WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Ph Ph Ar Ar N N Ar O Ar O C H PhNCO N N N N N N N N R1 R RR1 H R H RR1 R R1 R А анти-/цис- анти-/трансб R1 Ar а NN 14а-г 12в,г 15а-в R1 H Б Ph Ph R Ar Ar N N O Ar O Ar 1а-г C H PhNCO N N N N N N N N RR1 RR1 R Ph R1 R R1 R син-/цис- син-/транс13в 16а-г 17а-г а: R1 = H, R = Me, X = 4-BrC6HCоотношения аддуктов по данным ПМР реакционных смесей:

б: R1 = H, R = Me, X = 4-MeOC6H17а, б/16а, б/15а, б/14а, б ~ 0.4:1.1:0.3:1.0.

в: R1 = H, R = Ph, X = 4-BrC6H4 17в/16в/15в/14в ~ 0.97:1.0:0.36:1.19.

г: R1 = R = Me, X = 4-BrC6H17г/16г/14г ~ 8.6:2.0:1.0.

Для 2-метилзамещенных соединений 1а, б никаких иных продуктов, кроме аддуктов 1,3-диполярного циклоприсоединения, в спектрах ЯМР H реакционных смесей в заметных количествах мы не наблюдали.

При термолизе диазиридина 1в помимо продуктов 1,3-диполярного циклоприсоединения 14-17в в спектрах ЯМР Н реакционной смеси наблюдались заметные количества пиразолинов 12в и 13в (~24%). Причем соотношение пиразолинов 12в и 13в составляло 62 : 38 (в отсутствие диполярофила 52 : 48), что указывает на несколько большую реакционную способность азометинимина, образующегося по пути «Б», в реакции циклоприсоединения.

При термолизе 2,2,4-триметилзамещенного соединения 1г в присутствии фенилизоцианата в спектрах ЯМР 1Н реакционной смеси, кроме продуктов раскрытия цикла по связи а 14г и 12г, были обнаружены два аддукта 16г и 17г, соответствующие раскрытию диазиридина по связи б (при термолизе диазиридина 1г в отсутствие диполярофила продуктов, образующихся по пути «Б», обнаружено не было).

Таблица 1. Соотношение продуктов раскрытия 6-арил-1,5-диазабицикло[3.1.0]гексанов по связям а и б в присутствии фенилизоцианата «А»/«Б» анти-(14 + 15)/ цис-(14 + 16)/ син-(16 + 17) транс-(15 + 17) а 45 : 55 45 : 55 76 : б 45 : 55 45 : 55 76 : в 52 : 48 44 : 56 62 : г 78 : 22 76 : 24 92 : Наблюдаемая относительно высокая стереоселективность 1,3-диполярного циклоприсоединения при термолизе 2-замещенных-6-арил-1,5-диаза бициклогексанов 1а-г может быть объяснена предпочтительным подходом фенилизоцианата к промежуточным Z-азометиниминам со стороны, противоположной метильной или фенильной группе в пиразолидиновом цикле, т.е. со стерически менее загруженной стороны.

Ph Ph N Ph Ph N C C O O O O N N Ar Ar Ar Ar H H N N H N N N N N N H R R R R анти-/цис-аддукт син-/цис-аддукт Ph Ph N C O O N Ar Ar H N N H N N Me Me Me Me Me Me анти-/цис-аддукт В случае E-конфигурации азометинимина для образования цис-аддукта циклоприсоединения требуется подход фенилизоцианата со стерически более загруженной стороны, что представляется маловероятным.

По данным расчета методом DFT (базис 6-31G, B3LYP) Z-азометинимин, генерируемый при термолизе 6-фенил-1,5-диазабицикло[3.1.0]гексана, более стабилен, чем E-азометинимин (HZ–E = –5.2 ккал/моль), и, по-видимому, именно он участвует в реакции с изоцианатом.

