Диссертация (1150113), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Помимо введения, диссертация включает в себялитературный обзор, обсуждение результатов, выводы, экспериментальную часть,список цитируемой литературы (включающий 202 наименования) и приложение.Литературныйобзорпосвященизвестнымметодамциклоизомеризациио-алкинил((гет)арил)((гет)арилов) и состоит из шести разделов. В экспериментальнойчасти изложены методики проведённых реакций, а также дано описание физическихсвойств и спектральных характеристик полученных в ходе работы соединений.Степень достоверности и апробация работы.
Основное содержание работыопубликовано в трех статьях в международных журналах: Tetrahedron Letters (2017, vol.58, P. 172–174); Tetrahedron (2017, vol. 73, P. 3939–3948); Chem.Het.Compd. (2017, vol.53, P. 1103–1113). Материалы работы доложены на четырёх конференциях: InternationalDombay Organic Conference Cluster DOCC-2016 (Dombay, 2016); Всероссийскаяконференция «Успехи химии гетероциклических соединений», Кластер конференций«Оргхим-2016» (Санкт-Петербург, 2016); 15th International Congress of Young Chemists"YoungChem2017" ( Lublin, Poland, 2017), Всероссийская конференция молодых ученых"Химия и технология гетероциклических соединений" (Уфа, 2017).71 Обзор литературыЦиклоизомеризация орто-алкинил((гет)арил)(гет)ариловПосколькуобъектамиисследованияданнойдиссертациисталиорто-алкинил((гет)арил)пиридины и пиримидины, а примеров их циклоизомеризациипрактически нет, литературный обзор посвящен реакциям их карбоциклическиханалогов, которые систематизированы по способам осуществления циклизации.Немногочисленные публикации, по циклоизомеризации орто-алкинил(арил)гетарилов,представлены в последней части.1.1 Пиролитическая циклоизомеризацияОсуществленный в 1974 году флэш-вакуумный пиролиз 2-этинилбифенила 1являетсяпервымописаннымвлитературепримеромциклоизомеризациио-этинилбиарилов.
Его нагревание при 700 °С/0.3 мм рт. ст. приводило к смесипродуктов, содержащей фенантрен 2 и бензо[a]азулен 3 в соотношении 72:28, спрактически количественным выходом (Схема 1.1) [45].Схема 1.1В дальнейшем интерес к такому превращению был обусловлен возможностьюпостроения полициклических ароматических каркасов, однако выходы продуктовреакции оказались низкими.
Так, в работах Скотта, где описаны разные подходы ксинтезу кластерной субъединицы фуллерена С60 – коранулена 5 – из 7,10диэтинилфлуорантена 4a, выходы не превышали 10% [46-48]. Соединение 5 было такжеполучено из бис-ТМС производного 7,10-диэтинилфлуорантена 4b, что позволилоувеличить его выход до 36% [49]. Синтез субъединицы фуллерена С70 7 осуществленпиролизом диэтинилаценафтофлуорантена 6 с выходом 20% (Схема 1.2) [50].8Схема 1.2Позже высокотемпературная изомеризация бифенила 1 упоминается в работе,посвященной его пиролизу под действием микроволнового излучения при 300 °С вприсутствии графита (Схема 1.3) [51].Схема 1.3Авторы отмечают, что уже через 1 минуту наблюдалась практически полнаяконверсия субстрата, целевой фенантрен 2 удалось получить с выходом 94%.1.2 Радикальная циклоизомеризацияРадикальная циклоизомеризация представлена только в двух работах.
В статье[52] приведено несколько примеров тандемной циклизации бифенилов 9, одно из колецкоторых содержит в орто-положении атом брома – триггер образования радикальногоцентра при действии трибутилстаннана и азобисизобутиронитрила (AIBN). Направлениереакции и выходы сильно зависели от природы заместителя тройной связи. Так,терминальные ацетилены реагировали с образованием флуорантенов 10 (выходы 11-48%), бутил- и ТМС-замещенные ацетилены давали многокомпонентные реакционные9смеси, а фенилацетилен превращался в замещенный ацефенантрилен 11 (R1 = Ph) свыходом 73% (Схема 1.4).Схема 1.4Недавно появилась статья [53] по радикальной циклоизомеризации различных2-этинилбиарилов.
