Новые реакции халькогенирования и галогенирования циклоолефинов и азабицикло[2.2.1]гептенов (1105636), страница 7
Текст из файла (страница 7)
В случае N-амино-азадибензнорборнадиена деаминирование проходит вприсутствии уксусной кислоты [77]:II.2.7. Раскрытие азабициклического каркаса без участия С=С-связиII.2.7.1. 2-АзанорборненыРаскрытие азабициклического каркаса в 2-азанорборненах возможно по четыремсвязям: С(1)-N, С(1)-С(6), N-C(3) и С(3)-С(4).Первый тип реализуется чаще других. При этом реакция, по-видимому, протекаетчерез образование аллильного карбокатиона и в ряде случаев сопровождаетсявнутримолекулярной циклизацией:63Наряду с разрывом C(1)-N-связи при обработке 2-гидрокси-2-азабицикло[2.2.1]гепт5-ена тозилхлоридом в присутствии основания идет разрыв C(1)-С(6)-связи. В этом случаепроисходитперегруппировка2-азабициклическогокаркасав1-азабициклический[129,182-184] через стадию образования нитрениевого катиона:R'TsClR" NaOHNOHR'R"N OTsOTsNR"R'-R'R"TsONГипотеза образования нитрениевого иона подтверждается экспериментами сиспользованием арилсульфонатов, меченных изотопом18O [183].
При этом в продуктахперегруппировки изотопная метка равномерно распределялась между всеми атомами64кислорода сульфоксильной группы. Это возможно только при промежуточномобразовании сульфоксилат-аниона. Кроме того, в пользу образования нитрениевого ионаговорит образование метокси-производных в метаноле.Раскрытие азабициклического каркаса в 2-азанорборненах по связи N-C(3)характерно для лактама [185].Грико и Ларсен [19] показали, что 2-азабицикло[2.2.1]гептены легко переходят впроизводные циклопентена под действием цинка в уксусной кислоте:Раскрытие азабициклического каркаса по связи С(3)-С(4) происходит в случаеацилокси-замещенных 2-азанорборненов и приводит к образованию циклопентенов [129]:ПривзаимодействииN-тозил-3-(трихлорметил)-2-азабицикло[2.2.1]гепт-5-енасметиллитием осуществляется раскрытие связей N-C(3) и С(3)-С(4) [186].
Авторыпредлагают следующую схему протекания реакции:65Следует отметить, что при использовании в качестве основания трет-бутилата калияреакция останавливается на образовании алкена 71.II.2.7.2. 7-АзанорборненыПри наличии электроноакцепторных заместителей у второго и/или третьего атомауглерода 7-азанорборненов происходит раскрытие бициклического каркаса под действиемоснований [44,49] и нуклеофилов [110]:66Комплексы7-азанорборненовсосмиемподдействиемтрет-бутилдиметилсилилтрифлата (TBSOTf) вступают в ретро-реакцию Манниха [68-71]:***Таким образом, из анализа литературных данных мы видим, что азанорборнены иазанорборнадиены являются перспективными и интересными соединениями как с точкизрения изучения механистических закономерностей протекающих реакций, так и с точкизрения практической – в качестве полупродуктов в синтезе веществ, проявляющихразличные виды биологической активности.67III. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ1III.1. Новые методы сульфенилирования непредельных соединенийIII.1.1.
Взаимодействие тиобисаминов с алкенами, диенами и алкинами вприсутствии тионилгалогенидовТиобисамины являются слабыми электрофильными реагентами, поэтому вреакциях электрофильного присоединения к олефинам используется катализ кислотамиЛьюиса. Так, например, взаимодействие бис(диалкиламино)сульфидов с этиленом,циклогексеном или стиролом в присутствии хлористого цинка приводит к продуктам 1,2присоединения по кратной cвязи олефина, причем активируется только одна из связей S-Nреагента и реакция заканчивается образованием (2-диалкиламино)алкилсульфенамида[187].SNR2(R2N)2SZnCl2NR2β-Аминосульфиды образуются при взаимодействии тиобисаминов с алкенами вприсутствии пиридинсульфотриоксида в тех случаях, когда в аддукте достигается антиперипланарная конформация фрагмента S—С—С—Z и протекает сульфамат-бетаиноваяперегруппировка, приводящая к термодинамически более выгодному продукту диаминосульфиду [188].S(R2N)2SCH2CH2Py SO3R2 NNR2При взаимодействии тиобисаминов в присутствии триоксида серы или Ру • SO3 спроизводными норборнена образуются сульфаматосульфиды, при этом в зависимости отсоотношения реагентов можно получить продукты активации как одной, так и двух S-Nсвязей [188].
