Автореферат (Реакции азометиниминов, нитронов, нитрилоксидов с замещенными N-винилпирролами и индолами)

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТНа правах рукописиЕфремова Мария МихайловнаРеакции азометиниминов, нитронов, нитрилоксидов сзамещеннымиN-винилпирролами и индоламиСпециальность 02.00.03 – органическая химияАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата химических наукСанкт-Петербург2017Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетномобразовательном учреждении высшего профессионального образования«Санкт-Петербургский государственный университет».Научный руководитель:МолчановАлександрПавлович,доктор химических наук, профессорОфициальные оппоненты:Макаренко Сергей Валентинович,доктор химических наук, профессор,Российскийгосударственныйпедагогическийуниверситетим.

А.И. ГерценаРамш Станислав Михайлович, докторхимических наук, профессор, СанктПетербургскийгосударственныйтехнологическийинститут(технический университет)Институт органической химии им.Н.Д. Зелинского РАН (Москва)Ведущая организация:Защита состоится 12 октября 2017 г. в 15.00 часов на заседании совета Д212.232.28 по защите докторских и кандидатских диссертаций при СанктПетербургском государственном университете по адресу: 199004, СанктПетербург, Средний пр., д.

41/43, химический факультет (БХА).С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. А.М.Горького, СПбГУ, Университетская наб., д. 7/9 и на сайте www.spbu.ru.Автореферат разослан""2017 г.Учёный секретарьдиссертационного совета/В. Н. Сорокоумов/21. Общая характеристика работыАктуальность темыПиррольный и индольный фрагменты являются важными структурнымикомпонентами природных соединений. Соединения, содержащие пиррольный ииндольный фрагменты, проявляют широкий спектр фармакологическихсвойств, кроме того, производные пиррола используются для полученияэлектропроводящих полимеров и оптоэлектронных материалов.

Одним изуниверсальных типов реакционноспособных носителей пиррольного фрагмента,представляющим в последнее время повышенный интерес для использования ворганическом синтезе, являются N-винилпирролы, благодаря сочетаниюкратной связи с высоко реакционноспособным пиррольным фрагментом.Реакции 1,3-диполярного циклоприсоединения представляют собой удобныйспособ синтеза пятичленных гетероциклов, позволяющий с высокойселективностью генерировать несколько стереоцентров за одну стадию. Использование в данных реакциях различных катализаторов, в частности, кислотЛьюиса, позволяет не только повысить регио и стереоселективность, но инаправить процесс по пути формального (3+n)-циклоприсоединения.

В связи сэтим изучение основных закономерностей взаимодействия диполей: нитронов,нитрилоксидов и азометиниминов с N-винилпирролами и индолами как вприсутствии катализаторов, так и в их отсутствии представляется актуальнойнаучной задачей.Цель диссертационной работы:Исследование взаимодействия 1,3-диполей – азометиниминов, нитронов,нитрилоксидов с замещенными N-винилпирролами и индолами, изучение региои стереоселективности циклоприсоединения, а также влияния кислот Льюиса нанаправление и селективность процесса.

Разработка эффективных методовсинтеза гетероциклических соединений, содержащих пиррольные и индольныефрагменты.Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:1. осуществлен синтез исходных 1,3-диполей (нитронов, азометиниминов) изамещенных N-пропадиенилпирролов, N-винил- и N-пропадиенилиндола.2. изучены регио- и стереоселективность 1,3-диполярного циклоприсоединения N-винилпирролов и индола с 1,3-диполями: нитрилоксидами, азометиниминами и нитронами.3.

определены и оптимизированы условия формального (3+3)-циклоприсоединения азометиниминов и нитронов к N-винилпирролам, изученовлияние кислот Льюиса на направление реакции.4. исследованы регио- и стереоселективность диполярного циклоприсоединенияN-пропадиенилпирролов и индола с 1,3-диполями: нитронами и нитрилоксидами.3Научная новизна Установлены основные закономерности (3+2)-циклоприсоединения 1,3-диполей ( нитрилоксидов, нитронов и азометиниминов) к N-винилпирролам. Впервые показана возможность протекания реакции N-винилпирролов с1,3-диполями (азометиниминами и нитронами) по пути формального(3+3)-циклоприсоединения в присутствии кислот Льюиса. Определена регио- и стереоселективность взаимодействия нитронов N-пропадиенилпирролами и N-пропадиенилиндолом.Практическая ценность работыНа основе реакций 1,3-диполярного циклоприсоединения к диполярофилам,содержащим пиррольные и индольный фрагменты, разработаны эффективныеметоды синтеза пирролил- и индолилзамещенных изоксазолинов, изоксазолидинов и пиразоло[1,2-a]пиразолонов.

