Диссертация (1150036), страница 2
Текст из файла (страница 2)
По приблизительной оценке на основании данных базы SciFinder1Нумерация соединений, схем и рисунков в главах 1 и 2 независимая4насчитывается несколько тысяч синтезированных производных пери-конденсированных азиновна основе нафталина, а их аналогов, у которых гетероциклическими являются два или трикольца - одна-две сотни.Схема 3На основе нафталина известны пери-конденсированные системы, в которых третий цикл можетбыть четырех-, пяти-, шести-или семичленным. Наиболее изученной является химияперимидинов (структура IX, X=NR, Y=N). Первый представитель этого класса соединенийполучил de Aguiar еще в 1874 году[13].
Пери-конденсированные системы с четырехчленнымциклом (I), крайне труднодоступны и насчитывают совсем немного примеров. Они известнытолько для X=S, PR, BR, SiR2, GeR2[14-18]. Производные нафто[1,8-bc]оксета (соединение I, X=O)и нафто[1,8-bc]азета (I, X=NR), несмотря на большое число попыток и примененных подходов,до сих пор не получены.Стоит отметить, что методы синтеза пери-конденсированных гетероциклов с тремяпятичленными циклами неизвестны, а среди систем с размерами циклов 6,5,5 на данныймомент известны лишь соединения с центральным атомом азота [по результатам поиска в базеданных SciFinder на май 2016 года].Существует два принципиально разных подхода к построению пери-конденсированных систем.Первый путь – аннелирование бензольного цикла к уже имеющейся гетероциклической системе(схема 4, а).
Этот подход используется только для создания систем с одним пятичленнымгетероциклом и основывается на реакциях электрофильного замещения в пятичленномгетероциклическом кольце. Поскольку реакции SE в азинах сильно затруднены, системы с тремяшестичленными циклами по пути а не получают. Второй подход – построение гетероцикла наоснове нафталина (схема 4, b). На практике подход b используется гораздо чаще.5Схема 4Подход b может быть основан на использовании двух функциональных групп в периположениях нафталина (схема 5, уравнение 1), только одной (уравнение 2) или, что бываетдовольно редко, на замещении двух атомов водорода (уравнение 3).Схема 5Рассмотрим конкретные примеры получения пери-конденсированных гетероциклическихсистем, классифицируя их по типам получающихся каркасов (по размеру циклов) и типугетероатомов. Наиболее часто встречающимися гетероатомами для таких систем являются азот,сера и кислород.
При рассмотрении ограничимся лишь структурами с размерами колец 6,6,5 и6,6,6, как наиболее встречающимися и хорошо описанными.1.1.1. Пери-конденсированные системы типа 6,6,5 на основе нафталинаК настоящему моменту получены следующие представители этого типа гетероциклов (схема 6):Схема 6Существует весьма ограниченное число методов синтеза этих систем.Производные нафто[1,8-bc]тиофена 8 могут быть получены из 1-меркаптонафталина 7 илибензотиофена 9[19] (схема 7):Схема 76В первом случае под действием полифосфорной кислоты (PPA) происходит электрофильнаяциклизация S-ацил производных меркаптонафталина. Во втором случае образование периконденсированной системы протекает с участием фрагмента пропионовой кислоты[20]. Онможет быть введен как в тиофеновое кольцо, так и в бензольное. Недостаток данного методазаключается в том, что введение фрагмента пропионовой кислоты – многостадийный изачастую сложный процесс. Данный подход применим также и к бензофуранам 10[21].Ацилирование бензотиофена по Фриделю-Крафтсу хлорангидридом малоновой кислоты даетсхожий результат (причем в одну стадию), но имеет серьезные ограничения по выборусубстрата и характеру замещения продуктов [22].Эти способы известны более 30 лет и являются первыми методами синтеза таких систем.Недавно появились новые подходы к синтезу нафто[1,8-bc]тиофенов.
