WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Регионаправленность реакций выбранных 1,3-дикетонов с ацилгидразинами можно объяснить в рамках схемы 6.

Схема CFR' OH R' CH2COCFN O -Н2О NHNHC(O)R I NHC(O)R ГI AI R' CF3 H2N NH + O O O R OH R' CFII R'(O)CH2C CFO N NHNHC(O)R -Н2О NHC(O)R ГII AII Благодаря обратимости стадии присоединения нуклеофила результат реакции могут определять два фактора: реакционная способность конкурирующих карбонильных групп и скорость отщепления воды от образующихся гидроксигидразинов ГI и ГII.

Электроноакцепторный перфторалкильный заместитель способствует присоединению нуклеофила по направлению II и стабилизирует интермедиат ГII в отношении отщепления воды. Альтернативный гидроксигидразин должен легче переходить в гидразон АI. Соответственно, решающее значение на результат реакции должна оказывать концентрация гидроксигидразина ГI. Объемные и электронодонорные заместители R понижают его концентрацию, что вызывает частичное или полное осуществление реакции по связи С=О, соседней с перфторалкильной группой.

Повышение температуры, очевидно, в наибольшей степени ускоряет процесс дегидратации гидроксигидразина ГII, способствуя увеличению доли продуктов конденсации по направлению II.

Изменение регионаправленности в реакциях с формилгидразином может быть объяснено большей реакционной способностью этого нуклеофила, что снижает избирательность в отношении присоединения по конкурирующим карбонильным группам. Это приводит к увеличению концентрации гидроксигидразина ГI, и, следовательно, повышению доли продукта реакции по направлению I.

Приведенная трактовка справедлива, если региоизомеры не переходят друг в друга в реакционных условиях. Экспериментально показано отсутствие такого взаимопревращения.

2.2 Таутомерные превращения региоизомерных производных перфторалкилсодержащих 1,3-дикетонов с ацилгидразинами 2.2.1 Таутомерия гидразон – 5-гидрокси-2-пиразолин Производные ароил(гетероароил)трифторацетонов с бензоилгидразином 2а(II)-5а(II), 9а(II), 10а(II), соответствующие конденсации по трифторацетильной группе, в кристаллическом состоянии имеют гидразонное АЕ или 5-гидрокси-2-пиразолиновое строение В. В растворах CDCl3 этих соединений устанавливается кольчато-цепное равновесие между таутомерами АЕ и В (схема 7).

Схема 7 Схема CFCFR CFCFS R S O N O N N N HN N N HO HN HO Ph O Ph O R O R O AE В AE В 2a(II) - 5a(II), 9a(II), 10a(II) 10а(II), 10б(II), 10е(II)-10и(II) R = 4-ClC6H4 (2), Ph (3), 4-MeC6HR = 4-O2NC6H4 (е), H (a) 4-Me2NC6H4 (ж), (4) 4-MeOC6H4 (5), 2-фурил (9), 2-тиенил (10) 2-Ру (б), 3-Ру (з), 4-Ру (и) Табл. 2. Таутомерный состав Табл. 3. Таутомерный состав соединений соединений 2а(II)-5а(II), 9а(II) и 10а(II), 10б(II), 10е(II)-10и(II) в CDCl3, 10а(II) в CDCl3, 20-25°С 20-25°С № соед. R АЕ, % В, % № соед. R АЕ, % В, % 2a(II) 4-СlC6H4 4 96 10е(II) 4-O2NC6H4 71 3a(II) Ph 5 95 10a(II) Ph 78 4a(II) 4-MeC6H4 17 83 10ж(II) 4-Ме2NC6H4 67 5a(II) 4-MeOC6H4 46 54 10б(II) 2-Ру >98 <9a(II) 2-фурил 80 20 10з(II) 3-Ру 67 10a(II) 2-тиенил 78 22 10и(II) 4-Ру 70 В этом и во всех других случаях вид равновесия и соотношение таутомеров определялись на основании данных спектроскопии ЯМР Н путем интегрирования сигналов, принадлежащих участвующим в равновесии формам.

Приведенные в таблице 2 данные показывают высокую чувствительность положения равновесия от электронных свойств заместителя R. Переход от электроноакцепторных терминальных заместителей к электронодонорам сдвигает равновесие в сторону гидразонного таутомера.

Варьирование заместителей N-ацильного фрагмента в серии производных теноилтрифторацетона 10 не оказывает существенного влияния на положение равновесия (схема 8, табл. 3).

