Диссертация (1150036), страница 4
Текст из файла (страница 4)
На следующем этапе происходит генерированиекарбокатиона посредством протонирования гидроксильной группы при атоме, по которомуизначально происходила атака нуклеофила. Перегруппировка образовавшегося интермедиата68-c приводит к расширению цикла и формированию изохроменопиррольной системы.Недавно была продемонстрирована возможность получения 2-аминоиндолов 73и ихазааналогов 76,77 из 1,2-дигалогенаренов 71,74,75[86] (схема 41). Этот двухстадийный подходоснован на замещении одного (более активного) из атомов галогенов α-углеродным центромендиамина и последующей медь-катализируемой реакции циклизации (N-арилированиеендиамина в условиях реакции Ульмана). В этом случае стадия внутримолекулярногоарилирования происходит в очень мягких условиях − при комнатной температуре, что обычноне характерно для подобных реакций.21Схема 41Авторамиработы[87]наосноветрехкомпонентнойреакциисучастием2-гидроксинафтохинона (78), альдегидов и циклических ендиаминов 79 разработан эффективныйметод получения бенз[g]имидазо[1,2-a]хинолиндионов 80 (схема 42).
Реакция проводится безрастворителя при катализе триэтиламином и происходит с высокой хемоселективностью.Предположительно, процесс включает конденсацию хинона 78 с альдегидом с образованиемтриоксопроизводного и последующее присоединение ендиамина по активированной двойнойсвязи.Схема 42В работе[88] на основе взаимодействия 6-нитрокумаринов 81 с диаминоакриловым эфиромавторами были получены кумаринопиридины 82 (схема 43).Схема 4322При наличии уходящей группы (атома хлора) в положении 4 аналогичные конденсированныегетероциклы 83 могут быть получены в более мягких условиях и с существенно болеевысокими выходами (схема 44)[89].Схема 44Реакции ендиаминов с ароматическими диэлектрофилами (схема 45) изучены довольноподробно. Ендиамины реагируют практически всегда (за редкими исключениями) по одномуглавному пути: ароматический галоген замещается углеродным атомом ендиамина, а атом азотасвязывается с экзоциклической электрофильной группой, образуется изохинолин 84.Альтернативные продукты если и образуются, то в качестве минорного компонента.
Внекоторых случаях в следовых количествах образуется хинолин 85, и лишь в случае этиловогоэфира 3,3-диаминоакриловой кислоты (87, R=OEt) образуются сопоставимые количестваизохинолина 84 и дигидропиридина 86, получающегося по реакции Ганча[90,91].Схема 45Аналогично реагируют сложные эфиры, кетоны и нитрилы (для циклизации последнихтребуются повышенные температуры)[1,92-93] (схема 46)..23Схема 46В отличие от реакций, рассмотренных выше, взаимодействие 2-хлорхинолин-3-карбальдегида88 с циклическими ендиаминами происходит с иной хемоселективностью: углеродныйнуклеофильный центр ендиамина связывается с атомом углерода формильной группы, а атомазота замещает ароматический галоген (схема 47).[94] Возможная причина такого теченияреакции – низкая активность атома хлора в альдегиде 88.Схема 47Образование конденсированной системы с участием ендиаминов может протекать не толькодля о-галогенкарбонильных соединений, но и для о-галогеннитроаренов (схема 48).[95,96] Напервом этапе замещается галоген, а дальнейшая циклизация происходит под действием гидриданатрия и приводит к образованию 1-оксидов циннолинов 89:Схема 4824Совершенно иным типом ароматического диэлектрофила являются N-оксиды эфировазинкарбоновыхкислотиазинкарбальдегидов.Длянихприактивациисубстратасульфохлоридами (создание хорошей уходящей группы RSO3H) становится возможнымнуклеофильное замещение атома водорода в положениях 2 и 4 (кине- и теле-замещение) (схема49).[97,98] В случае N-оксида никотинового эфира (90) нуклеофильная атака ендиаминаселективно направляется в положение 4 пиридинового кольца, что приводит к нафтиридину 91с умеренным выходом.
Продукт нуклеофильной атаки амидина по положению 2, соединение92, образуется лишь в малых количествах.Схема 49На основе взаимодействия циклических ендиаминонов 93, содержащих атомгалогена в ароматическом кольце, с различными диэлектрофилами (например,ацетиленами, алленами, непредельными альдегидами) авторами работы [99] разработанподход к синтезу бензоконденсированных тетрагидроимидазо- и пиримидо-1,8нафтиридинов95(схема50).аминотетрагидроимидазопиридиновНа94,первомэтапекоторыеподпроисходитдействиемобразованиеоснованияподвергаются внутримолекулярному N-арилированию.Схема 50251.3. Нуклеофильное ароматическое замещение водородаазотистыми нуклеофиламиВэтомразделебудутрассмотреныосновные закономерностипротеканияреакцийнуклеофильного ароматического замещения водорода – ключевой реакции в разработанномнами синтетическом подходе к получению пери-конденсированных азинов.Долгое время считалось, что нуклеофильное ароматическое замещение атома водорода неимеет синтетического потенциала из-за трудностей удаления гидрид-иона.
