WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Рис. 1. Кинетические кривые Установлено, что конверсия Nобразования диазиридина 4а из Nхлорэтиламина 3а при всех давлениях является хлорэтиламина 3а при высоком давлении и температуре 20 С реакцией 2-го порядка. Это позволяет высказать предположение, что лимитирующей стадией реакции является бимолекулярное взаимодействие N-хлорэтиламина 3а с этиламином 2а, сопровождающееся отщеплением HCl. Скорость реакции при высоком давлении увеличивалась в ряду 300МПа<500МПа<700МПа, однако при 700 МПа наблюдалось осмоление реакционной массы в результате побочных процессов полимеризации. Оптимальными условиями получения диазиридина 4а из N-хлорэтиламина 3а с выходом 95%, являются: мольное соотношение соединений 3а : 2а : K2CO3 = 1 : 2,5 :

0,5 и 1% (v/v) H2O, Р = 500 MРa, Т = 15 °С и время реакции 12-13 ч. В этих условиях в реакцию был введен ряд N-хлоралкиламинов 3b-f и получены соответствующие 1,2,3триалкилдиазиридины 4b-f с хорошими выходами.

RH2C RCH2NH2, (2) K2CO3, CHCl3, H2O (1% v/v) N N RCH2NHCl 500 MPa, 15 oC 3 a R = Me CH2R e R = N N(CH2)R b R = Et 4 (57-95%) c R = PhCHd R = MeOCH2 f R = MeCONHCH1.2 Взаимодействие 1,2-ди- и 1,2,3-триалкилдиазиридинов с диэтилацетилендикарбоксилатом в ионных жидкостях Из литературных данных о взаимодействии 1,2,3-тризамещенных диазиридинов 4g,h с диметилацетилендикарбоксилатом известно, что проведение реакции при кипячении в бензоле приводило только к линейным продуктам 6 и 7, строение которых и механизм образования через размыкание N–N связи с образованием интермедиатов 8a,b был доказан с помощью 15N меченых атомов азота (Carbony, B.; Toupet, L.; Carrie, R. Tetrahedron, 1987, 43, 2293).

Me MeO2C CO2Me MeO2CC CCO2Me MeO2C Ph N N H Me N H H C6HCH2Ph R R MeO2C N N N 4g R = H, Me Me Ph R 8a H Me MeO2C MeO2C CO2Me Ph N NMeO2CC CCO2Me H Me N H C6HPh N N MeO2C R R Me Ph N 4h R = H, Me 8b R Исходя из полученных ранее в лаборатории данных о влиянии ИЖ на реакции 1,3-диполярного циклоприсоединения, можно было ожидать, что при проведении реакции диазиридинов 4 и 11 (R1=H) с диэтилацетилендикарбоксилатом (ДЭАД) в среде ИЖ время жизни диполярных интермедиатов увеличится, что позволит им вступить в реакцию циклизации с образованием производных диэтиловых эфиров 2,5-дигидро-1H-пиразол-3,4дикарбоновых кислот 9 или 2,3-дигидро-1H-имидазол-4,5-дикарбоновых кислот 10 в зависимости от пути размыкания диазиридинового цикла по связи C-N или N-N.

REtO2C CO2Et EtO2C CO2Et ДЭАД ДЭАД N N ИЖ R3 N N RR3 N R1 ИЖ N R1 RR1 4 R1=Alk R2 11 R1=H Исследования были начаты с представителя 1,2-диалкилдиазиридинов – 1,2дибутилдиазиридина 11а. Независимо от мольного соотношения 11а и ДЭАД (от 1:1 до 1:2) в ИЖ [bmim][BF4] наблюдалось появление только одного нового соединения (ТСХконтроль), которое оказалось диэтиловым эфиром 3-бутил-1-[3-оксо-3-этокси-1(этоксикарбонил)пропен-1-ил]-6-пропил-1,2,3,6-тетрагидропиримидин-4,5-дикарбоновой кислоты 12а – продуктом присоединения двух молекул ДЭАД к одной молекуле диазиридина 11а. В аналогичную реакцию с ДЭАД в такой же ИЖ был введен ряд 1,2диалкилдиазиридинов 11b-d в мольном соотношении 1:2. Реакции завершались в течение 5-20 минут при 20 С с образованием производных 1,2,3,6-тетрагидропиримидина 12b-d с хорошими выходами. 1,2,3-Триалкилдиазиридины 4a,b,i также удалось ввести в эту реакцию, но только в среде кислой ИЖ [emim][HSO4] с образованием аналогичных производных тетрагидропиримидина 12e-g, содержащих заместитель у С(2) атома цикла.

