Диссертация (Реакции замещенных 2-ацил-2н-азиринов и их производных с Rh(II)-карбеноидами)

1Санкт-Петербургский государственный университетНа правах рукописиЗавьялов Кирилл ВадимовичРЕАКЦИИ ЗАМЕЩЕННЫХ 2-АЦИЛ-2Н-АЗИРИНОВИ ИХ ПРОИЗВОДНЫХ С Rh(II)-КАРБЕНОИДАМИ02.00.03 – Органическая химияДиссертация на соискание ученой степеникандидата химических наукНаучный руководитель:Д.х.н., проф. Новиков М.С.Санкт-Петербург20142Оглавление1. ВВЕДЕНИЕ ............................................................................................................................ 41.

Получение и химические свойства 2Н-азиринов и 2-аза-1,3-бутадиенов(литературный обзор) ................................................................................................................ 71.1. Получение и химические свойства 2Н-азиринов ......................................................... 71.1.1. Получение 2Н-азиринов ........................................................................................... 71.1.2. Химические свойства 2Н-азиринов .........................................................................

81.1.2.1. Реакции 2Н-азиринов с нуклеофильными реагентами ................................... 91.1.2.2. Радикальные реакции 2Н-азиринов ................................................................ 121.1.2.3. Реакции циклоприсоединения 2Н-азиринов .................................................. 121.1.2.4. Термическая, каталитическая и фотолитическая изомеризация ................. 142Н-азиринов ...................................................................................................................

141.1.2.5. Реакции 2Н-азиринов с электрофильными реагентами ................................ 171.1.2.5.1. Реакции 2Н-азиринов с ацилкетенами ..................................................... 171.1.2.5.2. Реакции 2Н-азиринов с карбенами и карбеноидами .............................. 191.2. Синтез и свойства электронодефицитных 2-азабута-1,3-диенов ............................. 241.2.1.

Синтез электронодефицитных 2-азабута-1,3-диенов .......................................... 241.2.2. Химические свойства электронодефицитных 2-азабута-1,3-диенов ................. 261.2.2.1. Межмолекулярные реакции циклоприсоединения ....................................... 261.2.2.2. Реакции с нуклеофильными и электрофильными реагентами ..................... 281.2.2.3. Внутримолекулярные реакции ........................................................................ 282. Реакции замещенных 2-ацил-2Н-азиринов и их производныхс Rh(II)-карбеноидами (обсуждение результатов)................................................................

312.1. Цель и объекты исследования ...................................................................................... 312.2. Синтез исходных соединений ...................................................................................... 342.2.1. Синтез азиринов ......................................................................................................

342.2.2. Синтез диазосоединений ........................................................................................... 362.3. Каталитические реакции 2-ацилзамещенных азиринов с диазосоединениями ...... 372.3.1. Реакции 2-ацил-2H-азиринов с α-диазоэфирами. Синтез 2Н-1,3-оксазинов .... 372.3.2. Изомеризация 2Н-1,3-оксазинов. Синтез пиррол-3-онов ................................... 452.3.3. Реакции с α-диазокетоэфирами ............................................................................. 532.4.

Реакции 2Н-азирин-2-карбальдиминов с диазосоединениями ................................. 6032.5. Каталитические реакции 2-(R-карбонилвинил)-2Н-азиринов с диазоэфирами ...... 712.5.1. Реакции 2-(2-бензоилвинил)-2Н-азиринов ...........................................................

712.5.2. Реакции 2-(2-метоксикарбонилвинил- и 2-формилвинил)-2Н-азиринов .......... 763. Экспериментальная часть ................................................................................................... 823.1. Синтезы исходных соединений ...................................................................................

833.1.1. Синтезы 2Н-азиринов ............................................................................................. 833.1.2. Синтезы α-диазокарбонильных соединений ........................................................ 893.2. Методики проведения Rh(II)-катализируемых реакций 2-ацил-2Н-азиринови их производных с диазокарбонильными соединениями ...............................................

923.2.1. Реакции 2-ацил-2Н-азиринов 1а–g c диазосоединениями 2b–d,f,g ................... 923.2.2. Реакции 2Н-азирин-2-карбальдиминов 1h–nс диазосоединениями 2b–d,f,h ....................................................................................... 1063.2.3. Каталитические реакции 2-(R-карбонилвинил)-2Н-азириновс диазоэфирами................................................................................................................

113СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ ......................................... 120ВЫВОДЫ ................................................................................................................................ 121СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ..................................................................................................... 123ПРИЛОЖЕНИЕ ...................................................................................................................... 13541.

ВВЕДЕНИЕОдна из важных стратегий синтеза соединений гетероциклического рядаобъединяет многочисленные реакции расширения малых циклов, среди которыхреакции 2Н-азиринов занимают особое место. Это обусловлено, с одной стороны,относительной доступностью этих соединений, а с другой - той важной рольюазотсодержащих гетероциклов, которую они играют в химии и фармакологии.

