Новые реакции халькогенирования и галогенирования циклоолефинов и азабицикло[2.2.1]гептенов (1105636), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Так,сульфенамид 34а реагирует с норборненом только при комнатной температуре вприсутствии двукратного избытка триметилсилилхлорида:SSN+34аClMe3SiCl +Cl 22a (dl, meso), 82% (16:9)Таким образом, использование триметилсилилгалогенидов в качестве со-реагентов вреакциях тиобисаминов и аминосульфенатов с алкенами позволяет проводить активациютолько одной S-Х-связи (где Х=N,O), при этом в случае аминосульфенатов следуетиспользовать О-метилпроизводные.88III.2.ПроизводныеазанорборнененавреакцияхэлектрофильногоприсоединенияСинтетическийпотенциалреакцийэлектрофильногоприсоединения(каксульфенилирования, так и селененирования и галогенирования) может быть существенноповышен за счет расширения круга используемых субстратов. В последнее время возросинтерес к производными азанорборнена, вызванный как биологической активностьюсамих азабициклических производных, так и возможностью их использования в качествеполупродуктов в синтезе биологически активных соединений.
Однако в реакцияхэлектрофильного присоединения они изучены незаслуженно мало, так как высокая региои стереоселективность АdE-реакций позволяет вводить функциональные группы ссозданием оптически активных центров с известной конфигурацией, что может статьнезаменимым инструментом в модификации как азабициклических структур, так и ихпроизводных.В связи с этим мы исследовали поведение аза-аналогов норборнена инорборнадиена в реакциях халькогенирования (взаимодействие с фенилсульфенхлоридом,фенилселенбромидом, системами PhSOEt-Me3SiHal (Hal=Cl, Br) и тиобисморфолинтионилхлорид) и в реакциях галогенирования (взаимодействие с KIHal2 (Hal=Cl, Br)).III.2.1.
Производные 2-азабицикло[2.2.1]гептенаВкачествемодельного2-азанорборненабылвыбранэтил-2-ацетил-2-азабицикло[2.2.1]гепт-5-ен-3-карбоксилат (38). Авторы работы [21] показали, что привзаимодействии эндо-изомера этого соединения с бромом, фенилсульфенхлоридом илифенилселенбромидом образуются перегруппированные продукты с высокими выходами,однако, в ПМР-спектрах продуктов этих реакций не были приведены ни сведения обобразовании ротамеров ацетамидов, ни КССВ протонов. Электрофильное присоединениек экзо-изомеру изучено не было.
Учитывая вышесказанное, мы провели электрофильноебромирование, иодгалогенирование, сульфенилирование и селененирование как эндо, таки экзо-изомера.В результате реакции электрофильных реагентов с алкеном 38 наряду с продуктами1,2-присоединения по двойной С=С - связи можно было бы ожидать образования двухпродуктов перегруппировки Вагнера-Меервейна (пути "А" и "Б") и в случае эндо-изомерапродукта участия карбэтоксильной группы в стабилизации карбокатиона (путь "В") (схема5). Отметим, что путь "Б" маловероятен из-за понижения электронной плотности на атомеуглерода С(3) благодаря электроноакцепторному характеру карбэтоксильной группы.89Схема 5.
Возможные направления электрофильного присоединения к эндо- и экзоизомерам алкена 38Найдено, что в случае бромирования или иодгалогенирования (взаимодействие сKIHal2, Hal=Cl, Br) обоих изомеров наблюдается образование только продуктовперегруппировки Вагнера-Меервейна (39-44) (таблица 11).Таблица 11. Выходы продуктов галогенирования алкена 38 и соотношениеконформеров с цис- и транс- расположением карбонильной группы ацетамидаотносительно группы СHСO2Et (рисунок 2)Алкен(изомер)эндоэкзоРеагентПродуктВыход, % (цис:транс, %)KICl23973 (81:19)KIBr24059 (80:20)Br24167 (78:22)KICl24271 (75:25)KIBr24339 (78:22)Br24456 (75:25)90Строение полученных соединений устанавливали методом ЯМР-спектроскопии.Следует заметить, что в ЯМР-спектрах всех полученных соединений присутствует дванабора сигналов, что является результатом заторможенного вращения вокруг амиднойсвязи N-CO из-за взаимодействия nN орбитали атома азота с вакантной n-разрыхляющейорбиталью карбонильной группы [217].
