Диссертация (1150310), страница 8
Текст из файла (страница 8)
и ~ 63 м.д., соответственно.2.4.Окислительное присоединение N-аминофталимида к N-арилиминамхалконовОкислительноеприсоединениеN-аминофталимидакN-арилиминамхалконов 8a-n привело к образованию пиразолов 31 с хорошими выходами (Схема14), за исключением иминов 8h,i с электроноакцепторными ароматическимизаместителями. Однако этого удалось достичь только при использовании большогоизбытка N-аминофталимида и тетраацетата свинца. Согласно данным ТСХ, одногоэквивалента этих реагентов оказалось недостаточно для полной конверсии имина8с, и соответствующий пиразол 31с был получен с выходом всего 35 %.Использование двух эквивалентов реагентов позволило повысить его выход до52 %, а трех – до 58 % при полной конверсии исходного соединения, поэтому далеево всех опытах использован трёхкратный избыток азиридинирующих реагентов.Реакция протекала в течение нескольких минут при комнатной температуре.Пиразолы 31a-n были выделены с помощью колоночной хроматографии насиликагеле.
Спектры ЯМР1H и температуры плавления известных ранеесоединений 31a и 31g хорошо согласуются с литературными данными. Всеостальные вещества получены впервые и охарактеризованы спектрами ЯМР 1H, 13Cи данными HRMS (ESI).Классический синтез пиразолов из гидразинов и 1,3-дикарбонильныхсоединений или их синтетических эквивалентов часто приводит к смесямрегиоизомеров [143,144]. В противоположность этому, в рассматриваемой реакции59получаются пиразолы, в которых расположение заместителей однозначно задаетсяструктурой исходных непредельных иминов.Схема 141-азадиенR1R2R38aHHMe31a758bMeHOMe31b728cMeHCl31c588dMeHBr31d558eMeHCO2Me31e468fOMeHMe31f678gOMeHCl31g598hOMeHCN31h318iOMeHNO231i248jClHOMe31j688kClHMe31k708lNO2HOMe31l638mMeOMeOMe31m548nMeNO2OMe31n50Побочнымиимидоилазиридины,продуктамитутполучающиесяпиразол Выход (%)являютсяврезультатеожидавшиесяизначально[2+1]-циклоприсоединениянитреноида по связи C=C.
К сожалению, эти соединения не удавалось выделить вчистом виде с помощью колоночной хроматографии на силикагеле из-запротекания гидролиза. Так, для соединения 8a в результате разделения60реакционной смеси были получены лишь фракции, содержащие, согласно спектрамЯМР 1H, кроме имидоилазиридина 9a, продукт его гидролиза – бензоилазиридин32, синтезированный в нашей лаборатории ранее азиридинированием халкона [84](Схема15).ИзN-алкилиминов8o,pиN-(4-метоксифенил)иминабензилиденацетона 8r получены лишь сложные многокомпонентные смеси, изкоторых ни пиразолы, ни 2-имидоилазиридины выделены не были.Схема 15Тем не менее, путём раскристаллизации смеси продуктов реакции с иминами8h,i мы смогли выделить не только пиразолы 31h,i, но и имидоилазиридины 9h,i(Схема 16).Схема 16Спектры ЯМР 1H растворов соединений 9h,i в CDCl3, снятые при комнатнойтемпературе, оказались плохо трактуемы из-за уширения нескольких сигналов, чтоговорит о наличии в их растворах быстрых в шкале времени ЯМР динамическихпроцессов, однако при -20 °С в них уже чётко видны 3 комплекта сигналов,отвечающих трем изомерным формам в соотношении 0.14/0.16/1.00 для 9h и0.13/0.13/1.00 для 9i.Известно, что у N-фталимидоазиридинов барьер пирамидальной инверсииазиридинового атома азота настолько высок, что при комнатной температуресигналы двух инвертомеров в их спектрах ЯМР наблюдаются раздельно.
