Диссертация (1145442), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Почти исключительное образование цис-аддуктов, вероятно, обусловлено стерическим влиянием двух метильных групп в положении 5 исходного азометинимина, которое, вотличие от рассмотренных выше пиразолидиноновых азометиниминов, не имеющих заместителей в этом положении цикла (раздел 3.7.1), создает препятствия эндо-подходу N-арилмалеимида.
При этом экзо-подход диполярофила, ведущий к образованию цис-аддуктов, оказывается менее затрудненным, и циклоприсоединение осуществляется преимущественно поэтому пути (схема 87).Схема 87OR'NOMeMeHHHRэндо-подходNNXтранс-аддуктOПри взаимодействии азометинимина 134c, в котором одновременно присутствуют дваобъемистых заместителя (повернутая по отношению к плоскости азометинимина 2,6-дихлорфенильная группа, затрудняющая экзо-подход диполярофила, и две метильные группы в положении 5 пиразолидинового цикла, в свою очередь, затрудняющие эндо-подход диполярофила), cN-(4-метоксифенил)малеимидом 60b в тех же условиях (хлорбензол, 110°C) за 6-7 ч конверсияисходных соединений не превысила 2–3%, т.е. циклоприсоединение практически не наблюдалось (схема 88).136Схема 88OMeONOHMeNN ClMeOHэндо-подходxтранс-аддуктHH ClHэкзо-подходxцис-аддуктONOMeOМы предполагали, что для Z-алкилзамещенных азометиниминов 134d,e основными продуктами их циклоприсоединения к N-арилмалеимидам так же должны быть цис-аддукты, поскольку стерический объем метильной и изопропильной групп несколько меньше, чем объемарильной группы в рассмотренных выше арилзамещенных соединениях 134a,b, тогда как двеметильные группы в положении 5 по-прежнему затрудняют эндо-подход диполярофила (схема89).Схема 89ROHHNOтранс-аддуктэндо-подходMeXHMeAlkNNOHHэкзо-подходOцис-аддуктRNOПолная конверсия азометинимина 134d в присутствии N-арилмалеимидов происходилауже за ~3 ч кипячения в толуоле (110°C).
Взаимодействие соединения 134d с орто-дизамещенными N-мезитилмалеимидом 60f и N-(2,6-диметилфенил)малеимидом 60n привело к образованию практически исключительно транс-аддуктов с незначительными количествами цисизомеров, отдельные сигналы которых также наблюдались в спектрах реакционных смесей.Сигналы протонов H9 полученных аддуктов имели характерную для транс-конфигурации небольшую КССВ (J9–9a ~1.5-2 Гц). транс-Конфигурация аддукта 139a была подтверждена данными спектра 2D ЯМР 1H (NOESY) (рис.
31).OMeMe1.18N5.00HO MeNNMe H HMeO Me3.333.90Рис. 31. Схема основных ЯЭО в спектре 2D ЯМР 1H (NOESY) аддукта 139a.137При нагревании азометинимина 134d в присутствии орто-незамещенных N-арилмалеимидов в полученных смесях изомеров также преобладали транс-аддукты (схема 90). Соотношение транс-/цис- изомеров приведено в табл. 13. В спектрах ЯМР 1H всех реакционных смесей наблюдались два набора сигналов, соответствующих диастереомерным транс-аддуктам 139(J9-9а ~0 Гц) и цис-аддуктам 140 (J9-9а ~8 Гц). Соотношение изомеров определяли по интенсивности сигналов протонов в положениях H9 и H9а.
