Диссертация (1150220), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Такнагревание 3-фенил-2-формил-2Н-азирина 30a в толуоле при 200 °С в течение 24 ч дает3-фенилизоксазол 32a с выходом 80%.17Термолиз 2-ацил-2-галоген-2Н-азиринов приводит к 4-галоген-замещеннымизоксазолам.18,19 Так нагревание азиринов 30b,c, в кипящем толуоле в течение 5 часов,позволило получить изоксазолы 32b,c с почти количественными выходами (97 и 96%соответственно). Полагают, что термическое превращение 2-карбонил-2Н-азириновпротекает через промежуточное образование винилнитренов 31.17-1914Косвенным подтверждением возможности образования винилнитренов являетсяполучение трифенилиминофосфорана 34 при обработке 2,3-диарил-2Н-азирин-2карбоксамида 33 смесью Ph3P/CCl4.202.1.2. Фотохимические превращения изоксазол – 2Н-азиринХотя фотохимическое взаимопревращение изоксазолов и 2Н-азиринов былооткрыто давно,21 этот процесс на различных объектах и с привлечением современныхметодов исследования изучается досих пор. Облучение эфирного раствора3,5-дифенилизоксазола 35a светом с длиной волны 254 нм привело к образованию2,5-дифенилоксазола 37a с выходом 50%.
При неполной конверсии исходногосоединения в реакционной смеси был зафиксирован азирин 36a, выделенный с выходом12%. При облучении светом с той же длиной волны азирин 36a превращался в оксазол(выход 82%). При облучении азирина 36a светом с длиной волны более 300 нм,происходило обратное превращение в изоксазол 35a. Той же научной группой годомпозднее были опубликованы результаты, уточняющие более ранние данные, в частности─ оптимальные длины волн для проведения превращений соединений 35a,b-37a,b.2215С целью получения 2Н-азирин-2-карбоксамидов 39 были исследованы термолиз ифотолиз 4-незамещенных 5-аминоизоксазолов 38.23 Однако термолиз изоксазолов 38,23 вотличие от 5-аминоизоксазолов 12 и 14, замещенных по положению 4,10,11 приводил книзким и невоспроизводимым выходам продуктов 39.
В тоже время, при облученииизоксазолов 38 светом с длиной волны > 300 нм, азирины 39 были получены с выходами50-70%.По данным работы24 при облучении светом ртутной лампы растворов соединений40a,b в эфире были получены азирины 41a,b с выходами 52 и 30%, соответственно,тогда как термолиз 40a (200-250 °С) дал только 40% 41a.Облучение (3,5)[9]изоксазолофанов 42 светом ртутной лампы высокого давленияпривело к трансформации изоксазольного фрагмента в азириновый.25 Азирины 43 быливыделены с невысокими выходами и использованы в синтезе соответствующих[9]имидазолофанов.Облучение 3-ацетилизоксазола 44 светом с длиной волны 254 нм привело кобразованию диацетилацетонитрила 45 и диацетилазирина 46.26 Последний выделить вчистом виде не удалось, и его структура подтверждалась спектральными данными ипревращением при длительном облучении в оксазол 47.16Облучение изоксазола 23b в ацетонитриле, MeOD, бензоле, диоксане и1,2-диметоксиэтане светом с длиной волны 254, 300 и 350 нм приводит к азирину 24b.
Вто же время азирин 24d был получен только при облучении изоксазола 23d вацетонитриле светом с длиной волны 254 нм. Облучение как азирина 24d, так иизоксазола 23d светом с длиной волны 300 нм приводит к фоторавновесной смеси23d:24d 95:5.15При облучении смеси дизамещенных изоксазолов 48 и альдегидов 49 вместоожидаемых продуктов реакции Патерно-Бюхи 50 с хорошими выходами были получены2Н-азирины 51.27 В то же время, триметилизоксазол 52 дает бициклические оксетаны 53.Превращение изоксазолов в 2-ацилазирины, инициируемое облучением, нашлоприменениеводнореакторномтрёхкомпонентномсинтезететразамещённыхимидазолов 59.28 Конденсация реагентов 55 и 56 приводит к образованиюα-(алкилиденамино)нитрилов58,которыереагируютвосновныхусловияхацилазиринами 57, генерируемыми in situ при фотооблучении изоксазолов 54.17сВ последнее время для подробного изучения фотопревращений изоксазол ↔2Н-азирин→оксазолбылииспользованытакиеметодыисследованиякакнизкотемпературная матричная изоляция, лазерный флеш-фотолиз, инфракраснаяФурье-спектроскопия и др., а также квантово-химических расчёты.29-31 Фотолиз (222 нм)3,5-диметилизоксазола 26 в аргоновой матрице при 15К приводит к образованию вкачестве первичных фотопродуктов 2-ацетил-3-метил-2Н-азирина 28 и 3-ацетил-Nметилкетенимина 60, которые вероятнее всего образуются через общий интермедиат –ацетилвинилнитрен 27a.
При более длительном облучении (222 нм) последовательнобылиидентифицированы2,5-диметилоксазол29.30двадругихОбразованиепродукта:соединенийацетилнитрилилид61было61иподтвержденодополнительным экспериментом – облучением светом с длиной волны 340 нм, прикотором происходит превращение нитрилилида 61 в оксазол, а исходный изоксазол нереагирует.Исследование взаимопревращений 3,5-дифенилизоксазола 35a и 2-бензоил-3фенил-2Н-азирина 36a методом лазерного флеш-фотолиза, показало, что и изоксазол, и18азиринмогутслужитьпредшественникамикороткоживущеготриплетноговинилнитрена 27b. Согласно квантово-химическим расчетам триплетный винилнитрен27b имеет значительную спиновую плотность на β-углеродном атоме, что указывает нато, что нитрен 27b имеет значительный бирадикальный характер.312.1.3.
