Диссертация (1150167), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Соотношение Z-/E- изомеров образующихсяалкенов 3 полностью совпало с соотношением их предшественниковдиастереомеров 2. Благодаря наблюдаемым стереохимическим особенностямреакции дегидрогалогенирования можно сделать вывод, что трансформация 2в 3 протекает стереоселективно как анти-Е2-элиминирование, а стереохимияпродуктов реакции однозначно определяется конфигурацией исходныхсубстратов. При этом Z-алкены 3 образуются из диастереомеров D1,имеющих конфигурацию (2RS, 3RS), и E-изомеры 3 получаются из D2 (2RS,3SR), как это изображено на схеме 6 с использованием проекций Ньюмена.HD11Ar'X2HArX2D1/ D2Ar' ArF3CArHAr2R, 3RXHилиAr'XArHH2R, 3SCF3Ar'3или3D2HH3Ar'CF33F3CAr'2S, 3S-HXCF3Ar3Ar'XAr2S, 3RAr-HXCF3Z-3CF3Ar' E-3Схема 6Вопрос определения конфигураций Z-и E-изомеров продуктов реакций3 может быть решен при помощи спектров ЯМР 1Н с использованиемкорреляций NOESY, с привлечениемлитературных данных, согласнокоторым сигнал винильного протона E-изомеров соединений 3 находится вболее низком поле по сравнению с Z-изомерами [35, 89].
На основании этих61спектральных данных оказалось возможным определить Z/E-стереохимиюобразующихся алкенов 3 и выяснить структуры их диастереомерныхпредшественников 2D1 и 2D2.Важно отметить, что реакция гидроарилирования алкена 1а являетсявысоко региоселективной, так как образующийся карбокатион атакует толькопара-положение замещенных аренов, что свидетельствует о наличиистерических требований со стороны промежуточных частиц А или В (опыты2, 3, 8, таблица 4).Затем были изучены реакции серии алкенов 1b-l, содержащихразличные заместители в ароматическом кольце, а также разные атомыгалогена при двойной связи (X = F, Cl, Br) с аренами в СF3SO3H (таблица 6).Аналогично реакциям вещества 1а (таблица 5), другие трифторметилзамещенные алкены 1b-l в присутствие аренов приводят к образованиюсоответствующих диарилэтанов 2k-zf. Реакции протекают с хорошимивыходами (до 96%).Дегидрогалогенирование хлор- и бром-производных 2k-y протекаетпри использовании спиртового раствора щелочи (KOH, этанол) или в системетрет.-BuOK–ТГФ.
Причем дегидробромирование протекает гладко даже прикомнатной температуре, в то время как дегидрохлорирование требуеткипячения в спиртовом растворе щелочи в течение 20 ч. Для отщепления HFданная реакция в системе КOH-EtOH оказались неприменимой дляопределения строения диастереомеров 2, так как элиминирование протекалонестереоселективно с образованием алкенов 3 с Z/E-соотношением 1:1,несмотря на то, что первоначальное соотношение диастереомеров 2 былоотличным от 1:1 (таблица 6).
Такое поведение фтор-замещенных алкеновозначает, что из-за сильных электронно-акцепторных свойств групп CF3 и F,отщепление HF из соединений 2 в KOH-EtOH, более вероятно, протекает помеханизму Е1cb, а не по механизму Е2 (в отличие от хлор- ибромзамещенныхсоединений2).Однакодегидрофторированиедиарилпропанов 2z-zf проходит стереоселективно при проведении реакции с62использованием трет.-BuOK в качестве основания в ТГФ, в результате чегосоотношение полученных конечных диарилпропенов 3 полностью совпадет ссоотношением исходных диастереомеров D1/D2 для 2z-zf.Таблица6.