Диссертация (1145442), страница 28
Текст из файла (страница 28)
Региоселективность реакции определялась по мультиплетности сигналов ЯМР 1H вицинальных протонов группы C3'H–C2'H2 в соответствующих аддуктах (например, для аддукта151a: д.д при 2.68 м. д. с J = 11.6, 11.6 Гц, д.д при 2.87 м. д. с J = 11.6, 5.5 Гц и д.д при 4.63 м. д.153J = 11.6, 5.5 Гц). Диастереоселективность была определена по данным 2D ЯМР спектроскопии(NOESY) (рис.
41) и позднее подтверждена данными рентгеноструктурного анализа (рис. 42).MeHMe O H H HNMeONHHOMeNHMeMeHРис. 41. Основные пространственные взаимодействия (ЯЭО) в аддукте 151a (NOESY).Рис. 42. Относительная конфигурация циклоаддукта 151a по данным РСАПри нагревании в течение 19 ч в кипящем хлорбензоле азометинимина 134c в присутствии итаконимида 95c не удалось получить соответствующий циклоаддукт – были выделенытолько исходные соединения. Наиболее вероятной причиной отсутствия циклоприсоединения вэтом случае являются, видимо, возникающие при сближении реагентов значительные стерические препятствия между метильными группами в положении 5 пиразолидинового цикла азометинимина (эквивалента трет-бутильной группы при центральном атоме азота азометинимина),с одной стороны, и повернутой на ~60° [74] по отношению к плоскости азометинимина 2,6дихлорфенильной группой, с другой стороны.
Аналогично, ранее нами не наблюдалось продуктов циклоприсоединения азометинимина 134c при его нагревании при 110°C в присутствии N(4-метоксифенил)малеимида 60b в течение 6–7 ч (раздел 7.2).Такая же региоселективность циклоприсоединения, как и для рассмотренных выше азометиниминов 134a,b, была установлена для реакции азометинимина 129d с итаконимидом 95d.При этом полная конверсия исходных соединений достигалась уже за ~13 ч при 110°C, и быливыделены оба возможных диастереомера.Высокая диастереоселективность процесса в случае азометиниминов 134a,b может бытьобъяснена на основании анализа пространственного сближения реагентов, как это показано насхеме 106.
Сильные стерические взаимодействия между метильными группами в этих азометиниминах и метиленовой группой в N-арилитаконимидах на пути, ведущем к образованию«транс»-аддуктов, приводят к образованию именно «цис»-изомеров 151a-d, как единственных154продуктов реакции. Для азометинимина 129d, в котором нет метильных групп в положении 5пиразолидинового кольца азометинимина, такие взаимодействия значительно меньше, поэтомуобразуются оба диастереомера с преобладанием «цис»-аддукта (~1.5–2:1).
Стерические препятствия при циклоприсоединении азометиниминов 134 к итаконимидам 95 приведены на схеме106.Схема 106ON"цис"-изомерO MeHNNO MeHO"транс"-изомерHNOСледует отметить, что регио- и диастереоселективность циклоприсоединения азометиниминов 134a,b и 129d к итаконимидам 95c,d соответствуют наблюдавшимся ранее при термолизе 6-арил-3,3-диметил-1,5-диазабицикло[3.1.0]гексанов в присутствии пара-замещенных Nарилитаконимидов, где во всех случаях также были получены единственные региоизомеры(раздел 3.4.7).Противоположная региоселективность установлена для циклоприсоединения C,N-циклических азометиниминов 39a-d к итаконимидам 95c,d (схема 107).
В спектрах ЯМР 1H соответствующих аддуктов 152 сигнал изолированного метинового протона наблюдался как синглет вобласти δ 4.58–4.70 м.д. Так же как и в серии с N,N'-циклическими азометиниминами, в случаеитаконимида 95c требовалось несколько большее время для завершения конверсии исходныхсоединений (~14 ч для итаконимида 95c и ~10 ч для итаконимида 95d).Схема 107ORN ArN39a-dHONO95c,dONONN OAr152a-hR39a-d, R = H (a), Me (b), MeO (c), NO2 (d); 152, Ar = Mes, R = Me (a), R = H (b), R = MeO (c), R =NO2 (d); Ar = 4-BrC6H4: R = Me (e); R = H (f), R = MeO (g), R = NO2 (h)155Таблица 16.
