Синтез и исследование новых амфифильных соединений на основе производных 3, 7-диазабициклононана (1105713), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Реакции 3,7-диазабицикло[3.3.1]нонанов и их производных2.3.1. Реакции по карбонильной группеКарбонильнаягруппавстерическинезатрудненных3,7-диазаби-цикло[3.3.1]нонан-9-онах 50 реакционноспособна и реагирует с карбонильнымиреагентами, в частности с гидроксиламином или гидразин-гидратом [55, 59, 60],гидразоны 51б могут быть далее разложены щелочью с восстановлениемкарбонильной группы до метиленовой 52 [14-16, 27, 28, 55].19Биспидин-9-oны могут быть восстановлены до спиртов 53 гидридами металлов [30,38], реакцией с фениллитием или алкил(арил)магнийгалогенидами до 9алкил(арил)биспидинолов 53.2.3.2.
Реакции по свободным NH-группамОдна или две свободные NH-группы в 3,7-диазабицикло[3.3.1]нонанах легковступают в реакции с алкил, бензил- и арилгалогенидами [16, 28, 34, 61, 62],образуя3,7-ди(алкил,бензил,арил)-3,7-диазабицикло[3.3.1]нонаны55,сангидридами или галогенангидридами кислот, образуя 3-ацил- или 3,7-диацил-3,7диазабицикло[3.3.1]нонаны 58 [22, 25, 26, 63], с азотистой кислотой, образуя 3,7динитрозамины 57 [64, 65] и с сульфамидом, образуя 3,7-дисульфамидопроизводные 56 [65]:202.4 Комплексообразующие свойства 3,7-диазабицикло[3.3.1]нонанов и ихпроизводныхСвойства 3,7-диазабицикло[3.3.1]нонанов как лигандов рассматриваютсяподробно в работах 34, 66.
Известно, что 3,7-диазабицикло[3.3.1]нонаныобразуют комплексы с катионами металлов, такими как Pb, Cd, Ln [67].Так, в работе [34] описаны следующие комплексы 60-63:5960613,7-Диазабицикло[3.3.1]нонанам свойственно давать комплексы с катионамиметаллов меньшего радиуса, такими как Cu, Ni [34].21Также известны следующие комплексы, описанные в работах [68, 69]:64Болеепоздниеработыпосвященыкомплексам3,7-диазабицикло[3.3.1]нонанов и их производных с такими катионами металлов, какрутений и железо (II) [4, 5, 6, 7, 70].2.5.
Конформационный анализ 3,7-диазабицикло[3.3.1]нонановНезамещенный бицикло[3.3.1]нонан может принимать три конформации,свободные от углового напряжения [71]: кресло-кресло 65а, кресло-ванна 65б,ванна-ванна65в,предпочтительностьконформациизависитзаместителей в положениях каркаса и их природы.65а65б65вотналичия22Длязамещенныхбицикло[3.3.1]нонанов,неимеющихгетероатомов,доминирующую роль играют стерические взаимодействия [71]. Так, основнымдестабилизирующим фактором в конформации КК 65а бицикло[3.3.1]нонанаявляется стерическое отталкивание эндо-3 и эндо-7 заместителей, в результате чегоболее предпочтительной может стать конформация КВ 65б, а при большом объемезаместителей и ВВ 65в.В 3,7-диазабицикло[3.3.1]нонанах наличие атомов азота в положениях 3 и 7снимает проблему стерического отталкивания заместителей, но вносит новые типывзаимодействий [71, 72]: диполь-дипольное (заряд-зарядовое) отталкиваниегетероатомов, отталкивание их заполненных электронных оболочек, а такжевзаимодействие «через пространство» - отталкивание свободных электронных пар,т.н.
