Диссертация (2-Арил-5-(триметилсилил)-1-этоксипент-1-ен-4-ин-3-оны в синтезе азотистых гетероциклов)

Санкт-Петербургский государственный университетНа правах рукописиГолубев Павел Романович2-Арил-5-(триметилсилил)-1-этоксипент-1-ен-4-ин-3-оныв синтезе азотистых гетероцикловСпециальность 02.00.03 – органическая химияДиссертация на соискание учёной степеникандидата химических наукНаучный руководитель:доктор химических наук,профессор М. А. КузнецовСанкт-Петербург20151ОглавлениеI. Введение.............................................................................................................................................. 4II. Обзор литературы. Сопряжённые ениноны в синтезе карбо- и гетероциклов .................. 62.1.

Линейно сопряжённые пент-2-ен-4-ин-1-оны .......................................................................... 62.1.1.В синтезе карбоциклических соединений ..................................................................... 62.1.2.В синтезе гетероциклических соединений .................................................................. 102.1.3.Реакции, приводящие к образованию двух и более циклов ....................................... 192.1.4.Ениноны как источник фурилкарбеноидов .................................................................

222.2. Кросс-сопряжённые пент-1-ен-4-ин-3-оны ............................................................................. 332.2.1.В синтезе карбоциклических соединений ................................................................... 332.2.2.В синтезе гетероциклических соединений .................................................................. 362.3. Кросс-сопряжённые 2-метиленбут-3-ин-1-оны ...................................................................... 422.3.1.В реакциях с мононуклеофилами. Синтезы алленов .................................................. 422.3.2.В синтезе карбоциклических соединений ................................................................... 442.3.3.В синтезе гетероциклических соединений ..................................................................

462.3.4.В синтезе фуранов .......................................................................................................... 502.4. Линейно сопряжённые пент-4-ен-2-ин-1-оны ........................................................................ 572.5. Алкендиины с сопряжённой карбонильной группой .............................................................

58III. Обсуждение результатов ............................................................................................................ 613.1.Синтез исходных соединений ............................................................................................... 613.2.Реакции енинонов с гидразинами. Синтез алкинилпиразолов .......................................... 693.2.1.Оптимизация условий реакции енинона 4c с гидразином 29с..................................

693.2.2.Реакции енинонов 4 с моноарилгидразинами ............................................................. 713.2.3.Реакции енинона 4а с гидразинами 32а-е .................................................................... 743.3.Реакции с амидинами. Синтез 4-этинилпиримидинов ....................................................... 783.4.Реакции енинонов 4 с аминами. Синтез 2-(триметилсилилметилен)- пиррол-3-онов .... 823.5.Реакции с N-незамещёнными 3(5)-аминопиразолами. Синтез пиразоло[1,5a]пиримидинов .......................................................................................................................

91IV. Экспериментальная часть ......................................................................................................... 954.1. Синтез исходных соединений .................................................................................................. 954.2. Общая методика синтеза кетонов 3a-e .................................................................................... 994.3. Общая методика синтеза енинонов 4a-e ...............................................................................

1004.4. Синтез пиразолов 30/31 и 33/34 ............................................................................................. 1024.5.Синтез пиримидинов 35 ...................................................................................................... 10624.6.Синтез пирролонов 39 ......................................................................................................... 1124.6.1.Общая методика синтеза енаминов 38.

...................................................................... 1124.6.2.Общая методика синтеза пирролонов 39 ................................................................... 1144.7.Общая методика синтеза пиразолопиримидинов 41 ........................................................

120V. Выводы .......................................................................................................................................... 122VI. Список литературы ................................................................................................................... 123VII. Благодарности........................................................................................................................... 139VIII.

Приложение ............................................................................................................................. 1403I. ВведениеСоединения с двойной и тройной углерод-углеродными связями, сопряженными скарбонильнойгруппой(сопряжённые алкениноны), широко используются в синтезеразнообразных карбо- и гетероциклов (см. раздел II). За последние десять лет количество работ,посвященных превращениям таких енинонов, заметно увеличилось, прежде всего, вследствиебурного развития катализа комплексами и солями переходных металлов. В каталитическихусловиях становятся возможными процессы с участием обычно неактивных групп, что,естественно, расширяет границы использования соединений.

Однако «традиционные»конструктивные реакции имеют свою привлекательность, обусловленную доступностьюсубстратов и реагентов и простотой исполнения, что обеспечивает актуальность поиска иразработки новых некаталитических реакций с целью синтеза сложных структур.На сегодняшний день в литературе можно найти примеры использования всех четырехвозможных типов енинонов: линейно сопряжённых соединений со структурными фрагментамипент-2-ен-4-ин-1-она (A) и пент-4-ен-2-ин-1-она (B), а также кросс-сопряжённых пент-1-ен-4ин-3-онов (C) и 2-метиленбут-3-ин-1-онов (D). Относительное расположение трёх кратныхсвязей влияет на доступность и активность этих соединений.

