Диссертация (1145442), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Однако на основании только имеющихся данных сделать окончательный вывод о возможном механизме циклоприсоединения алкилзамещенных азометиниминов 134d,e к N-арилмалеимидамне представляется возможным.3.7.3. Стерические затруднения при циклоприсоединении (Z)-1-арилметилен-5,5-диметил3-оксопиразолидин-1-ий-2-идов к N-арилмалеимидам [257]Выше нами было показано, что взаимодействие стабильных (Z)-1-арилметилен-3-оксопиразолидин-1-ий-2-идовсN-арилмалеимидамипроисходитпредпочтительнотранс-диастереоселективно (соотношение транс-/цис-изомеров ~1.4–2.6:1), причем в реакции с 2,6дизамещенными N-арилмалеимидами транс-аддукты являются фактически единственнымипродуктами (раздел 3.7.1). При наличии в положении 5 пиразолидинонового цикла двух метильных групп (фактически аналога объемистой трет-бутильной группы при центральноматоме азота азометинимина) преимущественно образуются цис-изомеры (соотношение цис/транс- 9–10:1) за счет возникновения затруднений для эндо-подхода диполярофила (раздел3.7.2).
В тех же условиях (хлорбензол, 110°C, 6 ч) наблюдалась только незначительная конверсия (Z)-1-(2,6-дихлорфенил)метилен-5,5-диметил-3-оксопиразолидин-1-ий-2-ида в присутствииN-(4-метоксифенил)малеимида 60b, поскольку в этом случае имеются стерические препятствиякак для экзо-, так и для эндо-подхода диполярофила. Однако в литературе имелись данные, чтосходные по строению стерически загруженные пиразолидиноновые азометинимины вступают вреакцию циклоприсоединения при кипячении в анизоле [87].Проведение реакции в более жестких условиях – в кипящем анизоле (~150-155°C), 40-60 ч– позволяет добиться полной конверсии 5,5-диметилзамещеных азометиниминов 134a-c и получить соответствующие аддукты с малеимидами 60.
Так, при нагревании 2,6-дихорфенилзамещенного азометинимина 134c в течение ~40 ч с пара-замещенными N-арилмалеимидами 60142с выходами 52-74% получены смеси диастереомеров с преобладанием цис-аддуктов: 143a/144a,2.4:1; 143b/144b, 2.3:1; 143c/144c, 2.8:1; 143d/144d, 3.9:1; 143e/144e, 6:1; 143f/144f, 6.3:1 (схема94). Диастереоселективность циклоприсоединения определялась обычным путем по интегральным интенсивностям протонов H3a, H9 и H9a в спектрах ЯМР 1H реакционных смесей.
Типичный фрагмент такого спектра представлен на рис. 35.Схема 94RORNClHCl OHHOClN NMeMeR60N9a9 3a150-155°C, ~40 ч,анизолOHON NClMeOMe143a-f134cцис-аддукт+Cl OHHNHON NClMeOMe144a-fтранс-аддукт143, 144, R = MeO (a), Me (b), H (c), Br (d), CN (e), NO2 (f)OMeCl OH9ClMeN9a3aN NOHOMeРис. 35. Определение соотношения цис-/транс-изомеров на примере аддуктов 143a/144a.В спектре ЯМР 1H цис-аддукта 143a (CDCl3) наблюдались характеристические сигналыпротонов в положениях 3a, 9 и 9a при δ (м.д.) 4.82 д (1H, J 8.7 Гц), 5.25 д (1H, J 8.0 Гц) и 3.78д.д (1H, J 8.7, 8.0 Гц) соответственно. В спектре ЯМР 1H транс-аддукта 144a сигналы этих протонов наблюдались при δ (м.д.) 4.90 д (1H, J 7.8 Гц), 5.05 д (1H, J 7.0 Гц) и 4.38 д.д (1H, J 7.0,7.8 Гц).Как и ранее, предварительное отнесение конфигурации аддуктов 143a/144a было проведено на основании анализа констант спин-спинового взаимодействия протонов H9 и H9a, т.к.
длявицинальных протонов в пятичленных циклах цис-константа ССВ обычно больше, чем транс(J 8.0 и 7.0 Гц соответственно). Последующее сравнение спектров ЯМР 1H аддуктов 143a/144aсо спектром аддукта 147a, полученного в реакции азометинимина 134c и малеимида 60f, транс-143конфигурация которого установлена по данным спектра 2D ЯМР 1H (NOESY) (см. далее), подтвердило сделанное отнесение их конфигурации: химические сдвиги протонов H3a, H9 и H9a втранс-аддукте 144 близки к химическим сдвигам аналогичных сигналов в транс-аддукте 147a(рис.
