Диссертация (Реакции замещенных 2-ацил-2н-азиринов и их производных с Rh(II)-карбеноидами), страница 10

Такимобразом, причиной наблюдаемой хемоселективности реакций азиринов 1hn сродиевымикарбеноидамиявляетсястерическийфактор,экранирование пары иминного азота азиринильным заместителем.аименно,сильное70Таблица 10. Диэдральные углы (C=NCCO) и относительные свободные энергииилидов 24m и 26a (DFT B3LYP/6-31G(d)/PCM для 1,2-дихлорэтана, 357К) и илидовсравнения E-15, 36.Илиды 24m и 26aАзириниевый илид24m[эта работа]Иминиевый илид26a[эта работа]Диэдральный угол 1G = 0 ккал/мольДиэдральный угол 53G = +2.0 ккал/мольИлиды сравненияАзириниевый илидE-15[эта работа]Диэдральный угол 9.6Иминиевый илид 36[126]Диэдральный угол 2671Рисунок 8 - Схематичное изображение переходных состояний образования илидов 24, 26Резюмируярезультаты,представленныевэтомразделе,можноконстатировать, что замена карбонильной группы на иминную при атоме С2 азиринане вносит принципиальных изменений в его реакционную способность по отношению кродиевымкарбеноидампопричинестерическогоэкранированиянеподеленнойэлектронной пары иминного азота.

Введение иминной группы в азириновый циклпозволило разработать простой метод синтеза 2-акцепторнозамещенных 4-арил-1,2дигидропиримидинов.Последниепредставляютсобойлабильныесистемы,существующие в подвижном равновесии с открытоцепными 1,5-диазагексатриеновымии стереоизомерными дигидропиримидиновыми формами.2.5. Каталитические реакции 2-(R-карбонилвинил)-2Н-азиринов сдиазоэфирами2.5.1. Реакции 2-(2-бензоилвинил)-2Н-азириновИсследованияреакционнойспособностиазиринов,содержащих(R-карбонил)винильный заместитель при атоме С2, по отношению к родиевым карбеноидамбыли начаты с каталитической реакции азирина 1p c диметилдиазомалонатом 2b (схема43). В результате медленного добавления раствора диазосоединения (1.2 экв.) ккипящему раствору азирина и 5 мол.% Rh2(OAc)4 была получена реакционная смесь,содержащая пять продуктов: пирролы37, 38a,41a,азагексатриен E-39a идигидропиридин 40a.

В результате хроматографической очистки были выделенысоединения 37 (27%), 38a (13%), E-39a (23%) и 40a (16%), структура которых была72установлена на основании данных 1H,13C ЯМР спектроскопии и масс-спектрометрии.Строение соединения 38a было подтверждено методом РСтА (рисунок 9). Соединение41a довольно быстро разлагается на силикагеле, поэтому выделить его в этихэкспериментах не удалось.Схема 43Рисунок 9 - Структура соединения 38а по данным РСтАИзомеризация азирина 1p в пиррол 37 – это известный процесс, протекающийпри кипячении в толуоле в течение трех часов [86]. Однако, как нами было обнаружено,в присутствии каталитических количеств Rh2(OAc)4 реакция идет уже при 84 С игораздо быстрее.

Отдельным экспериментом было установлено, что пиррол 38аобразуется из пиррола 37 в условиях Rh2(OAc)4-катализируемого разложениядиметилдиазомалоната 2b. Механизм образования соединений типа 38 обсуждаетсядалее (схема 48).Проведение вышеописанной реакции путем добавления катализатора к кипящейсмеси азирина и диазосоединения, взятых в соотношении 1:2.5 с последующимкипячением смеси до окончания выделения азота позволило избежать образованияпирролов 37 и 38а, и в результате быстрого хроматографического разделения смесипомимо азатриена E-39a и дигидропиридина 40a удалось выделить в аналитическичистом виде пиррол 41a (схема 44).73Схема 44Аналогично пирролу 41а, азатриен E-39a и дигидропиридин 40а медленноразлагаются на силикагеле, что снижает их выход при хроматографической очистке,однако соотношение продуктов E-39a/40а/41а, определенное по протонным спектрамобеих реакционных смесей, сохраняется и составляет 3:1:1.Общая схема образования соединений 41а, E-39a и 40а, представлена на схеме 45и включает генерирование азириниевого илида, раскрывающегося с образованием двухизомерных азагексатриенов, E-39a и Z-39a, первый из которых стабилен, а второйпретерпевает либо 1,6-электроциклизацию с образованием 1,2-дигидропиридина 40а,либо 1,5-циклизацию с образованием пиррола 41а.Таким образом, увеличение количества образующихся продуктов в этой реакциипо сравнению с аналогичными реакциями азирин-2-карбальдегидов 1аf и азирин-2карбальдиминов 1hn отчасти связано со снижением стереоселективности раскрытияазириниевого илида 42.

