Диссертация (Образование и превращения циклических азометиниминов), страница 13

Такие группы (например, оксо-группа в 1,5-диазабицикло[3.1.0]гексан-2-онах)способствуют разделению разноименных зарядов в диполе, что приводит к увеличению влияния заместителей, находящихся в прямом полярном сопряжении с положительно заряженнымконцом диполя (схема 24). По этой же причине возрастает роль полярности среды, что и наблюдалось экспериментально авторами работы [219] – в полярном ацетонитриле скорость реакции была на порядок выше, чем в неполярных растворителях.Схема 24RRHR1HN NOR1N NOПри гетеролитическом раскрытии связи C–N диазиридинового фрагмента в 6-арил-1,5диазабицикло[3.1.0]гексанах изменение/разделение зарядов в переходном состоянии при образовании нестабильного азометинимина 50 должно быть меньше, чем в 1,5-диазабицикло[3.1.0]-73гексан-2-онах. В результате влияние 6-арильного заместителя существенно уменьшается, что иотражается на корреляции с -, а не +-константами Гаммета (схема 25).Схема 25ArN NAr HArNNN3ArNHN50N42EWGArEWGNNEWGEWGСуммируя данные по кинетике термолиза различных 1,5-диазабицикло[3.1.0]гексанов,можно сделать вывод, что раскрытие связи C-N диазиридинового фрагмента является лимитирующей стадией процесса, при котором в переходном состоянии на атоме азота появляется частичный отрицательный, а на атоме углерода – положительный заряд, что приводит к ускорениюпроцесса электронодонорными заместителями в арильном заместителе.

В отсутствие диполярофила азометинимин 50 быстро стабилизируется с образованием соответствующих 2-пиразолинов, а в присутствии – вступает в реакцию циклоприсоединения с образованием циклоаддуктов (схема 25).3.2.4. Термолиз 7-арил-1,6-диазабицикло[4.1.0]гептанов [220]Для бициклических диазиридинов, содержащих тетраметиленовый мостик вместо триметиленового, условия термолиза и направление стабилизации первоначально образующегосяазометинимина существенно отличались. Во-первых, термолиз 7-арил-1,6-диазабицикло[4.1.0]гептанов 22a-c происходил в несколько более мягких условиях – полная конверсия достигаласьуже за 1 ч нагревания в кипящем бензоле. Во-вторых, вместо ожидавшихся по аналогии с термолизом 1,5-диазабицикло[3.1.0]гексанов продуктов изомеризации, т.е.

1-арилметил-1,4,5,6тетрагидропиридазинов 51, в качестве основных продуктов реакции с выходами 51-57% быливыделены димеры соответствующих азометиниминов 52a,b – 6,13-диарилоктагидродипиридазино[1,2-a:1',2'-d]-1,2,4,5-тетразины 53a,b (схема 26). Хотя пиридазины 51 нами препаративновыделены не были, однако в спектрах ЯМР 1Н реакционной смеси, полученной при термолизесоединения 22b, наблюдались соответствующие литературным сигналы бензильных протонов( 4.17 м.д.) и протона иминогруппы ( 6.74 м.д.) присутствовавшего в следовых количествахсоединения 51b [221].74Стабилизация азометиниминов, образующихся при термическом раскрытии диазиридинового цикла в соединениях 22a,b, путем димеризации, а не формального [1,4-H]-сдвига оказаласьнесколько неожиданной, поскольку для 1,5-диазабицикло[3.1.0]гексанов димеризация образующихся азометиниминов наблюдалась только при каталитическом раскрытии диазиридинового фрагмента [раздел 3.3].

По литературным данным димер 53b ранее был получен при взаимодействии бензальдегида с гексагидропиридазином [222, 223].Схема 26RRRR138 °CN NNN NNNN+N NR22a,b52a,b53a,b51bследыR = Me (a), H (b)3.2.5. Термолиз 1-метил-1,3,4,8b-тетрагидро[1,2]диазирино[3,1-a]изохинолиновТермолиз диазиридинов 25a,b проводили в кипящем о-ксилоле (144°C). Соединение 25aнагревали в течение 10 ч, а диазиридин 25b – в течение 9 ч. По данным спектроскопии ЯМР 1Нполученные реакционные смеси содержали как сигналы исходных соединений 25a,b, так и продуктов их термического превращения 54a,b в соотношении 4:1 и 3:2 в пользу исходных диазиридинов (схема 27).

Однако полного превращения исходных диазиридинов 25a,b в продукты54a,b достичь не удается и при более продолжительном нагревании. Даже при нагревании в ампуле в течение 30 ч при 144°C, конверсия исходного 25a достигала только 47% (после 19 ч) и43% для соединения 25b, что указывает на возможную обратимость реакции.Схема 27R25a,bRNNCH3R = H (a), Me (b)144°CR[1,4-H]RNNCH3RRNNCH254a,b25a/54a ~ 4:1, 10 ч25b/54b ~ 3:2, 9 чПо аналогии с продуктами, получаемыми при термолизе 6-арил-1,5-диазабицикло[3.1.0]гексанов (2-пиразолинами), и на основании анализа спектральных данных реакционных смесейпродуктам термолиза диазиридинов 25a,b были приписаны структуры N-(3,4-дигидро-2(1H)изохинолил)- 54a и N-(3,3-диметил-3,4-дигидро-2(1H)-изохинолил)-N-метиленамина 54b соот-75ветственно.