36).Рис. 36. Сравнение спектров ЯМР 1H соединений 143a, 144a и 147a.Соотношение изомеров 143/144 зависит от природы заместителя в пара-положении фенильного кольца малеимида. При увеличении акцепторных свойств заместителя увеличиваетсядоля цис-изомера, причем соотношение изомеров [т.е. lg(kcis/ktrans)] коррелирует с σ-константами Гаммета с коэффициентом корреляции r ~0.991 ( ~0.445) (рис.
37).lg (kcis/ktrans)0.8ClH0.7MeMeOClN NNONO2CNXOBr0.6X=0.5H0.4OCH3r = 0.991CH3-0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.00.10.20.30.40.50.60.70.8Рис. 37. Зависимость соотношения диастереомеров 143/144 при циклоприсоединении азометинимина 134c к пара-замещенным N-арилмалеимидам от σ-констант заместителейПо-нашему мнению, наиболее вероятная причина преимущественного образования именно цис-изомеров – благоприятные орбитальные/электронные взаимодействия между 2,6-дихлорфенильной группой азометинимина и фенильным кольцом малеимида при экзо-подходедиполярофила, делающие такой подход предпочтительным (схема 95).
Аналогичные взаимодействия типа «стекинговых», определяющие соотношение диастереомеров, были предложены,например, для реакции малеимидов с нитронами [258,259].144Схема 95OHXNClOHэкзо-подходMe HNMeN Clцис-аддуктOПоскольку проведение реакции 1,3-диполярного циклоприсоединения стерически нагруженных азометиниминов требует весьма продолжительного нагревания, мы попробовали провести реакцию азометинимина 134c с малеимидом 60a в условиях микроволновой активации(МВА) при 150°C. Однако за 15 ч конверсия исходных составила 50% (по данным ЯМР 1H реакционной смеси) при таком же соотношении диастереомеров 143c/144c, как и при конвекционном нагревании.
Таким образом, по нашим данным, МВА не имеет преимуществ перед конвекционным нагреванием.При взаимодействии азометиниминов 134a,b с орто-дизамещенными N-арилмалеимидами 60f,n,h были также получены смеси диастереомеров, но в этом случае с преобладаниемтранс-аддуктов: 145a/146a, 1.6:1; 145b/146b, 1.5:1; 145c/146c, 3.8:1; 145d/146d, 1.5:1; 145e/146e,1.5:1; 145f/146f, 4.0:1 (схема 96).Схема 96OAr'NOArHMeAr60f,n,hN NOMe134a,bH150-155°C, ~40 h,анизолOHOON NMeAr'NMeHO145a-fтранс-аддуктAr+HMeMeHAr'NON NHO146a-fцис-аддукт134a,b, Ar = 4-MeC6H4 (a), 4-MeOC6H4 (b); 60, Ar' = Mes (f), 2,6-Me2C6H3 (n), 2,6-Cl2C6H3 (h);145, 146, Ar = 4-MeOC6H4, Ar' = Mes (a), 2,6-Me2C6H3 (b), 2,6-Cl2C6H3 (c); Ar = 4-MeC6H4, Ar' = Mes (d),2,6-Me2C6H3 (e), 2,6-Cl2C6H3(f)Характеристические сигналы протонов H3a, H9 и H9a в спектре ЯМР 1H транс-аддукта145e (CDCl3) наблюдались при δ (м.д.) 5.24 д (1H, J 8.0 Гц), 4.86 д (1H, J 2.9 Гц) и 3.82 д.д (1H,J 8.0 и 2.9 Гц), а в спектре ЯМР 1H цис-аддукта 146e – при δ (м.д.) 5.23 д (1H, J 8.1 Гц), 4.22 д(1H, J 8.1 Гц) и 3.75 д.д (1H, J 8.1 Гц, 8.1 Гц).Относительная транс-конфигурация соединения 145a, полученного в реакции азометинимина 134b и малеимида 60f, установлена по данным спектра 2D ЯМР 1H (NOESY), в которомнаблюдались характерные кросс-пики пространственного взаимодействия между протоном H9 ипротонами орто-метильной группы в мезитильном фрагменте, а также кросс-пики взаимодей-145ствия между орто-протонами 4-метоксифенильной группы и всеми протонами H3a, H9 и H9a,что возможно только в случае транс-конфигурации аддукта (рис.
