WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 |

На правах рукописи

Степанян Юлия Геворковна

РЕАКЦИИ ЦИНКОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ С ПРОИЗВОДНЫМИ 2-ЦИАНОПРОПЕНОВОЙ КИСЛОТЫ, 2-АРИЛМЕТИЛЕНИНДАН-1,3-ДИОНАМИ И 5-АРИЛМЕТИЛЕН-2,2-ДИМЕТИЛ-1,3-ДИОКСАН-4,6-ДИОНАМИ

Специальность 02.00.03 – Органическая химия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата химических наук

Пермь-2007

Работа выполнена на кафедре органической химии Пермского государственного университета.

Научный руководитель: доктор химических наук, профессор

Щепин Василий Викторович

Официальные оппоненты: доктор химических наук, с.н.с.

Абашев Георгий Георгиевич

доктор химических наук, доцент

Машевская Ирина Владимировна

Ведущая организация: Уральский государственный университет
(УрГУ), г. Екатеринбург

Защита состоится «29» мая 2007 г. в ______ часов на заседании диссертационного совета Д 212.189.04 в Пермском государственном университете по адресу: 614990, г. Пермь, ГСП, ул. Букирева, 15, ПермГУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пермского государственного университета.

Автореферат разослан «___» апреля 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета И.В. Петухов

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Циклопропановые соединения как важная часть алициклов нашла широкое применение в органической химии. Особый интерес представляют циклопропаны с функциональными группами. С помощью функционально замещённых циклопропанов легко осуществляется в органическом синтезе переход к разнообразным, зачастую труднодоступным, гетероциклическим соединениям. Использование циклопропановых соединений позволяет простыми способами формировать новые углерод-углеродные связи, проводить спироаннелирование и аннелирование. Широкое применение находят кетоны ряда циклопропана и другие функциональные производные в синтезе многих природных веществ, в частности, аттрактантов, ферромонов, простагландинов.

Функционально замещённые циклопропаны широко распространены в природе. Циклопропановое кольцо входит в состав многочисленных как простых функционально замещённых циклопропанов, так и сложных конденсированных систем. Эти вещества обладают разнообразной физиологической активностью и выполняют важные функции в растительных организмах, бактериях, грибах, насекомых и являются в ряде случаев важными промежуточными продуктами биосинтеза.

Приведённые в литературе разнообразные методы синтеза циклопропанов с функциональными группами не универсальны, а кроме того, обладают рядом недостатков – труднодоступностью исходных соединений, низкими выходами продуктов, отсутствием регио- и стереоселективности, что приводит к образованию смесей конечных продуктов или их изомеров. Поэтому разработка новых простых и удобных методов циклопропанирования органических молекул на основе цинкорганических интермедиатов, характеризующихся регио- и стереоселективностью, представляется своевременной и актуальной задачей органического синтеза.

Цель работы. 1. Изучение взаимодействия цинкорганических реагентов, образованных из -бром- и,-дибромкарбонилсодержащих соединений и цинка, с производными 2-цианопропеновой кислоты, 2-арилметилениндан-1,3-дионами и 5-арилметилен-2,2-диметил-1,3-диоксан-4,6-дионами. 2. Разработка методов синтеза циклопропановых систем на основе реакции цинкорганических соединений с субстратами, содержащими в своем составе активированную двойную связь.

Научная новизна. Изучены реакции динитрилов 2-арилметиленмалоновой и алкиловых эфиров 3-арил-2-цианопропеновой кислот с цинкорганическими реагентами, образованными из 1-арил-2-бромалканонов и эфиров броммалоновой кислоты и цинка, а так же – с бромсодержащими цинкорганическими реагентами, образованными из,-дибромпинаколина, 1-арил-2,2-дибромалканонов, 2,2-диброминданона и 2,2-дибромтетралона и алкиловыми эфирами диброммалоновой кислоты и цинка. Показано, что в реакции замещенных амидов 3-арил-2-цианопропеновых кислот с 1-арил-2-бромалканонами и цинком образуются 1-R2-4,6-диарил-6-гидрокси-5,5-диметил-2-оксо-пиперидин-3-карбонитрилы, а при взаимодействии с алкиловыми или ариловыми эфирами броммалоновой кислоты и цинком - эфиры 1-R2-4-арил-2,6-диоксо-5-цианопиперидин-3-карбоновых кислот или 3-замещенные алкиловые или ариловые эфиры 6-арил-2,4-диоксо-5-циано-3-аза-бицикло[3.1.0]гексан-1-карбоновых кислот – в зависимости от условий проведения синтеза. Выяснено, что в результате реакции между N-замещенными амидами 3-арил-2-цианопропеновой кислоты, метиловым эфиром 4,4-дибром-3-оксопентановой кислоты и цинком образуется 6-(4-бромфенил)-5-циано-3-циклогексил-3-азабицикло[3.1.0]гексан-2,4-дион.