Таким образом, термическое раскрытие диазиридинового фрагмента 2метил-, 2,2,4-триметил- и 2-фенилзамещенных 6-арил-1,5-диазабицикло[3.1.0]гексанов в присутствии фенилизоцианата приводит к преимущественному образованию аддуктов с цис-расположением арильной и метильной (монометильной) или фенильной групп вследствие подхода диполярофила с наименее стерически загруженной стороны промежуточно образующегося Z-диполя.

2.3.1.2. В присутствии N-арилмалеимидов При термолизе диазабицикло[3.1.0]гексана 1г в присутствии N-(4бромфенил)малеимида получали смесь, содержащую пиразолин 12г (~28%) и три аддукта 18г, 19г и 20г (~72%). Соотношение продуктов, образующихся по путям «А» и «Б» ~70:30. В спектрах ЯМР 1Н реакционной смеси анти-аддукт 18г немного преобладал (анти-18г/син-(19г + 20г) = 56 : 44), а стереоселективность присоединения имида (цис-(18г + 19г)/транс-(20г) = 79 : 21), т.е. и в этом случае основными были изомеры с цис-расположением 4-бромфенильной и метильной (СНМе) групп. При этом N-(4-бромфенил)малеимид присоединялся к азометиниминам, образующимся при термолизе 1г, исключительно в результате экзо-подхода, приводя к цис-(9H,9аH)-аддуктам.

O Ar N Ar H Ar 9a O N N H H Me N N Me H Me Me Ar Me Me H N А O O Ar анти-/цис-/цис-(9H,9aH) 12г б а Me NN 18г Me H Ar Ar O O N Me N Б HAr HAr 9a 9a O O 1г 9 H H H H N N Ar = 4-BrC6H4 N N Me Me H H Me Me Me Me син-/цис-/цис-(9H,9aH) син-/транс-/цис-(9H,9aH) 19г 20г Соотношение аддуктов по спектру ПМР реакционной смеси: 18г/19г/20г ~ 2.45:1.0:0.9.

При термолизе 6-(4-бромфенил)- 1г и 6-(4-метоксифенил)-2,2,4-триметил-1,5-диазабицикло[3.1.0]гексана 1д в присутствии N-мезитилмалеимида циклоприсоединения не происходило, а единственными продуктами реакции являлись пиразолины 12г, д, т.е. при использовании стерически загруженного малеимида и стерически загруженного лабильного азометинимина основной реакцией становился формальный [1,4-H]-сдвиг.

Из анализа подходов N-арилмалеимидов к азометиниминам, образующимся при термолизе 6-арил-2,2,4-триметил-1,5-диазабицикло[3.1.0]гексанов, следует, что три метильных группы в пиразолидиновом фрагменте азометинимина полностью блокируют эндо-подход малеимида к азометиниминам независимо от конфигурации АМИ (E- или Z-) и строения имида.

Теоретически возможный экзо-подход N-арилмалеимидов к E-азометиниминам должен приводить к транс-(9H,9аH)-аддуктам циклоприсоединения, которых в реакционных смесях не обнаружено. Таким образом, можно заключить, что стереоселективность циклоприсоединения азометиниминов, полученных при термолизе 1,5-диазабицикло[3.1.0]гексанов 1а-д, к N-арилмалеимидам определяется подходом диполярофила к промежуточно образующемуся Z-азометинимину.

Z-АМИ Me O O Ar O Me N Br эндо-подходы N цис-аддукт N экзо-подход O Me H Me O O Me H N Me N экзо-подход Me N O N O транс-аддукты Me Me цис-аддукт O N N Me Ar цис-аддукт O O N Br O Me Me E-АМИ O Me Ar O N Me эндо-подходы N Me O O Me N транс-аддукт экзо-подход Me N O Me транс-аддукты N Ar O 2.3.2. Термолиз 1-метил-1,3,4,8b-тетрагидро[1,2]диазирино[3,1-a]изохинолинов в присутствии N-арилмалеимидов Термолиз соединений 1е и 1ж в присутствии N-арилмалеимидов также проводился в кипящем о-ксилоле (144 °С) и проходил за 10 ч для 1е и за ч для 1ж с полной конверсией исходных диазиридинов.

