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

В целом, химия электронодефицитных 2-азадиеновболее разнообразна в силу того, что такие соединения могут проявлять какнуклеофильные, так и электрофильные свойства. Кроме того, для электронодефицитныхазадиенов характерны разнообразные внутримолекулярные превращения, изучениекоторых является одной из задач настоящей работы.1.2.1.

Синтез электронодефицитных 2-азабута-1,3-диеновСуществуют две основные стратегии синтеза соединений, содержащих 2азабутадиеновый фрагмент. Первая стратегия подразумевает сборку молекулы из двухфрагментов. В этих реакциях азадиеновая система формируется, как правило, в однусинтетическую стадию путем бимолекулярной реакции (1a–c). Вторая стратегия – этоформирование целевой молекулы путем изменения функциональных групп и положениякратных связей (2).25В рамках первого подхода разработан довольно гибкий метод синтеза 2-азадиеновс участием N-винилфосфазенов и карбонильных соединений.

N-Винилфосфазены 78получают взаимодействием азидов 79 с фосфинами. Также N-винилфосфазены 80можно синтезировать по реакции нитрилов с илидами фосфора [67, 68].Данная стратегия используется для синтеза алкоксикарбонил-замещенныхазадиенов, содержащих заместители в 1, 3 и/или 4 положениях [69].Присоединение иминов к электронодефицитным ацетиленам нашло применениев синтезе 2-азадиенов, содержащих алкоксикарбонильные группы в 3 и 4 положениях.Так, 4-алкоксикарбонил-2-азадиены 81 могут быть синтезированы по реакциидифенилкетимина с алкинами, активированными алкоксикарбонильной группой [70].К этой же стратегии можно отнести и рассмотренную в предыдущем разделеRh(II)-катализируемую реакцию диазоэфиров с 2Н-азиринами [60].26Вторая стратегия, применяемая для синтеза 2-азадиенов, объединяет реакцииэлиминированиявфункционализированыхоснованияхШиффа.Так,3-алкоксикарбонил-2-азадиены 82 могут быть синтезированы из гидроксииминов 83последовательной обработкой карбонилдиимидазолом (CDI) и триэтиламином.

Другимпримером такого подхода может служить двухстадийный синтез 1-диэтоксифосфорил-2азабутадиенов 84 [71, 72].1.2.2. Химические свойства электронодефицитных 2-азабута-1,3-диеновЭлектронодефицитные 2-азадиены представляют собой удобные синтетическиеблоки для формирования разнообразных гетероциклических систем и открытоцепныхазотсодержащих структур. Они легко вступают в реакции (4+2)-циклоприсоединения,(2+3)-диполярного циклоприсоединения, взаимодействуют как с электрофильными, такинуклеофильнымиреагентами.Особыйразделхимии2-азадиенов–этовнутримолекулярные превращения.1.2.2.1. Межмолекулярные реакции циклоприсоединения2-Азадиены вступают в реакцию Дильса-Альдера как с электронизбыточными,так и с электронодефицитными диенофилами, образуяпиридина.Так,алкоксикарбонилзамещенныеразнообразные производныеазадиены85взаимодействуютсенаминами, в результате чего после гидролиза и окисления образуется, например,производное пиридина 86 или тетрагидроизохинолин 87 [68].27Известно, что 4-алкоксикарбонилзамещенные 2-азадиены не взаимодействуют сбольшинством электронодефицитных алкенов и алкинов, например, с малеиновымангидридом или диметилацетилендикарбоксилатом.

Тем не менее, азадиены 88вступают в реакцию Дильса-Альдера с тетрацианоэтиленом с образованием замещенныхдигидро- или тетрагидропиридинов 89 и 90 [73].2-Азадиены достаточно легко реагируют с карбонильными соединениями. Так, 2азадиены 91 присоединяют этилглиоксалат, образуя производные 1,3-оксазинов 92,причем реакция протекает регио- и стереоселективно [68].2-Азадиены могут выступать в качестве эффектвных ловушек 1,3-диполей.Реакции 1,3-диполярного циклоприсоединения с участием азадиенов приводят кобразованиюпятичленныхазотистыхгетероциклов,причемдиполярофильнуюактивность может проявлять как С=С связь, так С=N связь азадиена.

Существенноевлияние на протекание такого типа реакций оказывают заместители при атоме С4.Установлено, что 2-азадиены, не имеющие заместителей при атоме С4, реагируют снитрилоксидами своей С=С связью с образованием 4,5-дигидроизоксазолов 93. В случаезамещенных 2-азадиенов реакция идет по С=N связи с образованием оксадиазолов 94.Циклоприсоединение с участием диазометана приводит к образованию пиразолинов 95[74, 75].281.2.2.2. Реакции с нуклеофильными и электрофильными реагентами2-Азадиены способны присоединять различные нуклеофильные реагенты, а такженекоторые электрофилы, например, молекулярный бром, без образования циклическихсоединений.