Так, в работе [23] описанметод на основе взаимодействия α-нафтилкетонов и альдегидов 11 с элементной серой иоснованием. Реакция включает в себя нуклеофильное замещение водорода в ароматическомядре (схема 8):7Схема 8Аналогичные азотистые гетероциклы, бензо[cd]индолы 12, могут быть получены из αнафтилацетамидов и ацилхлоридов в присутствии кислот Льюиса[24] (схема 9):Схема 9Сходный подход был реализован с участием N-алкилацетамидов 13, которые под действиемхлорной кислоты образуют соли 2Н-бензоиндолиния 14[25] (схема 10):Схема 10α-Нафтилизоцианаты и изотиоцианаты 15 вступают во внутримолекулярную реакциюциклизации под действием кислот Льюиса и высоких температур, давая 2-оксо-(2-тиоксо-)производные бензо[cd]индолов 16[26,27] (схема 11):Схема 112-Оксобензо[cd]индолы также получают из α-нафтойных кислот 17 и 18, содержащих галоген[28](по реакции Ульмана) или нитрогруппу в пери-положении [29,30] (схема 12):8Схема 12В обоих случаях реакция проходит через промежуточное образование нафтиламина.
Впоследнем случае циклизация в 2-оксобензо[cd]индол идет под действием хлористого тионила.Нафто[bc]фураны 20 получают по аналогичной схеме из 8-гидроксинафтойных кислот 19[31](схема 13):Схема 13Необычный метод аннелирования пиррольного цикла к нафталиновой системе былпродемонстрирован в работе[32] (схема 14). Он включает взаимодействие перимидинов 21 стриалкил-1,3,5-триазинами 22 (или карбоновыми кислотами) в присутствии азида натрия иполифосфорной кислоты и основан на реакции Шмидта (синтез ацетамидов из кетонов иазидоводорода):Схема 14Аналогичного результата можно достичь при реакции 6-амино-5-ацетилдигидроаценафтиленов23 с хлорной кислотой[33] (схема 15):Схема 159Методов аннелирования пиразольного цикла известно меньше всего.
Первый общий метод –взаимодействие 1-хлорантрахинонов с гидразином[32]. Серьезное ограничение этого подходазаключается в том, что систему из трех колец таким образом получить нельзя. Второй общийметод – это восстановление динитро- и диазидонафталинов (или их фотолиз). Недавно былпродемонстрирован новый one-pot метод, который позволяет получать конденсированныеиндазолы непосредственно из перимидинов 24 [35] (схема 16):Схема 16На первой стадии в реакции с нитроэтаном образуется оксим, который претерпеваетперегруппировку Бекмана в ацетамид.
Далее под действием нитрита натрия в полифосфорнойкислоте протекает нитрозирование нафталинового цикла и последующая циклизация ацетамидаи нитрозогруппы с отщеплением уксусной кислоты.1.1.2. Пери-конденсированные системы типа 6,6,6 на основе нафталинаСреди азот- и серосодержащих пери-конденсированных систем с тремя шестичленнымициклами известны следующие типы структур (схема 17):Схема 17Нафто[bc]тиапираны 25 могут быть получены из α-нафтилтиолов 24, содержащих в периположении карбоксильную, сложноэфирную или альдегидную группу (схема 18). Для этогоатом серы сначала алкилируют акцепторно замещенным алкилгалогенидом, а затем проводятциклизацию под действием оснований, кислот Льюиса (LA) или дегидратирующих агентов[3638].10Схема 18Бензо[de]хинолин 27 образуется в результате аннелирования пиридинового цикла кфеналеновой системе (схема 19).