Гидрид-ион неучаствует в образовании водородных связей, не сольватируется, не склонен вообще к анионнойстабилизации. Поэтому он является очень плохой уходящей группой. В литературе известнодовольно мало случаев спонтанной ароматизации σ Н-аддуктов.
Принято считать, что удалениегидрид-иона связано со значительными трудностями и требует жестких условий. Это, вероятно,так и есть, если гидридный ион удалять как таковой, без использования окислителя.Дегидрирующий агент-окислитель может специально вводиться в реакционную смесь, а приблагоприятном соотношении окислительно-восстановительных потенциалов σ-комплексов иисходных веществ окислителем может служить сам субстрат.РеакцииSNH,по-видимому,двухступенчатому механизмуприсоединения[100].Величина k2вподавляющем(схема51)сбольшинствеобразованиемслучаевпротекаютпромежуточногопопродуктаСхема 51зависит от соотношения окислительно-восстановительных потенциаловинтермедиата (II) и окислителя.
При k1>>k-1 и большом значении k2 процесс завершаетсяобразованием продукта (III). При k1>>k-1 и малом значении k2 реакция может останавливатьсяна стадии продукта (II). В отсутствие окислителя или при его недостаточной окисляющейспособности могут наблюдаться иные процессы – замещение других группировок, если ониесть, или димеризация субстрата (протекающая через образование ион-радикалов).26Исследования показали, что механизмы нуклеофильного ароматического замещения водородаочень разнообразны, и тип механизма зависит главным образом от природы ароматическогосубстрата. Наиболее распространенными являются:1) Присоединение-отщепление SNH (AЕ).Этот механизм является весьма распространенным и хорошо изученным.
На первой стадииобразуется нейтральный или отрицательно заряженный продукт присоединения нуклеофила.Ароматизация достигается за счет удаления водорода в виде гидрид-иона (схема 52, а) или ввиде протона в составе небольших молекул (b, c, d).Схема 52Если отщеплению способствует вспомогательная группа, расположенная в нуклеофиле, иреакция происходит под действием основания, такой процесс называют викариознымнуклеофильным замещением (схема 53, b). Если она находится в ароматическом кольце (но не вальфа-положении) или в боковой цепи– теле-замещением (c). В случае, когда замещение идетпо положению, соседнему с уходящей группой, говорят о кине-замещении (d).Схема 532) Присоединение-окисление SNH (AO).Этот тип нуклеофильного ароматического замещения водорода происходит с использованиемвнешнего окислителя (схема 54).
Чем более электронодефицитной является структура, темтруднее происходит процесс ароматизации. Традиционно в роли окислителей используютсяHNO3, KMnO4, Br2, I2, сера, кислород, хиноны, нитробензол.27Схема 54Оба типа SNH-реакций могут быть реализованы также и во внутримолекулярном варианте.Наличие электроноакцепторных группировок, таких как NO2, N=O, C=O, СN и CF3, необходимодля проведения SNH реакций, так как они активируют арены для реакций с нуклеофилами.Катионы азиния, пирилия, тиопирилия и тропилия, так же как и активированныенитроаннулены, азааннулены, порфирины, азолы, азины и другие π-дефицитные системы,зарекомендовали себя как хорошие субстраты для SNH реакций.Нуклеофилы могут быть С, O, N, P, S-центрированными, но в нашем обзоре будут подробнорассмотрены только реакции с азотистыми нуклеофилами.Рассмотрим некоторые примеры реакций нуклеофильного ароматического замещенияводорода, классифицируя их по типу субстрата, начиная с наименее активных.1.3.1.
Реакции нитроареновОсобенностью нитросоединений в реакциях S NH является то, что они, как правило, нереагируют с нейтральными азотистыми нуклеофилами из-за низкой π-дефицитностисопряженной системы и ее высокой ароматичности. Однако, нитроарены способны легкореагировать с отрицательно заряженными нуклеофилами, что приводит к образованию весьмаустойчивых анионных σ-комплексов (комлексов Мейзенгеймера,96), которые могут бытьвыделены в индивидуальном виде (схема 55).
Например:Схема 55Для превращения σ-комплекса в продукт замещения необходимо использовать окислитель. Вслучае нитросоединений часто используют гексацианоферрат калия, катионы тропилия итрифенилметана, нитрат серебра[100].Таким образом, в классическом варианте для проведения S NH в нитроаренах необходимоналичие сильного основания и окислителя.28Исторически нитроарены были первыми субстратами для S NH-реакций. Так, в 1906 годуМейзенгеймеромбылполученпикрамидгидроксиламином в щелочной спиртовой среде97[101]взаимодействиемтринитробензола(схема 56).сСхема 56Прямое аминирование нитроаренов нашло активное применение в промышленной химии.Таким образом синтезируют некоторые взрывчатые вещества и красители. Например,тринитротриаминобензол98термостойкоебуровзрывных работ[102] (схема 57).взрывчатоевеществодляглубинныхСхема 57Вопреки ожиданиям, нитробензол не вступает с амидом натрия в реакцию Чичибабина, даваясложную смесь неидентифицированных продуктов.После соответствующей активации в роли нуклеофилов могут выступать ариламины иариламиды (схемы 58, 59).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
