Диссертация (1150389), страница 8
Текст из файла (страница 8)
На основании значения энергии переходныхсостояний авторы объясняют высокую региоселективность процесса (для образования 27аΔGTS = 41.2 ккал/моль, для 27a' ΔGTS = 40.7 ккал/моль, в то время как для парырегиоизомерных аддуктов 43.9 ккал/моль и 46.4 ккал/моль). Кинетически более выгодным52является образование цис-изомера 27a', однако, разница в энергии составляет лишь 0.5ккал/моль. В то же время, образование транс-изомера является более выгоднымтермодинамически (ΔG27а = -10.6 ккал/моль, ΔG27а' = -3.6 ккал/моль).
Так же, как и дляреакции 1а с нитрилоксидом, топологический анализ функции локализации электроннойплотности показывает несогласованный «двух стадийный одношаговый» механизм прикотором связь С-N начинает образовываться, когда связь С-С уже практическиобразована.2.3.3 (3+2)-Циклоприсоединение нитронов к 1-винил-4,5-дигидро-1Н-бензо[g]индолуВ продолжение ранее проводившихся в нашей лаборатории работ по исследованиюреакции нитронов с винилпирролами [114] в рамках настоящей работы были изученыреакции нитронов различных типов с N-винилпирролом 1d, содержащим объемный4,5-дигидро-1Н-бензо[g]индольный фрагмент (Таблица 2.5).Таблица 2.5.
1,3-Диполярное циклоприсоединение нитронов к N-винилпирролу 1d.№123456R1PhPhPhPhPh4-ClC6H6R2Ph4-BrC6H6C(O)NHPhC(O)NH(p-Tol)CO2MeCO2MeR3HHHHCO2MeCO2MeВремя, ч19195.55.544Продукт29a29b29c29d29e29fВыход, %467152768570Нами было установлено, что, как и в случае использования диполярофилов 1a-c,реакция проходит строго региоселективно с образованием 5-пирролилзамещенныхизоксазолидинов. В случае альдонитронов реакция проходит с образованием цисаддуктов. В спектрах ЯМР 1Н реакционных смесей присутствовали сигналы, которыеможно отнести к минорному изомеру, однако, минорный изомер выделен не был.Строение аддуктов 29а-f было установлено на основании данных спектров ЯМР,ИК-спектров и масс-спектрометрии высокого разрешения. В спектрах ЯМР1Ннаблюдаются сигналы протонов изоксазолидинового цикла: два сигнала метиленовыхпротонов – д.д.д в областях в областях 2.82-3.08 и 3.35-3.39 м.д.
для аддуктов 29a-d, и при533.42 и 3.59-3.62 м.д. для аддуктов 29e, f, для аддуктов 29a-d также наблюдаются двасигналы метиновых протонов в виде д.д. в областях 4.70-4.86 и 6.60-6.66 м.д., дляаддуктов 29e, f – один сигнал, д.д при 6.65-6.66 м.д. Кроме того, во всех спектрахприсутствуют сигналы протонов 4,5-дигидро-1Н-бензо[g]индольного фрагмента иароматическихпротонов.Цис-ориентациязаместителейприС3иС5-атомахизоксазолидинового цикла аддуктов 29a-d установлена на основании сравненияхимических сдвигов и констант спин-спинового взаимодействия с данными, полученнымиранее для аддуктов нитронов с замещенными N-винилпирролами а именно: наблюдаетсядезэкранирующее влияние карбамоильной группы и экранирующее для ароматическогокольца [114].Образование преимущественно цис-изомера объясняется увеличением стерическоговзаимодействия между группами R и R1 в переходном состоянии, ведущем к аддукту странс-расположением заместителей при С3 и С5-атомах.2.3.4 (3+2)-Циклоприсоединение нитрилоксидов и нитронов к N-винилиндолуИзвестно, что индол и его производные, содержащие алкильный заместитель приатоме азота, вступают в реакции 1,3-диполярного циклоприсоединения с нитрилоксидами[115–118], нитрилиминами [119, 120] и азометинилидами [121–123] по связи С2-С3 собразованиеминдольнымгетероциклическихоксазолиновые,соединений,пиразолиновые,содержащихиликонденсированныепиррольныефрагменты.сПривнутримолекулярной циклизации карбонилилидов по этой же связи синтезированыиндольные алкалоиды (аспидофитин, миновин, виндолин) [124–127].Нами исследована регио- и стереоселективность взаимодействия N-винилиндола 1e с1,3-диполями: нитрилоксидами и нитронами.