Болеетого, их коалесценции обычно не удаётся достичь даже при нагревании растворов61вплоть до температуры разложения этих азиридинов [145]. Поэтому можнополагать, что уширение сигналов в спектрах ЯМР азиридинов 9h,i при комнатнойтемпературе не связано с инверсией эндоциклического атома азота, а обусловлено,скорее всего, быстрой (E/Z)-изомеризацией по связи C=N, наблюдавшейся уже висходных иминах.Схема 17Учитывая присутствие в молекулах азиридинов 9h,i двух стереогенныхэлементов, можно было ожидать наличия в их низкотемпературных спектрах ЯМРсигналов четырех стереоизомерных форм, однако одну из них зафиксировать неудалось.
При -20 °С в спектрах ЯМР 1H соединений 9h,i имеются три парыхарактеристичныхдублетовпротоновазиридиновогоцикласнемногоразличающимися величинами вицинальных КССВ. Эти сигналы для основнойформы азиридинов 9h (9i) наблюдаются при δ 3.97 (3.98) (H2) и 4.80 (4.80) (H3) м.д.,одной минорной формы – при 4.33 (4.34) (H3) и 4.94 (4.95) (H2) м.д., а второй – при3.56 (3.61) (H3) и 5.40 (5.43) (H2) м.д. Значения вицинальных КССВ 3J = 5.2-5.8 Гцуказывают на транс-расположение протонов азиридинового цикла во всех трехформах обоих соединений. В спектрах ЯМР13C сигналы азиридиновых атомовуглерода основной формы располагаются при δ 50.8 (51.1) (C3) и 52.3 (52.2) (C2)м.д., первой минорной формы - при 47.2 (47.2) (C2) и 52.8 (53.0) (C3) м.д., а второй –при 42.6 (42.8) (C2) и 51.7 (51.7) (C3) м.д. Соотнесение сигналов протонов и атомовуглерода проведено с помощью спектров HSQC и HMBC 1H-13C.Для определения пространственной структуры этих изомерных форм мысняли спектр NOESY 1Н-1Н соединения 9i при -55 °С, поскольку при этойтемпературе переходы между формами почти полностью заторможены.
Однако изнего на основании наличия кросс-пика между сигналами δ 6.48 (HoC) и 7.47-7.5062м.д. (HoA, HoB) удалось сделать только вывод об (Е)-конфигурации связи C=N восновной форме. Об ориентации фталимидного заместителя можно судить наосновании того, что он, как правило, дезэкранирует син-расположенный к немупротон, а неподеленная пара эндоциклического атома азота, наоборот, егоэкранирует [139,142]. Так как в основной форме [syn-, (E)-N] 9i величинахимического сдвига протона H2 (3.98 м.д.) намного меньше, а протона H3 (4.80 м.д.)- намного больше, чем в двух других формах (δ(H2) = 4.95 [anti-, (E)-N], 5.43 [anti-,(Z)-N] и δ(H3) = 4.34 [anti-, (E)-N], 3.61 [anti-, (Z)-N] м.д.), и последовательностьэтих сигналов инвертируется, можно заключить, что в основной формефталимидный заместитель и протон Н3 ориентированы син-, а в минорных – антипо отношению друг к другу (аналогично и для 9h) (Схема 17).
Посколькуповышение температуры от -55 °С до 25 °С практически не влияет на вид сигналовосновной формы азиридина 9i в спектре ЯМР 1H (исключение составляют сигналыфталимидного заместителя), очевидно, что процесс (Е/Z)-изомеризации по связиC=N в ней сильно замедлен или не идёт вообще, скорее всего, по стерическимпричинам(невыгодность(Z)-конфигурациииз-засоседстваобъёмистойфталимидной группы).Для определения конфигурации связи C=N в легко переходящих друг в другаминорных формах мы использовали то обстоятельство, что при цис-расположениизаслоняющих друг друга арильных заместителей в спектрах ЯМР 1H проявляетсяих взаимное экранирование. Наиболее чувствительными к этому эффектуоказываются орто-протоны фенильного кольца B (HoB).
Для одной минорнойформы [anti-, (Z)-N] соединений 9h,i их сигнал располагается в области δ 8.03-8.10м.д., а для другой [anti-, (E)-N] он входит в мультиплеты при 7.23-7.38 м.д. То, чтоминорные формы соединений 9h,i имеют противоположную конфигурацию связиC=N, ясно из спектров ЯМР 1H, снятых при комнатной температуре.