Структура соединений 12 была установлена на EtO2C основании совокупности данных элементного анализа и EtO2C H спектральных характеристик (масс-, ИК-, ЯМР 1H, 13C, 15N- H12C N H спектров с использованием методик COSY, NOESY, 1H-13C H3C CH 2C H 13 HHSQC, 1H-13C HMBC и 1H-15N HMBC).

3N C EtO2C C CHПредполагаемый механизм образования H2 CO2Et производных 1,2,3,6-тетрагидропиримидина 12 включает Рис. 2. Основные взаимодействия в молекуле 12b, выявленные присоединение сначала одной молекулы ДЭАД к атому методами H-1H NOESY, азота диазиридина 4 или 11 с образованием цвиттер-иона H-13C HMBC, 1H-15N HMBC 8, который в среде ИЖ оказывается стабилизированным так, что успевает прореагировать со второй молекулой ДЭАД. Это взаимодействие протекает, по-видимому, через переходное состояние 8 и включает разрыв N–N-связи диазиридинового цикла, отрыв протона от метиленовой группы алкильного фрагмента, связанного с тем же атомом азота, под действием образовавшегося на первом этапе реакции карбаниона, атаку вновь образовавшегося карбаниона по ацетиленовому атому углерода второй молекулы ДЭАД и циклизацией до соединений 12.

CO2Et R1H2C 12a R1 = Pr, R2 = H (69%) 2 ДЭАД H N N R2 CO2Et b R1 = Et, R2 = H (77%) c R1 = Me, R2 = H (65%) N CH2R1 ИЖ, 20 oC 4, 11 d R1, R2 = H (34%) R1H2C N RR2 4a R1, R2 = Me 11a R1 = Pr, R2 = H e R1 = Me, R2 = Et (57%) b R1, R2 = Et b R1 = Et, R2 = H f R1, R2 = Me (35%) ДЭАД i R1 = Me, R2 = Et c R1 = Me, R2 = H EtO2C CO2Et g R1, R2 = Et (62%) d R1, R2 = H EtO2C CO2Et CO2Et R1H2C EtO2C R1H2C C C N N ДЭАД N N EtO2C H H C C H R2 H R2 RC R1 8' CO2Et ИЖ = [bmim][BF4], [bmim][PF6] (R2 = H); [emim][HSO4] (R2 = Alk) Ожидаемый аддукт в мольном соотношении реагентов 1:1 – диэтиловый эфир 5бензил-1,2-ди(2-фенилэтил)-2,5-дигидро-1H-пиразол-3,4-дикарбоновой кислоты 13а был получен только в случае стерически затрудненного для атаки второй молекулой ДЭАД 3бензил-1,2-ди(2-фенилэтил)диазиридина 4c. Интересно отметить, что в данном случае в интермедиате 8 происходит разрыв не N–N, а C–N-связи диазиридинового цикла.

Ph(H2C)2 (CH2)2Ph EtO2C Ph(H2C)Ph(H2C)2 C ДЭАД N N C N N [emim][HSO4], 20 oC CO2Et N N EtO2C CH2Ph (CH2)2Ph (CH2)2Ph CH2Ph 4c CH2Ph 13a (47%) 8 CO2Et 1.3 Взаимодействие 1,2-дилкилдиазиридинов с сероуглеродом. Синтез 3,4бис(2-фенилэтил)-1,3,4-тиадиазолидин-2,5-дитиона Исследование взаимодействия моноциклических диазиридинов с сероуглеродом проводилось на примере 1,2-ди(2-фенилэтил)диазиридина 11е. Можно было ожидать, что, в зависимости от характера размыкания диазиридинового цикла (по связям С–С или C–N), могут быть получены производные 1,2,4-тиадиазолидин-5-тионов 14 или 1,3,4тиадиазолидин-2-тионов 15.

R R R CS2 R N N CSN N N N S R S R S S 14 R = Ph(CH2)2 11e С этой целью смесь реагентов выдерживали в течение длительного времени (20-ч) при 20 С или кипятили в избытке CS2, в том числе, в присутствии оснований (ТЭА, NaOH). Однако диазиридин 11е не взаимодействовал с CS2 в изученных условиях и возвращался из реакционной массы без изменения, что связано, очевидно, с невысокой электрофильностью CS2. Конверсию исходного диазиридина удалось осуществить либо проведением реакции в жестких условиях (запаянная ампула), либо с применением катализатора Et2O·BF3, либо в среде ИЖ [bmim][BF4], в которой реакция протекает гораздо быстрее, в мягких условиях без применения катализатора. Однако во всех случаях вместо ожидаемых соединений 14 или 15 был получен 3,4-ди(2-фенилэтил)-1,3,4-тиадиазолидин2,5-дитион 16 с выходами 30-35%. Одним из путей его образования могло быть взаимодействие сероуглерода с 1,2-ди(2-фенилэтил)гидразином, образовавшимся в результате гидролиза диазиридина 11е в условиях реакции. Гидролиз до гидразинов является характерной реакцией диазиридинов, а известный метод получения 1,3,4тиадиазолидин-2,5-дитионов основан на конденсации CS2 с 1,2-дизамещенными гидразинами.