При реакции N-винилиндола 1 снитрилоксидами 3c и 4, генерируемыми in situ из хлороксимов 16с и 18 соответственнопри обработке гидрокарбонатом натрия в толуоле, образуются продукты присоединенияпо N-винильной группе – 5-индолилизоксазолины 30a, b с выходами 67 и 72%. МетодомЯМР показано, что в реакционных смесях отсутствуют региоизомерные продуктыциклоприсоединения. Строение полученных соединений установлено на основанииспектральных данных: например, в спектре ЯМР 1Н соединения 30а кроме ароматическихпротонов имеются сигналы трех протонов изоксазолинового цикла: два сигнала54метиленовых протонов при 3.61 д.д (J 17.8, 4.3 Гц), 3.81 д.д (J 17.8, 9.9 Гц) и сигналметинового протона в положении 5 при 6.86 д.д (J 9.9, 4.3 Гц). В спектре ЯМР13Ссоответствующие сигналы атомов углерода изоксазолинового цикла находятся при 40.1(СН2), 86.3 (СН) и 155.4 (С=N) м.д.
ИК-спектры и масс-спектры высокого разрешениятакже подтверждают состав и строение продуктов.Взаимодействие N-винилиндола 1e как с альдонитронами 6a, b и 7a, c , так и скетонитронами 8a, b протекает региоселективно по N-винильной группе с образованием5-индолилизоксазолидинов 31a-f с 65–80% выходами (Таблица 2.6). Замена арильнойгруппы при С-атоме нитрона на более электроноакцепторную карбамоильную несказывается на региоселективности циклоприсоединения, региоселективность такжесохраняется при переходе к кетонитронам 8a, b.Таблица 2.6. 1,3-Диполярное циклоприсоединение нитронов к N-винилпирролу 1e.№R1R2R3123456PhPhPhPhPh4-ClC6H6Ph4-BrC6H6C(O)NHPhC(O)NH(p-Tol)CO2MeCO2MeHHHHCO2MeCO2MeВслучаеС,N-диарилнитроновВремя,ч132033556a,bПродукты31a, 31a'31b, 31b'31c31d31e31fреакцияСоотношениеВыход, %31:31'13:1498:1651:0781:0807175проходитсобразованиемпреимущественно цис-изомеров, в спектре 1Н ЯМР реакционной смеси наблюдаютсясигналы протонов, которые можно приписать транс-изомеру.
При этом соотношениецис/транс-изомеров для 31a:31a' составляет 13:1, а для изомеров 31b:31b' – 8:1. В случае55С-карбамоилнитронов 7a, c реакция идет с образованием исключительно цис-изомеров31c, d.Строение полученных соединений установлено на основании данных спектров ЯМР,ИК и масс-спектров высокого разрешения. В спектрах ЯМР 1Н аддуктов 31 присутствуютсигналы протонов изоксазолидинового цикла: два сигнала метиленовых протонов – д.д.д вобластях в областях 2.94-3.12 и 3.35-3.38 м.д. для аддуктов 31a-d, и в областях 3.37-3.39 и3.61-3.62 м.д. для аддуктов с кетонитронами 31e, f, для аддуктов 31a-d такженаблюдаются два сигналы метиновых протонов в виде д.д.
в областях 4.73-4.91 и 6.55-6.63м.д., для аддуктов 31e, f – один сигнал в области 6.59-6.61 м.д. Цис-ориентациязаместителей при С3 и С5-атомах изоксазолидинового цикла соединений 6a–d установленана основании сравнения химических сдвигов и констант спин-спинового взаимодействияпротонов изоксазолидинового цикла с данными, полученными ранее для аддуктов тех женитронов с замещенными N-винилпирролами [114].Таким образом, взаимодействие нитрилоксидов и нитронов с N-винилиндоломпротекаетрегиоселективноповинильнойгруппе,аналогичнореакциисN-винилпирролами.2.4 Реакции формального (3+3)-циклоприсоединения азометиниминов и нитронов кN-винилпирролам.2.4.1 (3+3)-Циклоприсоединение азометиниминовКак было показано в литературном обзоре, кислоты Льюиса нашли широкоеприменение как катализаторы в реакциях 1,3-диполярного циклоприсоединения дляпонижения температуры реакции и повышения селективности реакции, в частности, солиникеля, магния, цинка, серебра, меди.
