Диссертация (1145442), страница 15
Текст из файла (страница 15)
4). Причем в реакции ди-орто-замещенного Nмезитилмалеимида 60f с диазиридином 3c при 138°C кроме транс-изомера аддукта в смесиприсутствовал только 1-фенилметил-2-пиразолин 42a.Таблица 4. Соотношение транс-/цис-аддуктов в реакции 6-арил-1,5-диазабициклогексанов сорто-замещенными N-арилмалеимидами при разных температурахДАБЦГИмид3a3c3d3c3a3b3c3d3a3d3a3a60f60f60f60g60h60h60h60h60i60i60j60l61'/62'(138°C)–2:1а–5:1––6.6:1–6:15.4:1; 10.6:1а-61'/62'(110°C)бб16:1–11:115:1–13:1––10:17:1Выход 61', %(138°C)–40–61––76–56–––Выход 61', %(110°C)728992838782–8280579072Примечание: а – соотношение транс-аддукт/2-пиразолин, б – исключительно транс-аддукт.Образование значительных количеств побочного 2-пиразолина в этом случае, повидимому, обусловлено конкуренцией между процессами изомеризации и циклоприсоединения.
Пространственные затруднения присоединению приводят к тому, что скорости изомеризации и циклоприсоединения становятся сравнимыми. По нашему мнению, именно указаннаяконкуренция обусловливает исключительное образование 2-пиразолинов при термолизе 6-арил1,5-диазабициклогексанов в присутствии относительно малоактивных диполярофилов, например, эфиров малеиновой кислоты, которые не успевают «перехватить» образующийся азометинимин за время его жизни (т.е. до изомеризации) (см. раздел 3.4.4).84Полученные результаты косвенно подтверждают сделанное выше предположение о Eконфигурации промежуточного азометинимина. При этом экзо-подход 1,3-диполярофила к такому азометинимину, при котором отсутствует пространственное взаимодействие триметиленового мостика и арильной группы в малеимиде и обеспечивается наилучшее перекрывание-орбиталей диполя и диполярофила, выглядит предпочтительным.Экспериментальное установление конфигурации короткоживущего промежуточного азометинимина не представляется возможным.
Альтернативно можно предположить вариант стереохимического течения процесса через Z-азометинимин, при котором предпочтительным должен быть эндо-подход диполярофила. При экзо-подходе возникают пространственные затруднения сближению реагентов в переходном состоянии (за счет неблагоприятных взаимодействиймежду арильной группой азометинимина и орто-заместителями арильной группы малеимида),которые должны препятствовать уже образованию цис-изомера (схема 37). Но это предположение требует дополнительного рассмотрения.Схема 37экзо-подходHNNXO Rцис-аддуктNOR'Нагревание диазабициклогексана 1a в присутствии эквимолярного количества малеимида60c в тех же условиях (в кипящем п-ксилоле), но за 2.5-3 ч, привело к образованию продуктациклоприсоединения 63, выделенного с препаративным выходом 42% (схема 38).Схема 38ONNONMeO1a60c42 %NNMeNO63Заметим, что качественные эксперименты по циклоприсоединению азометиниминов, термически генерируемых из 6-арил-3,3-диметил-1,5-диазабицикло[3.1.0]гексанов 3o-r, к N-арилмалеимидам, независимо от положения заместителей в арильной группе имида, не показалипринципиальных изменений в диастереоселективности по сравнению с симметричными диазабициклогексанами, не имеющими заместителей в триметиленовом мостике.
То есть увеличениястерических препятствий сближению реагирующих частиц в этом случае не наблюдалось. Этообстоятельство также заставило нас усомниться в первоначальной гипотезе об образовании Eазометиниминов при раскрытии диазиридинового цикла в бициклических диазиридинах 3.85Проведенные позднее расчеты раскрытия диазиридинового фрагмента в 1,5-диазабицикло[3.1.0]гексанах методом DFT (B3LYP, базис 6-31G(d)) с помощью программы Gaussian09 [234] для незамещенного соединения 1a дали величину барьера активации G ~37.3ккал/моль, что неплохо согласуется с экспериментальной величиной ~34.0 ккал/моль. Введениев 6-е положение 1,5-диазабицикло[3.1.0]гексана фенильной группы, способствующей поляризации переходного состояния и стабилизации получающегося азометинимина, должно понижатьэтот барьер.
