Диссертация (1150036), страница 5
Текст из файла (страница 5)
В работе [103] было показано, что нитроарены подвергаютсяпрямому аминированию алифатическими и ароматическими амидами с высокими выходами.Так, нитробензол при нагревании реагирует с изобутирамидом в присутствие гидроксидатетраметиламмония (TMA) и воды с образованием N-(4-нитрофенил)изобутирамида 99. Реакцияпроводится в атмосфере инертного газа, в роли окислителя выступает еще одна молекуланитробензола.Схема 58Ариламины вступают в реакции SNH с нитроаренами после активации сильными основаниями(NaH, n-BuLi)[104] (схема 59):Схема 5929В роли ариламинов были использованы различные донорно- и акцепторнозамещенныеанилины, а также аминопиридины и 2-аминотиазол.Весьма необычным образом ведетсебя гуанидинвреакциях с замещенными 3-фторнитросоединениями в присутствии основания и кислорода воздуха [105] (схема 60):Схема 60Процесс замещения водорода в данном случае сопровождается внутримолекулярнойциклизацией по нитрогруппе, что приводит к образованию изомерных 5- и 7-фторзамещенных3-амино-1,2,4-бензотриазинов (100 и 101 соответственно) в разных соотношениях с хорошимисуммарными выходами.Интересной альтернативой окислению для ароматизации σ-H аддуктов нитросоединений снуклеофилами стало викариозное замещение[106] (схемы 61, 62).
Этот тип замещенияподразумевает наличие в нуклеофиле уходящей группы L, которая способствует отщеплениюатома водорода из σ-комплекса в виде молекулы HL. В качестве такой молекулы могутвыступать вода, галогеноводороды, спирты, тиолы, амины [107-110]:Схема 61Одним из значительных плюсов данного метода является предпочтительное замещение атомаводорода по сравнению с атомом галогена в галонитроаренах.30В литературе описано некоторое количество примеров внутримолекулярного викариозногозамещения в ряду нитросоединений.
Так, например, при действии основания на N-нитроарилN’-алкоксигуанидины 102 могут быть получены различные 2-аминонитробензимидазолы 103 вмягких условиях, с умеренными выходами [110]:Схема 62Ароматизация в данном случае достигается за счет отщепления молекулы метанола.1.3.2. Реакции π-дефицитных гетероареновАктивность π-дефицитных гетероаренов зависит от числа гетероатомов в ароматическойсистеме. Пиридин по своей активности в реакциях S NH сравним с нитробензолом. Каждыйновый гетероатом в системе увеличивает ее электрофильность, позволяя реагировать с болееслабыми нуклеофилами в более мягких условиях.
Также становится возможным двух или дажетрехкратное замещение атомов водорода в одном и том же кольце [111]. Бенз-аннелированыеазины более реакционноспособны по сравнению с их неаннелироваными аналогами. Дляреакций SNH в гетероаренах характерно образование анионных и нейтральных σ-H аддуктов.Пиридин, диазины (кроме пиримидина) и их бензаннелированые аналоги вступают с амидамищелочных и щелочноземельных металлов в реакцию Чичибабина (схема 63), даваясоответствующие α- и γ-аминоазины. Пиримидины в условиях реакции Чичибана подвергаютсядеструкции, связанной с раскрытием цикла под действием сильных нуклеофилов.Схема 63В более жестких условиях (апротонный растворитель, 160-180оС) может быть получен 2,6диаминопиридин.Алкиламины после соответствующей активации (депротонирование при помощи щелочныхметаллов, их амидов, гидридов, а также бутиллития; часто при высоких температурах)способны вступать в аналогичные превращения[112] (схема 64):Схема 6431В то же время, пиридопиридазины 104 реагируют с алкил- и ариламинами уже при комнатнойтемпературе без использования основания[113] (схема 65):Схема 65Такое повышение реакционной способности связано с увеличением числа акцепторных атомовазота в ароматической системе (что увеличивает ее электрофильность) и уменьшениемароматичности атакуемого кольца в результате аннелирования.На основе взаимодействия активированных диазинов с алифатическими аминами былиразработаны также методы синтеза конденсированных гетероциклических систем, в частности,3Н-имидазо[4,5-c]пиримидо[5,4-e]пиридазинов 106[114] (схема 66).
На первой стадии этогопревращения амин окисляется до имина под действием комплекса перманганата серебра спиридином (AgPy2MnO4). Далее следует нуклеофильное присоединение экзоциклическогоатома азота гетероцикла по двойной связи имина с последующей циклизацией в результатенуклеофильной атаки по ароматическому кольцу. Продукт присоединения ароматизуется поддействием окислителя с образованием соединений 106.Схема 66Для очень активных гетероаренов возможна конкуренция между процессами замещенияводорода и хорошо уходящей группы (схема 67). В случае 3-нитро-2-хлорпиридина 107 и 2хлорптеридина 108 продукты замещения водорода являются единственными [111].Схема 6732Известно некоторое количество тандемных процессов замещения сразу двух атомов водорода вди- и триазинах незаряженными динуклеофилами с образованием конденсированныхазагетероциклическихсистем(схема68).Например,взаимодействиепиримидо[4,5-c]пиридазина 109 с 1,2-диаминоалканами в мягких условиях в присутствии окислителяприводит к образованию структур типа 110[115]:ИмеютсялишьнемногочисленныеСхема 68примерыучастияπ-амфотерных иπ-избыточныхгетероциклов (нитропирролы, нитропиразины, порфирины) в реакциях SNH в качествесубстратов (схема 69).