Циклоприсоединение азометиниминов 134a-c, 129d и 39a-d к итаконимидам 95c,d.Субстрат Диполярофил Продукт реакции134a134b134cb134a134b129dc39b39a39c39d39b39a39c39d95c95c95c95d95d95d95c95c95c95c95d95d95d95d151a151b134c151c151d151e, e'152a152b152c152d152e152f152g152hПримечания: a – препаративный выход,исходные, c – температура реакции 110°C.bВремяреакции, ч1919191212131414141410101010–Выход,a %58656388637665686962626567выделенытолькоТакже только один диастереомер – с «цис»-расположенными метиленовой группойв пирролидиновом цикле и метиновым протоном в изохинолиновом фрагменте – былвыделен при циклоприсоединении азометиниминов 39a-d. Хотя в этих азометиниминах,в отличие от N,N'-циклических азометиниминов 134, отсутствуют объемистые заместители – аналоги трет-бутильной группы при центральном атоме азота.
Как и в предыдущей серии, относительная конфигурация циклоаддуктов 152 была установлена по данным 2D ЯМР спектроскопии (NOESY, рис. 43) и подтверждена данными рентгеноструктурного анализа (рис. 44).Me OMeNHHHHNMe ON HHHHOMeРис. 43. Основные пространственные взаимодействия в аддукте 152a (NOESY)Рис. 44. Относительная конфигурация циклоаддукта 152a по данным РСА156В общем случае циклоприсоединение циклических азометиниминов к несимметричнымдиполярофилам может приводить к двум возможным региоизомерам, как показано на схеме 108(EWG – акцепторная группа).
При этом изомер, образующийся по пути A, – результат «нормальных» электронных требований при зарядовом контроле процесса.Схема 108C,N-циклическийACEWGNN+N,N'-циклическийCNNBCN+NEWGОднако в литературе имеются противоречивые данные об образовании обоих типов региоизомеров при циклоприсоединении пиразолидиноновых азометиниминов, например, к метилметакрилату [77] (путь A) и метилакрилату [75] (путь B), несмотря на одинаковое распределение заряда в этих диполярофилах.
Пиразолиновые азометинимины с двумя электроноакцепторными трифторметильными группами вместо оксогруппы также дают циклоаддукты с метилакрилатом по пути B [67]. В случае использования в качестве диполярофилов алкинов (например, пропиолатов) термически индуцированное циклоприсоединение N,N'-циклических азометиниминов приводит к смесям региоизомеров [1,74], тогда как каталитический процесс придействии гидроксида меди [97], ацетатов меди (I) [149] или (II) [147], приводит к исключительному образованию аддуктов по пути A. 3,4-Дигидроизохинолиновые C,N-циклические азометинимины взаимодействуют олефиновыми диполярофилами с электроноакцепторными заместителями (например, с α,β-ненасыщенными альдегидами), образуя «нормальные» продукты циклоприсоединения (по пути A) [109], тогда как олефины с электронодонорными заместителями(t-BuO) дают аддукты с противоположной региоселективностью (по пути B) [110].Установленная в настоящей работе региоселективность циклоприсоединения к N-арилитаконимидам N,N'-циклических азометиниминов 134/129 соответствует пути A, тогда как дляC,N-циклических азометиниминов 39 реализуется путь B, несмотря не аналогичное распределение зарядов в этих азометиниминах.Модельные квантово-химические расчеты (B3LYP, 6-31G(d), Gaussian-09) [234] циклоприсоединения циклических азометиниминов к N-фенилитаконимиду не дают однозначногообъяснения причин наблюдаемой регио- и стереоселективности, хотя позволяют предсказатьосновной продукт реакции.