Наряду схорошо известными фотолитическими, термическими, металл-катализируемыми инуклеофил-промотируемымиреакциямиазиринов,позволяющимидостичь23-атомного расширения трехчленного кольца, метод изменения размера гетероцикла поддействием карбеноидов стал развиваться сравнительно недавно.Возможностьширокого варьирования как размера образующегося гетероцикла, так и вводимых в негофункций, обусловливает гибкость этого подхода и перспективность его дальнейшегоразвития. В частности, совсем недавно был разработан уникальный метод трехатомногорасширенияазириновойсистемыподдействиемацилзамещенныхродиевыхкарбеноидов, генерируемых из диазокарбонильных соединений. Он открыл доступ ктруднодоступным 2Н-1,4-оксазинам моноциклического ряда, обладающих термо- ифотохромнымисвойствами.Однимпринимающихучастиеэтомдиазокарбонильноговсоединения,изключевыхпроцессе,котораяструктурныхявляетсяполностьюацильнаявстраиваетсяфрагментов,группавоα-вновьобразующийся N,O-гетероцикл.

Основная идея настоящей работы заключалась впереносе активной функциональной группы из диазосоединения в 2Н-азирин, чтопозволило бы существенно расширить область применимости метода расширенияазиринового цикла с участием карбеноидов. В частности, в этом случае появляетсявозможностьраспространитьегонапроизводные2Н-1,3-оксазинаидигидропиримидина, некоторые представители которых проявляют как биологическую,так и фотохромную активность. Поскольку примеры расширения азиринового цикла поддействием карбеноидов с участием функциональной группы азирина в литературенеизвестны, поставленная в работе задача представляется актуальной.Цель работы и решенные задачи.

Целью диссертационной работы явился поискновых синтетически полезных трансформаций функционализированных по положениюС22Н-азириновподдействиемRh(II)-карбеноидов,генерируемыхизα-5диазокарбонильныхсоединений,исопряженныхсниминовыхреакцийгетероциклизации.Для достижения поставленной цели в работе были решены следующие задачи:1. оптимизирована методика синтеза 2Н-1,3-оксазинов из 2-ацил-2Н-азиринов и αдиазоэфиров в условиях Rh(II)-катализа;2. исследовано влияние α-ацильной группы в диазокетоэфире на направление егореакции с 2-ацил-2Н-азиринами в условиях Rh(II)-катализа и на стабильностьобразующихся продуктов;3. изучена реакция термической изомеризации 2Н-1,3-оксазинов в 1,2-дигидро-3Нпиррол-3-оны;4.

оптимизированаметодикадигидропиримидиновизсинтеза2-акцепторнозамещенных2Н-азирин-2-карбальдиминови4-арил-1,2-α-диазокарбонильныхсоединений;5. изучена реакционная способность 2Н-азиринов, содержащих R-карбонилвинильныйзаместитель при атоме С2, в условиях генерирования родиевых карбеноидов из αдиазоэфиров.Содержание работы. Диссертация состоит из введения, литературного обзора,обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов, списка сокращений иусловныхобозначений,литературномобзореспискацитированнойрассмотренысинтезлитературыиисвойстваприложения.В2Н-азириновиэлектронодефицитных 2-азабута-1,3-диенов, особое внимание уделено реакциям 2Назиринов с карбенами и карбеноидами и внутримолекулярным превращениям 2азабутадиенов. В следующей части работы обсуждаются реакции Rh(II)-карбеноидов,генерируемых из диазокарбонильных соединений, сазиринами,приводящие2Н-азирин-2-карбальдиминамикобразованиюдигидропиримидинамеханизмовипроизводныхдигидропиридина.рассматриваемыхипроцессов2-(R-карбонилвинил)-2Н-азиринами,2Н-1,3-оксазина,Особоесзамещенными 2-ацил-2Н-вниманиепривлечениемпиррола,уделено1,2-изучениюквантово-химическихрасчетов.

В третьей части работы представлены методики синтезов, физическиехарактеристики и спектральные данные полученных соединений.Апробация работы. Результаты работы представлены в 10 публикациях (2 статьии тезисы 8 докладов). Статьи опубликованы в международных журналах Tetrahedron6(2013, vol. 69, P. 4546–4551) и Tetrahedron (2014, vol.

70, P. 3377–3384). Материалыработы были доложены на 8 конференциях: V Всероссийской конференции студентов иаспирантов «Химия в современном мире» (С.-Петербург, 2011); The 5th InternationalSymposium "The chemistry of aliphatic diazo compounds: advances and outlook" (SaintPetersburg, 2011); Frontiers of Ordanometallic Chemistry, FOC-2012 and 2nd TaiwanRussianSymposiumВсероссийскойonOrganometallicконференциимолодыхChemistryученых,(Saint-Petersburg,аспирантови2012);студентовVIIсмеждународным участием по химии и наноматериалам "Менделеев-2013" (СанктПетербург, 2013); III Всероссийской конференции по органической химии (С.Петербург, Репино, 2013); Всероссийской конференции с международным участием«Современные достижения химии непредельных соединений: алкинов, алкенов, ареновигетероаренов»(С.-Петербург,2014);VIIIВсероссийскойконференциисмеждународным участием молодых учѐных по химии "Менделеев-2014" (С.-Петербург,2014); 6-ой Международной конференции молодых ученых «Органическая химиясегодня» (С.-Петербург, 2014).71.