S S S (CH2)2Ph CSH2O N N Ph(CH2)2HN NH(CH2)2Ph N N Ph(H2C)11e Ph(H2C)2 (CH2)2Ph 16 (30-35%) 1.4 Исследование взаимодействия 1,2-ди- и 1,2,3-триалкилдиазиридинов с трихлорацетонитрилом Поскольку введение алкильных заместителей в положение 3 диазиридинового цикла приводит к увеличению электронной плотности на атомах азота и, следовательно, увеличению их реакционной способности в реакциях с электрофильными реагентами, взаимодействие моноциклических диазиридинов с активированными нитрилами исследовалось на примере трихлорацетонитрила и 1,2-диалкилдиазиридинов с различным замещением у атома углерода цикла – 4с, 4j и 11с. В среде MeCN при температуре 20-50 °C взаимодействия реагентов либо не имело места, либо (в присутствии BF3·Et2O) происходила олигомеризация исходных диазиридинов. Для увеличения скорости реакции в качестве растворителя были взяты ИЖ - [bmim][BF4] для диазиридина 11с и [emim][HSO4] для диазиридинов 4с,j, причем реакции в [bmim][BF4] проводили как при добавлении в качестве катализатора BF3·Et2O, так и в его отсутствие. Однако во всех случаях вместо образования производных триазолинов 17 или 18 реакция протекала неоднозначно с образованием сложных смесей соединений, разделить и идентифицировать которые не удалось.

RRRRR2 N RRN N RN N + Cl3CC N CCl3 RN N RCClR1 N R4c,j, 11c 4c R1 = (CH2)2Ph, R2 = CH2Ph, R3 = H 4j R1 = Et; R2, R3 = Me 11c R1 = Et; R2, R3 = H 2 Исследование возможности расширения диазиридинового цикла в 6-арил1,5-диазабицикло[3.1.0]гексанах в реакциях с различными диполярофилами Поскольку реакцию расширения диазиридинового цикла в моноциклических диазиридинах удалось осуществить только при взаимодействии с диэтилацетилендикарбоксилатом в среде ИЖ, а менее активные диполярофилы (CS2 и CCl3CN) не вступали в эту реакцию ни при каких условиях, на следующем этапе исследования мы обратились к бициклическим аналогам диазиридинов – 6-арил-1,5диазабицикло[3.1.0]гексанам 19. Из литературных данных известно, что эти соединения при действии кислот Льюиса (BF3·Et2O, In(OTf)3) в ацетонитриле при 20 С способны размыкаться с разрывом C–N связи до азометиниминовых интермедиатов 20, которые вводились в реакцию 1,3-диполярного циклоприсоединения с N-арилмалеинимидами с образованием гетероциклической системы 21, а в отсутствие диполярофилов димеризовались с образованием трициклической системы 22.

ArArO N O O Ar Ar N Lewis N N N O N Ar acid Ar N N N N N N Ar Исследуя в качестве возможных кислот Льюиса более доступные чем In(OTf)3) соли dметаллов, мы обнаружили, что для размыкания 6арил-1,5-диазабицикло[3.1.0]гексанов 19 до азометиниминов 20 в качестве кислот Льюиса могут выступать также соли Ni2+ и Со2+ (нитраты и перхлораты), приводя в случае реакции 6-(4метоксифенил)-1,5-диазабицикло[3.1.0]гексана 19а с солями Ni2+ к продукту димеризации Рис. 3. Общий вид молекулы образовавшегося азометиниминового интермедиата 20а - соединению 22а, или олигомеризации при взаимодействии соединения 19а с Со2+(NO3)2 и 6,6'-би(1,5диазабицикло[3.1.0]гексана) 23 с нитратами Ni2+ и Со2+. Однако при взаимодействии соединений 19а и 23 с солями менее электроотрицательного катиона Cd2+ (нитрат и перхлорат) были получены первые представители комплексных соединений 6-арил-1,5диазабицикло[3.1.0]гексанов 19 с солями d-металлов. На рис.3 представлены данные РСА для комплекса 6,6'-би(1,5-диазабицикло[3.1.0]гексана) 23 с Cd2+(NO3)2 – 24.