R R Ar R N R R R O O N N Me R Me R N H H1 N N N Me H 46-74% H2 H3 H N N O O O Me O N N 1е, ж 1е', ж' Ar Ar 1е: R = H 1е': R = H транс- цис1ж: R = Me 1ж': R = Me 21а-л 22з-л 24 и 25:

R = H: Ar = 2,6-Me2C6H3 (а), Mes (б), 2,6-Cl2C6H3 (в), 1-нафтил (ж), 4-BrC6H4 (з), 4-MeOC6H4 (и) R = Me: Ar = Mes (г), 2,6-Me2C6H3 (д), 2,6-Cl2C6H3 (е), 4-BrC6H4 (к), 4-MeOC6H4 (л) Данные по стереоселективности присоединения N-арилмалеимидов к азометиниминам 1е' и 1ж' приведены в таблице 2.

Таблица 2. Соотношение транс-/цис-изомеров в реакции диазиридинов 1е и 1ж с арилмалеимидами.

Аддукты R Ar 21 : 22 выход, % ди-орто-замещенный 21а-ж H, Me 100 : 0 50-или 1-нафтил 21з, и/22з, и H 4-BrC6H4,4-MeOC6H4 ~75 : 25 21к, л/22к, л Me 4-BrC6H4,4-MeOC6H4 90 : 10 46-Из таблицы видно, что введение двух метильных групп в положение изохинолиновой системы азометинимина в случае орто-незамещенных имидов увеличивает долю транс-аддуктов с ~75% (21з, и) до 90% (21к, л), а в случае орто-дизамещенных имидов приводит исключительно к транс-аддуктам 21а-ж за счет увеличения стерических препятствий эндоподходу диполярофила.

Me Me O цис-аддукт эндо-подход N Me O N N Me O H Me H транс-аддукт экзо-подход N O Me Me При нагревании смеси (см. 2.2.2) соединений 1ж и 12ж (в соотношении 3:2) в присутствии стехиометрического количества N-мезитилмалеимида был получен единственный продукт, идентичный соединению 21г.

Mes Me Me Me N O O Me Me Me N Me N CHN N H 144°C N H H N O Me O 1ж 12ж N Mes 3 : 2 21г Длительный нагрев гидразона 12е, полученного встречным синтезом, в отсутствие диполярофила не приводил к образованию исходного диазиридина. Однако при нагревании в присутствии N-арилмалеимидов в течение 10 ч получались те же самые аддукты 21б, з, и и 22з, и и с такой же стереоселективностью, что и при термолизе диазиридина 1е (см. таб. 2).

Ar N O O N N Me Me N N CHH N Me H N H N H H H N O O O O N N 12е 1е' Ar Ar транс- цисПо-видимому, данная реакция так же протекала через стадию образования азометинимина 1е' вследствие [1,4-H]-сдвига, но уже в гидразоне 12е. И, таким образом, наше предположение о наличии равновесия между гидразоном 12е и азометинимином 1е', сделанное в разделе 2.2.2, оказалось верным.

Из вышесказанного можно заключить, что термолиз как 1-метил-1,3,4,8bтетрагидро[1,2]диазирино[3,1-a]изохинолинов 1е, ж, так и N-(3,4-дигидро2(1H)-изохинолил)-N-метиленаминов 12е, ж приводит к образованию лабильных азометиниминов, а стереоселективность их циклоприсоединения к N-арилмалеимидам определяется главным образом стерическими факторами.

2.3.3. 1,3-Диполярное циклоприсоединение N-арилмалеимидов к N-арил(3,4-дигидроизохинолиний-2-ил)амидам Взаимодействие азометиниминов 8б-г с N-арилмалеимидами приводит к образованию исключительно транс-изомеров 23а-к независимо от метода генерации диполя.

