Диссертация (1145442), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Предполагаемый механизм наблюдаемой каталитической димеризации (схема 30) включает инициирующий разрыв C–N связи диазиридинового78фрагмента за счет ее поляризации после атаки молекулой BF3 по атому азота с образованиемпромежуточного «связанного» азометинимина (или его комплекса с катализатором), которыйдалее взаимодействует с другой молекулой по типу «голова к хвосту». Следует отметить, чтодимерные продукты не были нами обнаружены при термическом раскрытии диазиридиновогоцикла ни в случае родоначального 1,5-диазабицикло[3.1.0]гексана 1a, ни в случае его 6-алкил- иарилзамещенных аналогов. Тогда как образование димеров азометиниминов, как было сказановыше (раздел 2.4), является основным направлением при термолизе 1,6-диазабицикло[4.1.0]гептанов.Схема 30NNBF3·Et2ONNEt2OCH2H2CNN62%NN1aNN58CH2NNB FFFNNNNNNCH2B FFFВ литературе имеются примеры каталитического раскрытия трехчленных азотсодержащихциклов по связи углерод–азот с возможным образованием биполярных интермедиатов.
Например, азиридины при действии кислоты Льюиса – трифторметансульфоната скандия – претерпевают раскрытие цикла, образуя в присутствии активированных алкенов продукты 1,3-диполярного циклоприсоединения [231,232]. Однако примеров аналогичного каталитического раскрытия диазиридинового цикла и дальнейших превращений образующегося интермедиата на тотмомент времени нам в литературе обнаружить не удалось.Имея в руках приведенную выше информацию о каталитической димеризации незамещенного 1,5-диазабицикло[3.1.0]гексана 1a, мы изучили поведение некоторых 6-арил-1,5-диазабицикло[3.1.0]гексанов при действии кислот Льюиса (эфирата трехфтористого бора и трифторметансульфоната индия) в отсутствие и в присутствии N-арилмалеимидов как активных 1,3диполярофилов (см. раздел 3.6).
Так же, как и в случае незамещенного 1,5-диазабицикло[3.1.0]гексана, в отсутствие диполярофила взаимодействие 6-(4-метоксифенил)-1,5-диазабицикло[3.1.0]гексанов 3a,o с BF3Et2O (~5 мол %) в ацетонитриле или смеси ТГФ–эфир привело к образованию соответствующих тетразинов 59a,b – димеров промежуточно образующихся нестабильных азометиниминов с хорошими выходами (схема 31).79Схема 31OMeOMeOMeRBF3•Et2OBF3•Et2ON NNNR RRRRNNNNRR3a,oMeO59а, 81%.59b, 73%3, R = H (a), Me (o); 59, R = H (a), Me (b)Для других 6-арил-1,5-диазабицикло[3.1.0]гексанов – 6-фенил-1,5-диазабицикло[3.1.0]гексана 3c и 6-(4-хлорфенил)-1,5-диазабицикло[3.1.0]гексана 3d – конверсия исходных диазабициклогексанов при действии трифлата индия в тетрагидрофуране не превышала 50–60% приодновременном появлении в реакционных смесях сигналов протонов продуктов гидролиза(60%).
Тем не менее, в спектрах ЯМР 1H реакционных смесей наблюдались сигналы протонов1,2,4,5-тетразинового кольца и триметиленовых мостиков соответствующих димеров, однакопрепаративно выделить димеры этих азометиниминов в чистом виде нам не удалось.Причина, по которой только 4-метоксифенилзамещенные 1,5-диазабицикло[3.1.0]гексаны3a,o гладко образуют димеры азометиниминов при каталитическом раскрытии диазиридинового фрагмента, еще требует своего объяснения.3.4.
1,3-Циклоприсоединение нестабильных азометиниминов, генерируемых из 1,5-диазабицикло[3.1.0]гексанов и 1,6-диазабицикло[4.1.0]гептанов,к различным диполярофилам3.4.1. Термолиз симметрично замещенных 1,5-диазабициклогексанов в присутствииN-арилмалеимидовКак уже говорилось (раздел 3.2), термолиз бициклических диазиридинов – 6-алкил- и 6арил-1,5-диазабицикло[3.1.0]гексанов – приводит к раскрытию диазиридинового цикла по связиC–N с первоначальным образованием интермедиата, стабилизация которого в результате изомеризации дает конечные продукты – соответствующие 2-пиразолины. Для уточнения природывозникающего интермедиата мы исследовали термолиз 1,5-диазабицикло[3.1.0]гексанов в присутствии ловушек 1,3-диполей, в качестве которых использовались N-арилмалеимиды – активные диполярофилы, часто дающие с диполями кристаллические продукты 1,3-диполярногоциклоприсоединения. Возможное образование таких циклоаддуктов, по нашему мнению, подтвердило бы биполярную природу интермедиата.80Нагревание диазабициклогексанов 3a-d,l в присутствии N-арилмалеимидов 60a-e в пксилоле действительно привело к образованию смесей транс-61a-y и цис-62a-y изомеров соответствующих пергидропиразоло[1,2-a]пирроло[3,4-c]пиразол-1,3-дионов (схема 32).