Однако использование тех же реагентов, что и в предыдущей работе,не требовало наличия в исходной молекуле радикального триггера и приводило кформированию фенантролинового скелета не только из фенил-, но и из алкил- илигетарилзамещенных ацетиленов. Возможно, это объясняется более высокой температурой проведения реакции. Во всех случаях выходы продуктов превышали 60% (Схема1.5).Схема 1.51.3 Основно-катализируемая циклоизомеризацияЦиклоизомеризацияо-этиниларилов,инициируемаясильныминенуклео-фильными основаниями, нашла применение в синтезе производных коронена 15.
Данноепревращениеосуществляютнагреваниемдиимидатетракарбоновойкислотыдиацетиленилперилена 14 в толуоле в присутствии DBU; выходы варьируются вшироком диапазоне – от 7 до 95% (Схема 1.6) [54-61].10Схема 1.6Следует отметить, что в литературе нет примеров основно-катализируемойциклизации терминальных ацетиленов. Во всех случаях тройная связь имеет различныезаместители.Возможный механизм циклоизомеризации под действием оснований предложенБёртеном на примере синтеза фенантренов 18a,b [62]. Он с сотрудниками провелреакцию в одну стадию в кипящем NMP с использованием 0.2 эквивалента DBU ипоказал, что данное превращение, вероятно, протекает через стадию образования аллена17, путем его выделения после обработки исходного 2-(бензилэтинил)бифенила 16bедким кали в толуоле.
Последующее нагревание 17 в NMP или тетрадекане бездобавленияоснованияприводилокобразованию18bсаналогичнымидляодностадийного синтеза выходами (Схема 1.7).Схема 1.7В работе [55] установлено, что субстраты 14 с фенильным и трет-бутильнымзаместителями при тройной связи инертны к действию основания, что согласуется спредложенным выше механизмом, поскольку образование алленов из этих соединений11невозможно. Из общей картины выделяется статья [63], в которой описана циклизация(бис(п-хлорфенилэтинил)перилена 14 (R1 = n-propyl, R2 = 4-ClC6H4) в соответствующийпродукт 15 с выходом 74%, поскольку неясно, каким образом может протекатьизомеризация этого субстрата.Напримеребискарбазола19показанопредпочтительноенаправлениециклизации по 3,4-связи карбазолильного заместителя, а не по связи 2,3 (Схема 1.8) [64].Авторами проведены расчёты методом DFT, согласно которым энергия активации3,4-циклизации ниже, что соответствует экспериментальным данным.Схема 1.8Такжевэтихусловияхсвысокимвыходомполучензамещенныйтетраметоксифенантрен 23, использованный для синтеза алкалоида тилофорина (Схема1.9) [65].Схема 1.91.4 Циклоизомеризация, катализируемая металлами1.4.1 Pt-катализируемая циклоизомеризацияВариант циклоизомеризации, катализируемой металлами, является самыммолодым, и в то же время, представлен наибольшим количеством публикаций.
Перваястатья, посвященная данному типу превращений, опубликована Фюрстнером в 2002году [66]. В его работах исследовано влияние катализаторов и строения субстратов на12циклизацию о-этинилбиарилов 24 в толуоле. Для соединений с терминальной, метил- ифенилзамещенной тройной связью рутениевые и родиевые катализаторы оказалисьнеэффективными.