38).MeMeONHH9a9 3aMeOMeMeN NHMeOOРис. 38. Схема основных ЯЭО в спектре 2D ЯМР 1H (NOESY) аддукта 145a.Причиной предпочтительного образования транс-аддуктов 145 при взаимодействии азометиниминов 134a,b с орто-дизамещенными N-арилмалеимидами, является, вероятно, сильноестерическое взаимодействие между орто-заместителями арильного фрагмента малеимида, расположенного практически ортогонально к дигидропиррольному циклу, и Z-расположенным фенильным кольцом азометинимина при экзо-подходе диполярофила, ведущем к цис-изомеру(схема 97).Схема 97HHMe HNMeNORNORэкзо-подходцис-аддуктOКак следствие, этот путь реакции становится менее выгодным, и по большей части образуется транс-изомер в результате эндо-подхода диполярофила, при котором негативное стерическое взаимодействие между диполем и диполярофилом, по-видимому, меньше (схема 98).Схема 98ROHHORMe HNMeNNэндо-подходтранс-аддуктOНаиболее стерически затрудненное циклоприсоединение азометинимина 134c к ортодизамещенными N-арилмалеимидам 60f,n,h, в котором заместители в азометинимине и N-арилмалеимиде создают препятствия как для экзо-, так и для эндо-подхода диполярофила, требовалоеще более продолжительного нагревания (~60 ч против ~40 ч для предыдущих серий) и также146происходило с преимущественным образованием транс-аддуктов: 147a/148a, 5.0:1; 147b/148b,5.0:1; 147c/148c, 10-11:1 (схема 99).Схема 99ClArNOClN NHOClHHO60f,n,hMeMeO 150-155°C, ~60 ч,анизолClMeMeOClHHArNN NHO+O147a-cтранс-аддукт134cClMeMeN NArNHOO148a-cцис-аддукт147, 148, Ar = Mes (a), 2,6-Me2C6H3 (b), 2,6-Cl2C6H3 (c)Характеристические сигналы протонов H3a, H9 и H9a в спектре ЯМР 1H транс-аддукта147b (CDCl3) наблюдались при δ (м.д.) 4.99 д (1H, J 8.6 Гц), 5.12 д (1H, J 7.7 Гц) и 4.57 д.д (1H, J7.7, 8.6 Гц), а в спектре ЯМР 1H цис-аддукта 148b– при δ (м.д.) 4.74 д (1H, J 7.3 Гц), 5.24 д (1H, J8.1 Гц) и 3.86 д.д (1H, J 7.3, 8.1 Гц).транс-Конфигурация соединений 147a,b была установлена по данным спектров 2D ЯМР1H (NOESY), в которых наблюдались характерные кросс-пики пространственного взаимо-действия между протоном H9 и протонами орто-метильной группы в мезитильном фрагменте, атакже между протонами метильной группы в пиразолидиноновом фрагменте, цис-расположенной к протону H9, и протонами орто-метильной группы (рис.
39).MeMeOMeOClH H9ClMeMeN9a3aN N147aMeOClH HH9OClMeMeN9a3aN NMeOHO147bРис. 39. Схема основных ЯЭО в спектре 2D ЯМР 1H (NOESY) аддуктов 147a и 147b.Наиболее вероятной причиной преимущественного образования транс-аддуктов 147 является увеличение пространственных препятствий экзо-подходу диполярофила, ведущему кцис-аддуктам 148, в результате сильных стерических взаимодействий не только между ортозаместителями арилмалеимида и 2,6-дихлорфенильной группой, но и за счет поворота последней относительно плоскости азометиниминового фрагмента (схема 100).
При эндо-подходепространственные затруднения, по-видимому, несколько меньше.147Схема 100XONClMeOHNMeRXэкзо-подходцис-аддуктNClOОтметим, что при циклоприсоединении азометиниминов 134a-c к малеимиду 60h долятранс-аддукта выше, чем при взаимодействии тех же азометиниминов с малеимидами 60f,n.Соотношение транс-/цис-изомеров изменяется для азометиниминов 134a,b от ~1.5:1 для малеимидов 60f,n до ~4:1 для малеимида 60h, тогда как для азометинимина 134c изменение составляло от ~5:1 для малеимидов 60f,n до ~10–11:1 для малеимида 60h. По нашему мнению,взаимодействия между атомом хлора арилмалеимида и метильной группой пиразолидиновогокольца при эндо-подходе диполярофила меньше, чем аналогичные взаимодействия между соответствующими метильными группами из-за меньшего стерического объема атома хлора посравнению с объемом метильной группы (схема 101).Схема 101ClONHHClCl OHMeNMeN ClMeOONOHHClHMeNMeN ClOMeтранс-/цис- ~1011эндо-подход:1- ~5си-/ цанстр:1транс-аддуктИз сказанного выше, можно заключить, что эндо-подход орто-дизамещенных малеимидов60f,n,h, ведущий к транс-изомерам, независимо от взятого азометинимина (с 4-моно- или 2,6дихлорзамещенной арильной группой) оказывается выгоднее экзо-подхода, особенно в случаемалеимида 60h, что, вероятно, связано с меньшим стерическим объемом заместителя в малеимиде (атома хлора по сравнению с метильной группой).Суммируя рассмотренные выше данные по диастереоселективности циклоприсоединениякак стабильных (X = O) (разделы 3.7.1 и 3.7.2), так и нестабильных N,N'-циклических азомети-148ниминов,генерируемыхприinsituтермолизесоответствующих1,5-диазабицикло-[3.1.0]гексанов (X = Me, H2) (разделы 3.4.1 и 3.4.2), к N-арилмалеимидам можно сделать следующие выводы (схема 102).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
