Диссертация (1150398), страница 8
Текст из файла (страница 8)
4).Был выполнен расчет методом DFT распределения заряда в катионеG1, а также его геометрии. Значительный положительный заряд (0.21 е)локализован на атоме C1 индановой системы. Расчет геометрии частицыпоказывает, что фенильный заместитель при атоме С 3 индана образуетконический угол 120 (рис. 5), что выявляет большие стерическиепрепятствия для атаки молекулы арена с этой стороны плоскости цикла.Также расчеты показали, что энергия Гиббса индана cis-2a на 1.1 ккал/мольменьше, чем для индана 2а.0.46q 0.21 e120.00.46Рис. 5 Параметры катиона G1 по данным квантово-химических расчетов (метод DFT).Суммируя информацию по механизмам реакции бутенонов 1 саренами, можно заключить, что в исследуемых процессах могут приниматьучастие как моно- (А), так и дипротонированные (В) формы соединений 1.Итоговый путь реакции определяется как электрофильностью этих катионов,так и -нуклеофильностью аренов.
Катионы А, которые являются сильнымиэлектрофилами, реагируют даже с таким слабым -нуклеофилом, как бензол.С другой стороны, катионы А с меньшей электрофильностью способнывзаимодействовать с электронодонорными аренами (ксилолы, вератрол,тиофен). Если предполагать участие дикатионов В, то они являются оченьреакционноспособными частицами, которые взаимодействуют со всемиароматическими субстратами. Вероятно, во многих случаях реакция можетпротекать по смешанным механизмам с участием частиц А и В.602.5 Реакции 4-арил-3-бром- (3,4-дибром-) 1,1,1-трифторбут-3-ен-2-оновв суперкислотахСледующейгруппойисследуемыхобъектовбыли3-бром-(1i-n) и 3,4-дибром- (1о-u) 4-арил-1,1,1-трифторбутеноны.В TfOH при 20С бутеноны 1i-u давали сложные смеси олигомеров.Однако, при понижении температуры реакции до -60…-45С в FSO3 Hсоединения 1i-u гладко циклизуются в инденолы 16а-m (таблицы 6, 7).Строение соединения 16е подтверждено методом РСА (рис.
6).Таблица 6. Превращение бутенонов 1i-n в инденолы 16а-f в FSO3Hпри -60…-45С за 2-3 ч.№ИсходноеопытасоединениеT, Сt, чПродукт реакции(выход, %)OPh1HOCF3Br-60Br216a (87%)1iOHOCF32-60Br2MeBr16b (14%)OCF3BrMeMe-60BrClCF3Br1lCF316c (90%)OClHO21k4CF3Me1j3CF3-45HOCF3Br316d (70%)61OHOCF3CF35-60BrBr2MeOOMe16e (96%)1mO6-45BrMeOHOMeOCF3CF3Br316f (27%)1nТаблица 7. Превращения бутенонов 1о-u в инденолы 16g-m в FSO3Hпри -60С за 2 ч.OBrFSO3HCF3CF3Br-60 °C, 2 чBrRHOR16 g-m Br1o-u№ИсходноеПродукт реакцииопытасоединение(выход, %)BrPh1HOOBrCF3BrBr1o16g (98%)Br2OHOMeCF3BrCF3BrMeBr1p16h (54%)Br3CF3Ot-BuHOCF3BrCF3Brt-BuBr1q16i (93%)BrOClHOCF3BrCF34BrCl1rBr16j (87%)62BrOCF35HOBrCF3BrBrBrBr16k (95%)1sBrOCF36MeOHOCF3BrBrMeOBr16l (89%)1tBrOCF37MeSHOCF3BrBrMeSBr1u16m (66%)Механизм образования инденолов 16а-m заключается в первоначальномпротонировании карбонильной группы субстратов 1i-u, приводящем ккатионам I.
