Диссертация (Реакции азометиниминов, нитронов, нитрилоксидов с замещенными N-винилпирролами и индолами), страница 3

Использование в качестве катализатора ZnBr2 приводит, в ряде случаев, кобразованию продуктов 18. На основании экспериментальных данных авторами былипредложены две модели протекания процесса.Авторы предполагают, что нитрон 1 в Z-конфигурации образует хелатный комплексс кислотой Льюиса, который далее связывается с гидроксильной группой аллиловогоспирта с образованием комплекса 19. При использовании бромида магния повышениеселективности можно объяснить протеканием процесса через переходное состояние TS-2.В то же время, для бромида цинка предполагается промежуточное образованиеполуацеталя, который вступает во внутримолекулярную реакцию циклоприсоединения(через TS-3) с образованием продукта 18. [14]При использовании кислот Льюиса в реакциях аллиловых спиртов с С-алкоксикарбонилнитронами получаются бициклические продукты 20. Реакция проходит кактандемныйпроцесс–переэтерификацияспоследующимвнутримолекулярным141,3-диполярным циклоприсоединением, кислоты Льюиса в данном случае катализируютреакцию переэтерификации.

[15-18]Однако при использовании в реакции одного эквивалента эфирата бромида магнияпереэтерификации не наблюдалось. Реакция проходит с образованием аддуктов(3+2)-циклоприсоединения 21a, b.[19]Следует отметить, что в присутствии кислоты Льюиса циклоприсоединениепроходит строго диастереоселективно, в то время как в реакции без катализатораобразуются смеси диастереомерных продуктов.

Низкая селективность данной реакции вобычных условиях связанастем,чтоС-алкосикарбонилнитроны,поданнымспектроскопии ЯМР, существуют в растворах в виде смесей E/Z-изомеров [20-22]. В то жевремя, эти нитроны способны образовывать с бромидом магния хелатные комплексы, вкоторых стабилизируется Z-конфигурация нитрона. Попытки использования в качествекатализаторов бромида цинка (II) не привели к ускорению реакции и повышениюселективности, а при использовании эфирата трифторида бора исходный нитрон былвыделенсвыходом85%.Авторыданнойработытакжепродемонстрировалиэффективность использования бромида магния в реакциях с кетонитронами ссопряженной карбонильной группой.

[19]В реакции аллиловых спиртов с циклическими нитронами 22 добавление креакционной смеси 1.5 эквивалентов эфирата бромида магния позволяет проводитьреакцию строго стереоселективно, с получением циклоаддуктов 23. [23]15Взаимодействие аллиловых спиртовс донорно-замещенныминитронамивприсутствии эквимолярных количеств бромида магния также протекает быстрее и с болеевысокой диастереоселективостью.Авторы предполагают, что бромид магния образует комплекс с нитроном иаллиловым спиртом, в котором и происходит (3+2)-циклоприсоединение. [24]Позднее, в работе [25] было проведено систематическое изучение реакцииC,N-диарилнитронов и C-арил-N-алкилнитронов с аллиловыми спиртами и производнымиакриловой кислоты (Таблица 1.3).Таблица 1.3.

Циклоприсоединение и C-арил-N-алкилнитронов к этилакрилату иаллиловому спирту.№ArRR123456789101112131415161718PhPhPhPhPhPhPhPhPhPhPhPhо-Анизило-Анизил2-Пиридил2-Пиридил2-Пиридил2-ХинолилBnBnBnBnBnBnBnBnBnBnMeMeMeMeMeMeMeMeCO2EtCO2EtCO2EtCO2EtCO2EtCO2EtCH2OHCH2OHCH2OHCH2OHCH2OHCH2OHCH2OHCH2OHCH2OHCH2OHCH2OHCH2OH12РастворительВремя,чКислотаЛьюисаННННННHHHHHHHHHHHHбензолбензолбензолбензолбензолбензолтолуолтолуолCCl4толуолтолуолтолуолтолуолтолуолтолуолтолуолтолуолтолуол724222248483221824243225242248MgBr2*Et2OZnBr2ZnCl2TiCl4BF3*Et2OMgBr2*Et2OMgBr2*Et2OZnBr2MgBr2*Et2OMgBr2*Et2OMgBr2*Et2OZnCl2-RВыходаддуктов,%977847472115956297688462707060803520Соотношение25:25':26:26'10:72:4:146:14:43:378:21:54:176:27:50:170:41:35:240:15:65:2062:38:0:022:78:0:023:77:0:036:64:0:060:40:0:022:78:0:067:33:0:028:72:0:060:40:0:0100:0:0:0100:0:0:050:50161920212-Хинолил2-Фурил2-ФурилMeMeMeCH2OHCH2OHCH2OHHHHтолуолтолуолтолуол32402MgBr2*Et2OMgBr2*Et2O055400:100:0:00:100:0:0В работе изучено влияние различных кислот Льюиса (MgBr2,·Et2O, ZnBr2, ZnBr2,TiCl4, BF3·Et2O) на стерео- и региоселективность циклоприсоединения.