«эффект хоккейных клюшек» [73].Конформация КВ предпочтительна в случае sp3-гибридизованных атомовазота вследствие отталкивания эндо-ориентированных свободных электронных паратомов азота и при наличии карбонильной группы в положении 9. Для соединений,имеющих sp2-гибридизованные атомы азота в положениях 3,7 предпочтительнойоказывается конформация КК. Наблюдаемое уменьшение эндо-эндо отталкиваниясвязано с планарной геометрией связей при атомах N, поскольку в этом случаеимеет место делокализация электронной плотности азота на ближайших атомах(см. рис.1):АРисунок1.СхематичноераспределениеБэлектроннойплотностив3,7-диазабицикло[3.3.1]нонанах: А) при sp3-гибридизации атомов азота; Б) при sp2гибридизации атомов азота.Таким образом, регулируя стерические и электронные взаимодействия вкаркасемолекулы3,7-диазабицикло[3.3.1]нонана,конформационным поведением.можноуправлятьее232.5.1.Производные3,7-диазабицикло[3.3.1]нонанов,существующиепредпочтительно в конформации кресло-креслоКонформационные исследования 3,7-диметил-3,7-диазабицикло[3.3.1]нонанав растворах, основанные на методах 1Н, 13С-ЯМР и анализе дипольных моментов[14], а также микроволновой спектроскопии в газовой фазе [74] показалипредпочтительность для него конформации КК.Соединение 66 принимает конформацию КК как в растворе [75] (согласноданным ПМР), так и в кристалле - по данным РСА [76]:66Несмотря на то, что введение кето-группы в положение 9 бициклического каркасаможет способствовать стабилизации конформации КВ вследствие уменьшения 1,3диаксиального взаимодействия, для молекул 3,7-диалкил- и 3-алкил-7-бензил-3,7диазабицикло[3.3.1]нонан-9-онов 67 в растворах СDCl3 и (СD3)2SO авторы работ[77,78] сделали вывод о предпочтительности конформации КК (что, однако, несогласуется со всеми другими исследованиями):67R1R2ЛитератураMeMe[77,78]MeBnCH2BnEtPrCHPh2[77]Me[78]24При превращении атомов азота в амидные в положениях 3 и 7, в молекулах3,7-диацил-3,7-диазабицикло[3.3.1]нонан-9-онов68ихsp2гибридизацияуменьшает эндо-эндо отталкивание свободных электронных пар, что приводит кпредпочтительности конформации КК с планарным расположением связей приатоме азота.
Следует отметить, что ацильные заместители при атомах азота поданным РСА находятся в антипараллельной ориентации) [79]:68Так как ПА конформер более полярный, чем АП, поскольку обе егокарбонильные группы направлены в одну сторону, увеличение полярностирастворителядолжноблагоприятствоватьКонстанта равновесия процесса АПувеличениюегоконцентрации.ПА в растворах соединения 68асущественно меняется при изменении полярности растворителя - концентрацииАП и ПА конформеров были измерены для растворов соединения 68 в различныхдейтерорастворителях и их смесях [67].68аАППАКонформация КК в кристалле подтверждена для соединений 69а-г [80, 81]:2569а:R=NO69б:R=CO2Et69в:R=COCF369г:R=СOCH3Многочисленные литературные данные свидетельствуют о том, что соли икомплексы производных 3,7-диазабицикло[3.3.1]нонанов имеют конформацию КК.Так, по данным РСА, полученным в работе [82], протонирование одного из атомовазота в соединении 70 стабилизирует конформацию КК благодаря образованию NH...N водородной связи:70При комплексообразовании в молекулах 3,7-диалкил-1,5-дифенилбиспидин9-онов происходит конформационный переход КВ3,7-диметил-,3,7-диаллил-иКК; молекулы комплексов3,7-бис(2-цианоэтил)-1,5-дифенил-3,7-диазабицикло[3.3.1]нонан-9-онов с хлоридом меди (II) c cоотношением 1:1 71имеют адамантановое строение [82-84]:71Наличие метильных групп в положении 9 и образование внутримолекулярнойводородной связи между β-гидроксиэтильными заместителями при атомах азота вположениях 3,7 в молекуле 3,7-бис(β-оксиэтил)-9,9-диметил-1,5-динитро-3,7диазабицикло[3.3.1]нонана 72 стабилизирует конформацию КК в кристалле [85]:26722.5.2.Производные3,7-диазабицикло[3.3.1]нонанов,существующиепредпочтительно в конформации кресло-ваннаПри наличии кето-группы в положение 9 молекул 1,5-дифенил- и 1,5диалкил-3,7-диазабицикло[3.3.1]нонановихконформациязависитоттого,насколько делокализована плотность свободных электронных пар атомов азота.Присутствие фенильных заместителей в положениях 1,5 не допускает сильногоувеличения углов связей С1-С2-С8 и С4-С5-С6, предотвращая тем самымуплощение крыльев в конформации КК и увеличивая, таким образом, 3-7взаимодействие в молекулах этих соединений.Молекулы 3,7-диалкил-1,5-дифенил-3,7-диазабицикло[3.3.1]нонан-9-онов 73имеют пирамидальные атомы азота.