Действительно, для диазабициклогексана 3c рассчитанный барьер активации Gпри образовании Z-азометинимина составил ~28.4 ккал/моль, тогда как для E-азометинимина~28.9 ккал/моль. Таким образом, расчет подтвердил существенное снижение энергии, требуемой для раскрытия диазиридинового кольца в 6-арил-1,5-диазабицикло[3.1.0]гексанах по сравнению с незамещенным соединением. Хотя, на наш взгляд, разница энергий активации при образовании Z- и E-азометиниминов не настолько велика, чтобы можно было сделать однозначный выбор в пользу того или иного изомера.
В то же время, термодинамическая стабильность Zизомера заметно выше стабильности E-изомера примерно на 5.1 ккал/моль, что также говорит впользу преимущественного образования именно Z-азометинимина.Обращает на себя внимание, что переходные состояния ПС-Z и ПС-E весьма схожи посвоему строению. По данным расчета методом DFT процесс раскрытия связи углерод–азот диазиридинового цикла в обоих случаях формально происходит при первоначальном повороте фенильного кольца «наружу» (схема 39).Схема 39PhPhNN3cHN NПС-ZZ-АМИ86HPhNN3cPhN NПС-EE-АМИ3.4.2.
Термолиз несимметрично замещенных 1,5-диазабициклогексанов в присутствииN-арилмалеимидовПри термическом раскрытии C–N связей а или б диазиридинового фрагмента в несимметрично замещенных по триметиленовому мостику 1,5-диазабицикло[3.1.0]гексанах образуютсядва возможных нестабильных азометинимина, которые могут быть перехвачены в реакции циклоприсоединения к N-арилмалеимидам. Так при термолизе 6-(4-бромфенил)-2,2,4-триметил-1,5диазабицикло[3.1.0]гексана 11d в присутствии малеимида 60d получали смесь, состоящую из 2пиразолина 49a (28%) и трех циклоаддуктов 64, 65 и 66 (общий выход аддуктов ~72%) (схема40).
На этой схеме дескриптор «анти-» относится к продукту разрыва связи a в исходном диазиридине, первый дескриптор «цис-» – к взаимному расположению дигидропиррольного кольца имонометильной группы, а второй дескриптор «цис-» – к взаимному расположению дигидропиррольного кольца и арильной группы азометинимина.Анализ реакционных смесей методом спектроскопии ЯМР 1Н показал, что соотношениепродуктов, образующихся по путям «А» (в результате разрыва связи a) и «Б» (в результате разрыва связи б) составило А: Б ~ 70:30.
При этом анти-аддукт 64 немного преобладал (анти64/син-(65 + 66) ~ 56:44), а диастереоселективность присоединения азометиниминов к имиду60d составила (цис-(64 + 65)/транс-66) ~79:21, т.е. основными были изомеры с цис-расположением 4-бромфенильной и метильной (СНМе) групп. Из этих данных можно заключить, чтоприсоединение нестабильных циклических азометиниминов, образующихся при термолизе несимметричного 1,5-диазабицикло[3.1.0]гексана 11d к имиду 60d, осуществляется исключительно в результате экзо-подхода, приводя к цис-(9H,9аH)-аддуктам 64, 65 и 66.87Схема 40ArOArNHAr9aO9 3aHHN NMeHArHбMeMeаNOArNNHMeAr9aO11dArHAr9aO3a 9MeONHAr3a 9HHN NMeHHHN NMeHAr = 4-BrC6H4Me49aONБN NMeMeMeанти-/цис-/цис64O А60dMeMeMeMeсин-/транс-/циссин-/цис-/цис6665Соотношение аддуктов по спектру ПМР реакционной смеси:64/65/66 ~ 2.45:1.0:0.9.Структура основного аддукта 64 была однозначно установлена при анализе его спектра2D ЯМР 1Н (NOESY), основные пространственные взаимодействия, кросс-пики которых наблюдались в этом спектре, представлены на рис.
9.BrBrO3.85NH7.314.63H0.85 MeMe1.38OH 4.25N NH H1.69H 3.20Me1.352.27Рис. 9. Схема основных ЯЭО соединения 64.Анализ подходов азометиниминов, образующихся при термическом раскрытии диазиридинового цикла в 6-арил-2,2,4-триметил-1,5-диазабицикло[3.1.0]гексанах по связи a, к N-арилмалеимидам приведен на схеме 41.Схема 41Z-АМИэндо-подходыNMeOXMeOтранс-аддуктыONOOArArNOHNNMeBrэкзо-подходONOцис-аддуктXцис-аддуктBr88Z-АМИOMeMeNOMeMeHNNMeэкзо-подходMeXцис-аддуктO MeNOMeMeE-АМИOArэндо-подходыMeOXтранс-аддуктыONMeOArNNHMeNOMeMeэкзо-подходтранс-аддуктMeNOКак следует из этой схемы, три метильных группы в пиразолидиновом фрагменте азометинимина независимо от его конфигурации (E- или Z-) и строения имида должны значительнозатруднять эндо-подход реагентов.