Например, 1-метил-4-нитропиразол 111 подвергается аминированию поддействием 4-амино-1,2,4-триазола 112 с образованием смеси продуктов 113 и 114[116]:Схема 69Отдельного внимания заслуживают реакции нуклеофильного замещения водорода в азинах всочетании с конденсацией по экзоциклическому заместителю (схемы 70-72).
Примеров такихреакций немного, но они представляют перспективный удобный метод синтеза различныхконденсированных азагетероциклических структур.Первый пример подобного взаимодействия описан в работе [117]. 1,4-Хиноксалин-2карбальдегид 115 реагирует с этил-3-аминокротонатом 116 с образованием продуктануклеофильного присоединения атома углерода по карбонильной группе 117. Аддукт далееокисляетсяподдействиемперманганатакалия.Циклизация,протекающаякаквнутримолекулярное нуклеофильное замещение водорода, самопроизвольно не протекает иСхема 7033требует достаточно жестких условий – кипячение в ДМФА на воздухе.
В конечном итоге ссуммарным выходом 42% был получен 1,4-(дигидропиридо)[2,3-b]хиноксалин 118.На основе реакций такого типа могут сконструированы конденсированные системы не только сшести-, но и с семи- и пятичленными циклами. В работах [118] и [119] продемонстрированавозможность синтеза бензо-1,4-оксазепинохиноксалинов 120 и пирролохиноксалинов 122 изхиноксалинкарбальдегида 119 и аминохиноксалина 121 (схема 71):Схема 71В нашей научной группе было показано, что взаимодействие 2-хлорхинолин-3-карбальдегида123 с этил-3,3-диаминоакрилатом 124 приводит к смеси продуктов 125 и 126. Соединение 125является результатом атаки одной молекулы ендиамина по альдегидной группе с последующейнуклеофильной циклизацией и окислением. Второй продукт – дигидропиридин 126 представляет собой результат реакции Ганча.Схема 7234В отличие от предыдущей схемы 71, все стадии происходят one pot при комнатной температуре,образуется полностью ароматическая система бензо[h][1,6]нафтиридина 125[120].Оба примера описывают синтез орто-конденсированных азагетероциклических систем наосновенуклеофильногозамещенияводорода,сопровождаемогоциклизациейпоэкзоциклическому заместителю.1.3.3.Реакции азиниевых катионовКатионы азиния (схема 73) являются наиболее активными субстратами для S NH.
Всоответствии с резонансными структурами, кватернизация азинового атома азота фактическиприводит к появлению в ароматической системе целочисленного положительного заряда, чтозначительно повышает ее электрофильность.Схема 73Для реакций азиниевых катионов характерно образование устойчивых нейтральных σ Наддуктов. Это делает соли азинов наиболее удобными субстратами для изучения строенияпромежуточных соединений и установления механизма S NH.
Стабильность продуктовприсоединения возрастает с падением ароматичности в исходных азинах. Реакция замещения,идет в α- и γ-положение к азиновому атому азота.Среди азиниевых катионов выделяют следующие типы: N-оксиды (и их О-алкил и О-ацилпроизводные), N-алкил- и N-ацилазины, протонированные азины.Для N-оксидов и их О-алкил- и О-ацилпроизводных реакции SNH протекают наиболее легко.O-Алкилирование (так же как и О-ацилирование) значительно облегчает SNH, так как при этомв азиновом кольце появляется целочисленный положительный заряд, что значительноповышает его электрофильность.
Кроме того, становится возможным механизм кине-замещенияпри котором атом водорода удаляется в составе молекулы ROH (или RCO2H). В случае самихN-оксидов для ароматизации нужна кислота Льюиса или окислитель, так как гидроксид-анионявляется плохой уходящей группой[121] (схема 74).Схема 7435О-ацил-иаминоазиновО-алкиллпроизводные[122],[123]N-оксидов(схема 75).активноиспользуютсявсинтезе2-Схема 75N-Ацилазины, несмотря на доступность и высокую активность в реакциях S NH, используютсясравнительно редко из-за побочных процессов переноса ацильной группы на атом азотануклеофила.
Реакций замещения водорода в N-ацилазинах известно немного. Их удаетсяосуществить гладко только в случае использования тиоамидов, тиосемикарбазидов и некоторыханилинов в роли азотистых нуклеофилов (также известно несколько успешных примероввзаимодействия N-ацилазинов с О-нуклеофилами). Удаление ацильной группы можноосуществить лишь в редких случаях под действием окислителя [124,125] или в результатеотщепления молекулы альдегида (схема 76).Схема 7636Для хинолинов, изохинолинов и пиридинов известна реакция Рейссерта (схема 77), в которойпосле присоединения цианид-аниона к N-ацилазинам отщепляется молекула альдегида, однакоаналогичные примеры взаимодействия с азотистыми нуклеофилами неизвестны.Схема 77Протонированные азины по реакционной способности уступают N-оксидам и N-ацилазинам ииспользуются сравнительно редко, так как они способны дезактивировать азотистый нуклеофилза счет переноса протона.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