Br O Ar' N O O N N Ph Ar N 50-80°C H12 N Ar N H HN 80°C N Ph N 56-72% O 8б-г O N 8: Ar = Ph (б); 4-NO2C6H4 (в); Ar' 23а-к 2,4-(NO2)2C6H4 (г) Br трансN DNP N H 23: Ar = Ph, Ar' = Mes (а), Ph (б), 4-BrC6H4 (в), 4-MeOC6H4 (г), 4-NO2C6H4 (д), 2,6-(CH3)2C6H3 (е), 2,6-Cl2C6H3 (ж); Ar = 4-NO2C6H4, Ar' = Ph (з), Mes (и); Ar = 2,4-(NO2)2C6H3, Ar' = Mes (к) Модельный анализ пространственного течения реакции показывает, что транс-аддукт образуется при экзо-подходе малеимида к соответствующему A r N E H t N N H и л и P y O C K азометинимину, который может существовать как в Z-, так и E-формах. Как видно из схемы, приведенной ниже, экзо-подход диполярофила к E-азометинимину выглядит наиболее предпочтительным.

R R эндо-подход N N O O O O E-азометинимин Z-азометинимин N N N N экзо-подход O O O N N O R R 2.3.4. 1,3-Диполярное циклоприсоединение N-арилмалеимидов к N-ароил(3,4-дигидроизохинолиний-2-ил)амидам Реакцию стабильных азометиниминов 8д-з в присутствии N-арилмалеимидов проводили в кипящем о-ксилоле (144 °С) в течение 2 ч.

Ar O O N N N O O O N N H H Ar' Ar' N H H H H N Ar' 144°C O O O 8д-з O N N Ar 8: Ar' = Ph (д), 4-MeC6H4 (е), Ar трансцис4-MeOC6H4 (ж), 4-NO2C6H4 (з) 24а-л 25а-л 24 и 25: Ar = Mes, Ar' = Ph (а), 4-MeC6H4 (б), 4-MeOC6H4 (в), 4-NO2C6H4 (г); Ar = Ph, Ar' = Ph (д), 4-MeC6H4 (е), 4-MeOC6H4 (ж), 4-NO2C6H4 (з); Ar = 4-BrC6H4, Ar' = Ph (и), 4-MeC6H4 (к), 4-MeOC6H4 (л) Зависимость соотношения транс-(24)/цис(25)-изомеров от природы арильных групп в азометинимине и малеимиде представлена в таблице 3.

Таблица 3. Соотношение транс-(24а-л)/цис(25а-л) изомеров Малеимид, Ar 8д 8ж 8е 8з Mes 75 : 25 72 : 28 73 : 27 88 : Ph 10 : 90 10 : 90 10 : 90 29 : 4-BrC6H4 11 : 89 8 : 92 8 : 92 – Как видно из таблицы, взаимодействие азометиниминов 8д-з с N-мезитилмалеимидом приводит к образованию смеси транс-24а-л и цис-изомеров 25а-л. Причем увеличение донорных свойств пара-заместителя в ароильном фрагменте при переходе от H (8д) к Me или к MeO-группе (азометинимины 8е, ж) практически не влияет на стереоселективность, тогда как при замещении на сильную акцепторную нитрогруппу в азометинимине 8з доля транс-изомера 24г возрастает с 72-75% до 88%.

При использовании в качестве диполярофилов орто-незамещенных малеимидов в реакционных смесях доминировали цис-аддукты (цис/транс- = 89–92 : 8–11 для 8д–ж). И в этом случае акцепторная нитрогруппа в ароильном фрагменте несколько увеличивала долю трансизомера.

Модельный анализ показывает, что для N-мезитилмалеимида как при экзо-, так и при эндо-подходе к Z-азометинимину имеются стерические затруднения, несколько меньшие при экзо-подходе диполярофила. Вместе с тем, в данном случае нельзя исключить и возможность экзо-подхода к менее стабильному, но более реакционноспособному E-азометинимину.