Дескрипторытранс- и цис- относятся к взаимному расположению заместителя R и дигидропиррольного цикла.Схема 32ORNN3a-d, lп-ксилолNRHCN NO51-83%60a-eXRNO9N9a3aNRX +NO9NOтранс-61a-y9a3aNXOцис-62a-y3, R = 4-MeOC6H4 (a), 4-MeC6H4 (b), Ph (c), 4-ClC6H4 (d), 3-NO2C6H4 (l);60, X= H (a), MeO (b), Me (c), Br (d), NO2 (e)61, 62, R = Ph, X = H (a), MeO (b), Me (c), Br (d), NO2 (e); R = 4-MeOC6H4, X = H (f), MeO (g), Me(h), Br (i), NO2 (j); R = 4-MeC6H4, X = H (k), MeO (l), Me (m), Br (n), NO2 (o); R = 4-ClC6H4, X = H (p),OMe (q), Me (r), Br (s), NO2 (t); R = 3-NO2C6H4, X = H (u), MeO (v), Me (w), Br (x), NO2 (y)Принципиальное отличие транс- и цис-диастереомеров (61a-y и 62a-y) в спектрах ЯМР 1Hсостоит в уширении сигналов метиновых протонов в положениях 3a, 9a и 9 транс-изомеров,которое, по-видимому, обусловлено инверсией атомов азота в этих соединениях [177]. При повышении температуры уширенный синглет протона в положении 9 сужался и расщеплялся вдублет с константой J 4.5 Гц, а при понижении температуры наблюдалось еще большее уширение.
В то же время для цис-изомеров такой процесс не наблюдается, что, вероятно, связано сбольшей «конформационной жесткостью» скелета в этих изомерах.Заметим, что спектры ЯМР 1H реакционных смесей при термолизе диазабициклогексанов3a-d,l в присутствии недостатка малеимидов 60a-e в п-ксилоле при разных температурах (138или 110°C) содержали практически исключительно сигналы изомеров аддуктов и следовых количеств соответствующих 2-пиразолинов. Если же исходные соединения брались в эквимолярных количествах, то сигналов 2-пиразолинов в спектрах не наблюдалось.Диастереоселективность реакции, т.е. соотношение образующихся транс- и цис-изомеров61/62 (таблица 3) в спектрах ЯМР 1H реакционных смесей определяли по интегральный интенсивности уширенного сигнала метинового протона транс-изомера 61 и двух слабопольных сигналов метиновых протонов цис-изомера 61.
Если это было возможно, то соотношение изомеров определяли/проверяли и по сигналам протонов метильных или метоксигрупп или протонов ароматических ядер.Ошибка измерения составила ~10-20%.Нагревание в условиях реакции индивидуальных транс- и цис-аддуктов 61 и 62 показало,что они не изомеризуются друг в друга, т.е. их образование необратимо.
Как следует из данныхтабл. 3, на диастереоселективность реакции влияют как активность диполя, так и диполярофила. Электроноакцепторные заместители (нитрогруппа) в ароматическом кольце малеимида не-81сколько снижают селективность процесса, что может быть объяснено в рамках хорошо известного наблюдения «более активный – менее селективный». В то же время, можно предположить,что цис-диастереоселективность циклоприсоединения связана с орбитальными/электроннымивзаимодействиями типа «стекинга» (см.
раздел 7.3).Таблица 3. Соотношение транс/цис изомеров 61/62 продуктов реакции 6-арил-1,5-диазабицикло[3.1.0]гексанов 3a-d,l с N-арилмалеимидами 60a-e при 138 и 110°CДАБЦГ3aИмид138°1.42.11.81.71.360a60b60c60d60e3b110°1.82.41.91.71.3138°1.72.51.91.91.63c110°2.12.62.21.81.5138°3.23.02.72.11.53d110°2.03.12.02.01.7138°1.83.02.31.81.73l110° 138° 110°2.02.1 1.72.92.8 2.02.02.1 1.51.91.6 1.51.51.5 1.3Вполне очевидно, что соотношение образующихся транс- и цис-изомеров 61 и 62 должноопределяться строением промежуточного азометинимина 50, с одной стороны, и подходом малеимида, с другой стороны. Механистическое рассмотрение стереохимического течения процесса приводит к двум вариантам, представленным на схеме 33. Согласно этой схеме экзоподход малеимида к E-азометинимину 50 должен приводить к образованию транс-изомера 61,тогда как эндо-подход должен приводить к образованию цис-изомера 62.