Этим же определяется инаправление их дальнейших превращений, в итоге которых одна кратная связь, как правило,остается незатронутой.В ходе наших исследований мы разработали простой метод синтеза нового типа такихсоединений со скелетом 5-(триметилисилил)-1-этоксипент-1-ен-4-ин-3-она 11. Они относятся кклассу С и имеют три электрофильных центра, поэтому при взаимодействии с нуклеофиламиможно ожидать образования нескольких типов продуктов. В то же время, наличиеэтоксигруппы позволяет надеяться на высокую реакционную способность β-атома углеродадвойной связи и, как следствие, на высокую региоселективность присоединения нуклеофилов вцелом.

Если фрагмент –C≡C–Si(CH3)3 сохранится в молекуле продукта, то легко удаляемаятриметилсилильная группа открывает возможности дальнейшей модификации соединений, а сдругойстороны,такиепревращениямогутстатьудобнойальтернативойметалл-катализируемым реакциям введения тройной связи.1Нумерация соединений и схем в главах I-III независимая4Поэтому целью диссертационной работы стало исследование взаимодействия енинонов 1 сразличными моно- и бинуклеофилами. В качестве нуклеофилов были выбраны наиболеедоступные и активные азотсодержащие соединения: амины 2, гидразины 3 и амидины 4, атакже гетероциклические аналоги последних – 1H-пиразол-5-амины 5. Варьированиезаместителей в енинонах и нуклеофилах позволяет изучить влияние электронных и стерическихфакторов на возможность и ход превращений и определить границы применимостипредлагаемых реакций.В результате нами разработаны новые эффективные пути синтеза функционализированныхпяти- и шестичленных азотистых гетероциклов с кратными связями в боковой цепи:5-(триметилсилилэтинил)пиразолов 6, 4-этинилпиримидинов 7, 2-(триметилсилилметилен)пиррол-3-онов8и7-(триметилсилилэтинил)пиразоло[1,5-а]пиримидинов9.Всеэтисоединения, как и исходные ениноны 1, получены нами впервые.Помимо введения, диссертация включает в себя литературный обзор, обсуждениерезультатов, экспериментальную часть, выводы, список цитируемой литературы и приложение.Литературный обзор дает исчерпывающее представление об описанных на сегодняшний деньпримерах использования енинонов в синтезе карбо- и гетероциклических соединений.

Вэкспериментальной части изложены методики проведённых реакций, а также дано описаниефизических свойств и спектральных характеристик полученных в ходе работы соединений.Основное содержание работы опубликовано в трех статьях в ведущих международныхжурналах [1-3] и представлено в виде девяти докладов (из них три устных) на международных ивсероссийских конференциях [4-12].5II. Обзор литературы.Сопряжённые ениноны в синтезе карбо- и гетероцикловЦентральными объектами исследования в нашей работе стали кросс-сопряжённыесоединения со скелетом пент-1-ен-4-ин-3-она. Поэтому литературный обзор посвящён химииалкенинонов (далее просто “ениноны”), а именно, их использованию в синтезе карбо- игетероциклов. Несмотря на то, что ениноны представляют достаточно хорошо изученный класссоединений, а их превращения разнообразны и могут приводить к широкому кругу продуктов,нам удалось найти лишь один обзор, посвящённый химии енинонов, в котором былирассмотрены только реакции бензаннелирования под действием катализаторов на основе золотаи меди [13].

Мы же попытались собрать и систематизировать литературу, посвящённуюиспользованию всех четырёх типов енинонов в синтезе как карбо-, так и гетероциклическихсоединений.2.1. Линейно сопряжённые пент-2-ен-4-ин-1-оны2.1.1. В синтезе карбоциклических соединенийБензаннелирование сопряжённых енинов под действием палладиевых катализаторовпредставляет собой удобный и хорошо изученный способ синтеза ди- и тризамещённыхбензолов [14].Вероятно, главным ограничением этого метода является то, что 1,2- и 2,4-дизамещённыеенины с алкильными или ароматическими группами оказались непригодны для данногопревращения. С другой стороны, было показано, что электронодефицитные енины 1 легковступают в реакцию гомосочетания с образованием моно- и дизамещённых производныхбензойной кислоты 2 [15, 16].Введение карбонильной группы активирует соединения 1 по сравнению с аналогичнымидиалкил- и диарилзамещёнными енинами, и конечные продукты образуются с хорошимивыходами.