WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Вицинальные КССВ протонов во всех трех соединениях примерно одинаковые: 3J1,6а = 5.6-6.5, 3J3а,6а = 9.3-9.6, 3J3,3а = 7.8-8.4 Гц, поэтому для определения конфигурации аддуктов мы воспользовались методом спектроскопии 2D NOESY. Указанная структура продуктов 37a,b и 38 соответствует разрешенному в термических условиях конротаторному раскрытию трансдизамещенных азиридинов 3a,b и 4b в цис-азометинилиды и их последующему согласованному 1,3-диполярному циклоприсоединению к двойной связи N-фенилмалеимида. При этом из двух возможных при таком механизме реакции аддуктов образовались только менее напряженные изомеры экзо-типа.

2.2.2. Реакции азиридинов 1,2,4а и 6a,b с диметилацетилендикарбоксилатом Диметилацетилендикарбоксилат (ДМАД) b является одним из наиболее активных и часто используемых диполярофилов, и реакции с его участием стали следующим этапом нашей работы. В качестве объектов мы выбрали соединения 1,2,4а и 6а,b. При этом температура и продолжительность нагревания, необходимые для завершения реакции каждого азиридина, оказались такими же, как и в опытах с N-фенилмалеимидом. Только в случае азиридина 1 его полное исчезновение из реакционной смеси было зафиксировано всего через 1.5 ч при 150°С, поэтому мы предполагаем участие ДМАД b на стадии раскрытия цикла, что дополнительно подтверждается получением смеси изомерных продуктов.

Во всех случаях выделены соединения (39-44), образование которых можно трактовать как результат 1,3-диполярного циклоприсоединения к ДМАД соответствующих азометинилидов. Из них ранее были известны лишь пирролы 40,44, отождествленные с описанными в литературе препаратами по спектрам ПМР.

MeO2C CO2Me MeO2C CO2Me CO2Me CO2Me 220oC + PhthN N + PhthN N HN 3 ч CO2Me CO2Me CO2Me MeO2C CO2Me MeO2C b 39 _ 6a 50% 6b 20% 42% RNC MeO2C RCO2Me CO2Me CO2Me + PhthN N PhthN N b PhthN N HN CO2Me CO2Me CO2Me RPh NC Ph R1 R1 CN СN 150°C, 1.5 ч 41, 33% 2 CN Ph 120°C, 2 ч 42, 77% 4а CO2Me Ph 150°C, 3.5 ч 43, 32% 44, 21% Строение всех новых соединений установлено по данным спектроскопии ЯМР 1Н и 13С, масс-спектроскопии, элементного анализа. В некоторых случаях для определения структуры и конфигурации продуктов применялись дополнительные методы (NOESY, РСА). Для N-фталимидопирролинов 39,41-43 характерно медленное в шкале времени ЯМР вращение по связи N–N, что проявляется в спектрах ЯМР в уширении сигналов атомов Са,b и исчезновении сигналов имидных атомов углерода, а иногда и в искажении симметрии мультиплета фталимидных протонов. В углеродных спектрах 2-пирролинов 39 и 41 наблюдается даже удвоение сигналов атомов углерода фталимидной группы.

2.2.3. Реакции спироазиридинов 7а-с с диполярофилами Спироазиридины 7а-с интересны как потенциальные источники необычных азометинилидов, один из атомов углерода которых находится в составе цикла. Однако азиридины 7а-с неустойчивы на воздухе, и мы не смогли выделить соединение 7с в чистом виде, хотя и зафиксировали его образование методом ТСХ. Их 1,3-диполярное циклоприсоединение к диполярофилам a-d дает спиросочлененные аддукты 45-47 и оксазолы 48 в указанных соотношениях.