Хлорид галлия приводил к образованию продуктов 25 только судовлетворительными выходами, тогда как использование хлорида индия – к смесипродуктов 6-эндо и 5-экзо циклизации в практически равном соотношении. Наибольшийвыход был достигнут при использовании хлоридов платины (II) или трехвалентногозолота. В итоге, оптимальными условиями проведения реакции оказалось нагревание с5% мол. хлорида платины в толуоле при 80 °С, а необходимое время варьировалось впределах 10-24 часов (Схема 1.10).Схема 1.10Замыкание цикла в этих условиях провели на незамещенное, моно- и ди- метилили метоксизамещенное фенильное кольцо, нафталиновый фрагмент, а также напятичленные гетероциклы; целевые фенантрены 25 получены с выходами 54-95%.Следует отметить, что в отличие от о-этинилбиарилов, на изомеризации которыхосуществлялась оптимизация условий, для о-этинил(пиррол-1-ил)- и о-этинил(тиофен-2ил)бензолов с нетерминальной тройной связью эффективными катализаторамиоказались только хлориды галлия и индия.В случае субстратов с карбокси- или п-(метоксифенил)замещенной тройнойсвязью 26 даже при использовании PtCl2 происходило образование смеси продуктов6-эндо 27 и 5-экзо 28 циклизации (Схема 1.11) [66,67].13Схема 1.11Если заместителем при тройной связи был галоген, то использование PtCl2 неприводило к производным фенантрена.
В этом случае эффективным катализаторомоказался хлорид индия, который позволил получить продукты циклизации 31 свыходами 59-95%, тогда как с хлоридом золота (I) изомеризация сопровождалась1,2-миграцией атома галогена (Схема 1.12) [67,68].Схема 1.12Теоретические исследования циклоизомеризации под действием переходныхметаллов, влияния катализатора и строения субстрата на основе расчётов методом DFTпредставлены в публикациях [69,70].
Для объяснения образования продуктов 6-эндо и5-экзо циклизации, а также миграции галогена в случае субстратов, аналогичныхсоединениям 29, авторы провели сравнение геометрии и свободных энергийсоответствующих переходных состояний. Расчеты показали, что формированиефенантренов 33 должно происходить черезстадию образования платинового14циклопропан-карбенового интермедиата A, тогда как формирование флуоренов 32 –сразучерезпятичленныйинтермедиатB.Вцелом,вычисленныезначенияэнергетического барьера во втором случае оказались ниже, но фенантрены 33устойчивее, чем флуорены 32. Т.е.
речь идёт о кинетическом и термодинамическомконтроле реакции. Сложноэфирная группа при тройной связи дополнительно снижаетбарьер 5-экзо циклизации, а также может облегчать миграцию водорода. Это должноприводитькпредпочтительномуобразованиюфлуорена,чтоподтверждаетсяэкспериментальными данными (Схема 1.13).Схема 1.13Следует обратить внимание на работу [71], в которой циклизацией 1-арил-2этинилфенантренов 34a,b синтезированы 1-замещенные [5]гелицены 35a,b. Однакокроме гелиценов 35a,b получали и производные азулена 36,37. При использованиихлоридов золота (I) и (III) конверсия исходного материала не превышала 30%, ногелицены 35a,b были единственными продуктами реакции.
Проведение реакции с PtCl2в толуоле приводило к смеси продуктов, а замена растворителя на ацетонитрил илисмесь толуол:ацетонитрил позволила получить целевые соединения с выходами 44-66%.В таком сочетании катализатора и растворителей образование побочных продуктовпротекало лишь в незначительной степени (Схема 1.14).15Схема 1.1416На основании полученных данных авторы предлагают механизм, аналогичныйописанному в работах [69,70]. Он включает активацию тройной связи металлом (A) ипервоначальноеобразованиециклопропил-карбеновыхинтермедиатовВиВ’,дальнейшие превращения которых могут протекать по двум направлениям.
При разрывесвязи С1-С1’ трёхчленного кольца происходит образование интермедиата Уэланда (C), ипоследующая [1,2]-Н миграция приводит к стандартным продуктам циклизации 35.Помимо этого возможен разрыв связи С1-С6 с формированием азуленового цикла (D,D’). Тогда после миграции водорода образуются альтернативные продукты 36,37.Циклоизомеризацию способны катализировать соли не только Pt(II), но и Pt(IV).Так, в статье [72] описан синтез 1-аза[6]гелиценов 39 из 10-(2-этинилнафт-1ил)бензо[h]хинолинов 38 с использованием в качестве катализатора PtCl4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