Гидроарилированиеалкеновв1b-lСF3SO3Hидегидрогалогенирование соединений 2b-zf до алкенов 3a-q.CF3Ar'H, CF3SO3HAr'CF3XОпытZ/Eсоотношениедля 13451b (83:17)1c (86 :14)1c (86 :14)1d (75 :25)1d (75 :25)61d (75 :25)1278910111213141516171819202122232425X1RXR в ArKOH-EtOH илиt-BuOK-ТГФRaArHбCF3-HX2Ar в 2, 3Ar'RZ-/E-323(выход,%)(выход,%)СоотношенияD1/D2 для 2и Z/E для 3ClClCl3-Me4-Me4-Me4-Cl4-Clбензолбензолeанизол eбензолеанизол ePhPh4-MeOC6H4Ph4-MeOC6H42k (78)2b (96)2l (66)2m (91)2n (81)3k (85)3b (87)3l (81)3m (85)3n (85)77 : 2371 : 2967 : 3375 :2563 :37Cl4-Cl1,2-Cl2C6H4 г3,4-Cl2C6H32o (91)3o (85)67 : 33ClClбензолг1e (91 :9) Cl 4-MeOPh2i (89)3i (94)83 : 17ганизол1e (91 :9) Cl 4-MeO4-MeOC6H42p (89)3p (91)–вератролг1e (91 :9) Cl 4-MeO3,4-(MeO)2C6H3 2q (27)3q (96)52 : 48бензолб1f(89 :11) BrHPh2r (88)3a (89)–в1f(89 :11) BrHпара-ксилол2,5-Me2C6H32s (67)3e (68)35: 651f(89 :11) BrHанизолв4-MeOC6H42t (95)3i (87)71 : 291f (89 :11) BrHвератролв3,4-(MeO)2C6H3 2u (80)3a (90)61 : 39б1g (75 :25) Br4-ClбензолPh2v (76)3m (95)66 : 34б1g (75 :25) Br4-Clанизол4-MeOC6H42w (52)3n (95)63 : 37г1h (91 :9) Br 4-MeOбензолPh2t (54)3i (87)53 : 47в1h (91 :9) Br 4-MeOанизол4-MeOC6H42x (91)3p (81)–1h (91 : 9) Br 4-MeOвератролг3,4-(MeO)2C6H3 2y (46)3q (96)52 : 481i (97 : 3)FHбензолбPh2z (78)3a (90)–в1j (97 : 3)F4-MeбензолPh2za (67)3b (88)59: 411k (97 : 3) F4-ClбензолеPh2zb (92) 3m (92)56: 44е1k (97 : 3) F4-Clанизол4-MeOC6H42zc (20)3n (82)64 : 361l (97 : 3)F 4-MeOбензолгPh2zd (90)3i (93)33 : 67г1l (97 : 3)F 4-MeOанизол4-MeOC6H42ze (58)3k (85)–3,4-(MeO)2C6H31l (97 : 3)F 4-MeOвератролд2zf (28)3b (87)51 : 49aMолярное соотношение 1 : арен 1 : 5, для бензола 1 : 17.
бкомнатная температура, 1 ч.в-10 C, 3 ч, растворитель CH2Cl2. гкомнатная температура, 0.5 ч. д-10 C, 0.5 ч,растворитель CH2Cl2. е60 C, 1 ч.63Суммируявыделитьрезультатыследующиепроведенныхосновныесерийпревращений,закономерноститеченияможнореакцийгидроарилирования алкенов 1.1) Протекание реакции существенно зависит от атома галогена X придвойной связи С=С. Бромзамещенные (X = Br) алкены 1f-h протонируются вCF3SO3H уже при –10C и легко реагируют с аренами (опыты 10-18, таблица3). Взаимодействие субстратов 1i-l, содержащих более акцепторные атомыгалогена X = Cl, F, с аренами имеет место либо при комнатной температуре,либо при более высокой температуре 60C (опыты 1-9, 19-25, таблица 3).2) Путь реакции зависит от донорно-акцепторных свойств заместителейв ароматическом кольце исходных алкенов.
Так, алкены 1d и 1k (X = Cl и F,соответственно), у которых в пара-положении ароматического кольцанаходится акцепторный заместитель, а именно атом хлора, труднопротонируются в CF3SO3H. Такие алкены вступают в взаимодействие саренами, главным образом, при повышении температуры до 60C (опыты 4,5, 21, 22, таблица 3). Напротив, алкены 1, которые содержат донорныезаместители в ароматическом кольце, реагируют уже при –10C или прикомнатной температуре (опыты 1, 7-9,16-18, 23-25, таблица 3).3) Связь C2–X (X = F, Cl, Br) в соединениях 2 стабильна и неразрывается в суперкислой среде в условиях проведения реакций, благодаряакцепторному влиянию соседней CF3-группы, несмотря на большоеколичество примеров расщепления данного типа связи под действиемсуперкислот.4)Вомногихслучаяхгидроарилированиепротекаетспреимущественным образованием одного из диастереомеров D1 или D2 (см.соотношение D1/D2 в таблицах 2, 3).
Тем не менее, однозначно установитькакими факторами это определяется сложно! Наиболее вероятно, чтодиастереомерное соотношение может зависеть от стерических факторов привзаимодействии промежуточных катионных частиц с аренами.64Несмотря на отсутствие четких закономерностей в данных постереоселективностиреакцийгидроарилирования,результатыподиастереомерному составу продуктов реакций могут пролить свет нареакционную способность катионов А и В.
