ответы (Олимпиады по органической химии)

ОЛИМПИАДА-2008. ОТВЕТЫ И РЕШЕНИЯ

1.Эту задача пришла к нам на днях на и-мэйл от Гоши К. ;) - цитируем: «Нашей группе жизненно важно синтезировать противовирусный полипептид. При инициации АППС (автомат программируемого полипептидного синтеза) мы обнаружили отсутствие аминокислоты М1. Из записей персонала удалось выяснить, что все прекурсоры для синтезы компонента М1, находятся в блоке 78-2. Ниже приводим их список. Просим предоставить подробную схему синтеза компонента М1, разделение энантиомеров стандартное».

Приложение.Список реактивов и растворителей, находящихся в блоке 78-2:

Шкаф 1: Калия фталимид, диэтилмалонат, раствор метилсульфида натрия в этаноле, 2-хлорэтанол.

Сейф 2: натрий металлический, едкий натр бром, хлористый тионил, кислота соляная.

Сейф 3: этанол, вода дистиллированная, хлороформ, четыреххлористый углерод, пиридин. (10 баллов)

Ответ: Organic Syntheses, Coll. Vol. 2, p.384 (1943); Vol. 14, p.58 (1934) and refs cited in:

2. Бесцветную жидкость А с резким запахом (широко используемую в производстве эпоксидных смол и фармации) подвергли последовательной обработке метилатом натрия в метаноле, концентрированной соляной кислотой и затем водным раствором гидроксида натрия при нагревании. Выделяемое соединение D бесцветная жидкость. Известно, что D при действии на него гидрида калия в ТГФ без выделения водорода образует солеобразный продукт Е в тоже время с 2,4-динитрофенилгидразином единственным продуктом реакции является тугоплавкий порошок красного цвета. Предложите структуры веществ A,D-F, а также укажите строение промежуточных продуктов B,C. Поясните механизмы превращения A и D. (10 баллов)

Ответ: Organic Syntheses, Coll. Vol. 4, p.278 (1963); Vol. 38, p.19 (1958):

3. Недавно коллективом японских авторов было обнаружено, что на воздухе в присутствии диметилцинка ароматические амины в тетрагидрофуране превращаются в аминоспирты A:

Предложите механизм данного превращения (10 баллов)

Ответ: Tetrahedron v61 №2 p379-384 (2005)

Диметилцинк в присутствии кислорода воздуха выступает в качестве радикального инициатора:

Затем под действием кислорода тетрагидрофурильный радикал окисляется и присоединяет ArNH₂:

Образовавшийся гидроксиимин присоединяет с еще один тетрагидрофурильный радикал, после чего отрывает водородный радикал от тетрагидрофурана, продолжая цепь:

4. При исследовании реакции гидролиза о-нитрофенилоксирана было обнаружено, что в кислой среде он превращается в изомерное соединение H, спектры которого приведены ниже. Известно, что тоже самое соединение H образуется при восстановлении метилового эфира о-нитробензойной кислоты цинком в присутствии хлорида аммония и формальдегида. Установите по этим данным строение соединения H и предложите механизм его образования. (15 баллов)

¹H NMR (acetone-d₆): 7.9-7.6 (m,2H); 7.5-7.2 (m, 2H); 5.47 (broad singlet, exchenges with D₂O,1H); 5.27 (s, 2H). ¹³C NMR (acetone-d₆): 167.8, 155.0, 135.4, 125.0, 124.6, 113.9, 113.3, 94.8.

Ответ: J. Org. Chem. v49 N3 pp 438-442 (1984)

Авторы работы приводят несколько альтернативных механизмов образования соединения Н:

При восстановлении эфира о-нитробензойной кислоты цинком в присутствии хлорида аммония в начале происходит превращение нитро-группы в гидроксиламин, который циклизуется в бензизоксазолон. Дальнейшая реакция с формальдегидом приводит к соединению Н:

5. Предложите механизм образования трициклического продукта I, а также способ синтеза исходного соединения из циклогексанола, метилиодида и акрилонитрила: (20 баллов)

Ответ: JACS 1992 v.114 N24 pp 9419-9134.

Ключевой стадией механизма превращения является перегруппировка Вагнера-Мейервейна:

Синтез данного соединения предусматривает использование хлоракрилонитрила в качестве синтетического эквивалента кетена в реакции Дильса-Альдера:

6. Бензоциклопропен вступает в реакцию с триэтил 1,2,4-триазин-3,5,6-трикарбоксилатом (условия: этилацетат/бензол, 55^оС, 21h) с образованием продукта J (М⁺ 359), избранные сигналы спектра ПМР которого приведены ниже. Установите строение соединения J, предложите механизм его образования.

¹H NMR (опущены сигналы этильных групп общей интенсивностью 15Н): 8,37 (1Н), 7,87 (1Н), 7,27 (1Н), 7,20 (1Н), 0,34 (д, 1Н, J=9,4Гц), -0,35 (д, 1Н, J=9,4Гц). (10 баллов)

Ответ: J. Org. Chem. v49 N6 pp 1040-1043 (1984)

Сначала бензоциклопропен вступает в реакцию Дильса-Альдера с триазином. Из полученного аддукта по ретро-реакции Дильса-Альдера происходит выброс азота. Полученное трициклическое соединение претерпевает сигматропный сдвиг с образованием ароматического 3-аза[10]аннулена с метиленовым мостиком между 1 и 6 положением. Протоны метиленового мостика смещены в сильное поле благодаря экранирующему действию ароматической системы.

7. Установите структуры промежуточных и конечных продуктов превращения, напишите уравнения реакций. Предложите механизмы образования каждого из изомеров K и L, а также способ разделения отличный от хроматографического. (10 баллов)

ИК-спектр K: 3560 см^-1 (ушир.); ИК-спектр L: 1745 см^-1

ПМР продукта из K. Интенсивности (2H:4H(1.38-1.53 ppm):2H:2H:2H:2H)

ПМР продукта из L. Интенсивности (1H*:12H:3H(1H*+2H):2H); *-протоны с общими ²J КССВ.

Ответ: J.Org.Chem., 1985, V.50, p.5537.

Аддукт [4+2] претерпевает внутримолекулярное [2+2] фотоприсоединение. Затем цинковой пылью восстанавливается циклобутановый фрагмент. Натрий-калиевый сплав позволяет получать анион-радкалы подобные ацилоиновым. Более выгодной реакцией из-за стерических возмущений от триметилсилильных групп становится не сдваивание (A), но восстановительный гомолиз -связи в кетоне (B).

Разделение смеси через гидразон дикетона B.

8. В результате последовательной обработки 2-оксииндола X избытком бутиллития в присутствии тетраметил-1,2-диаминоэтана (TMEDA), а затем одним молем йодалкина выделили продукт X1. При действии на соединение Х1 BuLi/TMEDA c последующей обработкой NBS его превратили в соединение X2. Реакция последнего с карбонатом цезия в дихлорметане при комнатной температуре приводит к единственному продукту Z. Предложите структуры неизвестных полупродуктов и напишите механизмы превращений. (15 баллов)

IR(2-оксииндол, пленка, см-1): 3220 (ушир.), 1710, 1471. IR(X1, пленка, см-1): 3212 (ушир.), 1705,1621, 1471, 1337. IR(X2, пленка, см-1): 3251 (ушир.), 1731, 1616, 1471.

Ответ: Org. Lett., Vol. 7, No. 4 p. 677 (2005):