По-видимому, образование соединений 54a,b, фактически являющихся гидразонами формальдегида, также происходит в результате формального [1,4-H]-сдвига в первоначальнообразующемся азометинимине.На рис. 5 представлен спектр ЯМР 1Н типичной реакционной смеси, полученной при нагревании бициклического диазиридина 25b при 144°C в течение 9 ч. Путем вычитания из спектра этой смеси спектра исходного соединения 25b был получен «разностный» спектр препаративно не выделенного гидразона 54b, который хорошо согласуется с предложенной для негоструктурой.Рис. 5. Спектр реакционной смеси, полученной после нагревания соединения 25b.Для подтверждения строения гидразонов 54a,b был проведен встречный синтез соединения 54a (схема 28). 3,4-Дигидроизохинолин 27a восстанавливали алюмогидридом лития в1,2,3,4-тетрагидроизохинолин 55, получали из него нитрозосоединение 56, которое затем восстанавливали до N-амино-3,4-тетрагидроизохинолина 57, при взаимодействии которого с формалином получали гидразон 54a.

Сигналы в спектре ЯМР 1Н таким образом полученного соединения полностью соответствовали сигналам гидразона 54a, наблюдавшимся в спектре реакционной смеси, полученной при термолизе диазиридина 25a.Схема 28NaNO2LAHN27aNH AcOH79-86%N97-98%55CH2OLAH56N 40-70%ON57NNH2 90%54aNCH2На основании вышесказанного можно заключить, что термолиз диазиридинов 25a,b в отсутствие 1,3-диполярофилов в условиях, сравнимых с условиями термолиза 6-арил-1,5-диазабицикло[3.1.0]гексанов, требовал значительно более длительного времени (9-10 ч против 20-3076мин), что косвенно подтверждает большую термическую стабильность транс-N,N-диалкилзамещенных диазиридинов, по сравнению с цис-диазиридинами.

Отметим также, что димеровазометиниминов, аналогичных описанным в литературе [213] для превращений N-арилазометиниминов, которые могли бы образоваться при термолизе диазиридинов 25a,b в отсутствие1,3-диполярофилов, ни в одном случае в реакционных смесях не наблюдалось.Учитывая возможную обратимость процесса термолиза изохинолиновых диазиридинов,мы продолжили нагревание ранее полученной из соединения 25b реакционной смеси в присутствии стехиометрического количества N-мезитилмалеимида 60f, рассчитанного на исходныйдиазиридин 25b, взятый для получения указанной смеси.Схема 29MeMeNNCH325bMeMeMeOMesNOMeMeMeNNCH3N3:2NCH2N60fHHON CH3HONMes122dВ результате этой реакции по данным ЯМР 1H реакционной смеси был получен единственныйпродукт, идентичный соединению 122d, полученному при термолизе чистого диазиридина 25b вприсутствии N-мезитилмалеимида 60f (схема 29).

Спектры ЯМР 1H исходной смеси, реакционнойсмеси, полученной при нагревании в присутствии N-мезитилмалеимида 60f, и чистого аддукта 122dпредставлены на рис. 6.Рис. 6. Спектры ЯМР 1H исходной смеси соединений 25b/54b (3:2) (а), смеси после нагревания в присутствии N-мезитилмалеимида 60f (б) и спектр чистого транс-аддукта 122d (в).773.3. Генерация нестабильных N,N'-циклических азометиниминов прикаталитическом раскрытии диазиридинового фрагмента [224,225]При взаимодействии незамещенного 1,5-диазабицикло[3.1.0]гексана 1a с каталитическимколичеством эфирата трехфтористого бора в безводном эфире с хорошим выходом (~62%) намибыл выделено кристаллическое соединение, спектр ЯМР 1H которого в основном соответствовал приведенному в литературе для тетрагидро-1H,5H,7H,11H-дипиразоло[1,2-a:1',2'-d]1,2,4,5-тетразина 58, полученного конденсацией пиразолидина с формальдегидом [226].

Наблюдавшееся в спектре существенное уширение линий в спектре ЯМР 1H (ширина линий 1/2составила ~2.5-3 Гц) может быть отнесено за счет подвижности скелета, обусловленной быстрой «инверсией» атомов азота в 5- и 6-членных циклах уже при комнатной температуре [226].По данным РСА полученный кристаллический продукт – формальный димер соответствующего азометинимина – является центральносимметричной молекулой (рис.

7).Рис. 7. Структура димера азометинимина 58 по данным РСА.В литературе имеется несколько примеров образования продуктов димеризации азометиниминов, например, при разложении четвертичных аммониниевых солей замещенных N-аминоизохинолинов [227], а также при конденсации тозилатов 1,2-диазетидинонов [228] или пиразолидинонов [229] c альдегидами. При этом в случае 1,2-диазетидинонов, по мнению авторов,был также получен центральносимметричный димер, как результат взаимодействия «голова кхвосту», тогда как для пиразолидинонов – димер с плоскостью симметрии, как результат взаимодействия «голова к голове». Образование в нашем случае производного тетразина как димеранестабильного азометинимина является неожиданным, поскольку димеры азометиниминованалогичного строения, по мнению авторов [219,230], образуются только при наличии в положении к атому азота электроноакцепторных заместителей (например, оксо-группы).По нашему мнению, димеризация 1,5-диазабицикло[3.1.0]гексана 1a в димер 58 осуществляется вследствие каталитического раскрытия диазиридинового фрагмента по C–N связи поддействием, например, кислот Льюиса, и последующей межмолекулярной циклизации образующегося нестабильного азометинимина.