Автореферат (Окислительное присоединение N-аминофталимида к сопряженным непредельным карбонильным соединениям и иминам как путь к 1,3-оксазолам, 1,2- и 1,3-диазолам)

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТНа правах рукописиСтукалов Александр ЮрьевичОкислительное присоединение N-аминофталимида к сопряженнымнепредельным карбонильным соединениям и иминам как путь к1,3-оксазолам, 1,2- и 1,3-диазоламСпециальность 02.00.03 – органическая химияАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата химических наукСанкт-Петербург2018Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательномучреждении высшего образования «Санкт-Петербургский государственныйуниверситет»Научный руководитель:доктор химических наук, профессорКузнецов Михаил АнатольевичОфициальные оппоненты:доктор химических наук, профессор ТрушковИгорь Викторович, ФГАОУ ВО «Российскийуниверситет дружбы народов»доктор химических наук, доцент МакаренкоСергей Валентинович, ФГБОУ ВО «Российскийгосударственный педагогический университет им.А.И.

Герцена»Ведущая организация:ФГБУН Институт органической химии им. Н.Д.Зелинского РАН (Москва)Защита состоится 21 июня 2018 г. в 11:00 часов на заседании диссертационногосовета Д 212.232.28 по защите докторских и кандидатских диссертаций при СанктПетербургском государственном университете по адресу: 199004, СанктПетербург, Средний пр., д. 41/43, Большая химическая аудитория.С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. А. М.

Горького,СПбГУ, Университетская наб., д. 7/9 и на сайте www.spbu.ruАвтореферат разослан «____» ___________ 2018 г.Учёный секретарьдиссертационного совета/В. Н. Сорокоумов/1. Общая характеристика работыАктуальность темы. Азиридины нашли широкое применение ворганическом синтезе благодаря тому, что энергия напряжения трехчленного циклаявляется движущей силой множества различных реакций, идущих с егораскрытием. Если с азиридиновым циклом связан непредельный заместитель,становятся возможными разнообразные превращения в азагетероциклы большегоразмера, например, переход от азиридинов к азотсодержащим пятичленнымгетероциклам.

Это создаёт предпосылки для разработки новых общих методовсинтеза азолов на основе трансформаций легкодоступных производных азиридинас непредельными функциональными заместителями. Оксазольный циклприсутствует в структурах ряда макроциклических природных соединений исинтетических препаратов.

Некоторые оксазолы обладают флуоресцентнымисвойствами, что может найти применение в создании перспективных оптическихматериалов и сенсорных элементов. Алкинильный заместитель служит удобным,легко функционализируемым блоком для построения более сложных систем,однако немногочисленные известные синтезы 5-алкинилоксазолов приводят к нимс весьма умеренными суммарными выходами. Поэтому разработкаальтернативного подхода к синтезу этих веществ представляет актуальную задачу.Важность соединений, содержащих пиразольный и имидазольный фрагмент, ненуждается в доказательствах: они проявляют разнообразную биологическуюактивность, могут использоваться как люминофоры и лиганды в комплексахпереходных металлов.Очевидно, что разработка новых методов синтеза пятичленных азотистыхгетероциклов – оксазолов, пиразолов и имидазолов – является актуальнымнаправлением. А целью данной диссертационной работы стало исследованиевозможности получения этих азолов путём окислительного присоединения Nаминофталимида к α,β-непредельным кетонам и иминам и последующегорасширения цикла N-фталимидоазиридинов с непредельными заместителями.Научная новизна, теоретическая и практическая значимость работыВ результате проделанной работы разработан новый метод синтеза5-(триметилсилилэтинил)оксазолов, основанный на термолизе 2-(3-(триметилсилил)пропиноил)азиридинов, полученных из легко доступных замещенныхакриловых кислот и бис(триметилсилил)ацетилена.Получен и охарактеризован широкий рядисследованных 2-имидоил-1-фталимидоазиридинов.ранеепрактическинеПоказано, что от соединений с 1-азадиеновым скелетом можно перейти как к1-арилпиразолам, так и к 1-арилсульфонилимидазолам.

Определяющую роль вэтом играет заместитель при атоме азота в исходных α,β-непредельных иминах.3Обнаружено, что термическое расширение цикла 2-сульфонилимидоил-1фталимидоазиридинов сопровождается внутримолекулярной 1,3-миграциейсульфонильного заместителя от одного атома азота к другому и приводит к менеестерически загруженным 1-сульфонилимидазолам.Положения, выносимые на защиту:Способ получения ди- и тризамещенных 5-(триметилсилилэтинил)оксазоловна основе легко доступных акриловых кислот и бис(триметилсилил)ацетилена.Образование1,3,5-триарилпиразоловсзаданнымрасположениемзаместителей в результате [4+1]-аннелирования 1,2,4-триарил-1-азабута-1,3-диенови синтетического эквивалента фталимидонитрена.Способсинтезанеизвестныхранее2-(N-сульфонилимидоил)-1фталимидоазиридинов и их термическое расширение в N-сульфонилимидазолы,включающее внутримолекулярную миграцию сульфонильной группы.Методология и методы исследования.

