olympiada2010 (Олимпиады по органической химии)

^{О Л И М П И А Д А}

№1. Для стереоселективного синтеза изомеров 3-гидроксиглутамовой кислоты была предложена следующая схема превращений:

TBDMS: трет-бутилдиметилсилил; KHMDS: бис(триметилсилил)амид калия

Расшифруйте схему превращений. Предложите способ синтеза соединения 1 из доступного природного оптически активного исходного соединения. Предложите механизм и объясните причину стереоселективного образования цис- и транс-изомеров соединения 2. (20 баллов)

№2. Гидрохлорид этилового эфира глицина может реагировать с нитритом натрия с образованием двух соединений – А (C₄H₆N₂O₂)и В (C₄H₆ClNO₃). Чем отличаются условия этих двух реакций, если известно, что и соединение А, и соединение В могут реагировать с фенилацетиленом. При этом соединение А реагирует в присутствии Cu(I) с образованием аддукта С (C₁₂H₁₂N₂O₂), а соединение B – при добавлении триэтиламина с образованием аддукта D (C₁₂H₁₁NO₃). Приведите структурные формулы соединений A – D и схемы всех упомянутых реакций. (10 баллов).

№3. В поисках новых противовоспалительных средств был предложен способ синтеза пиразолохинолизинов, представленный на схеме:

Предложите механизм для указанного превращения и синтез исходного соединения из малондинитрила, ацетоуксусного эфира, пиперидина, анилина и ДМФА. (10 баллов)

№4. При гидролизе эфира циклопропанкарбоновой кислоты (1) неожиданно был получен продукт перегруппировки (2), а в условиях енолизации он превращается в соединение (3). Предложите механизм этих перегруппировок, если известно, что в первую вступает только экзо-изомер, а во вторую – эндо (10 баллов)

2 0 1 0.

№5. Анодным окислением раствора 4-метилбензилхлорида в ацетонитриле был с выходом 70% получен продукт состава С₁₆Н₁₃N₃. Используя приведенные ниже спектральные данные, предложите структурную формулу для данного соединения, а также механизм его образования. IR (KBr) 3039, 2925, 2223, 1611, 1573, 1552, 1540, 1513, 822, 774, 518 cm^-1. ¹Н NMR (300 MHz, CDCl3) δ: 7.35-7.43 (m, 4H), 2.85 (s, 6H), 2.44 (s, 3H). ¹³С NMR (75.4 MHz, CDCl3): 21.7, 24.9, 107.5, 115.6, 128.8, 130.1, 130.2, 141.8, 157.1, 165.3. (10 баллов)

№ 6. На схеме приведены условия и данные по синтезу из доступного о-бромвинилбензола двух азагетероциклов различных типов. Известно, что P₁ реагирует с гидридом натрия в ДМФА, а P₂, напротив, связывает газообразный HCl в эфире. Установите структуры промежуточных полупродуктов трансформации, определите строение конечных продуктов и предложите механизмы реакций для последней стадии.(15 баллов).

a: Mg, THF, (EtOOC)₂, -78^oC; b: NaBH₃CN, THF-H₂O-AcOH(70%); c: MsCl, Et₃N, CH₂Cl₂, 0^oC(88%); d:NaN₃, DMF, 0^oC(88%); e: MePh, 100 ^oC, 3ч(94%); f: K₂CO₃, EtOH, DMI, 40 ^oC; MePh, 100 ^oC, 3ч; [O]-air-6ч(82%). DMI:1,3-диметил-2-имидазолинон; DMF:ДМФА.

X₁: IR (KBr) 3462, 1719 cm^-1; ¹H NMR (400 MHz, CDCl3) δ(ppm): 1.18 (3H, t, J = 7.8 Hz), 3.45 (1H, d, J= 4.8 Hz), 4.13 – 4.29 (2H, m), 5.35 (1H, dd, J = 1.4, 11.0 Hz), 5.40 (1H, d, J = 4.8 Hz), 5.63 (1H,dd, J = 1.4, 17.4 Hz), 7.08 (1H, dd, J = 11.0, 17.4 Hz), 7.25–7.33 (3H, m), 7.48–7.50 (1H, m); ¹³CNMR (100 MHz, CDCl3) δ(ppm): 14.0, 62.3, 70.5, 117.4, 126.7, 127.2, 127.9, 128.7, 134.1, 135.4,137.4, 174.0;