O NPhth X NPhth O O N N N a-d + + O EWG O O EWG 7a X = NOX b X = Cl X 45a-c, 46a,b, 47a 48a,b c X = Me Условия реакций азиридинов 7а-с с диполярофилами a-d и выходы продуктов (аддукт / оксазол 48, %) a b c d 7a 75°С, 8 ч 87 / 0 66 / 5 25 / 30 0 / 7b 55°С, 9 ч 95 / 0 77 / 14 0 / 28 0 / 7c 25°С, 1.5 д 34 / 02 0 / 0 0 / 0 0 / Видно, что при уменьшении акцепторного характера заместителя в пара-положении фенильного кольца азиридинов 7 оптимальная температура проведения реакции заметно понижается, что полностью согласуется с результатами нагревания в присутствии диполярофилов дизамещенных соединений (раздел 2.2.1, 2.2.2). То есть, действительно, для N-фталимидоазиридинов с заместителями различного электронного характера у соседних Выход на две стадии.

атомов углерода образование азометинилидов происходит легче по сравнению с только акцепторнозамещенными соединениями.

Конфигурация аддуктов 45,47 вполне предсказуема, но для ее дополнительного подтверждения мы воспользовались методом спектроскопии NOESY. И здесь везде получен только один изомер из двух возможных при таком механизме (менее стерически напряженный), то есть реакция протекала стереоселективно.

7a 7b 7c NO2 Cl PhthN PhthN PhthN O O O N N N a 45a 45b 45c O O O O O O N N N O O O Ph Ph Ph NO2 Cl PhthN PhthN O O N N b 46a 46b CO2Me CO2Me O O CO2Me CO2Me NOPhthN O N c 47a CO2Me O CO2Me Образование оксазолов 48а,b есть результат 1,5-диполярной электроциклизации промежуточного азометинилида V вследствие неизбежной пространственной близости одной из двух кетогрупп к концевому атому углерода 1,3-диполя. Потеря фталимидного фрагмента при этом может происходить двумя путями. Азометинилид V, образующийся в термических условиях при конротаторном раскрытии азиридинового цикла 7, может либо циклизоваться в оксазолин VI с последующим отщеплением фталимида, либо сразу превращаться в нитрилилид VII, который затем замыкается в оксазол 48.

O NPhth O NPhth O NPhth +N Ar N _ N con Ar _ + Ar O O O V - PhthNH O O NPhth N N Ar _ + O Ar O - PhthNH VI VII O N O Ar 2.3. Термическая изомеризация N-фталимидоазиридинов Как уже упоминалось, в результате нагревания азиридина 5 в присутствии N-фенилмалеимида продукт циклоприсоединения получен не был. Для понимания происшедшего мы нагрели азиридин 5 при той же температуре в отсутствие диполярофилов, и за 6 ч он полностью исчез, а спектр ЯМР 1Н реакционной смеси представлял собой практически чистый спектр соединения, которому мы приписываем структуру 49. Аналогичный результат (имины 50, 52a,b) получен и при нагревании азиридинов 2 и 13a,b, хотя в последних двух случаях мы рассчитывали на внутримолекулярное циклоприсоединение азометинилидов к кратной связи в боковой цепи. Однако нагревание до полного исчезновения азиридина 1, имеющего две акцепторные группы при атомах углерода, привело лишь к сильному осмолению.

R R PhthN N PhthN N PhthN N NC Ph Ph Ph 5 R = Ph 120oC, 6 ч 49, ~100% 2 R = CN 120oC, 5 ч 50, 16% 51, 4% 13a R = CO2All 150oC, 6 ч 52a, 40% 13b R = CO2Prop 150oC, 10 ч 52b, 41% Следует отметить, что во всех случаях было зафиксировано только по одному из двух возможных региоизомерных иминов, структура которых следует из проявления ЯЭО между орто-протонами фенильной группы и протоном СН=N в их спектрах NOESY. Образование гидразона 51 можно трактовать как результат побочного процесса раскрытия связи C-N азиридина 2 в жестких условиях реакции.

Аналогичные продукты были получены и при нагревании азиридина 2 в присутствии некоторых несимметричных непредельных соединений (нитрил и метиловый эфир (Е)-коричной кислоты, этиловый эфир (Е)-3-фенил-2-цианопропеновой кислоты). По данным ЯМР Н, реакционная смесь после исчезновения исходного азиридина состояла из неизрасходованного диполярофила, фталимида, имина 50 и/или гидразона 51 и неидентифицируемых продуктов осмоления. По-видимому, здесь барьер активации бимолекулярной реакции азометинилида с малоактивными диполярофилами оказался выше, чем для мономолекулярной изомеризации, которая и стала предпочтительным процессом.