При выполнении диссертационнойработы использовались методы классической органической химии для синтезасоединений и современные инструментальные методы исследования (1D и 2Dспектроскопия ЯМР на различных ядрах, масс-спектрометрия, рентгеноструктурный анализ) для их характеристики и подтверждения строения.Личный вклад автора состоит в активном участии в формулировке цели,задач и выводов данной диссертационной работы, в выработке методологииисследования, в получении экспериментальных данных и последующейинтерпретации собранных результатов, а также в подготовке докладов наконференциях и написании статей по теме исследования.Степень достоверности и апробация работы.

Основное содержаниедиссертационной работы опубликовано в трёх статьях в рецензируемыхмеждународных журналах. Результаты исследования доложены на трёхВсероссийских конференциях.Структура и объем работы. Диссертация изложена на 162 стр. и включаетвведение, литературный обзор, обсуждение результатов, экспериментальную часть,выводы, список сокращений и условных обозначений, список цитируемойлитературы, насчитывающий 177 наименований, и приложение. Основнымпредметом обсуждения в данной работе являются 2-ацил- и 2-имидоилазиридины иих превращение в азолы.

В соответствии с этим, литературный обзор посвященреакциям расширения азиридинового цикла с непосредственно связанныминепредельнымизаместителямивазагетероциклыбольшегоразмера.Экспериментальная часть содержит методики проведённых реакций, а такжеописание физических свойств и спектральных характеристик полученных в ходеработы соединений.42. Основное содержание работыДанная работа посвящена разработке нового общего подхода к синтезу азолов31,34,46 путём окислительного присоединения N-аминофталимида к алкенинонам3 и непредельным иминам 8,12, и последующих термических превращенийполученных N-фталимидоазиридинов 5,13 (номера соединений соответствуюттексту диссертации).2.1.Синтез исходных соединенийЕниноны 3a-k (табл.

1) получили ацилированием бис(триметилсилил)ацетилена (BTMSA) хлорангидридами, синтезированными из непредельных кислот 2 иоксалилхлорида. По аналогии с ацилированием по Фриделю-Крафтсу, в этойреакции требуется использование эквивалента хлорида алюминия. Замещениевторой триметилсилильной группы не происходит, так как введенный к тройнойсвязи электроноакцепторный заместитель существенно понижает ее активность.Соединения 3b,d,g-k получены впервые, а кетоны 3a,c,e,f описаны в литературе.Состав и строение всех новых соединений подтверждены с помощью спектровЯМР 1H и 13С и масс-спектров высокого разрешения.5Таблица 1R1Кислота19a19b19c19d19e19f19g19h19i19j19k20i*R24-NO2C6H4H4-ClC6H4HPhH4-MeC6H4H4-MeOC6H4H2-ThienylH3-ThienylHN-Phenylpyrazol-4-ylHPhPhPh4-MeOC6H4Ph4-NO2C6H4PhPhХлорангидридЕнинонВыход, %2a2b2c2d2e2f2g2h2i2j2k2l*3a3b3c3d3e3f3g3h3i3j3k3l*7384919082828977848266-* (Z)-изомер.Попытка синтеза кетона 3l с (Z)-конфигурацией двойной связи изхлорангидрида 2l не увенчалась успехом.

Оказалось, что этот хлорангидрид вприсутствии AlCl3 не взаимодействует с бис(триметилсилил)ацетиленом, а вместоэтого в результате внутримолекулярного ацилирования 3-фенильного кольца ипоследующего [4+2]-циклоприсоединения превращается в дикетон 27.Полицикл 27 ранее был получен из 2-фенилинден-1-она (26), ихарактеристики выделенного нами препарата 27 согласуются с литературнымиданными.N-Арил(алкил)имины 8a-p (табл. 2) с хорошими выходами получены изхалконов и анилинов или алкиламинов в присутствии TiCl4/Et3N.6Таблица 2Кетон6a6b6b6b6b6c6c6c6c6d6d6e6f6g6a6aR1HMeMeMeMeOMeOMeOMeOMeClClNO2MeMeHHR2HHHHHHHHHHHHOMeNO2HHАмин7a7b7c7d7e7a7c7f7g7b7a7b7b7b7h7iXMeOMeClBrCO2MeMeClCNNO2OMeMeOMeOMeOMeR3 = BnR3 = i-PrИмин8a8b8c8d8e8f8g8h8i8j8k8l8m8n8o8pВыход, %61916756665453677669647788708587Имин 8r был получен в результате многочасового перемешиваниябензилиденацетона 6h с 4-метоксианилином 7b над молекулярными ситами.Согласно спектрам ЯМР 1H и 13C, непредельные имины 8 существуют в видесмеси (E/Z)-изомеров по связи C=N.