Следует отметить, что в случае тетрафторбензобаррелена не удаетсяполучить продукт внедрения SO3 по двум S-N-связям даже при использовании избыткатриоксида серы и олефина.1Нумерация соединений в этом разделе и экспериментальной части не соответствует нумерации влитературном обзоре.68SNR2(R2N)2SSO3SSO3R2NSO2OS+R2NSO2OOSO2NR2OSO2NR2R2NSO2OSNR2(R2N)2SSO3OSO2NR2В результате реакций тиобисаминов с непредельными соединениями в присутствиигалогенидов и оксогалогенидов фосфора независимо от соотношения реагентовобразуются соответствующие дигалогеналкилсульфиды [189,190].S(R2N)2SPOHal3Hal HalR2N = NXS+HalHalX = O, CH2С целью расширения круга сульфенилирующих систем и изучения возможностипостадийной активации S-N-связей тиобисаминов мы изучили взаимодействие N,N’тиобисморфолина (1а) и N,N’-тиобиспиперидина (1б) с олефинами в присутствиитионилгалогенидов (SOHal2, Hal=Cl, Br), успешно использовавшихся ранее для активациифенилсульфената [191] и этилнитрита [192].
Было найдено, что выходы продуктовреакции сильно зависят как от условий ее проведения (температура, порядок прибавленияреагентов, их соотношение), так и от строения самих реагентов. При этом во всех случаяхв реакционных смесях было зафиксировано образование β-галогеналкилсульфидов.III.1.1.1. Взаимодействие с алкенамиНа примере норборнена было показано, что наилучшие выходы продуктовсульфенгалогенированиядостигаютсяприприбавлениитионилгалогенидовктиобисамину с последующим добавлением алкена при температуре не выше – 40 оС(повышение температуры способствует образованию дисульфидов 3а,б и продуктовгалогенирования (таблица 3)).69S(R2N)2SSSNR2+SOCl2+2ClCl22a (dl, meso)Cl3a(dl, meso)4aBrS(R2N)2SSSOBr222б (dl, meso)Br++Br2Br3б5Таблица 3.
Продукты взаимодействияа норборнена с тиобисаминами в присутствииSOHal2 (Hal=Cl, Br)опытSOHal2 Тиобиссоотношение реагентовВыход продуктов, %аминС=С:(R2N)2S:SOHal22 (dl:мезо)3451а1:1:11419--22:1:114-51-31:1:240---42:1:297 (3:2)---1б2:1:299 (3:2)---1a2:1:252--462:1:136(5:3)---2:1:11526--2:1:1б83(5:3)---1SOCl256SOBr27891бПримечание: аРеакции проводили при -40оС.
бРеакцию проводили при -70оС.При соотношении тиобисамин:SOHal2 = 1:1 можно было бы ожидать активацииодной связи тиобисамина и образования аминосульфенгалогенида I (схема 1):70OR2NSNR2SOHal2R2NSHalR2NISR2NSNR2HalIIHalSSOHal2HalISHal III4SHalHalSHal2HalS3HalСхема 1. Постадийная активация S-N - связей тиобисаминовДействительно, нам удалось выделить сульфенамид 4, но только в одном случае(таблица3,опыт2).По-видимому,реакционнаяспособностьобразующихсясульфенамидов по отношению к тионилгалогенидам выше, чем реакционная способностьтиобисамина, что приводит к активации S-N-связи сульфенамидов и образованиюсульфенгалогенидов, которые либо димеризуются с образованием дисульфидов 3а,б, либореагируют с алкеном с образованием сульфидов 2а,б.
Очевидно, что этот путь можетреализоваться и при соотношении тиобисамин:SOHal2 = 1:2. Однако в этом случаеобразования дисульфидов зафиксировано не было, а выход β-галогенсульфидов резковозрастает (таблица 3, опыты 3-5).Мы считаем, что в этом случае нельзя исключать возможность образования in situдигалогенидов серы (схема 2):OR2NSBrIIR2NSIHalSOHal2OSBr2R2NSNR2OSHal2R2NSHalSSHal2HalHalСхема 2. Пути образования SHal2 тиобисамин - тионилгалогенид71Так как в реакциях с бромистым тионилом для активации двух S-N-связейтребуется один эквивалент SOBr2, мы предполагаем, что аминосульфенилбромид I можетвзаимодействовать с аминосульфинилбромидом II с образованием дибромида серы.Отметим, что использование двух эквивалентов SOBr2, приводит к образованиюпродуктов бромирования С=С-связи (таблица 3, опыт 6).Таким образом, при использовании в качестве со-реагента хлористого тионилаоптимальным является соотношение тиобисамин:SOСl2 = 1:2, а в случае бромистоготионила следует использовать эквимольные количества тиобисамина и SOBr2.Аналогичные условия используются в реакции циклогексена с тиобисаминами.
Втом случае, когда в реакции бромсульфенилирования циклогексена соотношениетиобисморфолин : бромистый тионил составляло 1:2, в спектре ЯМР 1H реакционнойсмеси наряду с сигналами сульфидов 6б (dl) и 6б (мезо), присутствуют сигналы транс-1,2дибромциклогексана 7 в соотношении 6б(dl):6б(мезо):7=1:1:1. При соотношениитиобисамин : бромистый тионил = 1 : 1 , образования дибромида 7 не происходит (таблица4).ClSOCl2SSCl6a(dl)Br(R2N)2SClCl6а(meso)BrSOBr2SSBrBr6б(dl)BrBr6б(meso)7Таблица 4.