Корреляции с данными химических сдвиговпротоновиуглеродовN-изопропил-N-метилацетамида[201]позволяютнампредположить, что в растворе CDCl3 преимущественно присутствует ротамер I:Рисунок 2. Ротамеры ацетамида с цис-(I) и транс-(II) расположением кислородаацетамидной группы относительно группы СНCO2EtВ спектрах ЯМР1Н продуктов перегруппировки Вагнера-Меервейна имеютсяхарактерные сигналы протонов CH2 - группы, которые представляют собой дублеттриплетов (экзо-Н(5)) и дублет дублетов (эндо-Н(5)) с большой общей геминальной КССВ~ 14.5Гц , а также с константами спин-спинового взаимодействия J5экзо,6≈J5экзо,4≈ 4.5Гц иJ5эндо,6≈ 8.0Гц. Сигнал протона Н(1) проявляется в виде синглета, а сигнал протона Н(4) ввиде дублета (J ~ 4.0Гц) (в продукте реакции с эндо-азанорборненом 38, когдакарбэтоксильная группа оказывается в экзо-положении) или триплета3 (J ~ 3.0Гц) (впродукте реакции с экзо-азанорборненом 38, когда карбэтоксильная группа оказывается вэндо-положении).
Это свидетельствует об образовании продукта с заместителем в шестом,а не пятом положении [197].Для отнесения сигналов Н(7) и Н(3) соединения 40 использовали корреляционную δспектроскопию (COSY). Было найдено, что в спектре присутствует корреляционный пик скоординатами 4.01/2.43 м.д., что отвечает W-константе взаимодействия протонов Н(7) иэндо-Н(5). Для протона Н(3) с химическим сдвигом 4.37 м.д.
было зафиксировано спинспиновое взаимодействие с протоном Н(4) и W-КССВ с протоном экзо-Н(5).3В ряде случаев сигнал плохо разрешен и вырождается в уширенный синглет, имеющий"триплетообразную" форму.91Строение соединения 40 было также подтверждено методом РСА (рис.3). Интересно,что если в спектре ЯМР 1Н отмечалось наличие двух конформеров (I : II=80:20), то вкристалле присутствует один конформер I.Рис. 3.
Молекулярная структура этил 2-ацетил-экзо-6-бром-анти-7-иод-2азабицикло[2.2.1]гептан-экзо-3-карбоксилата 40Присульфенилированиитиобисморфолин:SOCl2обоихобразуетсяизомеровсмесь2-азанорборненасоединений,однако,38системойразделитьиидентифицировать их не удалось, так как при попытке их очистки методом колоночнойхроматографии были выделены сложные смеси новых продуктов (сигналы их протоновотсутствовали в ПМР-спектрах реакционных смесей).Тем не менее, взаимодействие эндо-изомера 38 с PhSCl, и системами PhSOEtMe3SiHal (Hal = Cl, Br) проходит гладко и приводит только к перегруппированнымсульфидам 45,46.Однаковрезультатереакцииэкзо-изомера38суказаннымивышесульфенилирующими реагентами и фенилселенбромидом наряду с перегруппированнымипродуктами наблюдается образование продуктов 1,2-цис- и 1,2-транс-присоединения 4749, причем последние в ряде случаев являются основными (таблица 12).92Таблица 12.
Выходы (%) продуктов халькогенирования алкена 38 и соотношениеконформеров (%) с цис- и транс- расположением корбонильной группы ацетамидаотносительно группы СНСO2EtПродукт1,2-транс-1,2-цис-перегруппировкиприсоединениеприсоединениеАлкен(изо-Реагентмер)PhSClэндоPhSOEt+Me3SiClPhSOEt+Me3SiBrPhSClPhSOEt+Me3SiClэкзоPhSOEt+Me3SiBrPhSeBrПроВыходПроВыходПроВыходдукт(цис:транс)дукт(цис:транс)дукт(цис:транс)454647а48а74 (77:23)6953 (80:20)16 (78:22)1631 (75:25)-----3448б23 (53:47)49б53 (60:40)-1249г--34 (57:43)47б--8 (72:28)47в848в8 (71:29)49в6 (71:29)(85:15)Строение перегруппированных продуктов устанавливали методом спектроскопииЯМР 1Н аналогично соединениям 39-44.
