Диссертация (1150310), страница 2
Текст из файла (страница 2)
обзор). В связи с этим возникаетвопрос: будет ли успешно протекать фталимидоазиридинирование α,β-непредельных иминов (1-азабута-1,3-диенов), и если да, то какие типы гетероцикловмогут быть синтезированы на основе его продуктов? К этому нужно добавить, чтопри фталимидоазиридинировании фенилимина и диметилгидразона коричногоальдегида какие-либо индивидуальные продукты выделить не удалось, и только изфталоилимина коричного альдегида был получен с удовлетворительным выходомсоответствующий N-фталимидоазиридин [42].Поэтомувторымэтапомработысталоизучениеокислительногоприсоединения N-аминофталимида к иминам α,β-непредельных кетонов (1-аза-1,3диенам) 4,7 (Схема 2). В соответствии с этим были поставлены следующие задачи: синтезировать исходные α,β-непредельные имины 4,7; провести окисление N-аминофталимида в их присутствии, выделить иохарактеризовать полученные продукты; исследовать влияние на эту реакцию электронных и пространственныхфакторов.Схема 2По аналогии с азоалкенами (1,2-диаза-1,3-диенами) предполагалось, что для1-азадиенов с арильными и алкильными заместителями при атоме азота возможнообразование азиридинов 5 и/или пиразолов 6.
В то же время, мы рассчитывали, чтона фталимидоазиридинировании N-сульфонильных субстратов 7 не будет6сказываться наличие иминного атома азота, поскольку его нуклеофильность сильнопонижена соседней акцепторной сульфогруппой, и атака нитреноида должнанаправляться только на двойную связь.Заключительнымэтапомработысталоисследованиетермическогоповедения 2-имидоилазиридинов 5,8 (Схема 3). Мы ожидали, что в результатераскрытия азиридинового цикла по C–C связи в азавинилазометинилиды 9 далеемогут быть получены имидазолы 10. Варьирование заместителей при иминноматоме азота и при атомах углерода азиридинового цикла позволило бы изучить ихвлияние на возможность и ход данного превращения.Схема 3Положения, выносимые на защиту:Способ получения ди- и тризамещенных 5-(триметилсилилэтинил)оксазоловнаосновелегкодоступныхзамещенныхакриловыхкислотибис(триметилсилил)ацетилена.Образование1,3,5-триарилпиразоловсзаданнымрасположениемзаместителей в результате [4+1]-аннелирования 1,2,4-триарил-1-азабута-1,3-диенови синтетического эквивалента фталимидонитрена.Способсинтезанеизвестныхранее2-(N-сульфонилимидоил)-1-фталимидоазиридинов и их термическое расширение в N-сульфонилимидазолы,включающее внутримолекулярную миграцию сульфонильной группы.Научная новизна, теоретическая и практическая значимость работыВ результате проделанной работы разработан новый метод синтеза5-(триметилсилилэтинил)-1,3-оксазолов,основанныйна(триметилсилил)пропиноил)азиридинов,полученныхизтермолизелегко2-(3-доступныхзамещенных акриловых кислот и бис(триметилсилил)ацетилена.7Получениохарактеризованширокийрядранеепрактическинеисследованных 2-имидоил-1-фталимидоазиридинов.Показано, что от соединений с 1-азадиеновым скелетом можно перейти как к1-арилпиразолам, так и к 1-арилсульфонилимидазолам.
Определяющую роль вэтом играет заместитель при атоме азота в исходных α,β-непредельных иминах.Обнаружено,чтофталимидоазиридиновтермическоесопровождаетсяпревращение2-сульфонилимидоил-1-внутримолекулярной1,3-миграциейсульфонильного заместителя от одного атома азота к другому и приводит к менеестерически загруженным 1-сульфонилимидазолам.Методология и методы исследования. При выполнении диссертационнойработы использовались методы классической органической химии для синтезасоединений и современные инструментальные методы исследования (1D и 2Dспектроскопия ЯМР на различных ядрах, масс-спектрометрия, рентгеноструктурный анализ) для их характеристики и подтверждения строения.Содержание работы.
Диссертация изложена на 162 стр. и включает в себявведение, литературный обзор, обсуждение результатов, экспериментальную часть,выводы, список сокращений и условных обозначений, список цитируемойлитературы (177 наименований) и приложение. Основным предметом обсужденияв данной работе являются 2-ацил- и 2-имидоилазиридины и их превращение вазолы.
В соответствии с этим, литературный обзор посвящен реакциям расширенияазиридиновогоцикласнепосредственносвязанныминепредельнымизаместителями в азагетероциклы большего размера. Экспериментальная частьсодержит методики проведённых реакций, а также описание физических свойств испектральных характеристик полученных в ходе работы соединений.Степень достоверности и апробация работы. Основное содержаниеработы опубликовано в трех статьях в рецензируемых международных журналах[43-45].Результатыдиссертационногоисследованиядоложенынатрёхконференциях: VI Молодежная конференция ИОХ РАН (Москва, 2014); IXInternational conference of young scientists on chemistry «Mendeleev-2015» (SaintPetersburg, 2015); II Всероссийская молодежная конференция «Проблемы идостиженияхимиикислород-иазотсодержащихбиологическиактивныхсоединений» (Уфа, 2017).81. Литературный обзор1.1.Превращения азиридинов с непредельным заместителем впятичленные азотистые гетероциклыНаиболее общей реакцией винилазиридинов и их гетеровинил-аналоговявляется их изомеризация в пятичленные азолины.