Препаративно во всех реакционных серияхудалось выделить только транс-изомеры.Схема 90MeHN NMeOMe134dOArNO3 ч, толуол, 110°C60HMeMeMeOHN NArNHOOтранс-139a-e+HMeMeMeOHArNN NHOOцис-140a-e139, 140 Ar = Mes (a), 2,6-MeC6H3 (b), 4-MeC6H4, (c), 4-MeOC6H4 (d), 4-BrC6H4 (e)Таблица 13. Выходы и соотношение продуктов циклоприсоединения азометинимина 134d к Nарилмалеимидам 60Аддукты139a/140a139b/140b139c/140c139d/140d139e/140e139/14095:595:5~4:1~4:1~4:1выход, %6975625561Преимущественное образование именно транс-аддуктов при взаимодействии азометинимина 134d как с орто-дизамещенными, так и с орто-незамещенными N-арилмалеимидами неможет быть объяснено только стерическими причинами, поскольку, как было показано выше,две метильные группы в положении 5 азометинимина, заведомо имеющего Z-конфигурацию,практически полностью блокируют эндо-подход диполярофила, ведущий к транс-аддукту.Взаимопревращения аддуктов 139/140 в реакционной смеси не происходит, так как их соотношение остается постоянным при дополнительном нагревании в течение 0.5-3 ч.
Образованияцис-изомеров 140 не наблюдалось и при нагревании изолированных транс-изомеров 139.В реакции изопропилзамещенного азометинимина 134e с N-арилмалеимидами также наблюдалось предпочтительное образование транс-изомеров (схема 91). Однако диастереоселективность циклоприсоединения оказалась более высокой для реакций с орто-незамещенными, ане с орто-дизамещенными N-арилмалеимидами, как это наблюдалось для азометиниминов134a,b,d (табл.
14). Как и в предыдущем случае, из реакционных смесей удалось препаративновыделить только транс-аддукты. Первоначальное отнесение конфигурации было проведено138стандартным образом на основании анализа констант спин-спинового взаимодействия протоновH9 и H9а.Схема 91Oi-PrArNOHN NMe6 ч, толуол, 110°COMe134ei-PrHMeMeOHN NNArHOOтранс-141a-e+i-PrHMeMeOHN NNArHOOцис-142a-e141, 142 Ar = Mes (a), 2,6-MeC6H3 (b), 4-MeC6H4, (c), 4-MeOC6H4 (d), 4-BrC6H4 (e)Таблица 14. Выходы и соотношение продуктов циклоприсоединения азометинимина 134e кN-арилмалеимидам 60Аддукты141a/142a141b/142b141c/142c141d/142d141e/142e141/142~4:1~4:1~6.7:1~6.7:1~5.7:1выход, %6364677068транс-Конфигурация соединения 141a была дополнительно подтверждена данными спектра 2D ЯМР 1H (NOESY), в котором наблюдались кросс-пики пространственного взаимодействия протонов изопропильной группы при 1.09 м.д. и протонов при 3.30 (H9), 3.74 (H9a) и 4.66(H3a) м.д., что возможно только при цис-расположении изопропильной группы и протонов H9a иH3a (рис.
32).OMeN4.66HO MeNNMe 2.07Me3.30H H O Me3.741.09 MeMeРис. 32. Схема основных ЯЭО в спектре 2D ЯМР 1H (NOESY) аддукта 141a.Как следует из приведенной ниже схемы сближения субстрата и диполярофила (схема 92),наблюдаемое обращение диастереоселективности при переходе от арилзамещенных азометиниминов 134a,b к алкилзамещенным азометиниминам 134d,e требует и обращения их конфигурации, поскольку разрешенный пространственно экзо-подход диполярофила к Z-азометинимину ведет к цис-аддукту (эндо-подход по-прежнему затруднен за счет двух метильных группв положении 5 пиразолидинового цикла), но этот же подход к E-азометинимину ведет к трансаддукту.139При этом возможны два основных варианта: 1) Z-/E-изомеризация азометинимина происходит до подхода N-арилмалеимида, и дальнейший процесс происходит как обычное 1,3-диполярное циклоприсоединение; 2) присоединение осуществляется «двухстадийно» по типу реакции Михаэля, как это было предложено для структурно схожих азометиниминов, хотя авторыработ [75,87] и не приводили достаточно аргументированных экспериментальных доказательствв пользу своей версии.Схема 92AlkHMeOHN NNArHOMeцис-аддуктOдхоодпоArэкзNOOэндо-пX одходAlkHN NMeOMeZ-134d,e?OHAlkMeN Nэндо-пX одходArN OоддхопоэкзAlkHMeOHNN NArHOOMeтранс-аддуктOMeE-134d,eИсходя из того, что на положение равновесия между Z- и E-изомерами (если это равновесие существует) может влиять как температура, так и полярность растворителя, мы провели реакции циклоприсоединения азометинимина 134d к N-арилмалеимидам в разных условиях.