Для N-арилмалеимидов, не имеющих орто-заместителей в бензольном кольце, эндо-подход к наиболее вероятной Z-форме АМИ менее стерически затруднен по сравнению с экзо-подходом.

Me E-AMИ Z-AMИ Me Ar O N N Me O O N O O O эндо-подход H N N H O N N N O N O экзо-подход O O O N Me O O N N O Ar Me Me 2.3.5. Квантово-химическое исследование 1,3-диполярного циклоприсоединения N-метил-, N-арил- и N-ароил(3,4-дигидроизохинолиний-2-ил)амидов Расчеты методом DFT (Gaussian 03, B3LYP, базис 6-31G(d)) показывают, что барьеры конротаторного раскрытия диазиридина 1е и обратной реакции (образование 1е из Е-азометинимина 1е') практически равны (см.

схему ниже), что указывает на возможную обратимость раскрытия диазиридинового цикла (экспериментальная оценка по времени термолиза 1е в присутствии малеимидов, дает G ~27.7 ккал/моль). Однако, Е-форма азометинимина менее стабильна, чем Z-форма, в которую Еазометинимин и превращается (GZ-E = 7.7 ккал/моль, т.е. в состоянии равновесия Z-формы должно было быть в ~12000 раз больше).

По данным расчетов [1,4-H]-сдвиг возможен только для более стабильного Z-азометинимина 1е'. Барьер активации для [1,4-H]-сдвига в Z-азометинимине 1е' составляет 30 ккал/моль, тогда как барьер активации для превращения гидразона 12е в Z-АМИ 1е' – 36.2 ккал/моль, но в экспериментальных условиях (~144°C) такое превращение вполне возможно.

29.8 ккал/моль 30.0 ккал/моль 17.1 ккал/моль N N N Me N N N 30.0 ккал/моль N 24.8 ккал/моль 36.2 ккал/моль N H Me CHCHH Z-e' 1e E-1e' 12e Расчет барьеров активации для циклоприсоединения азометиниминов с фрагментом 3,4-дигидроизохинолина к малеимидам (DFT, B3LYP, 631G(d)) приведен в таб. 4.

N R N E-1е, 8б, д экзо-подход эндо-подход N N малеимида малеимида R R N N H H H H H H цис-аддукт транс-аддукт O O O O N N N R1 RN R Z-1е, 8б, д Таблица 4. Барьеры активации для циклоприсоединения 3,4-дигидроизохинолиновых азометиниминов к малеимидам R R1 АМИ подход G, ккал/моль Gendo/exo, ккал/моль Me Ph Z эндо- 25.1 + 1.транс- > цис- Me Ph Z экзо- 23.Me Ph E эндо- 14.1 –0.Me Ph E экзо- 14.Ph Me Z эндо- 28.7 +4.транс- Ph Me Z экзо- 24.Ph Me E эндо- 20.4 +1.Ph Me E экзо- 18.Bz Ph Z эндо- 28.2 –2.цис- > транс- Bz Ph Z экзо- 30.Bz Ph E эндо- 26.1 –0.Bz Ph E экзо- 26.Из таблицы видно, что при взаимодействии с малеимидами менее стабильные E-азометинимины более реакционноспособны, чем соответствующие Z-азометинимины. Однако в условиях реакции доля Z-азометиниминов в реакционных смесях в десятки раз выше, чем E-азометиниминов (~12000:1 для 1e', ~49:1 для 8б и ~50:1 для 8д), поэтому можно полагать, что в циклоприсоединении участвует именно Z-форма. Рассчитанные значения Gendo/exo подхода диполярофила в целом хорошо согласуются с наблюдаемым качественным результатом: экзо-подход к Z-азометинимину 1e' на 1.7 ккал/моль выгоднее, чем эндо-подход, что приводит к образованию смеси изомеров с преобладанием транс-аддукта (~3:1, см. таб.

Pages:     | 1 || 3 |






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