Каталитические превращения изоксазол – 2Н-азиринКаталитическое действие солей и комплексов переходных металлов наизомеризацию изоксазолов и 2-ацил-2Н-азиринов часто позволяет существеннопонизить температуру реакции. Это не только оптимизирует условия синтезов на основеизоксазолов и 2-ацил-2Н-азиринов, но и позволяет использовать соединения, которыепри высоких температурах претерпевают неконтролируемые превращения. Так,известно, что термическое превращение изоксазола 1a в азирин 3a происходит притемпературе около 200 °С.5 Вскоре, однако, было показано, что при применении вкачестве катализатора стеарата меди (II) это превращение можно осуществить всущественно более мягких условиях: нагревание раствора 1a в циклогексане в течение30 минут при 60 °С дает продукт 3a с выходом 60%.32Перегруппировка изоксазолов 62 в соответствующие азирины 63 происходит вприсутствии катализатора Линдлара в диоксане за 5-8 минут при температуре 80 °С.33Выходы азиринов составляют 87-99%, а отравление катализатора и прерывание реакциичерез несколько минут необходимы, чтобы избежать восстановления азиринов венаминоэфиры 64.Позднее были найдены катализаторы и условия, позволяющие осуществлятьподобные превращения с высокими выходами даже при комнатной температуре.19Авторы работы34 протестировали взаимодействие изоксазола 65а с различными солямипереходных металлов: FeCl2·4H2O, NiCl2, NiCl2·6H2O, Fe(acac)2 и CuCl.
Во всех случаяхбыл получен азирин 66а. Использование каталитических количеств (5-10 мол. %)хлорида железа (II) позволило провести изомеризацию 65а→66а в ацетонитриле за 2часа при комнатной температуре. Fe(acac)2 и NiCl2 также способствуют протеканиюреакции, однако для полного завершения реакции потребовался пятикратный избытокацетилацетоната железа, а для безводного хлорида никеля необходимо соблюдатьусловие полного отсутствия воды в реакционной смеси, что было подтвержденоотсутствием реакции при использовании шестиводной соли, NiCl2·6H2O.
Хлорид меди(I) оказался намного менее эффективным и его применение в пятикратном мольномизбытке привело лишь к частичной конверсии изоксазола за несколько дней.Хлорид железа(II) был применен для превращения изоксазолов 65b-e всоответствующиеазирины.Вовсехслучаяхазириныбылиполученысколичественными выходами. Было установлено что, наличие в 3-арильном заместителеэлектрондонора (OMe, 65с) приводит к ускорению реакции, тогда как нитро-группа(65b) замедляет прохождение реакции в 4 раза по сравнению с реперным соединением65а. Амино-изоксазолы реагируют намного медленнее и требуют большего количествакатализатора, даже по сравнению с изоксазолом 65b.Было установлено, что изоксазолы, содержащие в 5 положении алкильную илиарильную группу, в приведенных выше условиях инертны.
В более жёстких условиях(кипячение в ацетонитриле в присутствии 3,5-5 кратного мольного количества хлоридажелеза(II)) происходит восстановительное расщепление связи N-O с образованиеменаминов 67 и их циклических димеров. Исследование кинетики изомеризацииизоксазола 65a в азирин 66a, промотируемой Fe(II), показало что реакция имеет первыйпорядок с k=5,8*10-4 с-1 при 25 °С. На основании анализа полученных данных авторы20предложили механизм, включающий одноэлектронный перенос с металла на молекулуазирина.Обратный процесс, каталитическое превращение азиринов в изоксазолы,исследовался в ряде работ. Тот же хлорид железа(II) может быть использован дляпромотирования превращения азиринов в изоксазолы. Так сообщалось о примененииFeCl2 в качестве катализатора в расширении цикла производных 2Н-азирина 69,полученных превращением енаминонов 68 при действии PhI(OAc)2.35 В той же работебыла протестирована однореакторная процедура синтеза замещенных изоксазолов 70 изсоответствующих енаминонов.Обработка 3-фенил-2-формил-2Н-азирина 30a с помощью Mo(CO)6 в ТГФ прикомнатной температуре дает 3-фенилизоксазол 32a с выходом 81%.36 Использованиедимера циклопентадиенилдикарбонилжелеза или катализатора Граббса приводит кпревращению 3-фенил-2-формил-2Н-азирина 30a в 3-фенилизоксазол 32a с выходами 84и 90%, соответственно.37,38,39 По мнению авторов превращение происходит черезпромежуточное образование комплекса винилнитрена с металлом.Производныеродия(II)такжемогутбытьиспользованыдлякатализарассматриваемого превращения.
Так, действие Rh2(OAc)4 на 2-формил-2Н-азирины 71 внеполярных растворителях приводит к образованию изоксазолов 72.40 Бис-азирины 73 внеполярных растворителях также претерпевают превращение в соответствующие бисизоксазолы 74 при действии тетраацетата диродия или катализаторов Граббса второгопоколения. В тоже время, при использовании полярных растворителей и кислот Льюисав качестве катализаторов те же азирины превращаются в соответствующие производныеоксазола.4021Известен один пример внутримолекулярной трансформации изоксазола в азирин,обусловленный структурными особенностями изоксазолов 75, который существенноотличается от всех приведенных выше превращений.41 При действии сильныхоснований (NaH, t-BuOK, MeONa) в ДМФА на бензизоксазолы 75 происходитобразование аниона A, претерпевающего перегруппировку Небера, в которой феноксидион является уходящей группой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