Заметим, что такая ситуация уже наблюдалась в каталитическойреакции 2-ацетилзамещенного азирина 1g с диазосоединениями 2bd.Схема 451,5-Циклизация Z-39a в 41a  это первый пример 1,5-циклизации 2-азаполиеновойсистемы в производное пиррола. Механизм этого превращения с привлечением74результатов квантово-химических расчетов будет обсуждаться далее (схема 52,диаграмма 3).Аналогичныереакцииазирина1pбылипроведенытакжесдиазотрифторпропаноатом 2c и диазоцианоацетатом 2d. В случае диазоэфира 2с вреакционной смеси методом 1Н ЯМР были зафиксированы азатриен E-39b, пиридин 40bи пиррол 41b в соотношении 7.5:5:1 (схема 46).

Соединения E-39b и 40b были выделеныметодом колоночной хроматографии, в то время как пиррол 41b получить в чистом видене удалось из-за его низкой стабильности на силикагеле. Факт его образованияподтверждается только характерными сигналами в спектре 1Н ЯМР: 5.13 c (1H), 6.77 д(1Н, J 4.9 Гц), 7.17 д (1Н, J 4.9 Гц).Схема 46Реакция азирина 1p с этил-2-диазо-2-цианоацетатом 2d в присутствии Rh2(OAc)4протекаетпохожимобразом,приводяктремпродуктам:азатриенуE-39с,дигидропиридину 40c и пирролу 41с. Соединение 40c  это продукт внедрениякарбеноида в дигидропиридин 40с по связи С5Н.

Соотношение продуктов E-39с, 40c,41с в реакционной смеси согласно спектру 1Н ЯМР составляет 6:1.5:1. К сожалению,азатриен E-39с и пиррол 41с получить в чистом виде не удалось, поскольку они оченьбыстро разлагаются на силикагеле, в то время как соединение 40c было выделено свыходом 14% в виде смеси двух диастереомеров (1:1).Схема 4775Стоит отметить, что повышенная активность карбеноида из диазосоединения 2dпо отношению к продуктам реакции с енаминной двойной связью наблюдалась ранее всвязи с обсуждением синтеза 1,3-оксазинов 6 и пиррол-3-онов 7.Совершенно иным образом проходит Rh2(OAc)4-катализируемая реакция азирина1p и диазосоединением 2е, которая неожиданно привела к образованию фосфата 38b(схема 48).

Принимая во внимание тот факт, что диазоэфир 2е разлагается притемпературе эксперимента очень медленно (несмотря на использование относительновысококипящего растворителя), логично предположить, что изомеризация исходногоазирина 1p в пиррол 37 происходит быстрее, чем его реакция с карбеноидом.

Врезультате родиевый карбеноид реагирует не с азирином, а с продуктом егоизомеризации, пирролом 37, вследствие чего наблюдается реакция образования фосфата38b, аналогичная той, которая приводит к карбонату 38а из пирррола 37 идиметилдиазомалоната 2b (схема 43).Нами был предложен следующий механизм олефинирования пиррола поддействиемдиазокарбонильныхсоединений2b,eвприсутствииRh2(OAc)4cобразованием соответственно карбоната 38a и фосфата 38b (схема 48). Родиевыйкарбеноид, атакуя кислород карбонильной группы пирррола 37, дает карбонил-илид A,циклизующийся в оксиран B.

Обратимое раскрытие оксиранового цикла по связи СОгенерирует бетаин C, в котором СO миграция диметоксифосфорильной группыприводит к конечному фосфату 38b. По аналогичному механизму, на наш взгляд,происходит образование и карбоната 38а.Схема 48762.5.2. Реакции 2-(2-метоксикарбонилвинил- и 2-формилвинил)-2Н-азириновДля исследования поведения 2-(2-метоксикарбонилвинил)-2Н-азирина транс-1r и2-(формилвинил)-2Н-азирина 1s по отношению к родиевым карбеноидам в качествекарбеноидного предшественника был выбран диазотрифторпропаноат 2с, посколькуименно он дал наилучшие результаты в реакциях с азирином 1p. Посколькуизомеризация азиринов 1r,s в присутствии Rh2(OAc)4 в условиях экперимента непроисходит, реакции проводились при медленном добавлении диазосоединения 2с ккипящему раствору азирина, чтобы минимизировать его расход.

В таком режиме дляполной конверсии азирина транс-1r оказалось достаточно добавить 1.5 эквивалентадиазосоединения. В случае азирина 1s избыток 2c приводит к резкому падению выходовпродуктов, поэтому реагенты были взяты в соотношении 1:1. Обе реакции дали схожийрезультат, приведя к образованию азатриенов E,E-39d,e и 1,2-дигидропиридинов 40d,e(схема 49, таблица 11). Образования производных пиррола типа 41 в данных реакцияхзафиксировано не было.Схема 49Таблица 11 – Реакции азиринов 1r,s c диазоэфиром 2сАзирин 1RВыход E-39, %Выход 40, %транс-1rMeO45 (E,E-39d)27 (40d)1sH19 (E,E-39e)20 (40e)В растворе хлороформа на свету при комнатной температуре происходитмедленное окисление пиридина 40d до пиридона 40d (схема 50), структура которогобыла подтверждена методом рентгеноструктурного анализа (рисунок 9).Схема 5077Рисунок 9 - Структура соединения 40d по данным РСтАСовершенно неожиданный результат был получен, когда в реакцию сдиазоэфиром 2с ввели Z-изомер азирина 1r  азирин цис-1r.