С помощью реагента 26 это можно сделать напрямую, невводя функциональные группы[39]:Схема 19В качестве донора фрагмента пиридина можно использовать также и 1,3,5-триазины 28 вполифосфорной кислоте[40] (схема 20):ДругойспособвзаимодействииполучениявторичныхСхема 20бензо[de]хинолиновнафтиламиновдизамещенными алкинами[41,42] (схема 21):илиоснованнаметалло-катализируемомнафтилацетамидов29сразличнымиСхема 2111В качестве катализаторов используют комплексы родия и палладия. Этот подход являетсяодним из немногих общих методов в синтезе пери-конденсированных азинов. В реакциюодинаково хорошо вступают и донорно, и акцепторно замещенные α-нафтиламины.Бензо[de]хинолины по этому методу получаются с высокими выходами. Реакция протекаетрегиоселективно - выбор каталитической системы позволяет направлять замещение водорода вто или иное ароматическое кольцо (авторами работы [32] подобраны условия и дляизбирательного получения орто-конденсированных бензо[g]индолов 31 из тех же исходныхсоединений).
Этот метод также применим к хинолинам 30.Сходное превращение можно осуществить и в некаталитическом варианте – для этого проводятфотолиз N-нафтилтриазолов 32[43] (схема 22):Схема 22Бензо[de]изохинолин 34 могут быть получены из α-хлорнафтилметилзоцианата 33 поддействием сильных кислот Льюиса[44] (схема 23).Схема 23Пиридазиновый цикл можно аннелировать к нафталиновой системе имея фрагмент гидразона ифункциональную группу (это может быть галоген, нитрогруппа, гидроксил) [12,45-47] в периположениях, что приводит к образованию бензо[de]циннолинов 35 - схема 24:Схема 2412Другой подход заключается в одновременном восстановлении триалкилфосфитами имино- инитрогруппы, находящихся в пери-положениях нафталина[48] (схема 25).Схема 25Методам синтеза перимидинов 37 посвящено множество работ, несколько обзоров имонографий.
Для этого типа пери-конденсированных гетероциклов описано наибольшее числосоединений (первые представители известны с конца XIX века) и лучше всего изученыварианты потенциального практического применения. Приведем лишь некоторые примерысинтеза перимидинов[12].Большинство методов основано на взаимодействии пери-диаминонафталина 36 с производнымикарбоновых кислот, мочевиной, тиомочевиной, амидинами (схема 26).Схема 26В качестве исходных соединений для синтеза перимидинов могут быть использованы солиоксония 37[49] (схема 27):Схема 2713Интересный с точки зрения синтетического потенциала класс соединений - нафто[1,8de][1,2,3]триазины 39 может быть получен из пери-диаминонафталина 36 под действиемизоамилнитрита в уксусной кислоте[50] (схема 28).
На основе превращений соединения 39 былиполучены многие другие типы пери-конденсированных структур. Например, бензо[de]хинолин40[51](поддействиемвинилбутиловогоэфира),2-(ти)оксоперимидины41[52](привзаимодействии с мочевиной или тиомочевиной), аценафтилены (бензо[c,d]индены) 43[53] (приреакции с алкинами), нафто[1,8-de][1,3]оксазины 42 [52] (при взаимодействии с ацилхлоридами) .Схема 28Из N-аминонафто[1,8-de][1,2,3]триазинов при фотолизе или окислении тетраацетатом свинцаможет быть сгенерирован нафтильный бирадикал, из которого получают еще несколько типовпери-конденсированных структур.
Например, нафто[1,8-bc]тиеты 44[54]сероуглеродом (а также нафто[1,8-bc]тиофеныпри реакции си нафто[1,8-de][1,3]дитииныв качествеминорных продуктов) и дигидроаценафтилены 45 при взаимодействии с алкенами. На основеподобных реакций также проводят модификацию фуллеренов [55].141.1.3. Пери-конденсированные гетероциклы, имеющие не более одного углеводородногоциклаТаких гетероциклов известно значительно меньше (примерно на два порядка), чем снафталином в основе. Методы их получения стали активно развиваться только в последниедвадцать лет (во многом благодаря активному развитию методологии реакций кросссочетания).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