2.2.2 Таутомерия енгидразин – 5-гидрокси-2-пиразолин Соединения, образующиеся при конденсации по карбонильной группе, удаленной от перфторалкильного заместителя, обладают Схема F3C циклическим 5-гидрокси-2-пиразолиновым В или O F3C енгидразинным Б строением. В растворах для них N H может устанавливаться равновесие между этими N HO N N таутомерными формами. Примером являются R H R O производные енона 13, реакционного аналога O В БE формилтрифторацетона, с рядом гидразидов.

H Все соединения серии обладают 5-гидрокси-2N N CFпиразолиновым строением В, которое сохраняется R H O в CDCl3. В ДМСО-d6 устанавливается равновесие O между Е-енгидразинным БЕ и 5-гидрокси-2- БZ (<3%) 13: R = C6H4X-4 X = NO2 (е), Br (к), H (a), OМе (л) пиразолиновым В таутомерами (схема 9).

R = 3-Ру (з), 4-Ру (и) Реализованные ранее кольчато-цепные превращения с участием енгидразинного таутомера включали в основном его Z-изомер или сопоставимые количества Z/Е-изомеров.

Табл. 4. Таутомерный состав Переход от электронодонорных к соединений 13а(I), 13е(I), 13з(I)-13л(I) в электроноакцепторным заместителям в ДМСО-d6, 20-25°С гидразинной части увеличивает долю линейной № соед. R БZ+БЕ,% В, % формы (табл. 4). Это можно связать с усилением 13л(I) 4-MeOC6H4 9 межмолекулярной водородной связи между 13а(I) Ph 26 13к(I) 4-BrC6H4 32 протоном амидной NH-группы и молекулами 13е(I) 4-O2NC6H4 50 основного ДМСО, что подтверждает слабопольный 13з(I) 3-Py 44 сдвиг сигнала амидного протона в спектрах ЯМР 13и(I) 4-Py 47 Н (табл. 5).

Сопоставление производных енона 13 с производными трифторацетилацетона показывает, что замена атома водорода на метильную группу в 1,3-дикарбонильной составляющей благоприятствует циклической 5-гидрокси-2-пиразолиновой форме.

Варьирование длины и разветвление цепи терминального алкильного заместителя или присутствие в положении 3 5-гидрокси-2-пиразолина ароматического или гетероароматического цикла исключает енгидразинный таутомер из равновесия.

Табл. 5. Химические сдвиги сигналов NH-групп Е-енгидразинного таутомера соединений 13а(I), 13е(I), 13з(I)-13л(I) в спектрах ЯМР 1Н,, м.д., растворы в ДМСО-d6, 2025°С № соед. 13л(I) 13а(I) 13к(I) 13е(I) 13з(I) 13и(I) R C6H4ОМе-4 Ph C6H4Br-4 C6H4NO2-4 3-Py 4-Py NHCO 10.94 11.12 11.20 11.48 11.31 11.NH 10.61 10.68 10.67 10.75 10.70 10.2.2.3 Конфигурационные равновесия производных перфторалкилсодержащих 1,3дикетонов с ацилгидразинами Наличие в 5-гидрокси-2-пиразолиновой форме асимметрического атома углерода в положении 5 цикла позволило реализовать равновесия между диастереомерными гетероциклами при использовании 1,3-дикетонов или гидразидов, в состав которых входит дополнительный центр хиральности.

2.3 Взаимодействие трифторметилсодержащих 1,3-дикетонов с тиобензоилгидразином Способность производных перфторалкилсодержащих 1,3-дикетонов к кольчатокольчатой таутомерии с участием гетероциклов различной природы изучена на примере продуктов конденсации выбранных серий 1,3-ДКС с тиобензоилгидразином.

2.3.1 Взаимодействие ароил(гетероароил)трифторацетонов с тиобензоилгидразином В ряду продуктов конденсации ароил- и гетероароилтрифторацетонов 1-10 с тиобензоилгидразином (с) образующиеся региоизомерные производные не показывают склонности к таутомерным переходам (схема 10).

Схема R R F3C F3C N HN S O N (I) CF3 H2N NH HO (II) R N + S Ph O O Ph MeOH, Ph S MeOH, 1c(I)-4c(I), 17 - 20oC 2c(II)-5c(II), 17 - 20oC 1-10 c 6c(I)-9c(I) 9c(II), 10c(II) 15-53% 26-42% R = C6H4X-4, X = NO2 (1), Cl (2), H (3), Me (4), MeO (5) R = 2-Py (6), 3-Py (7), 4-Py (8), 2-фурил (9), 2-тиенил (10) Как и при взаимодействии с бензоилгидразином, введение терминальных электроноакцепторных заместителей направляет реакцию по ароильной/гетероароильной карбонильной группе. Электронодонорные заместители R способствуют образованию продуктов конденсации по направлению II.

