Диссертация (1155374), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Далее происходитнуклеофильная атака образовавшегося карбаниона по карбонильному атому углерода молекулыизатина. Завершает каскад реакций элиминирование гидроксильной группы и последующееприсоединение второй молекулы барбитуровой кислоты. Регенерируемый алкоголят-анионначинает новый цикл реакции.29Схема 48Этой же группой авторов изучена трёхкомпонентная каскадная электрохимическаяреакция между замещёнными изатинами, малононитрилом и барбитуратами [43] (схема 49).Схема 49Механизм этой реакции аналогичен механизму на схеме 48 (схема 50).
Центральнойстадией механизма так же является образование на катоде алкоголят-аниона, которыйотщепляет кислый протон от молекулы малононитрила.30Схема 50В литературе так же имеются сведения об электрохимическом синтезе азиридинов изалкенов и N-аминофталимида [44]. Процесс протекает на платиновых электродах вацетонитриле в присутствии ацетата триэтиламина (схема 51, таблица 15).Схема 51Таблица 10. Исходные алкены 96а-е, продукты и выходыАлкенПродуктВыход, %8594а95а31АлкенПродуктВыход, %7594б95б9194в95в8394г95г8194д95д4294е95еРеакция не стереоселективна. В её ходе образуются смесь диастереомерных продуктов95 в соотношении 50:50.
Процесс начинается с отрыва от двойной связи алкена электрона нааноде. Дальнейшая последовательная двойная атака катион-радикала на иминный атом азотаприводит к образованию азиридина (схема 52).Схема 5232Японским химикам удалось электролитическим методом провести внутримолекулярнуюциклизацию фталимидов 96а,б, имеющих α,β-ненасыщенный фрагмент при атоме азота [45](схема 53).Схема 53Реакция проводится на платиновых электродах с использованием электрического токасилой 100 мА. Механизм начинается с образования на катоде промежуточного карбаниона.Последующая внутримолекулярная циклизация приводит к образованию единственногоизомера 96’a, что можно объяснить стерическим препятствием образования изомера 96’б(схема 54).Схема 54Помимо различных способов электрохимической модификации индолов имеютсясообщения и об электролитических методах синтеза этих гетероциклов. Так, в исследованииамериканских химиков был разработан подход к получению α-фенилзамещённых индолов [39].Исходными соединениями являлись нитробензальдегиды 98а-д.
Их кипячение в ДМФА вприсутствии метилата натрия и каталитического количества диэтилбензилфосфоната (DBP)позволяет получать ненасыщенные о-нитростиролы 99а-д. Их дальнейший электролиз науглеродных электродах приводит к образованию целевых индолов 100а-д с выходами отумеренных до хороших (схема 41).33Схема 41Этотдвухстадийныйсинтезпозволяетсосреднимвыходомполучатьα-фенилзамещённые индолы.Индийскими химиками разработан метод построения замещённых индолин-2-оновэлектрохимическим методом [40]. Пропускание тока при помощи капельных ртутныхэлектродов через раствор исходных амидов в ДМФА позволяет получать целевые продукты102а-и с высоким выходом (схема 44).Схема 44Механизм реакции начинается с отрыва на аноде иодид-аниона (схема 45).Трансформация последующего радикала, в зависимости от его строения, может протекать подвум направлениям.
В первом случае происходит внутримолекулярная циклизация повинильному фрагменту, образование на аноде карбаниона и его последующее протонирование.Во втором случае циклизации не происходит, моментальное образование карбаниона ипротонирование приводит лишь к образованию продукта дегалоидирования.34Схема 45Авторы объясняют это тем, что более объёмные заместители при атоме азотапрепятствуют изомеризации исходных Z-ротамеров в Е-форму, в связи с чем винильная связьрасполагается близко к фенильному фрагменту, и происходит циклизация.
