5,5-тетраметилпирролин-1-оксид-2-ил ртути 109. Взаимодействие альдонитрона 59 с Et3GeCl с выходом 80 приводит к маслообразному продукту, из масс-спектра которого был рассчитан элементный состав, отвечающий брутто-формуле C14H29NOGe. В ИК спектре полученного соединения имеется полоса при 1532 см-1, отнесённая к валентным колебаниям нитронной группы.

В спектре ЯМР 1Н наблюдаются сигналы протонов геминальных метильных групп и группы CH2 пирролинового цикла при 1.13, 1.36 и 1.70 м.д. соответственно, а также мультиплет в области 1.0-1.1 м.д отнесенный к резонансу протонов алкилгермильной группы. на основании спектральных данных, а также данных элементного анализа полученному соединению была приписана структура 3,3,5,5-тетраметил-2-триэтилгермилпиррол ин-1-оксида 110. Аналогично, при взаимодействии в описанных выше условиях Et3GeCl с альдонитроном 58 происходит образование 1,2,2,5,5-пентаметил-4-триэтилгермил-3-и мидазолин-3-оксид 110а, а при взаимодействии Et3GeCl с альдонитроном 60 происходит образование 2,2,5,5-тетраметил-4-триэтилгермил-3-ими дазолин-3-оксида 110б. В ИК-спектрах нитронов 107 - 110 полосы валентных колебаний нитронной группы расположены в более низкочастотной области 1525-1576 см-1 , по сравнению с областью частот колебаний несопряженной нитронной группы в описанных ранее производных 3-имидазолин-3-оксида 1595-1620 см-1 .Митасов М. М Григорьев И. А Щукин Г. И Коробейничева И. К Володарский Л. Б. Изв. СО АН СССР. Сер. хим. 1978. Том 2. 1. С. 112. Анализ литературных данных показывает, что сдвиг в низкочастотную область полос колебаний кратных связей в ИК спектрах является характерной чертой соединений со связью углерод-металл. Wulfsberg G West R Mallikarjuna Rao V. N. J. Am. Chem. Soc. 1973. Vol. 95. 26. Р. 8658 - 8665. ,Шорыгин П. П Петухов В. A Столярова Л. Г. Докл. АН СССР. 1964. 154. С. 441. ,Slutsky J Kwart H. J. Am. Chem. Soc. 1973. Vol. 95. 26. Р. 8678 - 8685 Chenard B. L Zyl C. M Van. J. Org. Chem. 1986. Vol. 51. 19. Р. 3561 - 3566. Это происходит, как полагают, вследствие перекрывания d-орбиталей гетероатома с электронами p-орбиталей кратных связей.

Более высокочастотное положение полосы колебаний ртутьорганического соединения 108 может быть связано с тем, что для сильно отличающихся по размеру атомов ртути и углерода невозможно эффективное перекрывание орбиталей разных уровней. Шорыгин П. П Петухов В. A Столярова Л. Г. Докл. АН СССР 1964. Том. 154. С. 441. Реакции металлированного производного 3,3-диметил-3,4-дигидроизохинолин-2-окси да с галогенсодержащими электрофильными реагентами.

Взаимодействие в описанных выше условиях производного дигидроизохинолин-2-оксида 61 с Ph2P O Cl, TsCl, PhC O Cl и Et3GeCl приводит, по данным ТСХ, к неразделимым смесям продуктов.

Возможно, что осложнение реакции литиированного производного альдонитрона с электрофильными реагентами при переходе от карбонильных соединений к галогенпроизводным связано со склонностью последних к реакциям, включающим процесс одноэлектронного переноса.

Подобное осложнение реакции a-металлированных формамидинов с галогенпроизводными было отмечено в литературе.

Meyers A. I Edwards P. D Rieker W. F Bailey T. R. J. Am. Chem. Soc. 1984. Vol. 106. 11. Р. 3270 - 3276. В случае производного дигидроизохинолин-2-оксида 64 наличие нитронной группы, сопряжённой с ароматической системой, способствует, видимо, более лёгкому окислению образующегося карбаниона, по сравнению с субстратами, содержащими изолированную нитронную группу.

На настоящий момент нам не удалось подобрать условия, которые позволили бы провести реакцию по альдонитронной группе. 4. Экспериментальная часть. ИК спектры записаны на спектрометре Bruker Vector 22 FT-IR в KBr при концентрации 0.66 или в растворах CHCl3 концентрация 1 . УФ спектры записаны на приборе HP Agilent 8453 UV-Vis. Спектры ЯМР 1Н записаны на спектрометрах Bruker AC 200 200.132 МГц , WP 200 200.132 МГц в 5-10 растворах СDCl3. В качестве стандарта использовали сигнал растворителя.