В некоторых случаях (1,3-дикетоны 2-4, 9) наблюдается образование смесей региоизомеров (табл. 6).

Табл. 6. Соотношение региоизомерных продуктов конденсации 1,3-дикетонов RСОСН2СОCF3 2-4, 9 с тиобензоилгидразином (с), I:II, % R 4-ClC6H4 Ph 4-MeC6H4 2-фурил № соед. 2с(I) 2c(II) 3с(I) 3c(II) 4с(I) 4c(II) 9с(I) 9c(II) % 69 31 66 34 20 80 32 Строение циклических продуктов зависит Схема от положения трифторметильной группы в ЯМР 1Н:

ЯМР 13C: 3.09 д, 3.27 д ЯМР 13C:

ЯМР 1Н: структуре промежуточно образующихся 92.89 м.д. (JАВ 19.0 Гц) 82.53 м.д.

3.10 д, 3.19 д (к, 2JCF 33.9 Гц) гидразонов, внутримолекулярная (к, 2JCF 30.9 Гц) (JАВ 15.3 Гц) Me циклизация осуществляется по кратной F3C OEt F3C связи, соседней с трифторметильным N HN S N HO заместителем.

O N Строение полученных 5-гидрокси-2O Ph Ph пиразолинов и 1,3,4-тиадиазолинов 12c(II) 14a(I) подтверждено данными спектроскопии ЯМР Н и 13С с привлечением модельных соединений 12с(II) и 14а(I) (схема 11).

Наличие в спектрах ЯМР 1Н производных 1с(I)-4с(I), 6с(I)-9с(I) и 2с(II)-5с(II), 9с(II), 10с(II) системы АВ в области 3.67–3.98 м.д. (С4Н2, JАВ 18.3–18.9 Гц) и 3.58–3.94 м.д.

(СН2, JАВ 15.5–16.5 Гц) подтвердило их циклическое строение. Определение направления конденсации и выбор между циклическими формами сделан на основании данных 13 спектроскопии ЯМР С. Характеристичным в спектрах ЯМР С 5-гидрокси-2пиразолинов 1с(I)-4с(I), 6с(I)-9с(I) является квартет при 95.32–96.51 м.д. (С5, 2JCF 33.2– 34.9 Гц), 1,3,4-тиадиазолинов 2с(II)-5с(II), 9с(II), 10с(II) – квартет в области 82.11–83.м.д. (С2, 2JCF 29.9–30.9 Гц).

2.3.2 Взаимодействие алифатических трифторметилсодержащих 1,3-дикетонов и 2-трифторацетилциклоалканонов с тиобензоилгидразином Конечными продуктами реакций алифатических субстратов 13, 14, 17, 19, 20 с тиобензоилгидразином являются 1,3,4-тиадиазолы 13с, 14с, 17с, 19с, 20с (схема 12).

Схема R Bu- t F3C F3C Me HN S N S O + N O N R' R' = H Ph Ph CFR 69% 21c(II) 13c, 14c, 17c, 19c, 20c, 11c HN S O 32-69% N (II) Ph R' H CF3 R CFCFили R' R O OEt O O R-R' = -(CH2)n(CH2)n O F3C N (I) + N HO N S N H2N S Ph NH Ph 14c(I), 17c(I) 25c, 26c Ph S 51-67% 48-74% c R' = H, R = Me (14), Bu (17), i-Bu (19), sec-Bu (20), t-Bu (21) -H2O R-R' = -(CH2)n- n = 3 (25), 4 (26) OH OH R' = H CFCFF3C R = CF3 (11) F3C NH NH N N HO HO S Ph S Ph 11c' 87% В двух случаях удалось выделить первоначально образующиеся пиразолины 14с(I) и 13 17с(I) (ЯМР С: С5, к, 93.25 и 95.35 м.д. JCF 33.9 Гц), перециклизация которых через нефиксируемую 1,3,4-тиадиазолиновую форму и последующее отщепление трифторацетона приводит к ароматическим производным 14c и 17c. Сходные результаты получены в случае 2-трифторацетилциклоалканонов 25 и 26, однако трифторацетильная группа в силу структурных особенностей исходных 1,3-дикетонов остается в составе конечных продуктов (ЯМР 13С: COCF3, 191.44 и 191.69 м.д., к, 2JCF 35.9/34.9 Гц).

Реакция трифторацетилпинаколина 21 с тиобензоилгидразином завершается 13 образованием 1,3,4-тиадиазолина 21с(II) (ЯМР С: С2, к, 82.46 м.д. JCF 29.9 Гц), строение которого сохраняется в растворах (схема 12).