Разработаны новые подходы к синтезу циклопропанов, содержащих одновременно у цикла две геминальные алкоксикарбонильные группы или две геминальные цианогруппы, а так же циклопропанов с одним и двумя спироатомами при помощи цинкорганических реагентов. Впервые методами одномерной и двумерной ЯМР 1Н и 13С спектроскопии установлены конфигурации образующихся продуктов.

Практическая ценность. Разработаны методы синтеза 1-R2-4,6-диарил-6-гидрокси-5,5-диметил-2-оксо-пиперидин-3-карбонитрилов, эфиров 1-R2-4-арил-2,6-диоксо-5-цианопиперидин-3-карбоновых кислот, нитрилов, эфиров, N-замещенных амидов 2-алкил-3-арил-2-ароил- и 3-арил-2-(2,2-диметилпропаноил)-1-цианоциклопропан-1-карбоновых, 3-арил-2-циано-1-оксоспиро[циклопропан-1,2-индан]- и 3-арил-2-циано-1-оксо-1,2,3,4-тетрагидроспиро[циклопропан-1,2-нафталин]-2-карбоновых кислот, спиро[циклопропан-2,2-индан]-1,3-дионов, 2,3,8,9-дибензо-12-фенилдиспиро[4,0,5,1]додекан-1,4,7-триона, спиро[2.5]октан-4,8-дионов, 6-(4-бромфенил)-5-циано-3-циклогексил-3-азабицикло[3.1.0]гексан-2,4-диона, а так же 3-замещенных алкиловых и ариловых эфиров 6-арил-2,4-диоксо-5-циано-3-аза-бицикло[3.1.0]гексан-1-карбоновых кислот.

Публикации. По материалам работы опубликовано 7 статей в центральной печати и 9 тезисов докладов всероссийских и международных конференций.

Апробация. Основные результаты исследований были представлены на IV всероссийской научной Internet-конференции "Интеграция науки и высшего образования в области био- и органической химии" (Уфа, 2005), III международной конференции "Химия и биологическая активность азотсодержащих гетероциклов" (СВС2006) (Черноголовка, 2006), IX молодежной школе-конференции по органической химии (Москва, 2006), международном симпозиуме “Advanced Science in Organic Chemistry” (ASOC) (Судак, 2006).

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа общим объемом 175 страниц состоит из введения, литературного обзора (глава 1), собственных исследований автора (глава 2), экспериментальной части (глава 3), выводов, списка литературы и приложения. Список литературы включает 99 наименований работ отечественных и зарубежных авторов. Диссертация содержит 22 таблицы и 31 рисунок.

Благодарность. Автор выражает благодарность старшему научному сотруднику кандидату химических наук Кодессу Михаилу Исааковичу за проведение исследований целевых соединений методами ЯМР 1Н, ЯМР 13С спектроскопии. (Институт органического синтеза, ЦКП «Урал-ЯМР», г. Екатеринбург).

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 07-03-96035).

Содержание работы

Глава 1. Данная глава является литературным обзором по методам синтеза соединений с циклопропановым фрагментом.

Глава 2. Взаимодействие цинкорганических реагентов, образованных из -бром- и ,-дибромкарбонилсодержащих соединений и цинка, с производными 2-цианопропеновой кислоты, 2-арилметилениндан-1,3-дионами и 5-арилметилен-2,2-диметил-1,3-диоксан-4,6-дионами

2.1. Синтез цинкорганических соединений реакцией -бром- и ,-дибромкарбонилсодержащих соединений с цинком

Цинк-еноляты Iа-г, были получены из 1-арил-2-бромалканонов (1а-г) и цинка, а цинкорганические соединения IIа-в - из эфиров броммалоновой кислоты (2а-в) и цинка в среде эфир-этилацетат-тетрагидрофуран.

1, I, Alk=CH3, R=CH3, Ar=C6H5 (а), 4-BrC6H4 (б), 4-CH3C6H4 (в), Alk=C2H5, R=H, Ar=4-CH3C6H4 (г).

2, II, R =CH3 (а), C2H5 (б), 4-BrC6H4 (в)

Синтез цинкорганических интермедитов – бромсодержащих цинк-енолятов III, IVа-к, V и VI был осуществлен взаимодействием,-дибромпинаколина (3), 1-арил-2,2-дибромалканонов (4а-к), 2,2-диброминданона (5) и 2,2-дибромтетралона (6) соответственно, с цинком в среде эфир-этилацетат.

4, IV, Alk=CH3, Ar=C6H5 (а), 4-BrC6H4 (б), 4-ClC6H4 (в), 4-FC6H4 (г), 4-CH3C6H4 (д), Alk=C2H5, Ar=C6H5 (е), 4-BrC6H4 (ж), 4-ClC6H4 (з), 4-FC6H4 (и), 4-CH3C6H4 (к).

Цинкорганические соединения VII и VIIIа,б получали реакцией метилового эфира 4,4-дибром-2,2-диметил-3-оксопентановой кислоты 7 и диалкиловых эфиров диброммалоновой кислоты 8а,б, соответственно, с цинком в среде эфир-этилацетат-тетрагидрофуран.

8, VIII, Alk=CH3 (а), C2H5 (б).