В случае менееобъёмных заместителей R2 происходит подобная изомеризация, и в случае Е-ротамеровциклизация невозможна. В таблице 11 приведены выходы продуктов циклизации идегалогенирования.Таблица 11. Исходные лактамы 101а-к, выход индолинонов 102а-к и продуктовдегалогенированияИсходныйлактамR1Me101аMe101бMe101вMe101гCl101дCl101еBr101жH101зH101иШ. Танг с коллегамиR2Индолинон, %Продукт дегалогенирования, %H75Me7010Et755Bn85Me75Bn80Bn85Me7510Bn80изучили образование индолонов 104а-к электролитическимзамещением протона в фенильном фрагменте амидов 103а-к [41] (схема 46).Схема 4635Электролиз проводился на платиновых электродах и позволяет получить замещённыеиндолы. Наилучшие выходы были достигнуты в смеси ДМФА/вода в присутствии в качествеэлектролита иодида калия.1.5 Электрохимическая функционализация пиридинаПиридин является одним из наиболее распространённых в природе гетероциклов, а егохимические превращения хорошо изучены.
С помощью электрохимических методов впиридиновое ядро могут быть введены разнообразные функциональные группы при этом, вряде случаев, удаётся достичь лучших результатов, чем в классических методах.Одним из наиболее ранних упоминаний является работа Голдшмидта и Мезингера,опубликованная в 1954 году [46]. Изучая поведение растворов пиридина в карбоновыхкислотах, авторы установили, что при пропускании через них электрического тока происходиталкилирование пиридина в α- и γ-положения (схема 55).Схема 55Таблица 12. Условия электролиза, соотношение и выход продуктов 105а-в и 106а-вКислотаУксусная, R=MeПропионовая,R=Etн-Масляная,R=н-PrМолярноесоотношениепиридин/кислота1:1.61:5Силатока, AСуммарныйвыход, %0.50.8Соотношениеизомеров105/1064.9:1.6 (а)4.1:3.3 (б)1:10.84.5:1 (в)858687Реакция начинается с отрыва электрона от карбоксильного аниона на аноде.
Полученныйрадикал декарбоксилируется до алкильного, который в свою очередь атакует молекулупиридина, в результате чего образуется нестабильный пиридиний-радикал, неподелённыйэлектрон которого локализован в положениях 2 и 4. Последующее взаимодействие пиридинийрадикала с алкил-радикалом приводит к продуктам 105а-в и 106а-в.36Американские химики исследовали электрохимическую реакцию между замещённымипиридинами и антраценом [47]. При этом было установлено, что взаимодействие идёт понуклеофильному типу.
Атом азота пиридина, выступающий в качестве нуклеофила, атакуетмолекулу антрацена по наиболее реакционноспособным положениям 9 и 10 (схема 56).Схема 56В качестве электролита использовался инертный хлорат лития, через растворпропускался ток количеством 2 Ф/моль.Французские химики установили, что при взаимодействии галогензамещённыхпиридинов с галогензамещёнными бензолами в условиях электролиза образуются αфенилзамещённые пиридины [48] (схема 57).Схема 57Для электролиза были использованы магниевые или цинковые электроды. В качествеэлектролита выступал комплекс бипиридин/бромид никеля (Bpy·NiBr2). Авторам так жеудалось синтезировать аналогичные диарены 111а-г через промежуточное образование цинкорганических интермедиатов 110Аа-г (схема 58).37Схема 58Этот метод позволяет препаративно получать арилзамещённые пиридины в одну стадию.Х. Хоршро с коллегами осуществили электрохимический синтез изоникотиновойкислоты [49].
При пропускании через реакционную смесь электрического тока силой 2.4 А ииспользовании в качестве катализатора никелевого комплекса происходило образованиецелевого продукта 112 (схема 59). Интересно отметить, что в отсутствии никелевого комплексапроисходит образование 4,4’-бипиридина 113. Для электролиза использовались графитовыеэлектроды, а в качестве электролита - перхлорат тетрабутиламмония.Схема 59Группа японских химиков под руководством Ю. Ли, изучая электролитическуюполимеризацию тиофена, использовали пиридин в качестве реагента для обрыва цепи [50](схема 60).38Схема 60Полимеризация осуществлялась при силе тока 0.1 А и напряжении 1.16 В.
