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

Получение и химические свойства 2Н-азиринов и 2-аза-1,3-бутадиенов(литературный обзор)1.1. Получение и химические свойства 2Н-азиринов1.1.1. Получение 2Н-азиринов2Н-Азирины являются удобными синтетическими предшественниками самыхразных классов азотсодержащих соединений как циклического, так и ациклическогоряда. Область практического использования этих соединений, как и любых других, вомногом определяется их доступностью. Существует целый ряд различных методовсинтеза2Н-азиринов,средикоторыхможновыделитьтри,наиболеечастоиспользуемые.

Это термолиз или фотолиз винилазидов [1-4, 5, 6] (a), реакция Небера [7,8, 9] (b), окисление (или реакции элиминирования) производных азиридинов [10] (c).Перечисленныеметодыявляютсянаиболеенадежными,гибкимииширокоприменяемыми для синтеза соединений, содержащих 2Н-азириновый фрагмент. Влитературе описаны и другие способы построения напряженного азиринового цикла,например сужение цикла в изоксазолах или оксазафосфолах [5] (d) и окислительнаяциклизация енаминов [11] (e).

Эти методы пока не нашли такого широкого применения,как первые три, однако позволяют получать некоторые труднодоступные азирины.Подавляющая часть публикаций по химии 2Н-азиринов посвящена устойчивымпри нормальных условиях представителям этого класса соединений. Они не содержатсильного электроноакцепторного заместителя при атоме С3, понижающего термическуюстабильность азирина.

При этом отметим, что характер замещения при атоме С2довольно слабо сказывается на стабильности этих соединений: устойчивые азиринымогут не иметь или иметь практически любые заместители во втором положении цикла.8Ниже схематически представлен тот спектр 2Н-азиринов, который доступен внастоящий момент для решения разнообразных синтетических задач:1.1.2. Химические свойства 2Н-азириновРеакционная способность 2H-азиринов определяется, прежде всего, высокимнапряжением трехчленного цикла, которое является движущей силой большинства ихреакций. Эти процессы протекают с раскрытием цикла, причем в зависимости отреагентов и условий реакций он может раскрываться по любой из трех связей.

Такжеизвестно немало реакций, протекающих с сохранением трехчленного цикла, и в этихпроцессах по своей реакционной способности азирины напоминают основания Шиффа.В зависимости от природы реакционного партнера 2H-азирины могут проявлять какэлектрофильные, так и нуклеофильные свойства, могут активно участвовать вразличныхреакцияхциклоприсоединения,выступаявролидиенофиловилидиполярофилов.

Высокая реакционная способность делает азирины привлекательнымисинтетическими блоками для получения самых разных по структуре азотсодержащихсоединений. Ниже рассматриваются некоторые наиболее важные реакции азиринов,которые тем или иным образом касаются химической сути настоящей работы.91.1.2.1. Реакции 2Н-азиринов с нуклеофильными реагентами2Н-Азирины легко подвергаются действию различных нуклеофильных реагентов,присоединяя их по связи С=N.

К важнейшим реакциям такого типа относятсяприсоединение реактивов Гриньяра [12, 13], N-гетероциклов [14, 15, 16], аллилиндиевыхсоединений [17], тиолов [15], синильной кислоты [18], восстановление NaBH4 [5, 19].Продуктами перечисленных реакций являются N-незамещенные азиридины. Некоторыеиз этих реакций представлены ниже на схеме.Известно несколько реакций нуклеофильного замещенияпри атоме С 2азиринового цикла, причем в качестве уходящих групп могут выступать как галогены[20, 21], так и 1-бензтриазолильный заместитель [22].Известная реакция гидролиза азиринов 1 в кислой среде протекает с раскрытиемкольца и служит методом синтеза α-аминокетонов 2 [23].10Присоединение органических кислот по иминной связи обычно приводит кбыстрому раскрытию кольца образовавшегося на первой стадии 2-ацилоксизиридина.Тем не менее, в результате присоединения n-толуолсульфиновой кислоты был выделенстабильный аддукт 3.Карбоновые и тиокарбоновые кислоты реагируют с 2,2-дизамещенными 3-амино2H-азиринами 4 в мягких условиях с раскрытием трехчленного цикла с образованиемдиамидов [24] и тиодиамидов [25] с хорошими выходами.