Таким образом, образование иминов типа 50 – общее направление термических превращений дизамещенных N-фталимидоазиридинов, имеющих хотя бы один арильный заместитель, протекающее региоселективно: в продукте фталимидная группа находится при атоме углерода с более электроноакцепторным заместителем, и чем выше его акцепторные свойства, тем выше устойчивость имина. Мы предполагаем, что этот процесс происходит как 1,2-сдвиг фталимидной группы от атома азота к атому углерода в азометинилиде, скорее всего, по согласованному механизму.

2.4. Термические превращения N-фталимидоазиридинов с кратной связью в боковой цепи 2.4.1. Нагревание азиридинов 14-Исследование превращений азиридинов 14-17 предпринято с целью изучения возможности термической генерации и последующего внутримолекулярного 1,3-диполярного циклоприсоединения соответствующих азометинилидов к кратной связи в боковой цепи или к ароматической системе. Через 5 ч при 180°С исходные соединения, действительно, исчезали, но при этом в спектрах ПМР реакционных смесей не появлялись сигналы ожидаемой мультиплетности в области 2-6 м.д. Зато общим продуктом всех реакций оказался фталоилгидразон ацетальдегида 53, механизм образования которого не слишком очевиден.

R выход 53, % O 14 Ph–CC– 180oC Ph 15 Ph PhthNN=CHCHR O 5 ч 16 4-O2NC6H4 N 14-17 NPhth 17 O Мы предлагаем схему, ключевой стадией которой является перегруппировка типа Коупа исходного азиридина в соединение VIII. Оно далее гидролизуется в аминаль IX, легко распадающийся до енамина X. На заключительном этапе происходит его изомеризация в гидразон 53. В отличие от ранее описанных реакций, здесь не участвует возможный азометинилид, что, однако, согласуется с трудностью генерации диполей из азиридинов с одним стабилизирующим заместителем. Насколько нам известно, примеры подобных превращений азиридинов до сих пор описаны не были.

Ph NPhth N NPhth O N R O 14-180oC Ph Ph NPhth NPhth H2O NPhth O N HN PhCHO + RCOOH + HO N R O VIII IX X 2.4.2. Нагревание азиридинов 8-Заключительной частью нашей работы стало исследование превращений, происходящих при нагревании азиридинов 8-12. В этих соединениях орто-расположение азиридинового цикла и боковой цепи с кратной связью позволяло рассчитывать на легкое протекание внутримолекулярного циклоприсоединения вследствие пространственной близости реагирующих фрагментов. И действительно, в результате нагревания аллилоксизамещенных азиридинов 8а и 9а были получены ожидавшиеся конденсированные производные N-фталимидопирролидина 54 и 55 в виде смесей двух диастереомеров в соотношении ~2:1.

Наиболее ясно различие между диастереомерами проявляется в величинах вицинальных КССВ пары узловых протонов, и сопоставление их с литературными данными позволяет заключить, что основными компонентами смесей являются изомеры с цис-сочленением пяти- и шестичленного колец, а минорными – с транс-сочленением. Ориентация заместителя R следует из данных NOESY, которые дополнительно подтверждают характер сочленения колец.

H NPhth PhthN R N H9b N J(3a-9b) = ~5.5 Гц цис ~10.5 Гц трансR 6 ч H3a O O 8a R = CO2Me 150oC 54, 10% цис : транс = 2.3:9a R = CN 120oC 55, 50% цис : транс = 2.2:Строение соединений 54 и 55 отвечает разрешенному при нагревании конротаторному раскрытию транс-азиридина и указывает на согласованный характер циклоприсоединения. При этом возможны два переходных состояния, различающихся ориентацией диполя и двойной связи, что и приводит к продуктам с цис- и транс-сочленением пяти- и шестичленного колец.