Повышениемконцентрации пиридина, а также увеличением силы тока и напряжения удаётся селективноостановить полимеризацию на стадии образования соли 115.Изучая электролитическое замещение атома галогена в ароматических системах, Гомес исоавторы [51] исследовали процесс электролитического нуклеофильного замещения в молекуле4-хлорхинолина 117 и 3-хлорпиридина 119 (схема 61).Схема 61Процесс начинается с катодного восстановления иона Co2+ до Co0 и отщепления на анодеаниона хлора.
При этом образуется переходное состояние Ar-•Co+. Дальнейшая атака этогокомплекса на sp2-гибридизованный атом углерода в молекуле ненасыщенного эфира иэлиминирование молекулы уксусной кислоты приводит к образованию продуктов 118 и 120.Оригинальный метод получения пиридо[1,2-a]имидазолов был описан в работе [52]. НапервойстадииполучаютпромежуточныеN-(2-нитрофенил)пиридины123а-зпутёмкватернизации пиридинов 122а,б орто-хлорнитробензолами 121а-з при 90 ºС в течение 6 ч.(схема 62).39Схема 62Последующий электролиз солей 123а-з в водно-спиртовом растворе смеси приводит кобразованию целевых пиридо[1,2-a]имидазолов 124а-з (схема 63).Схема 63Таблица 13. Исходные имидазолы 127а-з, условия и выходы продуктовИмидазол 127СпиртабвгдежзMeOHEtOHEtOHi-PrOHi-PrOHi-PrOHСоотношениеcпирт:H2OH2OH2O1:11:11:21:12:11:1Выход, %63558286877362Σ94Интересно отметить, что электролиз метилзамещённой по пиридиновому кольцу соли123з приводит к образованию изомерных пиридоимидазолов 127Аз и 127Бз в соотношении25:75.
Предположительно, процесс начинается с превращения под действием электрическоготокааминогруппычетвертичныхсолей123воксим(схема64).Последующеевнутримолекулярное электрофильное замещение и элиминирование молекулы воды ихлороводорода из промежуточных соединений 125 и 126 приводит к образованию имидазолов127.40Схема 64Описанный метод позволяет в две стадии получать пиридо[1,2-a]имидазолы 127, синтезкоторых другими методами классической органической химией затруднителен.Группой китайских химиков проведено электролитическое фторирование пиридина [53].При пропускании через раствор пиридина в сухом ацетонитриле электрического тока (2.5 A)образуется 4-фторпиридин 128.
В качестве электролита используется смесь фторидатриэтиламина с фтороводородом (схема 65).Схема 65Реакция, по-видимому, начинается с отрыва на аноде электрона от молекулы пиридина.Вдальнейшемкобразующемусякатион-радикалуприсоединяетсяфторид-анион,апоследующее отщепление электрона и протона приводит к образованию целевого 4фторпиридина (схема 66).Схема 66Электрохимическое фторирование пиридина может быть осуществлено и в α-положение,что было продемонстрировано канадскими исследователями [54], путём пропусканияэлектрического тока через раствор пиридина в ацетонитриле, в присутствии комплекса41Me4NF·2HF и электролита Bu4NClO4 (схема 67). Для электролиза использовался платиновыйкатод и стальной анод.Схема 67Несмотря на низкий выход, данный метод позволяет селективно ввести атом фтора впиридиновое кольцо.Группой Смирнова разработан новый метод получения 4,4’-дипиридила из пиридина[55].
Он включает в себя две стадии, одной из которых является получение 1,1’,4,4’-тетрагидро4,4’-дипиридила 130 из пиридина электрохимическим методом (схема 68).Схема 68Реакционная смесь находилась в электролизёре, разделённом диафрагмой на анолитнуюи католитную камеру. Пропускание через неё электрического тока силой 3 А в течение 1.5 чпозволяло выделить быстро окисляющийся на воздухе продукт130, которыйбездополнительной обработки вводили в реакцию с оксидом серы (IV). Для электролизаиспользовали кадмиевый катод и платиновый анод.Подвергать электрохимическому замещению в пиридинах можно не только атомводорода, но и галогены. Так, действием электрического тока на смесь 2-бром- или 3бромпиридина и трифторбромметана получают соответствующие трифторметилпиридины 132и 133 с количественным выходом [27] (схема 69).Схема 6942Аналогичным образом в пиридиновое кольцо может быть введён алканоновыйзаместитель.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