Последние имеют пониженный барьер вращения вокруг связи С 3С4 и подвергаются внутримолекулярной циклизации (схема 8). Похожеепревращение наблюдалась ранее при взаимодействии 3-бромзамещенных1,1,1-трифторбутенонов с вторичными аминами [41, 42], вследствиеизменения конфигурации двойной связи после присоединения амина поМихаэлю с последующим отщеплением HBr.Схема 8Проведены расчеты методом DFT электронных характеристик катионовI1-I6, генерируемых при протонировании 3-бромзамещенных бутенонов 1i-n(табл. 8). По сравнению с катионами А (см. раздел 2.1, табл.
1, 2), замещениеводорода при атоме С3 на бром ведет к повышению индекса глобальнойэлектрофильности частиц I в среднем на 1.05 эВ. Также можно отметить63небольшое повышение орбитального коэффициента НСМО на атоме С 2 (всреднем на 1.9 абс.%) и понижение его на атоме С 4 (в среднем на 1.7 абс.%).Распределение заряда на атомах С2 и С4 у катионов А и I отличаетсянесущественно (в пределах 0.03-0.05 е).По-видимому, увеличение общей электрофильности частиц I посравнению с катионами А и повышенная доля НСМО на атоме С 2 могутобъяснять склонность бромзамещенных бутенонов 1i-u к циклизации винденолы в отсутствие внешних -нуклеофилов, что нехарактерно длябутенонов с дизамещенной двойной углерод-углеродной связью 1a-f (см.раздел 2.3).Таблица 8. Результаты расчетов методом DFT электронных характеристиккатионов I1-I6, полученных из бутенонов 1i-n, соответственно.OHOH324RКатион№REВЗMO,эВH-11.21I13-Me-10.99I24-Me-10.91I34-Cl-11.00I43-MeO -10.38I54-MeO -10.53I6аПримечания.Индексв+3CF3Br41BrR1i-nEНСMO,эВ2ω,аэВ-8.2115.7-8.0815.6-7.9515.0-8.1616.1-8.0618.3-7.6114.1глобальнойCF31I1-I6k(C2)вНСMO,%0.41-0.240.0130.20.40-0.240.0129.70.39-0.24 -0.00127.40.40-0.24 -0.00427.20.40-0.240.00629.10.37-0.23-0.0325.3бэлектрофильности.Заряднаq(C2),б q(C3),бeeq(C4),бek(C4)вНСMO,%28.128.026.425.927.325.3атоме.Вклад АО в НСМО.Далее исследовали реакции бутенонов 1i-u с бензолом.
В TfOH при 20Столько для 3-бромзамещенных бутенонов 1i и 1m удалось селективнополучить продукты реакций 17а и 18, соответственно (схема 9). Соединение18 было выделено в виде единственного диастереомера, строение которогоподтверждено данными РСА (рис. 6).64OCF3 +PhCF3TfOHBr20 °C, 1 чBr1i17a68%F3COPhTfOHCF3 +Br20 °C, 1 чBrOMePhMeO1838%1mPhСхема 9Инденолы 16 реагируют с бензолом с большей селективностью, чембутеноны 1i-u.
Действительно, из соединений 16а,с,d в реакциях с бензоломв TfOH получены вещества 17а-c (схема 10). Ранее индены 17b,c неудавалось получить из соответствующих бутенонов 1k,l и бензола.HORCF3Br +RTfOHCF3Br20 °C, 1 чPh17a-c17, R= H (a), 65%; Me (b), 70%;Cl (c), 54%16a,c,d16, R = H (a),Me (c), Cl (d)Схема 10Наиболеевероятныймеханизмобразованияинденов17а-спредставляет собой следующее (схема 11). Инденол 16 протонируется поатому кислородаОН-группыипослеотщеплениямолекулыводыпревращается в инденильный катион J, распределение заряда в которомможно представить в виде мезомерных форм J и J.
Последний вступает вреакцию с бензолом, давая инден 19, который в условиях реакциипротонируется, образуя катион K. Этот катион переходит посредством 1,2сдвига в более стабильный катион бензильного типа L, который в результатедепротонирования дает окончательно инден 17.65XHOCF3BrCF3XH+CF3XBrBr-H2O16 a,c,dJ'CF3XJBr-H+LCF3XBrH+19 PhCF3[1,2]-H XPhCF3XJ''BrK+C6H6Br-H+PhPh17Схема 11Дибромбутеноны 1o,r,s в TfOH при 20С с бензолом образуют 2-бром-3трифторметил-1,1-дифенилиндены 20а-с с высокими выходами (схема 12).Для соединения 20a получены данные РСА (рис. 6).