В случае Z-конфигурации азометинимина 50 экзо-подход малеимида наоборот должен приводить к образованию цисизомера 62, а эндо-подход к – транс-изомеру 61.Схема 33экзо-подходNOтранс-аддукт 61ONHNOэндо-подходцис-аддукт 62Oцис-аддукт 62OArNHNNHHE-АМИ 50OHэкзо-подходHHNNHArOOHHZ-АМИ 50эндо-подходтранс-аддукт 61При гетеролитическом раскрытии связи азот–углерод в диазиридиновом цикле 6-арил-1,5диазабицикло[3.1.0]гексана формально возможно образование как E-, так и Z-азометиниминов50.
Оценка процесса раскрытия связи C–N в 6-фенил-1,5-диазабицикло[3.1.0]гексане 3c доступным на начальный момент проведения настоящих исследований методом MNDO в пакете программ MOPAC-7.0 [233] показало, что при использовании в качестве координаты реакции изменения длины этой связи продуктом реакции должен быть транс-ориентированный азометинимин E-50 (схема 34).82Схема 34HNHHPhNNPhPhPhNNNN3cZ-АМИPhHNNHNE-АМИДля экспериментального подтверждения или опровержения сделанного выше теоретического вывода об образовании при термическом раскрытии диазиридинового цикла E-азометинимина нами был проведен термолиз 6-арил-1,5-диазабицикло[3.1.0]гексанов 3a-d в присутствииN-фенилмалеимидов 60f-m, имеющих заместители в орто-положении бензольного ядра (схема35).Схема 35OArNNN Ar'O3a-dArNп-ксилол,толуолON Ar'NNON Ar'NO60f-mAr61'транс-аддуктArN NO62'цис-аддукт423, Ar = 4-MeOC6H4 (a), 4-МеC6H4 (b), Ph (c), 4-ClC6H4 (d); 60, Ar' = 2,4,6-(CH3)3C6H2 (f), 2,5(CH3)2C6H3 (g), 2,6-Cl2C6H3 (h), 2,4-Cl2C6H3 (i), 1-нафтил (j), 2,4-(CH3)2C6H3 (k), 2-BrC6H4 (l), 2-ClC6H4(m); 61', 62', Ar = Ph, Ar' = 2,4,6-(CH3)3C6H2 (a), 2,5-(CH3)2C6H3 (b), 2,6-Cl2C6H3 (c), 2,4-Cl2C6H3 (d), 1нафтил (e), 2,4-(CH3)2C6H3 (f), 2-BrC6H4 (g); Ar = 4-MeOC6H4, Ar' = 2,4,6-(CH3)3C6H2 (h), 2,6-Cl2C6H3 (i),2,4-Cl2C6H3 (j), 1-нафтил (k), 2-BrC6H4 (l), 2-ClC6H4 (m); Ar = 4-ClC6H4, Ar' = 2,4,6-(CH3)3C6H2 (n), 2,6Cl2C6H3 (o), 2,4-Cl2C6H3 (p), 1-нафтил (q), 2-BrC6H4 (r); Ar = 4-MeC6H4, Ar' = 2,6-Cl2C6H3 (s)При наличии в бензольном кольце N-арилмалеимида одного или двух орто-заместителейэто кольцо заметно выведено из плоскости дигидропиррольного цикла имида, так что такие малеимиды выглядят как «плуг» (рис.
8), который, по нашему мнению, может вступать в удаленные от реакционного центра пространственные взаимодействия с элементами структуры азометинимина, затрудняя сближение реагентов.RONORРис. 8. Пространственное строение орто-дизамещенных N-арилмалеимидовПоскольку, согласно сделанному нами выше предположению, что при термическом раскрытии диазиридинового цикла первоначально образуется E-азометинимин, при его взаимодействии с орто-замещенными N-арилмалеимидами такие «удаленные» стерические взаимодейст-83вия должны были состоять во взаимодействиях между орто-заместителями арильной группымалеимида и триметиленовым мостиком азометинимина при эндо-подходе диполярофила (схема 36).Схема 36эндо-подход ArNHNR OXцис-аддуктNR' OТермолиз 6-арил-1,5-диазабицикло[3.1.0]гексанов 3a-d в присутствии N-арилмалеимидов60f-m привел к значительному увеличению доли транс-изомера вплоть до его исключительного образования в реакционной смеси (табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