Однако никаких изменений в диастереоселективности циклоприсоединения при нагревании соединения 134d в присутствии N-(4-метилфенил)- 60c или N-(4-метоксифенил)малеимида 60b втолуоле (110°C), хлорбензоле (120°C) или бензоле (80°C) обнаружить не удалось. Соотношениетранс-изомеров 139 и цис-изомеров 140 во всех случаях составило ~4:1.С целью обнаружить возможную Z-/E-изомеризацию азометинимина нами была исследована температурная зависимость спектров ЯМР 1H азометинимина 134d в ДМСО-d6. Как следует из анализа спектров ЯМР 1H азометинимина 134d в диапазоне 20–120°C, основные изменения сводятся к небольшому сильнопольному сдвигу сигнала метинового протона (а также сигналов H2O в растворителе), но никаких новых сигналов, которые могли быть приписаны Eизомеру азометинимина 134d, при повышении температуры не появляется (рис.
33).По данным расчета методом DFT (B3LYP, 6-31G(d), GAISSIAN-03 [253]), Z-изомер азометинимина 134d стабильнее E-изомера на ~7.7 ккал/моль (что объясняется большими пространственными взаимодействиями между метильными группами в E-изомере), а барьер активации G≠для ведущего к цис-аддукту экзо-подхода N-(2,6-диметилфенил)малеимида 60n к Z-азометинимину составляет ~32.1 ккал/моль, тогда как при экзо-подходе этого малеимида к E-азометинимину, ведущем к транс-аддукту, G≠ ~22.0 ккал/моль, причем транс-аддукт, в свою очередь,на 2.1 ккал/моль стабильнее цис-аддукта (рис.
34).140Рис. 33. Температурная зависимость спектров ЯМР 1H (ДМСО-d6) азометинимина 134d.Из полученных данных следует, что менее стабильный (и, таким образом, более реакционноспособный) E-изомер азометинимина 134d должен реагировать с N-(2,6-диметилфенил)малеимидом значительно быстрее, чем Z-изомер. Однако указанное выше отсутствие видимыхпризнаков Z-/E–изомеризации в спектрах ЯМР 1H делает приведенные рассуждения сомнительными.ПС Z-134d32.1 ккал/мольПС E-134d22.0 ккал/мольHMeHMeMeMeMeMeOHNN NHOMeOHMeMeMeMeN N-5.1 ккал/мольOHMeOMeOцис-аддуктMeN NMeNE-134d + малеимидZ-134d + малеимид0 ккал/мольO60n7.7 ккал/мольMeMeOHNN NHOMeOтранс-аддукт-7.2 ккал/мольРис.
34. Рассчитанные величины барьеров активации при экзо-подходе имида 60n к Z- и Eизомерам азометинимина 134d и относительная стабильность аддуктов.Альтернативный механизм преимущественного образования транс-аддуктов в реакциях салкилзамещенными азометиниминами 134d,e по типу реакции Михаэля (по аналогии с механизмом, предложенным в работах [75, 87]) предполагает первоначальную нуклеофильную атакуазометинимина А (при этом можно предположить, что вклад мезомерной структуры Б, в которойсвязь углерод–азот является одинарной, несколько увеличен за счет индуктивного влияния алкильной группы) по двойной связи малеимида, образование цвиттер-ионного интермедиата В, в141котором за счет «свободного» вращения вокруг связи CN у катионного центра может происходить поворот группы AlkC+H, так что последующее замыкание цикла приводит именно ктранс-аддукту (схема 93).Схема 93AlkHMeNNMeAAlkOHMeNNArN OOOHOAlkMeHБNMeNOHAlkNMeMeArN OHN OMeВHAlkMeMeOHN NNArHOOтранс-аддуктВместе с тем, нельзя исключить, что и в приведенной последовательности превращенийповорот группы AlkC+H может осуществляться еще до атаки двойной связи малеимида.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