При реакции третбутилзамещенного дибромбутенона 1q с бензолом происходит обмен третбутильной группы на водород с образованием индена 20а.BrOCF3R++ C6H6, TfOHPh Ph20a-cR = H (a), 80%; Cl (b), 76%;Br (c), 84%1o,r,s1, R = H (o), Cl (r), Br (s)OCF3 +ButBr20 °C, 1 чBrBrCF3XCF3+ C6H6, TfOHBr20 °C, 1 чBr1qPhPh20a54%Схема 12При использовании инденолов 16g-m в качестве исходных соединенийв реакциях с бензолом в TfOH получен ряд инденов 20a-e. Кромесинтезированных из соответствующих бутенонов соединений 20а-с (схема12) были получены и новые индены 20d,e, которые не удавалось селективнополучить напрямую из бутенонов 1p,u (таблица 9).66Таблица 9.
Реакции инденолов 16g-m с бензолом в TfOH при 20С за 1 ч.RHOCF3Br16 g-mCF3+ C6H6, TfOH RBr20 °C, 1 чBrPh Ph20a-e№ИсходноеПродукт реакцииопытасоединение(выход, %)HOCF3CF3BrBr1Br16gMeHOPhPh20а (46%)CF3CF3MeBrBr2PhBr16ht-BuHOPh20d (52%)CF3CF3BrBr3BrClHOPhPh16i20a (55%)CF3CF3ClBrBr4PhBr16jBrHOPh20b (73%)CF3CF3BrBrBr5PhBr16kMeSHOPh20c (74%)CF3CF3MeSBrBr6Br16mPhPh20e (23%)67Наиболее вероятный механизм получения соединений 20 включает всебя первоначальное протонирование бутенона 1 с образованием катиона I,который подвергается внутримолекулярной циклизации в инденол 16 (схема13). Последний в результате дегидроксилирования дает катион M, которыйатакует молекулу бензола с образованием индена 21.
В индене 21 имеетместо гетеролитический разрыв связи С-Br в бензильном положении, чтохарактерно для такого типа связей в суперкислотах [3], и он переходит вкатион N. Взаимодействие данного катиона с бензолом окончательно даетинден 20.XBrOCF3CF3X+C6H6BrBrXBr-H+BrBrPh21MCF3XBr-H2O16CF3CF3H+BrIXCF3BrBrBr1HOXCF3-H+BrXHOH++C6H6Br-H+PhN-HBrBrCF3XPhH+Ph20Схема 1316е1820аРис. 6 Структуры соединений 16е, 18, 20а на основе данных рентгеноструктурногоанализа.68Из серии проведенных реакций бромзамещенных бутенонов (1i-u) всуперкислотах можно сделать следующие выводы.1) 4-Арил-3-бром-(3,4-дибром-)-1,1,1-трифторбут-3-ен-2-оны в FSO3 Hпри -60…-45°С подвергаются циклизации в соответствующие 2-бром- (2,3дибром-) 1-трифторметил-1Н-инден-1-олы.2) В TfOH 3-бромзамещенные бутеноны и полученные из нихинденолы реагируют с одной молекулой бензола, образуя 2-бром-1трифторметил-3-фенил-1Н-индены,тогдакак3,4-дибромзамещенныебутеноны и соответствующие им инденолы взаимодействуют с двумямолекулами бензола, давая 2-бром-1,1-дифенил-3-трифторметил-1Н-индены.692.6 Исследование биологической активности инданов 2а-с,g-lИнданы 2а-с,g-l, благодаря наличию в структуре ароматического кольца,конденсированного с пятичленным циклом, имеют сходствос некоторымисинтетическими каннабиноидами, такими, как JWH015 [122] и LY320135[123] (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