Сложная последовательность превращений наблюдалась при изучении взаимодействия гексафторацетилацетона 11 с тиобензоилгидразином (с). Первоначально образуется один из диастереомеров пиразолидина 11с, структура которого подтверждена данными элементного анализа, ИК-спектроскопии, спектроскопии ЯМР 1Н и С, а также масс-спектрометрии. В CDCl3 через несколько дней спектроскопия ЯМР фиксирует установление конфигурационного равновесия между диастереомерами пиразолидина 11с (4:1) и таутомерного равновесия 1,3,4-тиадиазолин - 5-гидрокси-2пиразолин (3:1).

2.4 Взаимодействие эфиров ацилпировиноградных кислот с ацилгидразинами Представлялось интересным установить, насколько результаты, полученные при изучении взаимодействия перфторалкилсодержащих 1,3-дикетонов с ацилгидразинами, позволяют оценить регионаправленность реакции этих нуклеофилов с другими 1,3-ДКС, имеющими терминальный электроноакцепторный заместитель. С этой целью изучено взаимодействие ряда эфиров ацилпировиноградных кислот RCOCH2COCO2Alk с ацилгидразинами.

По сравнению с перфторалкильной, алкоксикарбонильная группа обладает менее выраженными электроноакцепторными свойствами. Это должно приводить к меньшей стабильности гидроксигидразина ГII в отношении отщепления воды по сравнению с аналогичным фторированным интермедиатом. Таким образом, следует ожидать повышения доли продуктов конденсации по направлению II.

2.4.1 Взаимодействие эфиров алифатических ацилпировиноградных кислот с гидразидами По сравнению с перфторалкилсодержащими 1,3-ДКС в ряду ацилпируватов 31-изменение регионаправленности при взаимодействии с гидразидом бензойной (а) кислоты наблюдается уже при переходе от алкильных заместителей нормального строения к изопропильной группе (схема 13). Для фторированных субстратов даже терминальный трет-бутильный заместитель не гарантирует 100%-ной региоселективности реакции.

Схема CO2Et R CO2Et R R MeO2C CO2Alk O H2N N R N N (I) NH (II) N HO N R' N HO + H O O O R' O R' O O Ph 31-a, б 36a(II), 37a(II) 34a(II), 35a(II) 31a(I)-33a(I) 34б(II)-37б(II) 57-80% B AE (Z) 49-96% Alk = Me R = Me (31), Et (32), Pr (33); Alk = Et R = i-Pr (34), sec-Bu (35), t-Bu (36), OEt (37), R' = Ph (a), 2-Py (б) Продукты конденсации, соответствующие направлению I реакции, имеют 5-гидрокси2-пиразолиновое строение и не склонны к таутомерным переходам. Производные 34а(II)-37а(II) – гидразоны или 5-гидрокси-2-пиразолины. Соединения, полученные при взаимодействии ацилпируватов 34-37 с гидразидом пиколиновой кислоты (б) показывают большую склонность к существованию в линейной гидразонной форме (табл. 7), что можно объяснить образованием внутримолекулярной водородной связи между протоном амидной NH-группы и атомом азота пиридинового цикла.

Наблюдаемые кольчато-цепные равновесия представлены в таблице 7.

Табл. 7. Структура производных 34а(II)-37а(II) и 34б(II)-37б(II) в кристаллическом состоянии и состав таутомерных смесей в CDCl3, 20-25°С структура в таутомерный состав в № соед. R R кристаллах CDCl34а(II) i-Pr Ph В В (>98%) 35а(II) sec-Bu Ph В В (95%), АZ (5%) 36а(II) t-Bu Ph АЕ В (10%), АЕ (5%), АZ (85%) 37а(II) OEt Ph АЕ АЕ (5%), АZ (95%) 34б(II) i-Pr 2-Py АZ В (9%), АЕ (4%), АZ (87%) 35б(II) sec-Bu 2-Py АZ АЕ (4%), АZ (96%) 36б(II) t-Bu 2-Py АZ АЕ (5%), АZ (95%) 37б(II) OEt 2-Py АZ АЕ (5%), АZ (95%) РСА, выполненный для соединения 31а(I), подтвердил циклическое строение и направление конденсации по ацетильной карбонильной группе. Строение соединений 31а(I)-33a(I), 34a(II)-37a(II) и 34б(II)-37б(II) доказано на основании совокупности данных ИК- и спектроскопии ЯМР при сравнении со спектральными характеристиками соединения 31а(I). В спектрах ЯМР 13С характеристичным является положение сигнала атома углерода С5 региоизомерных 5-гидрокси-2-пиразолинов. Для производных 31а(I)33a(I) этот сигнал находится в области 89.57–89.74 м.д., для пиразолинов 34а(II) и 35а(II) он располагается при 100.92–101.09 м.д.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |






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