Поскольку в целом легко доступные соли исследованных катионов d-металлов (Ni2+, Со2+ и Cd2+) оказались не пригодны для использования в качестве кислот Льюиса для размыкания диазиридинового цикла в соединениях 19 до азометиниминовых интермедиатов 20, в реакциях с диполярофилами в качестве кислоты Льюиса был выбран BF3·Et2O. В качестве диполярофилов были исследованы сероуглерод, активированные нитрилы (Cl3CCN, EtO2CN), активированные олефины (1,3-дифенилпропен-2-он, нитростиролы) и арилкетены. Во всех случаях реакции проводили в органических растворителях, а в случае отрицательного результата использовали в качестве реакционной среды ИЖ.

2.1 Взаимодействие 6-арил-1,5-диазабицикло[3.1.0]гексанов с сероуглеродом в ионных жидкостях Сначала взаимодействие соединений 19 на примере 6-(4-метоксифенил)-1,5диазабицикло[3.1.0]гексана 19а с CS2 при катализе BF3·Et2O было проведено в MeCN при о 20 С и, действительно, в этих условиях был получен искомый продукт расширения диазиридинового цикла 3-(4-метоксифенил)дигидро-5H-пиразоло[1,2-c][1,3,4]тиадиазол-1тион 25а, однако реакция завершилась только через 20 дней. Успешное внедрение CS2 в диазиридиновый цикл 6-арил-1,5-диазабицикло[3.1.0]гексанов 19 удалось осуществить в среде ИЖ при катализе BF3·Et2O. Реакция завершалась в течение 4-7 часов с образованием серии 3-арилдигидро-5H-пиразоло[1,2-c][1,3,4]тиадиазол-1-тионов 25а-е с выходами, близкими к количественным. Строение полученных соединений 25 было подтверждено на основании совокупности данных элементного анализа, спектральных характеристик, а соединения 25d –дополнительно методом РСА (рис. 4).

S a Ar = 4-MeOC6HAr.

b Ar = 4-EtOC6HCS2,Et2O BF3 N N S c Ar = 4-PriOC6H[bmim][X] N N d Ar = 4-MeC6H19 Ar X = BF4 or PF6 25 (~ 99%) e Ar = 4-ClC6HРис. 4. Общий вид молекулы 25d При ТСХ-контроле этих реакций было 9.95 (с) зафиксировано образование интермедиатов. В одном случае H S p-H3CC6HS при синтезе соединения 25d интермедиат удалось выделить N N 13 индивидуально и охарактеризовать методами ЯМР С и Н 192.0.55, 0.(оба м, 2H) спектроскопии и элементного анализа. Для него была 26d 5.75 (с) предложена структура 1-(4-метилбензилиден)пиразолидин-1H S S ий-2-дитиокарбоксилата 26d. Наиболее характеристичными p-H3CC6HN N различиями в ЯМР-спектрах нового интермедиата 26d и 74.3.78, 3.конечного продукта 25d являются смещение сигналов СН- (оба м, 2H) 25d Рис. 5. Основные различия в фрагмента, связанного с Ar-заместителем, в более слабое ЯМР-спектрах интермедиата 26d и соединения 25d поле, а сигналов N-СН2-группы пиразолидинового цикла в 13 более сильное поле в С и Н-спектрах интермедиата 26d по сравнению с положением аналогичных сигналов конечного продукта 25d (рис. 5). Как оказалось, интермедиаты существуют достаточно долго в ИЖ, постепенно превращаясь в бициклические соединения 25, но в растворе обычных органических растворителей циклизуются очень быстро.

Образовавшийся на первой стадии реакции в среде ИЖ цвиттер-ион 26a удалось уловить путем добавления в реакционную массу н-PrNH2 с образованием 2-[(4метоксифенил)(пропиламино)метил]пиразолидин-1-дитиокарбоновой кислоты 27.

S Ar Ar Ar H S Ar CS BF3. Et2O NH2Pr N S PrHN SH [bmim][BF4] N N N N N N N 19a Ar = 4-MeOC6H4 26a 20a Таким образом, было установлено, что механизм образования соединений 25a-d стадийный и включает образование азометиниминовых интермедиатов 20a-d, которые присоединяют молекулу CS2 c образованием новых диполярных интермедиатов 26a-d, а последние замыкаются в 3-арилдигидро-5H-пиразоло[1,2-c][1,3,4]тиадиазол-1-тионы 25а-d.

S Ar S Ar Ar CS2 N BF3.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |






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