В случае N,N'-циклических пиразолидиноновых азометиниминов134 рассчитанный наименьший барьер активации (28.7 ккал/моль) относится к переходному состоянию TS-B_цис, ведущему к наиболее термодинамически стабильному «цис»-аддукту 151.157Переходные состояния (TS) при циклоприсоединении N,N'-циклических азометиниминов к Nфенилитаконимидам приведены на схеме 109.Схема 109PhPhONNNO30.9ккал/мольPhOTS-B_цисOПУТЬ AПУТЬ BONOPhTS-A_транс36.1ккал/мольHONPhOцис-аддукт-5.2 ккал/мольPhPhPhON PhTS-A_цисNNOцис-аддукт-2.7 ккал/мольNN28.7ккал/мольON NOTS-B_транс35.2ккал/мольNNOONPhOтранс-аддукт-0.4 ккал/мольтранс-аддукт0.7 ккал/моль0 ккал/мольВ случае C,N-циклических изохинолиновых азометиниминов рассчитанный наименьшийактивационный барьер (25.5 ккал/моль) относится к переходному состоянию TS-A_цис, ведущему к образованию «цис»-изомера 152 (схема 110), несмотря на его несколько меньшую термодинамическую стабильность по сравнению с «транс»-изомером (Gцис/транс ~4.0 ккал/моль).Однако предпочтительное образование менее термодинамически стабильного изомера вполнесогласуется с известным наблюдением о несоответствии согласованных процессов принципуБелла–Эванса–Поляни [262].
Переходные состояния (TS) при циклоприсоединении C,N-циклических азометиниминов к N-фенилитаконимидам приведены на схеме 110.Схема 110HNPhOONPhцис-аддукт-1.1 ккал/мольHONPhNHON29.1ккал/мольON PhTS-B_цисOПУТЬ AON25.5ккал/мольTS-A_цисPhOтранс-аддукт-5.1 ккал/мольNПУТЬ BONPhONOPhцис-аддукт7.2 ккал/мольOTS-A_транс27.0ккал/мольNN0 ккал/мольPhTS-B_транс30.9ккал/мольHONONPhNOPhтранс-аддукт5.5 ккал/моль158Таким образом, циклоприсоединение стабильных N,N'-циклических азометиниминов наоснове пиразолидин-3-она и C,N-циклических азометиниминов на основе 3,4-дигидроизохинолина к N-арилитаконимидам происходит регио- и диастереоселективно с образованием соответствующих спирополициклических соединений.
Противоположная региоселективность установлена для N,N'-циклических и C,N-циклических азометиниминов.1594. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ4.1. Общие положенияЭлементные анализы выполнены на С,Н,N-анализаторах Euro Vector 3000 и HP-185B. Температуру плавления веществ определяли на столике Кофлера, приведены неисправленные значения. ИК спектры получали на приборе UR-20 для 1–2%-ных растворов веществ в хлороформеили на Фурье-спектрометре Bruker Tensor 27. Спектры ЯМР соединений в CDCl3 регистрировали на приборах Varian EM-360 (60 МГц), Bruker HA-500 (500 МГц) для 5-10%-ных растворов вCDCl3. Varian HA-100D-15, Bruker DPX-300 [300.13 (1Н), 75.468 МГц (13С)] и Bruker Avance III[400.13 (1Н), 100.613 МГц (13С)].
Химические сдвиги приведены относительно остаточных сигналов дейтерохлороформа (H 7.26 м.д. и C 77.16 м.д. [263]). Исследования методом ЯМРспектроскопии выполнены в ресурсном центре СПбГУ «Магнитно-резонансные методы исследования».Масс-спектры получены на хроматомасс-спектрометре LKB 2091, энергия ионизации 70эВ. Анализ методом ТСХ проводился на пластинках Silufol UV–254 с проявлением в ультрафиолетовом свете или в иодной камере.Рентгеноструктурные анализы выполнены в Ресурсном центре «Рентгенодифракционныеметоды исследования» Санкт-Петербургского государственного университета (РФ).4.1.1. Синтез различных исходных соединенийN-Арилмалеимиды были получены в соответствии с [264 и 265], дифенилфумарат по методу [266], ангидриды арилмалеиновых кислот [267], ангидрид итаконовой кислоты [268], дифенилциклопропенон [269], 2-метил,3-фенилциклопропенон [270].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