В случае 2-фторпропенов 1i-l (X =F) стереоселективность процесса очень низкая. При первоначальном Z/Eсоотношении в исходных алкенах 1j-l 97 : 3, реакция приводит кобразованию соединений 2z-zf с соотношением диастереомеров D1/D2 от 33 :67 до 64 : 36. Такая потеря стереоселективности показывает, что в случаефторалкенов вероятность образования циклического фторониевого катионаминимальна.Следовательно,стереохимическийрезультатреакцииопределяется катионом типа А. Напротив, для бромзамещенных (X = Br)алкенов 1 образование галогенониевых ионов типа В является болеепредпочтительным, что может приводить к лучшим стереохимическимрезультатам.2.5 Процессы обмена арильных групп.Механизм и способы подавленияВнекоторыхслучаяхреакциигидроарилированияалкенов1осложнялись побочными процессами обмена арильных групп.
Так, врезультате взаимодействий алкена1а с хорошими π-нуклеофилами,например, ксилолами, анизолом или вератролом, при комнатной температурекроме целевых продуктов 2 образуются продукты обмена арильных групп. Вслучае пара-ксилола (таблица 7) при 20ºС, наряду с ожидаемым продуктомреакции 2е, было получено соединение 2zg (опыты 2,3, таблица 7).65Таблица 7. Обмен арильных групп в реакции алкена 1a с п-ксилолом.MePhCF3+ClZ-/E- 1aMeMeCF3CF3SO3HMeCF3Me+PhMeClClMeMe2e2zgопыт12345условия реакциипродукты реакциитемпература,соотношениесоотношениеобщий выходвремя, ч1a : пара-ксилол2e : 2zgпродуктов, %C1:1200.5олигомеризация1:5200.59:1901:52051 : 1.4371:5-100.251:0601:5-1031:089Для объяснения образования продукта арильного обмена 2zg, можнопредположить следующие возможные механизмы.
В условиях реакции всуперкислоте в первоначально образующемся диарилпропане 2е происходитпротонирование либо фенильной группы, либо связи C1–CAr с образованиемтрехцентровой двухэлектронной связи [9]. Последующее элиминированиемолекулы арена приводит к образованию соответствующего бензильногокатиона.
В случае отщепления молекулы бензола образующийся карбокатионреагирует с пара-ксилолом, и конечным результатом реакции являетсяпродукт арильного обмена 2zg (cхема 7).MeMeCF3MeH CH ClMeMeCF3PhClMeCF3SO3Hили-PhHMeCF3MeMeMeHCClMeMeCF3ClMe2zgH CHMeCF3ClСхема 7В таблицах 8, 9 приведены примеры аналогичного обмена арильныхгрупппривзаимодействиипара-метоксифенил-замещенныхтрифторпропенов 1h и 1l с вератролом. При комнатной температуре за 0.5ч в66обоих случаях процесс обмена протекает настолько глубоко, что в результатесинтеза выделены все возможные в данном случае комбинации арильныхзаместителей в конечных продуктах гидроарилирования: 2y, 2zh, 2x в случаетрифторпропена 1h, а также 2zf, 2zi, 2ze в результате трансформациитрифторпропена 1l.Таблица 8. Обмен арильных групп в реакциях алкена 1h с вератроломMeOMeOOMeOMeMeOOMeCF3CF3SO3HOMeCF3+BrMeOCF3+BrBr1hMeOMeOOMe2zh2yусловия реакцииBrMeO2xпродукты реакциитемпература,Cвремя, ч1соотношение1h : вератрол1:52021:5-10опытCF3+общий выходпродуктов, %0.5соотношение2y : 2zh : 2x2.9 : 2.4 : 10.252.5 : 1 : 7885Таблица 9.
Обмен арильных групп в реакциях алкена 1l с вератроломMeOMeOOMeOMeMeOOMeCF3OMeCF 3SO3HCF3+FMeO1lMeOMeOусловия реакциисоотношение температура,1l:вератролCCF3+FF2zfопытCF3+OMe2ziFMeO2zeпродукты реакциисоотношение2zf : 2zi:2zeобщий выходпродуктов, %4:4:16311 : 1.220время,ч0.521:5-100.251::1931:5-1011.3 : 1: 96Понижение температуры реакции ниже 0С в некоторой степенипозволило уменьшить глубину протекания обмена арильных групп, но67полностью подавить его не удалось (опыт 2, таблица 7; опыт 3, таблицы 9).Это связано с тем, что пара-метоксифенильный заместитель является оченьхорошей уходящей группой.Следуетотметитьдваважнейшихусловиядляпротеканиягидроарилирования алкенов 1 и обмена арильных групп: температурареакции и соотношение исходного алкена и арена.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