На основе реакций формального(3+3)-циклоприсоединения разработан новый метод синтеза конденсированныхгетероциклов:8,9-дигидро-5Н-пиразоло[1,2-а]пирроло[1,2-d][1,2,4]триазин7(11H)-онов и пирроло[2,1-d][1,2,5]оксадиазинов.Положения, выносимые на защиту Метод синтеза гетероциклических соединений, содержащих ансамблипиррольного (индольного) цикла и изоксазолинового, изоксазолидинового ипиразоло[1,2-a]пиразолонового фрагментов на основе реакции 1,3-диполярногоциклоприсоединения нитрилоксидов, нитронов и азометиниминов к замещенным N-винилпирролам и N-винилиндолу. Новые реакции формального (3+3)-циклоприсоединения 1,3-диполей:нитронов и азометиниминов к замещенным N-винилпирролам в присутствиикатализаторов – кислот Льюиса. Результаты изучения регио- и стереоселективности реакций 1,3-диполярногоциклоприсоединения нитронов и нитрилоксидов к N-пропадиенилпирролам иN-пропадиенилиндолу.Апробация работыМатериал диссертации представлен на 8 международных и всеросийскихконференциях.

По теме диссертации опубликовано 4 статьи и 9 тезисовдокладов.Объем и структура диссертацииРабота изложена на 170 страницах. Диссертация состоит из введения,литературного обзора, обсуждения результатов, экспериментальной части,выводов, списка литературы из 170 наименований и приложения. Влитературном обзоре обсуждается использование кислот Льюиса в реакцияхциклоприсоединения нитронов и азометиниминов, особое внимание уделяется4каталитическим реакциям формального (3+3)-циклоприсоединения.

Во второйглаве обсуждаются результаты, полученные при исследовании реакций 1,3-диполей – азометиниминов, нитронов, нитрилоксидов с замещенными N-винилпирролами и индолами. В экспериментальной части приведены методикипроведения реакций и описаны спектральные данные и физическиехарактеристики полученных соединений.Работа выполнялась с использованием оборудования ресурсных центровСПбГУ «Магнитно-резонансные методы исследования», «Методы анализасостава вещества», «Рентгено-дифракционные методы исследования» иресурсного образовательного центра по направлению химия.

Авторывыражают благодарность сотрудникам РЦ за помощь при выполнении работы.Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант №16-33-00614,мол_а).2. Основные результаты и их обсуждениеВ качестве объектов исследования выбраны N-винилпирролы, содержащиеразличные по характеру заместители в пиррольном цикле 1a-d, N-винилиндол1e, N-пропадиенилиндол 2a и пирролы 2b-d, имеющие пропадиенильныйфрагмент у атома азота.Для исследования реакционной способности данных объектов в реакциях с1,3-диполями были использованы как диполи пропаргил-анионного типа, так иаллил-анионного типа.

В качестве диполей пропаргил-анионного были выбранынестабильные, генерируемые in situ нитрилоксиды двух типов – арилнитрилоксиды 3a-c и этоксикарбонилнитрилоксид 4. В качестве диполей аллиланионного типа – стабильные циклические азометинимины на основепиразолидин-3-она, а также нитроны трех различных типов: С-арил–N-фенил(или метил) альдонитроны 6a-g, С-карбамоил-N-арил (или метил) альдонитроны7a-d, и С,С-бис(метоксикарбонил)-N-арил кетонитроны 8a-c.52.1 Синтез исходных соединенийИсходные N-винилпирролы 1a-d были предоставлены Иркутским институтом химии им.

А.Е. Фаворского СО РАН. Исходный N-винилиндол получен изиндола 9a и 1,2-дихлорэтана реакцией алкилирования с последующимдегидрогалогенированием.Аллены 2a-d получены в одну стадию из соответствующих индола 9a илипирролов 9b-d и пропаргилбромида с применением КОН в качестве основания.Азометинимины 5а-е получены конденсацией соответствующих пиразолидинонов 11a, b с альдегидами.6C-Арил-N-фенилнитроны 6а-с и 6g получены конденсацией фенилгидроксиламина с замещенными бензальдегидами в спирте.Для получения C-арил-N-метилнитронов 6d-f использована one pot методикабез выделения образующегося гидроксиламина.C-Карбамоил-N-арилнитроны 7a-e синтезированы взаимодействием хлорида1-(2-ариламино-2-оксоэтил)пиридиния 13a-c и соответствующих нитрозобензолов 14a, b.С,С-Бис(метоксикарбонил)-N-арилнитроны 8a-c синтезировали реакциейсоответствующего арилнитрозосоединения 14 с диметиловым эфиромброммалоновой кислоты в присутствии гидроокиси натрия.72.2 Реакции 1,3-диполярного циклоприсоединения к N-винилпирроламДля проведения реакции нитрилоксидов – генерируемых in situ высокореакционноспособных диполей – с винилпирролами была использована one potметодика с применением гипохлорита натрия не только для хлорированияоксима, но и для генерации нитрилоксида из хлороксима.Таблица 2.1.