Спектры ЯМР 13С записаны на спектрометре Bruker AM 400 100.614 МГц , AC 200 50.323 МГц при температуре 300 К. Рентгеноструктурный анализ проведен сотрудниками ЛФМИ НИОХ СО РАН Гатиловым Ю. В. и Рыбаловой Т. В Рентгеноструктурный анализ комплексного соединения был проведён сотрудниками ИНХ СО РАН на приборе ENRAF NONIUS CAD-4. Температуры плавления определены на микронагревательном столике Кофлера.

Элементный анализ синтезированных соединений был выполнен в лаборатории микроанализа Новосибирского института органической химии.

Контроль за ходом реакции осуществлялся с помощью тонкослойной хроматографии ТСХ на пластинках Silufol UV-254 элюент - хлороформ, смесь хлороформа и метанола 2-5 CH3OH , AC Alufolien F254 элюент - гексан-этилацетат 1 1 , хлороформ. Температуры плавления, выходы синтезированных соединений, данные ИК и УФ спектров приведены в Таблице 3 см. Приложение. Данные рентгеноструктурного анализа соединения 106. В работе использовали ацетон, гексан и петролейный эфир марки Ч . Очистка других растворителей осуществлялась в соответствии с литературными методиками.39 Перегонку растворителей осуществляли с дефлегматором, длина ректификационной колонны - 25 cм. Серный эфир квалификации pro narcosi сушили над СаСl2 и абсолютировали металлическим натрием.

Тетрагидрофуран кипятили 3 часа с обратным холодильником над алюмогидридом лития, затем добавляли свежую порцию алюмогидрида, перегонялии, хранили над металлическим нат7рием. Раствор s-BuLi в гексане был приготовлен по стандартной методике,Толалаева Т. В Несмеянов А. Н. В Методы элементоорганической химии.

Литий. Натрий.

Калий. Рубидий. Цезий. Ред. Несмеянов А. Н Кочешков К. А. Книга первая. М. Наука, 1963. С. 749-840. концентрация полученного раствора определялась ацидометрическим титрованием в контрольно-аналитической лаборатории ОХП НИОХ. 1,2,2,5,5-Пентаметил-3-имидазолин-3-окси д 58 и 2,2,5,5-тетраметил-3-имидазолин-3-оксид 59 были синтезированы согласно методике,73 3,3-диметил-3,4-дигидроизохинолин-2-окси д 61 был синтезирован студенткой НХТК Масуновой О. А. по опубликованной методике,Watson T. J. N. J. Org. Chem. 1998. Vol. 63. 2. Р. 406 - 407.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Реакции a-литиированных циклических нитронов с электрофильными реагентами

Литературный обзор . 1. Оловоорганические соединения. 2. Ртутьорганические соединения. 3.2 Синтез a-гетероатомзамещённых нитронов. 39 Реакции… Нитроны, как класс соединений, привлекают внимание исследователей на… Это выражается в постоянном поиске новых методов синтеза нитронов, синтезе новых, ранее недоступных представителей…

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Взаимодействие с алкилгалогенидами

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Реакции с Mg-органическими соединениями
Реакции с Mg-органическими соединениями. Первое сообщение о присоединении реактивов Гриньяра к нитронам было сделано в 1911 году итальянскими исследователями. Angeli A Allesandri L Aiazzi-Mancini M

Реакции с Li - органическими соединениями
Реакции с Li - органическими соединениями. Хотя Li - органические соединения являются более реакционоспособными в реакциях нуклеофильного присоединения, их не используют в случае -метилнитро

Реакции пространственно-затруднённых нитронов с металлоорганическими реагентами
Реакции пространственно-затруднённых нитронов с металлоорганическими реагентами. При взаимодействии магнийорганических соединений с пространственно-затруднёнными нитронами - производными 3-имидазол

Реакции с анионами С-Н кислот
Реакции с анионами С-Н кислот. Реакции нитронов с активными СН-кислотами в присутствии оснований позволяют с высокими выходами получать продукты нуклеофильного присоединения по нитронной группе. Bo

Взаимодействие с элеметоорганическими соединениями
Взаимодействие с элеметоорганическими соединениями. Нуклеофильное присоединение к нитронам элементоорганических соединений приводит к образованию связи -углерод-гетероатом. Обнаружено

Взаимодействие -литиированных альдонитронов с С-электрофилами
Взаимодействие -литиированных альдонитронов с С-электрофилами. Взаимодействие с a, b-ненасыщенными карбонильными соединениями. Ранее было показано,10 что литиирование циклических альдонитрон

Взаимодействие с карбонильными соединениями
Взаимодействие с карбонильными соединениями. Последовательность литиирование альдонитронов-электрофильное замещение может быть использована в синтезе нитронов, содержащих карбонильную группу в -пол

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги