Автореферат (Реакции замещенных 2-ацил-2н-азиринов и их производных с Rh(II)-карбеноидами), страница 4

Для выяснения причин сильного влияния конфигурацииС=С связи азирина на направление циклизации были рассчитаны азатриены,полученные как из азирина транс-1r (E,E-, Z,E-33), так и из азирина цис-1r (E,Z-,Z,Z-33). Из результатов расчетов следует, что 2,3-дигидропиридин 34 должен18образовываться предпочтительно в виде транс-изомера, транс-34, путем 1,6циклизации азатриена E,E-33 (G = 18.2 ккал/моль), у которого связь C5=C6имеет транс-конфигурацию.

В этот же продукт должен превращаться и второйтранс-азатриен, Z,E-33, предварительно претерпев низко барьерную Nинверсию азота (G = 9.2 ккал/моль) в азатриен E,E-33 (красные линии).Напротив, азатриены с цис-конфигурацией связи C=C, E,Z-33 и Z,Z-33, имеюточень высокие активационные барьеры 1,6-циклизации (G = 32.434.8ккал/моль), и должны претерпевать 1,5-циклизации соответственно впирролиевые илиды E- и Z-35 с существенно более низкими барьерами (G =24.425.1 ккал/моль) (синие линии). Таким образом, расчетные данные длямодельной азатриеновой системы 33 согласуются с экспериментальнымирезультатами по конкуренции 1,6- и 1,5-циклизаций Z-азатриенов,генерированных из азиринов цис- и транс-1r. Следует отметить, чтопревращение 3335 – это первый пример 1,5-циклизации 2-азаполиеновойсистемы в пиррольную.Обращает на себя внимание тот факт, что изменение геометрии связиС5=С6 азатриена 33 в гораздо большей степени сказывается на 1,6-, чем на 1,5циклизации.

Анализ геометрий переходных состояний 1,6-циклизаций: TS1,TS2с транс связью C=C, и TS3,TS4 с цис связью C=C, показал, что это связано сбольшей стерической загруженностью переходного состояния 1,6-циклизации:взаимодействие двух тригональных углеродных реакционных центров при 1,6циклизации против взаимодействия тригонального углеродного с дигональнымазотным центром при 1,5-циклизации. Из этого следует, что увеличение объемазаместителей при атоме С1 азатриена, которые переносятся в него издиазосоединения, должно менять соотношение продуктов 1,6-/1,5-циклизации впользу последнего.

Это предположение подтвердилось результатамиисследования Rh2(OAc)4-катализируемой реакции азирина транс-1r сдиазоэфиром 2e (схема 12), содержащим объемную диметоксифосфорильнуюгруппу, которая в отличие от аналогичной реакции трифторметилзамещенногодиазосоедиенния 2с, дала не только продукт 1,6-, но и продукт 1,5-циклизации.В этой реакции методом 1Н ЯМР было зафиксировано образование азатриена E27f, пиридина 36, являющегося продуктом элиминирования диметилфосфоната впромежуточно образующемся дигидропиридине 28f, и пиррола 29e всоотношении 1.5:1:1.Схема 1219Выводы1. Разработан метод синтеза 2Н-1,3-оксазинов из 2-ацил-2Н-азиринов и αдиазоэфиров в условиях Rh2(OAc)4-катализа, позволяющий формировать 1,3оксазиновый цикл с электроноакцепторными заместителями (трифторметил-,алкоксикарбонил- и циано-группы) во втором положении. Реакция протекаетчерез образование нестабильных азириниевых илидов, их необратимоераскрытие в 2-азабута-1,3-диены и последующую 1,6-циклизацию с участиемацильной группы.2.

Установлено, что дополнительная ацильная группа при С1 впромежуточном 2-азабута-1,3-диене, генерированном из 2-ацил-2Н-азирина идиазокетоэфира, не меняет направления его 1,6-циклизации, которая протекает сучастием С4-ацильной группы. Вместе с тем, С1-ацильная группа кинетическидестабилизирует образующийся 2Н-1,3-оксазин, участвуя в его дальнейшихперециклизациях в слабокислой среде в присутствии следов влаги.3. Обнаружена новая реакция термического одноатомного сужения циклав незамещенных по положению С6 2Н-1,3-оксазинах до 1,2-дигидро-3Н-пиррол3-онов, скорость которой снижается при смене заместителя при C2 в ряду CN >CO2Me > CF3, а при смене заместителя при С5  в ряду H > Me > Ph. МетодомDFT-расчетов подтвержден четырехстадийный механизм этой реакции,включающий раскрытие оксазина в 2-азабута-1,3-диен, [1,5]-Н-сдвиг собразованием имидоилкетенового интермедиата с последующим прототропнымсдвигом в NH-азометинилид и его 1,5-циклизацией.4.

Разработан простой метод синтеза 4-арил-1,2-дигидропиримидинов,содержащих при С2 один или два электроноакцепторных заместителя, из 2Назирин-2-карбальдиминов и α-диазокарбонильных соединений при катализеRh2(OAc)4. Реакция толерантна как к N-арильным, так и к N-алкильнымзаместителям иминной функции азирина, причем атака карбеноидаосуществляется исключительно по азириновому атому азота, что обусловленостерическим экранированием неподеленной электронной пары иминного азота.5.

Установлено, что 2-акцепторнозамещенные 2Н-1,3-оксазины идигидропиримидины представляют собой лабильные системы, которые уже прикомнатной температуре способны претерпевать обратимое раскрытие цикла в 2азаполиеновые валентные изомеры.6. Азириниевые илиды, генерированные при Rh2(OAc)4-катализе из αдиазоэфиров и азиринов с 2-(бензоилкарбонил-, формилкарбонил- илиметоксикарбонил)винильным заместителем при С2, раскрываются в изомерные(3E)- и (3Z)-2-азагекса-1,3,5-триены с низкой стереоселективностью. Этоявляется одним из ограничений использования данной реакции для синтеза 2акцепторнозамещенных 1,2-дигидропиридинов, которые получаются при 1,6циклизации (3Z)-изомеров 2-азагексатриенов. Обнаружено новое превращение(3Z)-2-азагексатриенов – термическая изомеризация в 1,2,5-тризамещенныепирролы, протекающая через 1,5-циклизацию в 2Н-пирролиевый илид споследующим прототропным сдвигом.7.

Найдена новая реакция олефинирования 2-бензоилпирролов поддействием родиевых карбеноидов, генерируемых из α-диазоэфиров.20Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:1. Zavyalov, K.V.; Novikov, M.S.; Khlebnikov, A.F.; Yufit, D.S. Rh2(OAc)4Catalyzed reaction of α-diazocarbonyl compounds with 2-carbonyl-substituted 2Hazirines // Tetrahedron. – 2013.

– Vol. 69. – P. 4546–4551.2. Zavyalov, K.V.; Novikov, M.S.; Khlebnikov, A.F.; Pakalnis, V.V. Selectivesyntheses of 2H-1,3-oxazines and 1H-pyrrol-3(2H)-ones via temperature-dependentRh(II)-carbenoid-mediated 2H-azirine ring expansion // Tetrahedron. – 2014. – Vol.70. – P. 3377–3384.3. Завьялов, К.В.; Новиков, М.С.; Хлебников, А.Ф. Rh(II)-катализируемыереакции 2H-азирин-2-карбальдегидов с диазомалонатами и ацилдиазоацетатами// Тез. докл.

V Всерос. конф. студентов и аспирантов «Химия в современноммире», Санкт-Петербург, 18–22 апреля 2011. С. 244.4. Zavyalov, K.V.; Novikov, M.S.; Khlebnikov, A.F.; Rostovskii, N.V. Rh(II)catalyzed reactions of 2H-azirine-2-carbaldehydes with diazomalonates andacyldiazoacetates // Book of Abstracts of the 5th International Symposium "Thechemistry of aliphatic diazo compounds: advances and outlook", Saint-Petersburg,June 7–8, 2011, P.70.5. Zavyalov, K.V.; Gorbunova, E.G.; Novikov, M.S.; Pakalnis, V.V.; Khlebnikov,A.F.

Rh(II)-catalyzed reactions of diazo esters with 2-acyl-2Н-azirines and isoxazoles.Book of Abstracts of Frontiers of Ordanometallic Chemistry, FOC-2012 and 2ndTaiwan-Russian Symposium on Organometallic Chemistry, Saint-Petersburg,September 21-22, 2012. P. 141.6. Завьялов, К.В.; Новиков, М.С. Синтез 2Н-1,3-оксазинов через Rh(II)карбеноид-медиируемое расширение цикла в 2-ацил-2Н-азиринах // Тез. докл.VII Всерос. конф. молодых ученых, аспирантов и студентов с международнымучастием по химии и наноматериалам "Менделеев-2013" (Секция 4), СанктПетербург, 2–5 апреля 2013. С. 157.7. Завьялов, К.В.; Новиков, М.С.; Хлебников, А.Ф.

Контролируемыйтемпературой селективный синтез 2Н-1,3-оксазинов и 3-гидрокси-2Н-пирроловиз этилдиазоцианоацетата и азирин-2-карбальдегидов // Тез. докл. III Всерос.конф. по органической химии, С.-Петербург, Репино, 17–21 июня 2013.8. Завьялов, К.В.; Новиков, М.С.; Хлебников, А.Ф. Синтез 1,3-оксазиновых,пиррол-3-оновых и 1,2-дигидропиридиновых систем через каталитическоерасширение цикла в функционализированных 2Н-азиринах // Тез. докл. Всерос.конф. с международным участием «Современные достижения химиинепредельных соединений: алкинов, алкенов, аренов и гетероаренов», СанктПетербург, 26–28 марта 2014. С. 73.9. Завьялов, К.В.; Новиков, М.С. Rh(II)-Катализируемое расширение цикла вфункционализированных 2Н-азиринах как метод синтеза производных 2Н-1,3оксазина, 1Н-пиррола И 1,2-дигидропиридина // Тез. докл.

VIII Всерос. конф. смеждународным участием молодых учѐных по химии "Менделеев-2014" (Секция5), Санкт-Петербург, 2014. С. 260.10. Завьялов, К.В.; Зубакин, Г.В.; Новиков, М.С. Реакции замещенных 2-ацил2Н-азиринов и их производных с Rh(II)-карбеноидами // Тез. докл. 6-ойМеждународной конференции молодых ученых «Органическая химия сегодня»,Санкт-Петербург, 23–25 сентября 2014, С.

16.21.