P₁:IR (KBr)3420, 1647, cm^-1; ¹H NMR (400 MHz, C6D6)δ(ppm): 1.18 (3H, t, J = 7.3 Hz), 2.27 (3H, s), 4.26 (2H, q, J = 7.3 Hz), 7.02 (1H, dd, J = 6.9, 8.2Hz), 7.28 (1H, dd, J = 6.9, 8.2 Hz), 7.47 (1H, d, J = 8.2 Hz), 8.33 (1H, d, J = 8.2 Hz), 11.79 (1H,br); ¹³C NMR (100 MHz, C6D6) δ(ppm): 11.2, 15.1, 60.3, 110.0, 121.0, 121.67, 121.74, 125.3, 126.4,128.3, 129.4, 163.4(br);

P₂: IR (KBr) 1720 cm^-1;¹H NMR (400 MHz, CDCl3) δ(ppm): 1.48 (3H, t, J = 7.2 Hz),4.56 (2H, q, J = 7.2 Hz), 7.64 – 7.72 (2H, m), 7.79 (1H, d, J = 5.4 Hz), 7.85 (1H, d, J = 8.6 Hz),8.61 (1H, d, J = 5.4 Hz), 8.75 (1H, d, J = 8.6 Hz); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl3) δ(ppm): 14.4, 62.2,124.0, 126.4, 126.7, 127.1, 128.7, 130.1, 136.9, 141.7, 148.9, 166.0.

№7. Один из последних разработанных «полных» синтезов (+)-мускопиридина, известной природной отдушки с запахом мускуса, включает в себя использование полупродукта «seco-acid», который авторы работы изящно трансформируют в дигидропиран. Из последнего уже легко синтезировать саму парфюмерную добавку. Установите структуры промежуточных полупродуктов синтеза дегидропирана и (+)-мускопиридина. Предложите свой способ синтеза «seco-acid» из предложенных реагентов(15 баллов).

a : 2,4,6-трихлорбензоил хлорид, THF, PhMe, Et₃N, DMAP, 45^oC(quant.); b:TiCl₄, Zn, TMEDA; c: PbCl2, 1,1-дибромметан, THF, 65^oC(69%); d: периодинан Десса-Мартина, CH₂Cl₂, 0^oC(89%); e: NH₂OH*HCl, 160^oC(41%).
Реагенты для синтеза «seco-acid»: 10-гидроксидеканаль; 4-бромбутен; MeMgBr; CuBr*Me₂S; , необходимые защитные группы, органические растворители, кислоты и основания.

№ 8. Группа ученых, изучавших способы синтеза производных индола, нашла, что доступные изомеры силильных производных семикарбамата 5-гидрокси-1-метилиндола, позволяют в две стадии выходить к большому кругу 4-6-амино или алкокси производных-1-метилиндола, а также бензиндолов. Определите механизм этой реакции, интермедиат S1 на ключевой стадии превращения и полупродукты для «главного» силильного изомера ISC-major. Предложите свой синтез [4,5]-бензиндола из нафталина (10баллов).

a: NaH, MeI, DME, DMSO, (quant.); b: H₂, Pd/C, MeOH(94%); c: изопропил изоцианат, Et₃N, CH₂Cl₂, 20^oC(90%); d: TBSOTf, TMEDA, Et₂O, 0-20 ^oC, затем n-BuLi, -78 ^oC; e: TMSCl, затем NaHSO₄-H₂O, -78-0^oC (94%); f: DBU, Et₂NH, CH₃CN, 40 °C; g: PhNTf2, 20 °C (88%); h: 2H-пиран-2-он, CsF, CH3CN, 100 °C (85%). i: CsF or TBAF, CH3CN, {NaN3, ArOH, ArNH2; KCN; RCOCH₂COR1, ArSH, etc}. DME: 1,2-диметоксиэтан; TMEDA: N,N,N,N-тетраметилэтан-1,2-диамин; DBU: 1,8-диазабицикло[5.4.0]ундец-7-ен; TBSOTf: трет-бутилдиметилсилил трифторметансульфонат; TBAF-фторид тетрабутиламмония.