Кроме того,полученные данные оселективностисопоставлялисьс даннымидляреакцийциклоприсоединения в отсутствии кислоты Льюиса. Авторы показали, что добавлениекислоты оказывает влияние на селективность циклоприсоединения, однако в большинствеслучаев она остается невысокой. Следует отметить, что наилучшие результаты былиполучены для циклоприсоединения C-пиридинилнитрона, способного образовыватьхелатные комплексы.Еще одним классом диполярофилов, для которых показана эффективностьиспользования кислот Льюиса в реакциях (3+2)-циклоприсоединения являются эфирыенолов и ацетали кетенов. [26, 27]В работе [26] была показана эффективность использования ионной жидкости –трифлата 1-бутил-3-метилимидазолия (bmim(OTf)), как среды для проведения кислотнокатализируемой реакции циклоприсоединения.Авторамудалосьдобитьсязначительногоускоренияпроцесса,однако,селективность остается невысокой, во всех случаях реакции проходят с образованиемсмесей диастереомеров (для наиболее селективной реакции соотношение – 77:23).171.1.3 Асимметрическое (3+2)-циклоприсоединениеВ последние два десятилетия активно изучается асимметрическое 1,3-диполярноециклоприсоединение с использованием хиральных кислот Льюиса.

Применяютсякатализаторы на основе комплексов меди, никеля, титана, иттербия, и т.д. сорганическими хиральными лигандами. Роль кислоты Льюиса в таких процессах неограничивается исключительно контролем энантиоселективности, но, как правило,включает в себя также контроль диастерео- и региоселективности циклоприсоединения.[4, 7, 28-34]Асимметрическое (3+2)-циклоприсоединение ахиральных нитронов к ахиральнымолефинам с применением хиральных кислот Льюиса было впервые продемонстрировано в1994 г.

в двух работах [35, 36]. При этом для достижения энантиоселективности былииспользованы два принципиально различных подхода.Вработе[35]рассматриваетсяасимметрическое1,3-диполярноециклоприсоединение нитронов к ацеталям кетенов, катализируемое хиральнымиоксазаборолидинами.Предполагается, что в данном случае, циклоприсоединение электрон-обогащенногоолефина контролируется взаимодействием НСМО нитрона и ВЗМО диполярофила, икислота Льюиса катализирует реакцию за счет связывания с нитроном. Реакциюпроводили при -78 ºС, изоксазолидин при этом был получен с энантиомерным избыткомee до 74%.Другой подход представлен в работе [36]. В данном случае энантиоселективность иускорение реакции были достигнуты за счет координации комплексов титана схиральными лигандами к электрон-дефицитным диполярофилам.18Катализатор 30 был получен in situ из Ti(i-OPr)2Cl2 и соответствующего спирта.Следует отметить, что (3+2)-циклоприсоединение подобных бидентатных диполярофиловв присутствии кислот Льюиса уже было описано в литературе [37].

В данном случаедиполярофил имеет структуру бидентатного лиганда, что обеспечивает его эффективноесвязывание с катализатором.Важно отметить, что реакции, катализируемые хиральными комплексами металлов,очень чувствительны к условиям проведения процесса, таким как: температура,растворитель, следы влаги и молекулярного кислорода, добавка молекулярных сит (MS)[38-41]. В частности, влияние температуры на стереоселективность циклоприсоединениябыло продемонстрировано в работе [38].Авторы показали, что цис-изомер 32 способен превращаться в транс-изомер 33 поддействием перхлората кобальта (II) при 0 °С.

Когда изомеризацию проводили вприсутствии TOX, ee составил 88%. В отсутствии TOX, транс-изомер был получен в видерацемата. Предполагается, что реакция обратима, и при проведении процесса при -40 ºСподчиняется кинетическому контролю, в то время как при 0 ºС – термодинамическому.19Влияние добавки различных молекулярных сит, а также воды и сульфатов магния икальция было рассмотрено в работе [39].В отсутствии молекулярных сит энантиоселективность процесса значительноснижалась. Если при добавлении MS 4Å для аддукта endo-29а ee составил 79%(абсолютная конфигурация 3S,4R,5S), без добавления молекулярных сит лишь 46% и приэтом основным был энантиомер с абсолютной конфигурацией 3R,4S,5R. Данныйэнантиомер также был основным при проведении реакции в присутствии воды, однако eeбыл больше: 70% при добавлении 20 мольных процентов воды.

Было показано, что навеличину ee оказывает влияние не только размер пор, но и способ активациимолекулярных сит.Авторы предлагают следующее объяснение влияния молекулярных сит наэнантиоселективность процесса: предполагается, что атом магния, входящий в составкатализатора может связываться с двумя атомами кислорода на поверхности MS, чтоприводит к изменению геометрии комплекса катализатора с субстратом. [39]Хотя азометинимины, в отличие от нитронов, не использовались в качествесубстратов для изучения влияния кислот Льюиса на регио- и стереоселективность1,3-диполярногоциклоприсоединения,вметалл-катализируемомасимметрическом(3+2)-циклоприсоединении данных диполей достигнуты значительные успехи. Наиболеехорошо изученными в реакциях данного типа являются стабильные циклическиеазометинимины на основе пиразолидин-3-она.