Использование в этой реакцииаминокислот или С-незащищенных пептидов представляет собой интересный методсинтеза пептидов 5 с α,α-дизамещенной С-концевой аминокислотой [26, 2730].Особого внимания заслуживают реакции 2Н-азиринов с пиридиниевыми илидами7, генерированнами из соответствующих солей 6, которые приводят к двухатомномурасширению азиринового цикла с образованием 1-(1Н-пиррол-3-ил)пиридиниевыхсолей 8 [31].11Недавно эта реакция была распространена на синтез 3-(1H-пиррол-3-ил)-1Hимидазолиевых солей 11, в котором в качестве реакционных партнеров азириноввыступили имидазолиевые илиды 10, полученные из солей 9 [32].Как предполагают авторы работы [33], ключевой стадией данной реакцииявляется атака протонированного азирина нуклефильным атомом С3 илида 10,генерированного in situ в результате дегидробромирования имидазолиевой соли поддействием триэтиламина.

В результате последующего раскрытия трехчленного цикла иперециклизации образуется целевое соединение 11.Совсем недавно Фарней и Юн [19] описали реакцию азирина 12 с илидомфосфора 13. Реакция, по всей видимости, идет по аналогичному механизму с темотличием, что на последней стадии происходит отщепление трифенилфосфиноксида собразованием конечного пиррола 14.121.1.2.2. Радикальные реакции 2Н-азириновСинтетический интерес представляют и некоторые реакции радикальногоприсоединения к связи C=N азиринов.

В частности, реакция восстановительногоприсоединения к азиринам алкилиодидов в присутствии триэтилборана позволяеталкилировать алкил-2Н-азирин-2-карбоксилаты 12 по атому C3, в результате чего схорошими выходами образуются NH-азиридины 15 [19, 33].Альтернативным подходом, позволяющим получать подобные азиридины свысокими выходами и хорошей диастереоселективностью, может быть присоединение калкил-2Н-азирин-2-карбоксилатамалкильныхрадикалов,генерированныхизтриалкилборанов в присутствии кислорода и однохлористой меди [34, 35].1.1.2.3. Реакции циклоприсоединения 2Н-азириновРеакции циклоприсоединения азиринов привлекают внимание, как простой путь кформированию азириноконденсированных систем. В целом можно отметить, чтоазирины в этих реакциях по активности сходны с основаниями Шиффа.

Довольно легкоидет реакция циклопентадиена с электронодефицитным азирином 12, давая циклоаддукт16 с высоким выходом [20].В некоторых реакциях (4+2)-циклоприсоединения к 1,3-диенам из-за невысокойдиенофильной активности связи C=N азиринового цикла приходится применять катализкислотами Льюиса [36].13Известен также целый ряд реакций (3+2)-циклоприсоединения азиринов казометин-илидам.

Были получены циклоаддукты 18 азиринов к азометин-илидам 19,генерированным из иминиевых солей 20 [37].Нижепредставленыпримерыреакцийазириновсазометин-илидами,полученными в результате термического раскрытия азиридинов [38, 39].Термолиз оксазолидинов 22 приводит к образованию азометин-илидов 21,которые также способны присоединять азирины с образованием циклических аддуктов23 [40].Известен метод синтеза (3,5,5)-трициклических систем 24 из винилазидов 25, вкотором реакция протекает через образование 1,3-диполей двух типов: нитрил-илида 26и азометин-илида 27, причем оба стабилизируются в данном процессе присоединенимазирина 28 [41].14Рассмотренные реакции протекают с участием связи С=N азирина, и длябольшинства из них характерно сохранение трехчленного цикла. Однако высокаянапряженность азириновой системы является движущей силой большого числа реакций,протекающих с раскрытием трехчленного цикла.

Прежде всего, к этому типу относятсяреакции изомеризации азиринов, имеющие большое синтетическое значение. Крометого, большинство реакций азиринов с электрофильными реагентами приводит кразрушению азириновой системы, что открывает возможности для одно-, двух- итрехатомногорасширенияазириновогоцикла,атакжесинтезаразличныхоткрытоцепных азотсодержащих соединений.1.1.2.4. Термическая, каталитическая и фотолитическая изомеризация2Н-азириновСуществует два основных направления изомеризации 2Н-азиринов: через разрывсвязи С−N c промежуточным образованием винилнитрена или через нитрил-илид сраскрытим цикла по связи С−С.