Например, тризамещенные азадиены 96 не вступают в реакцию ДильсаАльдера с эфирами енолов 97. Вместо циклоприсоединения в присутствии LiClO4 идетнуклеофильное присоединение эфиров енолов по С=N связи диена с образованиеменаминов 98 [73].Фторалкил-2-азабута-1,3-диены 99 легко присоединяют первичные и вторичныеамины, давая продукты 1,4-присоединения 100. При взаимодействии с бромом такжеобразуются только аддукты 1,4-присоединения 101 [76].1.2.2.3.

Внутримолекулярные реакцииКак было показано в разделе 1.1.2.5.2 для многих электронодефицитных 2азадиенов,полученныхкарбеноид-медиируемымраскрытием2Н-азиринов,внутримолекулярные 1,4- и 1,6-циклизации являются одним из характерных свойств.Примеров внутримолекулярных превращений 2-азадиенов, полученных другимиметодами, в литературе на удивление мало. К ним следует отнести, в первую очередь,29внутримолекулярный вариант реакции Дильса-Альдера.

Было показано, что азадиен 102при нагревании (R = H: 125 С; R = Me: 150 С) медленно претерпеваетвнутримолекулярное циклоприсоединение к неактивированной двойной связи, давая свысоким выходом трициклический аддукт 103 [77]. Реакция может протекать как сполной стереоселективностью (R = Н), так и с полным ее отсутствием (R = Me). Такжеприповышеннойтемпературеэффективнореализуетсяциклоприсоединениекнеактивированной тройной связи углерод-углерод, однако в этом случае циклоаддукт104 в условиях реакции неустойчив и претерпевает [1,5]-H-сдвиг с последующимэлектроциклическим раскрытием пиранового кольца.

В результате в качестве конечногопродукта образуется пиридин 105.Наконец,известнонесколькопримеров1,6-электроциклизацииэлектронодефицитных 2-азадиенов с участием двойной связи углерод-углерод ибензольного кольца, представленных ниже на схеме. Циклизация по связи С=С собразованием пиридинов 106 [78] ожидаемо потребовала существенно менее высокихтемператур, нежели реакция аннелирования с образованием изохинолинов 107 [79], хотяв обоих случаях продукты образуются с невысокими выходами.30Реакции 1,4-электроциклизации, а также 1,6-циклизации по связям С=O или С=Nдля 2-азадиенов, полученных из неазириновых предшественников, неизвестны.***Реакции, рассмотренные в ключевом разделе 1.1.2.5.2 литобзора, посвященномреакциям азиринов с карбеноидами, по сути, представляют собой способы расширенияазиринового цикла посредством Rh(II)-катализируемых реакций с диазосоединениями.Взаимодействие с диазоэфирами и диазодиэфирами позволяет расширять азириновыйцикл на1−2 атома с образованиемчетырех-ипятичленных гетероцикловсоответственно.

Использование диазокетоэфиров позволяет получать уже 6-членные1,4-оксазиновые системы. В этом случае непредельный фрагмент (связь С=О) участвуетвовнутримолекулярнойциклизациипромежуточногоазадиена,чтопозволяетформально расширять азириновый цикл на три атома. Однако во всех описанных влитературе реакциях непредельный фрагмент, способный пролонгировать доминопроцесс, находится в диазосоединении. В рамках настоящей работы нас интересовалиреакции расширения азиринового цикла, протекающие с участием функциональнойгруппы, находящейся не в диазосоединении, а в азирине.

Изучению таких реакцийпосвящен следующий раздел работы, в котором представлены и проанализированыполученные экспериментальные и расчетные результаты.312. Реакции замещенных 2-ацил-2Н-азиринов и их производных с Rh(II)карбеноидами (обсуждение результатов)2.1. Цель и объекты исследованияГлавной целью, ради которой было предпринято настоящее исследование, явилсяпоиск новых синтетически полезных трансформаций функционализированных поположению С2 2Н-азиринов 11 под действием Rh(II)-карбеноидов 2 и сопряженных сними новых реакций гетероциклизации.

Все реакции азиринов с родиевымикарбеноидами, генерируемыми in situ из α-диазокарбонильных соединений, протекаютчерез нестабильные азриниевые илиды 3 (схема 1). Основной путь их стабилизации –это раскрытие цикла по связи NС2 с образованием важных синтетических блоков электронодефицитных 2-азадиенов 4. Синтетический потенциал этих соединений, вчастности, для синтеза азотистых гетероциклов, как было проиллюстрировано впредыдущем разделе, определяется природой заместителей при 2-азадиеновомфрагменте, причем особый интерес представляют функциональные группы ацильноготипа, способные принимать участие в гетероциклизациях с образованием необычныхсистем. Так, в частности, был найден удобный и гибкий метод синтеза фотохромныхнеконденсированных 1,4-2Н-оксазинов, образующихся с участием ацильной группы приатоме С1, вносимой в 2-азадиен диазокарбонильным соединением [64].