Как и вспектрах исходных иминов, из-за быстрой в шкале времени ЯМР изомеризацииC=N связи в минорных формах происходит уширение части сигналов, а сигналыметокси-групп коалесцируют в один.Наконец, пространственное строение азиридина 9i подтверждено даннымиРСА, согласно которым его структура в твердой фазе отвечает его основной форме[syn-, (E)-N] в растворе CDCl3 (Рис.
2).63Рисунок 2. Структура азиридина 9i по данным РСА.Переходя к обсуждению механизма наблюдаемых превращений, нужноотметить, что при окислении N-аминофталимида тетраацетатом свинца вприсутствии азосоединений получаются стабильные 1,3-диполи – N-фталимидоазимины, соответствующие формальному присоединению фталимидонитрена поНЭПатомаазотаазогруппы(раздел1.1.2.5.).Азоалкенывусловияхокислительного аминоазиридинирования давали не только 2-азоазиридины, но и2H-1,2,3-триазолы. Позднее, однако, было показано, что в условиях кислотногокатализа 2-азоазиридины превращаются в 1,2,3-триазолы.Образование пиразолов 31 можно было бы трактовать как результатпервоначальнойатакинитреноидапосвязиС=С,сопровождающейсяизомеризацией азиридинов 9 в пиразолины 33 в результате разрыва связи C–N идальнейшей ароматизации последних (Схема 18).
Однако оказывается, чтоазиридины 9 не являются промежуточными продуктами в этом превращении. Так,выдерживание содержащих азиридины реакционных смесей в течение несколькихчасов не приводит к увеличению выходов пиразолов, да и окислениеN-аминофталимидатетраацетатомсвинцавприсутствиивыделенныхимидоилазиридинов 9h,i не дает пиразолы 31h,i, т.е. в условиях реакции этопревращение также исключается. Более того, на силикагеле происходит толькогидролиз имидоилазиридинов до ацилазиридинов. Поэтому последовательностьпроцессов, приводящая к пиразолам 31, на наш взгляд, начинается с атакинитреноида по неподеленной электронной паре иминного атома азота; приводящейк винилазометиниминам 32 (Схема 18). Эти илиды далее претерпевают641,5-электроциклизацию в пиразолины33, которые после элиминированияфталимида дают конечные соединения 31.Схема 18Предложенныйнамимеханизмподразумевает,чтоприснижениинуклеофильности атома азота в имине более реакционноспособным центромстановится C=C связь, и легче идет образование азиридина.
Это полностьюсогласуется с тем фактом, что для иминов 8h,i с сильно акцепторными арильнымизаместителями у атома азота выходы соответствующих пиразолов низкие, и в то жевремя, возможно выделить азиридины 9h,i с хорошими выходами.2.5.Окислительное присоединение N-аминофталимида к α,βнепредельным N-арилсульфонилиминамНа примере N-арилиминов 8h,i с сильными электроноакцепторнымизаместителями в арильном кольце при атоме азота было установлено, что для нихазиридинирование двойной связи C=C становится более предпочтительнымнаправлением, чем образование пиразолов. Поэтому мы предположили, чтоокислительное присоединение N-аминофталимида к 1-азадиенам 12 с сильноэлектроноакцепторной сульфогруппой при атоме азота приведет только к2-имидоилазиридинам.
И действительно, здесь в большинстве случаев нами былиполучены с хорошими выходами имидоилазиридины 13a-o с различнымхарактером замещения (Схема 19).65Схема 19Полной конверсии (согласно данным ТСХ) иминов 12a-o, за исключениемстерически загруженного соединения 12k, удалось достичь при использованиидвухэквивалентовN-аминофталимидаитетраацетатасвинца.Очистка2-имидоилазиридинов 13 с помощью хроматографии на силикагеле затруднена изза протекания гидролиза по иминогруппе. Однако эти соединения практическинацело кристаллизуются в чистом виде из концентрированных растворовдихлорметанапридобавлениипримернотрехкратногообъёмаметанола.Азиридины 13a-o получены впервые и охарактеризованы спектрами ЯМР 1H, 13C иданными HRMS (ESI).Хотясильноокислительногоскрученныеимины12l',m'фталимидоазиридинирования,изневступаливреакциюихстереоизомеров12l,mуспешно получены тризамещенные азиридины 13l,m.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