H PhthN R NPhth N H N R H H H NPhth O H O N H H цис-54,R, con H PhthN R O NPhth N H +N R 8,9a H H H H H O O H транс-54,Неожиданным оказался результат нагревания азиридина 10a. В этом случае в спектре ПМР сильно осмолившейся реакционной смеси мы не наблюдали даже следов ожидавшегося аддукта, а единственным продуктом, который из нее удалось выделить, являлся хроменопиридин 56.

Такое строение подтверждается его масс-спектром, данными спектроскопии ЯМР, NOESY и элементного анализа. Наиболее вероятной представляется следующая схема образования соединения 56. Сначала происходит превращение азиридина 10a в оксазол XI, затем следует внутримолекулярная реакция Дильса-Альдера, сопровождаемая отщеплением молекулы воды от интермедиата XII.

NPhth NEtN N CONAlk2 150oC, 7 ч O O 10a Alk = Et 56, 13% _ 11 Alk = i-Pr - H2O NEtNPhth NPhth N N NEt2 O +N N _ O + _ - PhthNH Ar Ar O O O NEtO NEtXI XII Однако опыт с диизопропильным аналогом 11 не дал подобного результата. Повидимому, разветвленная диизопропиламидная группа создает большие стерические препятствия для осуществления реакции по представленному механизму, и азиридин (либо промежуточные продукты) разлагается в жестких условиях.

Нагревание азиридинов 8-10b с тройной связью в боковой цепи во всех случаях привело к ожидаемым продуктам 1,3-диполярного циклоприсоединения: конденсированным производным пирролина и пиррола 57-61.

PhthN H R PhthN R N N HN H 6-7 ч R + O O O R 8b CO2Me 150°C 57, 53% 58, 9% 9b CN 120°C 59, 91% – 10b CONEt2 150°C 60, 11% 61, 11% Примечательно, что для сходно замещенных азиридинов с двойной 8-10а и тройной 8-10b связью в боковой цепи для примерно одинакового времени завершения реакций требуются одинаковые температуры нагревания (120°С для соединений с группой CN 9a,b и 150°С для соединений с CO2Me 8a,b и CONEt2 10a,b), то есть и для внутримолекулярных реакций азиридинов скорость определяющей стадией является образование азометинилида.

Разные выходы сходно замещенных продуктов циклоприсоединения по двойной и по тройной связи, на наш взгляд, являются следствием пространственных факторов. Как уже было показано (ср. для 8а и 9а), в переходном состоянии плоскость двойной связи должна быть копланарна плоскости илидного фрагмента. Для тройной связи, имеющей осевую симметрию, определенной ориентации не требуется, что приводит к увеличению доли реакции циклоприсоединения среди конкурирующих процессов разрушения азометинилида.

Азиридины 12a,b с дополнительным акцепторным заместителем в азиридиновом цикле при 90°С полностью исчезают за 5 ч. Однако вместо продуктов внутримолекулярного 1,3-диполярного циклоприсоединения в обоих случаях с хорошими выходами были выделены только 5-метоксиоксазолы 62a,b – результат 1,5-диполярной электроциклизации образующихся азометинилидов, что, как и в случае спироазиридинов 7, по-видимому, объясняется неизбежной пространственной близостью к связи С=О одной из двух соседних сложноэфирных групп.

CO2Me CO2Me PhthN PhthN + _ N N CO2Me _ + OMe O OR OR - PhthNH NPhth CO2Me N CO2Me N OMe 90oC, 5 ч O CO2Me OR OR 12a R = All 62a, 86% b R = Prop b, 79% 2.5. О механизмах термических превращений N-фталимидоазиридинов Полученные результаты позволяют считать, что первой стадией процессов, происходящих при нагревании N-фталимидоазиридинов, почти во всех случаях является разрешенное в термических условиях правилами сохранения орбитальной симметрии конротаторное раскрытие азиридинового цикла в соответствующий азометинилид. Далее, в зависимости от заместителей в диполе и состава реакционной смеси, для него возможны три конкурирующих направления превращений: изомеризация в имин с миграцией фталимидной группы, 1,5-диполярная электроциклизация в оксазолы, а при наличии подходящего диполярофила – циклоприсоединение по его кратной связи.

Pages:     | 1 || 3 |






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