Введение к работе
Актуальность проблемы.
Алкешшгалогениды традиционно считались малореакционноспособными соединениями и в связи с этим находили ограниченное использование в синтетической практике. Новую жизнь эти соединения получили благодаря созданию и быстрому развитию такой области химии, как металлокомплексный катализ и его необычайно плодотворному применению в тонком органическом синтезе.
Применение алкенилгалогенидов в качестве субстратов в разнообразных реакциях кросс-сочетания (реакции Stille, Suzuki, Souogasliira и другие), реакциях Хека, карбонилирования и т. д., катализируемых главным образом комплексами палладия и никеля, привело к значительному прогрессу в химии моно- и полинепредельных соединений и созданию новых направлений в синтезе сложных органических молекул - аналогов природных соединений, новых лекарственных препаратов, материалов для электронной промышленности и полимерных материалов. Кроме уже ставших классическими каталитических реакций образования связей углерод-углерод (катализируемых комплексами переходных металлов), в настоящее время бурно развивается область использования каталитических процессов для создания связи элемент-углерод. Сюда относятся такие реакции, как присоединение по кратным связям молекул Э-Х (где Х=Н, галоген и т. д.) и Э-Э' (где Э'=Э, S, Se, Те, Р, Si, Sn, В и т.п.) и кросс-сочетание этих соединений с арил- и винилгалогенидами. В числе последних реакций весьма перспективным оказалось использование кросс-сочетания триалкилфосфитов и диалкилфосфористой кислоты для синтеза арил-и алкенилфосфонатов, важных структурных блоков в синтезе эффективных биологически активных субстратов.
Однако, до последнего времени в каталитических реакциях, рассмотренных выше, использовались только простейшие алкенилгалогениды, не содержащие других функциональных заместителей в своей молекуле.
В связи с этим расширение границ применения каталитических методов для получения функциональнозамещенных моно- и полиненасыщенных органических молекул, также как использование металлокомплексного катализа в синтезе новых или труднодоступных другим путем функциональнозамещенных алкенилфосфонатов является актуальной и практически важной задачей.
Цель работы.
Исследование катализируемых солями переходных металлов реакций кросс-сочетания непредельных 1- и 2-галогенсодержащих эфиров и аминов с различными нуклефильными агентами: реактивами Гриньяра, терминальными алкинами, ди- и триалкилфосфитами; разработка на основе этих реакций препаративных методов синтеза алкенилфосфонатов, стиролов, аллилсиланов, енинов и ендиинов, содержащих функциональные заместители.
Научная новизна и практическая ценность работы.
Проведено сравнительное изучение реакций кросс-сочетания, катализируемых комплексами переходных металлов, изомерных моно-, ди- и трибромалкенилалкиловых эфиров и 2-броменаминов с фенилмагнийбромидом и триалкилсилилметилмагнийхлоридом.
Разработаны или усовершенствованы методы синтеза исходных бромвиниловых эфиров, получены их исчерпывающие спектральные характеристики. Установлен ряд реакционной способности этих эфиров в катализируемых ацетилацетонатом никеля реакциях с фенилмагнийбромидом, синтезированы 1- и 2-алкокси, 1-алкокси-2-бром-, 1-алкокси-2,2-дибром- и 1-бром-2-алкоксистиролы.
Разработан каталитический метод синтеза неизвестных ранее 2- и 3-алкокси- а также 3-диалкиламиноаллилсиланов взаимодействием триалкил-силилметилмагний галогенидов с 1- и 2-бромэтенилалкиловыми эфирами и 2-броменаминами.
Предложен новый метод синтеза 1- и 2-алкокси- и 1-диалкиламиноенинов - важных структурных блоков в синтезе ряда биологически активных веществ и аналогов природных соединений.
Установлено, что в присутствии каталитических количеств комплексов Pd, йодистой меди и трехкратного избытка триэтиламина моно-, ди- и трибром-этенилалкиловые эфиры а также 1-хлоренамины реагируют с терминальными алкинами в мягких условиях, образуя с высокими выходами соответствующие алкокси- и дналкиламиноенины и алкоксиендиины. Показано, что в случае полибромзамещенных виниловых эфиров в кросс-сочетание вступает исключительно атом брома, находящийся в а-положении к алкоксигруппе.
В отличие от виниловых эфиров 2-броменамины при взаимодействии с
терминальными алкинами в тех же условиях подвергаются исключительно дегалогенированию и продукты кросс-сочетания не образуются даже в следовых количествах.
Разработаны общие методы синтеза 1- и 2-алкоксиалкенилфосфонатов катализируемой тетракис(триэтилфосфит)никелем перегруппировкой Арбузова триэтилфосфита 1-, 2-бром-, 2,2-дибромалкенилалкиловыми эфирами, 1-хлор- и 2-броменамннами.
Подтверждено, что как и в случае арилгалогенидов, в реакции триалкил-фосфитов с винилгалогенидами катализатором служит комплекс нульвалентного никеля, образующийся в реакционной смеси при нагревании до 160С фосфита с солью никеля. Показано, что в условиях реакции триэтилфосфита с 2-бром-хткенилалкиловыми эфирами происходит термическая изомеризация первоначально образующейся смеси изомеров в термодинамически стабильный Е-изомер с транс- расположением алкокси- и фосфорильной групп.
Изучено палладий-катализируемое кросс-сочетание диалкилфосфористой кислоты с бромалкенилалкиловыми эфирами и галогененаминами. Установлено, что взаимодействие с монобромэфирами и 1-хлоренаминами представляет собой удобный метод синтеза 1- и 2-алкоксиалкенилфосфонатов, а также 1-диалкиламиноалкенилфосфонатов, тогда как дибром- и трибромалкенил-алкиловые эфиры востанавливаются до соответствующих монобромпроизводных.
В качестве альтернативного метода синтеза аминоалкенилфосфонатов исследовано присоединение пятихлористого фосфора к инаминам. Установлено, что присоединение пятихлористого фосфора проходит стерео- и региоселективно как анти-присоединение с образованием Е-изомеров дихлорангидридов соответствующих фосфоновых кислот.
Найдено, что винильный атом галогена в этих соединения обладает повышенной реакционной способностью и легко замещается при действии таких нуклеофильных реагентов, как вода и вторичные амины. На основе этих реакций разработаны новые пути синтеза фосфорилированных 1-галогененаминов, Р(Незамещенных амидов уксусной кислоты, полуаминалей, полуацеталей фосфорилированных кетенов.
Апробация работы.
Материалы диссертации доложены на XI Международной конференции по
химии фосфорорганическнх соединений (Казань, 1996 г.), Молодежном симпозиуме по химии фосфорорганическнх соединений (Санкт-Петербург, 1997 г.), Международной конференции по органической химии памяти И. Постовского (Екатеринбург, 1998 г.).
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 6 статей и 4 тезиса докладов.
Структура работы.