Наличие кето-группы, а также отталкивание ихэндо-ориентированныхсвободныхэлектронныхпарвконформацииККдестабилизирует их молекулы до такой степени, что для них предпочтительнойстановится конформация КB:73Соединение 73 (R=i-Pr) существует в конформации КВ как в кристалле (поданным РСА [86]), так и в растворе (по данным 1H, 13С – ЯМР), причем в раствореимеетместобыстроевзаимопревращения КВравновесиеКВВКВК равна 8.6 ккал/моль [86]).(величинаGдля27КонформациюКВпринимают1,5-дифенил-3,7-диазабицикло[3.3.1]нонановые фрагменты в молекулах макроциклов 74-77 [87-89]:74а747575а7677В работе [88] описан синтез соединений 76 и 77 и показано, что вкристаллической структуре соединение 76 принимает конформацию КВ.
ДанныеРСА для 1,5-диметил-3,7-ди-трет-бутил-3,7-диазабицикло[3.3.1]нонан-9-она 78,представленныеконформации КВ:вработе[90],свидетельствуютопредпочтительности2878В работах [40, 55] для молекул 1,5-динитро-3,7-диметилбиспидина 79конформация КВ была подтверждена методом РСА:79Влияниекето-группынаконформацию3,7-диазабицикло[3.3.1]нонановдемонстрируют и данные для соединения 80 без заместителей в положениях 1,5,которое в кристалле находится в конформации КВ [72]:80Следуетотметить,комплексообразованиечтодляпротонированиеодногоизатомов3,7-диазабицикло[3.3.1]нонан-9-оновазотаилиприводяткстабилизации конформации КК (см. стр.
25, [82-84]).На основании РСА, приведенного в работе [85], показано, что 1,5-дибензоил-3,7диметил-3,7-диазабицикло[3.3.1]нонан81принимаетконформациюКВвкристалле. Авторами выдвигается гипотеза, согласно которой конформация КВстабилизируется взаимодействием между кето-группой и атомами азота в βположении по отношению к кето-группе. Причем не имеет значения, находится ли29С=О-группы в кольце (как в 3,7-диазабицикло[3.3.1]нонан-9-онах) или в боковойцепи:81Соединение 82, имеющее выраженное пирамидальное расположение связейпри атомах азота, в кристалле находится в конформации КВ [80]:82Восстановлениекарбонильной3,7-диазабицикло[3.3.1]нонановгруппызначительновизменяетположении9конформационноеповедение их молекул.
Изучение серии 9-гидроксипроизводных 83 показало, чтомолекулы этих соединений могут принимать конформацию КВ в неполярныхрастворителях, стабилизированную внутримолекулярным О-Н....N связыванием:83Небольшое количество свободных ОН-групп было обнаружено в разбавленномрастворе 3,7-диметилбиспидин-9-ола 83 в ССl4 и CS2 [77]. Тем не менее, данныеИК-спектра в (СD3)2SO свидетельствуют о том, что в более полярныхрастворителях возникает взаимодействие растворитель - растворенное вещество,обуславливающее переход конформации КВ в КК.302.6.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