В случае диполя в Z-конфигурации экзо-подход орто-дизамещенного N-арилмалеимида затруднен или даже невозможен за счет сильных стерическихвзаимодействий между орто-заместителями в бензольном кольце имида и бензольным кольцомдиполя. Для E-азометинимина экзо-подход орто-дизамещенного N-арилмалеимида возможен,но он должен приводить к значительным количествам транс-аддуктов, которых нами обнаружено не было. Вместо этого при термолизе 1,5-диазабицикло[3.1.0]гексанов 11d и 11e в присутствии N-мезитилмалеимида 60f получали смеси, состоящие преимущественно из 2-пиразолинов49a,b и соответствующих безальдегидов (>90% смеси), т.е. при использовании стерически загруженных малеимида и нестабильного азометинимина, что значительно затрудняло циклоприсоединение, основной реакцией становился конкурентный формальный [1,4-H]-сдвиг.Из анализа подходов видно, что транс-аддукты должны быть основными и в реакции орто-незамещенных малеимидов и E-азометинимина.
Однако исключительно цис-аддукты быливыделены в реакции с малеимидом 60d (напомним, что этот дескриптор цис- относится к взаимному расположению арильной группы азометинимина и дигидропиррольного кольца), чтовозможно только при Z-конфигурации диполя.Таким образом, стереоселективность циклоприсоединения азометиниминов, полученныхпри термолизе несимметрично замещенных 1,5-диазабицикло[3.1.0]гексанов, к N-арилмалеимидам определяется пространственным подходом диполярофила к промежуточно образующемуся Z-азометинимину.893.4.3.
Термолиз 7-арил-1,6-диазабицикло[4.1.0]гептанов и получаемых из них димеровазометиниминов в присутствии N-арилмалеимидов [220]Если в отсутствие диполярофилов термолиз 1,6-диазабицикло[4.1.0]гептанов отличался оттермолиза 1,5-диазабицикло[3.1.0]гексанов, приводя к димерам азометиниминов вместо 2-пиразолинов, то при проведении термолиза соединений 22a-c в кипящем п-ксилоле в присутствииэквимолярных количеств N-арилмалеимидов 60a-d,f,h,n, как и для 1,5-диазабицикло[3.1.0]гексанов, были получены транс- (67a-m) и цис-аддукты 68a-d циклоприсоединения промежуточнообразующихся азометиниминов, которые были выделены с препаративными выходами 66–91%(схема 42, табл.
5).Схема 42RRORN138 °CRArOON NNNN N22a-c60a-d, f,h,nN ArOтранс67a-mO+NNN ArOцис68a-d22, R = CH3 (a), H (b), Br (c); 60, Ar = Ph (a), 4-CH3OC6H4 (b), 4-CH3C6H4 (c), 4-BrC6H4 (d), 2,4,6(CH3)3C6H2 (f), 2,6-Cl2C6H3 (h), 2,6-(CH3)2C6H3 (n); 67, 68, R = CH3, Ar = Ph (a), 4-CH3OC6H4 (b), 4CH3C6H4 (c), 4-BrC6H4 (d), 2,6-(CH3)2C6H3 (e), 2,6-Cl2C6H3 (f), 2,4,6-(CH3)3C6H2 (g); R = H, Ar = 2,6(CH3)2C6H3 (h), 2,6-Cl2C6H3 (i), 2,4,6-(CH3)3C6H2 (j); R = Br, Ar = 2,6-(CH3)2C6H3 (k), 2,6-Cl2C6H3 (l), 2,4,6(CH3)3C6H2 (m)Относительная транс-конфигурация аддукта 67m была установлена по данным спектра2D ЯМР 1H (NOESY).
Основные пространственные взаимодействия между протонами этого соединения, проявляющиеся в виде соответствующих кросс-пиков, приведены на рис. 10. Как идля других транс-аддуктов нестабильных N,N'-циклических азометиниминов с N-арилмалеимидами, определяющим здесь оказалось взаимодействие между метиновым протоном при 3.60 м.д. и метильными протонами мезитильной группы при 2.16 м.д., которое возможнотолько в случае транс-изомера.Br2.167.38H3.34OMeHN3.602.89HH2.21HNNMeMeH O3.68H2.66H3.55Рис. 10.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