Поскольку такие превращенияазиридинов с непредельным заместителем у атома азота протекают с разрывомсвязи C–N и обычно идут в схожих условиях (под действием нуклеофилов иликислот Бренстеда и Льюиса), они рассматриваются отдельно от реакций Cзамещённых азиридинов. Последние более разнообразны и могут идти с разрывомкак C–N, так и С–С связи.1.1.1. Превращения азиридинов с непредельным заместителем у атомаазота1.1.1.1.N-ВинилазиридиныУитлоком и Смитом было впервые показано, что под действием иодиданатрия N-винилазиридин 1* при нагревании превращается в бициклический1-пирролин 3 с выходом 37% (Схема 1*) [46].
Реакция протекает какпоследовательность двух стадий нуклеофильного замещения. Сначала иодид анионраскрывает азиридиновый цикл с образованием стабилизированного енолята 2, азатем происходит внутримолекулярная циклизация в пятичленный цикл.Схема 1Недавно опубликовано похожее превращение N-винилазиридинов 4 с двумясложноэфирными группами на конце двойной связи, проходящее с высокимивыходами уже при комнатной температуре (Схема 2) [47].*Нумерация соединений и схем в главах 1-2 независимая9Схема 2N-Винилазиридины 8, полученные действием этиленимина на дитиоацетали 7,в присутствии иодида калия изомеризуются в 4',5'-дигидроспиро[индол-3,3'пиррол]-2(1H)-оны 9 [48].
В результате дальнейших трансформаций этихгетероциклов были синтезированы спиропирролидиновые алкалоиды 10 (Схема 3).Схема 3Важноотметить,чтоключевымфактором,позволяющимпроходитьперегруппировке в 1-пирролин, является наличие электроноакцепторных групп придвойной связи исходных азиридинов, что способствует делокализации анионногоцентра в открытоцепном интермедиате (например, 2 или 5).101.1.1.2.N-АцилазиридиныПревращение N-ацилазиридинов в 2-оксазолины под действием иодида натрияв ацетоне известно как реакция Хейна [49-51]. Реакция протекает какпоследовательность двух стадий нуклеофильного замещения SN2 (Схема 4).Сначала происходит раскрытие азиридинового цикла иодид ионом с образованиеманиона, который далее внутримолекулярно циклизуется в 2-оксазолин.
Посколькуконфигурацияатакуемогоатомауглеродаазиридиновогоцикладваждыизменяется, суммарным результатом является её сохранение. Так, транс- и цис2,3-диметил-1-(4-нитробензоил)азиридины 11,14 превращаются соответственно втранс- и цис-4,5-диметил-2-(4-нитрофенил)-2-оксазолины 13,16 [50].Схема 4Однако на примере 1-ацетил и 1-ароил-2,3-диалкилазиридинов 17 былиобнаружены и некоторые отклонения от этой закономерности (Схема 5) [52].Схема 511При этом селективность раскрытия транс-азиридинов 17a была выше, чемдля цис-изомеров 17b. Первые давали смесь, состоявшую из 90-95% транс- и 105% цис-2-оксазолинов, а вторые – 40-90% цис- и 60-10% транс-2-оксазолинов.Однако потеря селективности для цис-азиридинов 17b наблюдалась только прииспользовании значительного избытка иодида натрия (до 5 эквивалентов).
Этирезультаты можно объяснить, если учесть, что в промежуточно образующемсяN-(2-иодэтил)бензамидном анионе может происходить повторное замещение атомаиода иодид-анионом, поступающим из реакционной среды (Схема 6, путь B).Большая склонность цис-азиридинов 17b вступать в побочный процесс связана сэнергетически выгодным превращением трео-изомера 20 в эритро-изомер 21, вкотором в заслоненной конформации, необходимой для циклизации, отсутствуетотталкиваниемеждуалкильнымигруппами(Схема6).Использованиекаталитического количества иодида натрия (10 мол%) позволяло в значительнойстепени подавить протекание побочного процесса, но это же приводило ксущественному замедлению реакции.Схема 6На примере 2-алкилазиридинов 22a,b и 2,2-диметилазиридина 22c показано,что иодид-анион атакует менее замещённый атом углерода, и образуются4-алкилоксазолины24a,b и 4,4-диметилоксазолин 24c (Схема 7) [49,53].Отмечается, что в качестве растворителя вместо ацетона можно использоватьацетонитрил, а как нуклеофильный промоутер – тиоцианат анион.12Схема 7ИзомеризацияN-ацилазиридинов в оксазолиныпротекаеттакжеподдействием кислот Бренстеда и Льюиса.
В этом варианте наблюдается обратнаярегиоселективность, и из 2,2-диметилазиридина 22c в концентрированной сернойкислоте был получен 5,5-диметилоксазолин 26 почти с количественным выходом(Схема 8) [49,54]. Предполагается, что при протонировании азиридинового атомаазота происходит разрыв его связи с более замещённым атомом углерода,поскольку при этом образуется стабильный третичный карбокатион 25. Егоциклизация с последующим депротонированием приводит к оксазолину 26.Схема 8В работе [55] сравниваются результаты изомеризации N-бензоилазиридинов в2-оксазолины в зависимости от действующего агента и характера замещенияазиридинового кольца. Азиридин 27a c трет-бутоксиметильным заместителем иазиридины 27b-d с объемистыми ацетальными функциями под действием иодиданатрия в ацетоне при комнатной температуре давали с высокими выходами только4-замещённые 2-оксазолины 28 – продукты, соответствующие внутримолекулярной нуклеофильной атаке на незамещённый атом углерода (Схема 9).13Схема 9Однако эти условия плохо подходили для азиридинов 29 со сложноэфирнойгруппой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