Транс-расположение заместителей в соединениях47б, 48б, 49б и 49г следует из значений констант спин-спинового взаимодействия призаместителях J5,6~2.7-4.0 Гц. Геминальная КССВ протонов CH2-группы не превышает 11Гц, что говорит о неперегруппированном характере соединений (т.е. CH2-группанаходится в 7 положении азанорборнана).Отнесение сигналов протонов Н(1) и Н(3) проводили на примере соединения 49б сиспользованием корреляционной спектроскопии (COSY).
Так, на корреляционной прямой,отвечающей сигналу основного конформера с химическим сдвигом 3.96 м.д. быловыявлено три пика с химическими сдвигами 2.02 м.д., 2.25 м.д. и 2.93 м.д., чтосоответствуетвзаимодействиюспротонамианти-Н(7),син-Н(7)идальнемувзаимодействию с протоном Н(4) (W-константа). Для сигнала минорного конформера с93химическим сдвигом 4.57 м.д. были выявлены взаимодействия с протонами Н2С(7) (пик скоординатами 4.57/1.95 м.д. и W-КССВ с протоном Н(4) (4.57/3.08 м.д.).
Спиновыхвзаимодействий протонов с химическими сдвигами 4.69 м.д. (основной конформер) и 4.64м.д. (минорный конформер) выявлено не было, что подтверждает отнесение этих сигналовк протонам Н(3).Интенсивные кросс-пики с координатами 3.34/2.25 м.д. (основной конформер) и3.60/1.95(минорныйконформер)соответствуютW-константеспин-спиновоговзаимодействия протонов HCSe и син-Н(7), что подтверждает экзо-расположениефенилселено-группы. Интенсивные кросс-пики с координатами 4.21/2.93 м.д. (основнойконформер) и 4.31/3.08 м.д. (минорный конформер) (что соответствует спин-спиновомувзаимодействию протонов экзо-Н(5)-Н(4)) и мультиплетность сигнала Н(4) (дублет сКССВ~2.5 Гц) указывают на эндо-расположение атома брома.
Сильный сдвиг протонаэндо-Н(3) в область слабого поля также является следствием дезэкранирующего влиянияэндо-расположенного атома брома.Для подтверждения предложенной нами структуры был проведен эксперимент сиспользованием ЯЭО (таблица 13). При облучении протонов Н(1) наблюдали отклик напротонах НСSe (минорный изомер) и Н2С(7) (основной изомер). Облучение протонов Н(3)как и ожидалось дало отклик соответствующих протонов Н(4). Но наиболее интересныйрезультат эксперимента - это отклик СН3-протонов ацетамидной группы минорногоизомера на облучение сигнала протона Н(3), т.к. это подтверждает наше предположение,что минорный конформер имеет строение "II" (стр. 91).Таблица 13. Данные ЯЭО (η) для ротамеров соединения 49б (в CDCl3)Наблюдаемые протоны, η (%)ОблучаемыеСоединениепротоныН(4)НCSeанти-Н(7)син-Н(7)СН3Н(1)--0.80.9-Н(3)0.7----Н(1)-0.5---Н(3)0.6---0.494На расположение атома брома в шестом положении соединения 49г указывает сдвигсигнала протона Н(1) в слабое поле, а сигнала Н(3) в сильное (по сравнению ссоединением 49б).Цис-диэкзо-расположение заместителей в соединениях 47в, 48в и 49в следует иззначения КССВ J5,6~7.0Гц.
Взаимное расположение заместителей было установлено наосновании рентгеноструктурного анализа соединения 48в (рисунок 4).Рисунок 4. Молекулярная структура этил 2-ацетил-диэкзо-6-бром-5-фенилтио-2азабицикло[2.2.1]гептан-экзо-3-карбоксилата 48вПолученныерезультатыможнообъяснитьследующим.Стабилизацияобразующегося в результате AdE-реакции карбокатиона возможна за счет образованияониевого иона с участием электрофильной частицы, либо с участием азота (схема 6). Вслучае, когда группа NHAc участвует в стабилизации карбокатиона, образуются продуктыперегруппировки Вагнера-Меервейна (путь "В") или 1,2-цис-присодинения (путь "Г",когда атака внешнего нуклеофила может осуществляться только с экзо-стороны).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