2.2. Взаимодействие цинкорганических реагентов, образованных из -бром- и ,-дибромкарбонилсодержащих соединений и цинка, с динитрилами 2-R-метиленмалоновой и эфирами 3-арил-2-цианопропеновой кислот

2.2.1. Синтез нитрилов 3-арил-5-арил-4,4-диметил-2-циано-5-оксопентановых кислот

Опыты показали, что цинк-еноляты Iа-в региоспецифично присоединяются по двойной связи электрофильного субстрата ЭС-1а-в, давая интермедиаты И-1а-е, после гидролиза которых образуют конечные продукты - нитрилы 3-арил-5-арил-4,4-диметил-2-циано-5-оксопентановых кислот (9а-е).

ЭС-1, Ar1 = 3-BrC6H4 (а), 4-ClC6H4 (б), 4-BrC6H4 (в); 9, Ar = C6H5, Ar1 = 4-ClC6H4 (а), 4-BrC6H4 (б), Ar = 4-BrC6H4, Ar1 = 4-ClC6H4 (в), 4-BrC6H4 (г), Ar = 4-МеC6H4, Ar1= 4-ClC6H4 (д), 3-BrC6H4 (е).

2.2.2. Синтез нитрила 4,4-диметил-5-фенил-3-(фенилвинил)-2-циано-5-оксопентановой кислоты

Субстрат ЭС-2, имеющий в молекуле две сопряженные двойные связи, реагирует с цинк-енолятом исключительно по атому С3 с образованием интермедиата И-2, после гидролиза которого образуется конечный продукт - нитрил 4,4-диметил-5-фенил-3-(фенилвинил)-2-циано-5-оксопентановой кислоты (10).

Константа спин-спинового взаимодействия протонов двойной связи 3JНH равна 15,5 Гц, что свидетельствует об их транс-расположении.

2.2.3. Синтез метилового эфира 3-(3-бромфенил)-5-(4-метилфенил)-2-циано-4-этил-5-оксопентановой кислоты

Несмотря на понижение электрофильности двойной связи, вследствие замены одной нитрильной группы на сложноэфирную, субстрат ЭС-3а реагирует с цинк-енолятом Iг, давая интермедиат И-3, в результате гидролиза которого образует конечный продукт - метиловый эфир 3-(3-бромфенил)-5-(4-метилфенил)-2-циано-4-этил-5-оксопентановой кислоты (11).

2.2.4. Синтез динитрилов 2-алкил-3-арил-2-ароилциклопропан-1,1-дикарбоновых кислот

Цинк-еноляты IVб,е-и присоединяются к двойной связи электрофильного субстрата ЭС-1а,г,д, по-видимому, с образованием интермедиатов И-4а-з, которые в условиях реакции циклизуются, давая производные циклопропанов - динитрилы 2-алкил-3-арил-2-ароил-циклопропан-1,1-дикарбоновых кислот (12а-и).

ЭС-1, Ar1 = 3-BrC6H4 (а), C6H5 (г), 3,4-(МеO)2C6H3 (д); И-4, 12, Alk = CH3, Ar = 4-BrC6H4, Ar1 = Ph (а), 3,4-(МеO)2C6H3 (б), Alk = Et, Ar1 = Ph, Ar = Ph (в), 4-ClC6H4 (г), Ar = 4-ClC6H4, Ar1 = 3-BrC6H4 (д), 3,4-(МеO)2C6H3 (е), Ar = 4-ClC6H4, Ar1 = 3,4-(МеO)2C6H3 (ж), Ar = 4-FC6H4, Ar1 = Ph (з).

С целью подтверждения структуры полученных соединений и установления их конфигурации соединение 12з было изучено методами ЯМР 1Н и 13С спектроскопии, включая 2D эксперименты 1H-1H COSY, 1H-1H NOESY, 1H-13C HSQC и 1H-13C HMBC. В спектрах ЯМР 1Н соединений 12а-в,з наблюдается характерный сигнал в области 3.27-3.36, принадлежащий циклопропановому протону (CH), а в соединениях 12д-ж этот сигнал наблюдается в области 3.70-3.86 м.д.. Продукты реакции 12а-в,д-з выделяются в виде одного геометрического изомера, о чем свидетельствует один набор сигналов. Исключением является соединение 12г, в спектре ЯМР 1Н которого наблюдается оба набора сигналов - в частности - величины химические сдвиги метиновых протонов при 3.31 и 3.73м.д., что позволяет сделать вывод о выделении его в виде смеси двух изомеров в соотношении ~ 3 : 1 Согласно величине КССВ между метиновым протоном и углеродом СН2-группы этильного заместителя, равной 3JCH=5.6 Гц, данные фрагменты молекулы соединения 12з находятся в цис-положении относительно плоскисти циклопропанового кольца. Сравнение ПМР спектров модельного соединения 12з и соединений 12а-в позволяет приписать последним конфигурацию аналогичную конфигурации соединения 12з, т.е. цис-, а соединениям 12д-ж - транс-конфигурацию.

Pages:     || 2 | 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»