Продукты взаимодействия циклогексена с тиобисаминами вприсутствии SOHal2 (Hal=Cl, Br)Со-реагентТиобисаминСоотношение реагентовПродуктВыход,%dl:mesoС=С:(R2N)2S:SOHal2SOCl2SOBr21a2:1:26a995:41б2:1:26a955:41a2:1:16б385:41б2:1:16б565:472Физико-химические характеристики всех полученных соединений полностьюсовпали с опубликованными ранее [190]. Соотношение dl и мезо изомеров определяли наосновании того факта, что сигналы протонов при заместителях мезо-формы смещены вслабое поле по сравнению с сигналами протонов при заместителях dl-формы[190,193,194].III.1.1.2.
Взаимодействие с диенамиРеагируясдиенами,двеактивированныесвязитиобисаминаспособнывнутримолекулярно присоединяться к двум кратным связям диена. Если при этомзадействованы две связи одного диена, образуются серосодержащие гетероциклическиесоединения (тиацикланы); в случае же межмолекулярного взаимодействия можно ожидатьпродукты димерного и полимерного строения [195]. Очевидно, что в случаенорборнадиена образование тиациклана 8 следует ожидать при атаке электрофилом эндостороны (электронный фактор). При преобладании стерического фактора, т.е. атаке с экзостороны, будет образовываться сульфид 9. В случае присоединения дихлорида серыреализуется единственный путь – эндо-атака электрофила [196].ClClSэндоэкзоSCl8аПривзаимодействиинорборнадиенастиобисаминами9Clвприсутствиитионилгалогенидов2 наряду с тиацикланами 8а,б было зафиксировано образованиедисульфидов 10а,б (продуктов экзо-атаки С=С-связи), а также сульфенамидов 11,12(таблица 5).2Использование двукратного избытка тионилбромида в реакции норборнадиена с тиобисморфолиномприводит к образованию значительного количества дибромидов 13-15.73R2N = OClNClS8a(R2N)2S SOCl21:2ClR2N =SClNS8aBrR2N = O2Cl10aSBrNS8б(R2N)2S SOBr21:110бBrR2N =NBrBr2BrSNR2S8б11бSNR2Br12бBrBrR2N =OBrNS8б(R2N)2S SOBr21:2BrR2N =NBrBr + BrBr13Br +14Br15SSNR2SBr8б12бBr210б74Таблица 5.
Продукты взаимодействия норборнадиена с тиобисаминами вприсутствии SOHal2SOHal2 тиобисоотношение реагентовПродукты эндо-атакиаПродукты экзо-атакиасаминС=С:(R2N)2S:SOHal281110121а1:1:2100---1б1:1:284-15-1а1:1:134-22-1:1:267 б---1:1:1563-311:1:1 в2636-301:1:261-1613ClBr1бПримечания.аНal=Cl (8a, 10а), Нal=Br (8б, 10б, 11б, 12б).бВыделены продуктыбромирования норборнадиена 13-15 (общий выход 24% в соотношении 13:14:15 = 2:1:1).вРеакцию проводили при большом разбавлении.Этот результат согласуется с предложенной нами схемой постадийной активацииSN-связей тиобисамина (схема 1, реакция с норборненом).
Действительно, нами найдено,что образующиеся при взаимодействии норборнадиена с морфолиносульфенбромидомстереоизомерныесульфенамиды11аи12а(11а:12а=1:1)реагируютстионилгалогенидами. В результате реакций были выделены: тиациклан 8б и дисульфид10б (реакция с SOBr2), тиацикланы 8а, 8в и дисульфид 10б (реакция с SOCl2).BrR2NSBr11аR2N = OSNR2SNR212аBr11а+12а=98%, 11а:12а=1:1NSOBr2SBrSOCl2BrBrCl ClCl10б, 8%Br10б, 43%2S8б, 39%S8в, 47%S8а, 16%75Очевидно, что тиациклан 8в образуется из изомера 11а, а дисульфид 10б - продуктдимеризации сульфенгалогенидов 16а,б, образующихся из изомера 12а (схема 3).BrBrBrSOBr2S8бSOCl2 BrS8в11а SNR2SBrSNR2SOBr2BrClSClSOCl2Br16б12а16аBrS2Br10бСхема 3. Взаимодействие сульфенамидов 11а и 12а с тионилгалогенидамиТиациклан 8а, образующийся в реакции сульфенамидов 11а,12а с тионилхлоридом- продукт нуклеофильного замещения брома на хлор под действием SOCl2: так, привзаимодействии смеси тиацикланов 8в и 8а (8в:8а = 2.9:1) с избытком тионилхлоридабыло выделено исключительно соединение 8а.BrClClClSOCl2SS8в8аСтроение полученных соединений устанавливали на основании данных ЯМРспектроскопии.Так,значениеконстантыспин-спиновоговзаимодействияпризаиместителях (~ 3Гц) однозначно свидетельствует в пользу их транс-расположения.Экзо-/эндо-расположение заместителей в соединениях 11а и 12а определяли на основанииразницы химических сдвигов экзо- и эндо-протонов с одинаковым химическимокружением в производных норборнана: экзо-расположенные протоны сдвинуты в более76сильное поле по сравнению с эндо-расположенными протонами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