Кроме того, известны примеры кислотнокатализируемого нуклеофильного присоединения пирролов и индолов к нитронам –1,3-диполям аллил-анионного типа [128-135]. Такие реакции приводят к образованиюпирролил- или индолилгидроксиламинов, соответственно.В данной работе нами была предпринята попытка использования кислот Льюиса, вкачестве катализаторов, для смягчения условий реакции (3+2)-циклоприсоединения.Однако, вместо ожидаемых продуктов (3+2)-циклоприсоединения, образующихся вреакциях азометиниминов на основе пиразолидин-3-она с N-винилпирролами безприменения катализаторов, были получены продукты формального (3+3)-циклоприсоединения.56На примере реакции азометинимина 5с с N-винилпирролом 1a нами былирассмотрены различные варианты условий проведения реакции (Таблица 2.7). Мыпробовали использовать 6 различных катализаторов, а также варьировали растворители итемпературу.Таблица 2.7.
Варьирование условий каталитического (3+3)-циклоприсоединенияазометинимина 5с к N-винилпирролу 1a.Mol %Раство- Темпера- Время, Выход 32с +1катализатора рительтура, °Сч32с', %Ni(ClO4)2*6H2O110PhCl120526+52Ni(ClO4)2*6H2O10CH2Cl2r.t.24Co(acac)2310PhCl1204ZrCl4410PhCl120318+8In(SO3Me)3510PhCl120116+traceNiCl2((C6H5)2PCH2)2620PhCl120530+227NiCl2((C6H5)2PCH2)220диоксан1001122+198NiCl2((C6H5)2PCH2)220DMF10059AgOС(O)CF310PhCl120340+12AgOС(O)CF31020PhCl120237+2AgOС(O)CF31110диоксан100529+15AgOС(O)CF31210PhMe100428+1511– из спектров ЯМР H реакционной смеси с использованием CH2I2 в качестве стандарта.№КатализаторВо всех рассмотренных случаях, за исключением использования Co(acac)2, а такжехлористого метилена и диметилформамида в качестве растворителей, реакция проходит собразованием смеси диастереомерных тетрациклических аддуктов 32с и 32сꞌ спреобладанием цис-изомера.
Однако, соотношение изомеров различалось в зависимостиот условий реакции. В спектрах ЯМР 1H реакционных смесей не наблюдалось сигналовдругих продуктов в заметных количествах.Наилучшие результаты были получены при использовании в качестве катализаторатрифторацетата серебра в хлорбензоле, поэтому данные условия были выбраны дляпроведения реакции. Катализатор брали в количестве 10 мольных процентов по57отношению к азометин-имину. Попытка увеличения количества катализатора до 20мольных процентов не привела к увеличению выхода циклоаддукта.Таблица 2.8. Каталитическое (3+3)-циклоприсоединения азометиниминов 5a-c к Nвинилпирролам 1a-c.R2R31R1+R2=(CH2)4HВремя,ч32R1+R2=(CH2)4OMe3R1+R2=(CH2)4R1№32a, 32a'Соотношениецис:транс17:1Выход,цис, %43Выходтранс, %-232b, 32b'22:147-Cl332c, 32c'4:1358Продукты4PhHH1032d, 32d'5:12755PhHOMe932e, 32e'7:116-6PhHCl1232f, 32f'5:12528H532g, 32g'5:12259OMe532h, 32h'6:123310Cl432i, 32i'5:1234OMe732j, 32j'11– По спектрам ЯМР H реакционной смеси3:16272-thienylHБыло установлено, что присоединение азометиниминов 5a-c к N-винилпирролам 1ac при добавлении трифторацетата серебра протекает региоселективно с образованиемсмесидиастереомерных8,9-дигидро-5Н-пиразоло[1,2-а]пирроло[1,2-d][1,2,4]триазин-7(11H)-онов 32 с преобладанием цис-изомера во всех случаях (Таблица 2.8).
Разделение иочистка продуктов реакции осуществлялись методом колоночной хроматографии насиликагеле с градиентным элюированием смесью гексан/этилацетат. Для установления58строения и состава полученных соединений были использованы спектральные методы имасс-спектрометрия высокого разрешения.В спектрах ЯМР 1Н (раствор СDCl3) цис-аддуктов 32a-j присутствуют: сигналпротонов метильной группы – дублет в области 1.32-1.71 м.д. (J = 5.9-6.1 Гц), квартетпротона СН-группы, связанной с метильной группой, с химическим сдвигом в области6.13-6.84 м.д. (J = 5.9-6.1 Гц), синглетный сигнал протона метиновой группы триазиновогоцикла в области 4.73-4.87 м.д.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
