Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Реакционная способность а элементоорганических пропиналей 8
1 1. Электронодонорные свойства элементоорганических ропиналей 8
1.2. Взаимодействие пропиналей с первичными аминами и аммиаком 10
1.3. Реакции со вторичными аминами 11
1.4. Присоединение тиолов 15
1.5. Реакции 1,3-Диполярного циклоприсоединения к пропиналям 18
1.5.1. Присоединение метилдиазоацетата 18
1.5.2. Влияние строения пропиналей на хемоселективность реакции с метилдиазоацетатом 21
1.5.3. Использование Co-защиты тройной связи в пропиналях в селективном образовании ацетиленовых диазоальдолей 23
1.5.4. Влияние полярности среды на реакционную способность пропиналей 25
1.5.5. Влияние строения пропиналей на ориентацию 1,3-диполярного циклоприсоединения 28
1.6. Синтез оптически активных ацетиленовых спиртов 30
1.6.1. Асимметрический синтез (-)-малинголида 30
1.6.2. Синтез оксамазинов 31
1.6.3. Реакции триметилсилилпропиналя с силиловыми эфирами енолов 33
1.7. Реакция Реформатского 34
1.8. Реакция Кневенагеля 34
1.9. Реакция Виттига 36
1.10. Нуклеофильное присоединение диалкилфосфитов 36
1. 11. Электрофильное присоединение 3 7
1.12. Реакция Дильса-Альдера 3 8
ГЛАВА 2. Взаимодействие а-элементзамещенных пропиналей с с-; р-; s, n -ігуклеофилами и триметилсилилазидом (обсуждение результатов) 40
2.1. Реакция Бейлиса-Хилмана 41
2.2. Присоединение вторичных фосфиноксидов 48
2.3. Взаимодействие триметилсилилпропиналя с бинуклеофилами 55
2.3.1. Реакция триметилсилилпропиналя с 2-аминоэтантиолом 55
2.3.2. Реакция триметисилипропиналя с 1,2-этилендиамином 59
2.3.3. Реакция триметилсилилпропиналя с 3-амино-1,2,4-триазолом 60
2.3.4. Взаимодействие триметилсилилпропиналя с а-гидроксиламинооксимами 64
2.4. 1,3-Диполярное цикл присоединение триметилсилилазида к пропиналям. Димеризация 1,2,3-триазол-5-карбальдегидов 69
2.4.1. Регионаправленность 1,3-диполярного цикл присоединения триметилсилилазида к пропиналям 70
2.4.2. Димеризация 1,2,3-триазол-5-карбальдегидов втрициклические бис(гемиаминали) 77
2.4.3. Реакция 4-триметилсилил-1,2,3-триазол-5-карбальдегида с пиперидином 82
ГЛАВА 3. Методические подробности (Экспериментальная часть) 86
Выводы 101
Литература 103
- Взаимодействие пропиналей с первичными аминами и аммиаком
- Синтез оптически активных ацетиленовых спиртов
- Взаимодействие триметилсилилпропиналя с бинуклеофилами
- Регионаправленность 1,3-диполярного цикл присоединения триметилсилилазида к пропиналям
Введение к работе
Стремительное развитие химии функциональных производных щетилена существенно раздвинуло границы возможностей «малой химии», тривело к принципиально новым представлениям о реакционной шособности соединений с тройными связями. Доступность зысокореакционных ацетиленовых реагентов открыла путь к тромышленному синтезу витаминов [1, 2], алкалоидов [3], феромонов [4, 5], тростагландинов [6, 8], стероидов [9], селективных пестицидов, ингибиторов шррозии, специальных полимеров [2]. На базе пропиналей получены штически активные ацетиленовые спирты, пропаргиламины, ацетиленовые #-лактамы, в том числе структурные фрагменты природного антибиотика ^алинголида, этинилстероиды (например, эстромицин), антибиотики с эффективным антибактериальным действием [10].
Тем не менее химия пропиналей, особенно содержащих в «-положении <. тройной связи элемент XIVB группы, изучена недостаточно. Одна из равных причин сдержанного развития исследований этих соединений фоется в их сравнительной труднодоступности и недостаточной лабильности. Изучение пропиналей и их производных представляет эпределенный интерес для установления биогенеза некоторых природных соединений. Известно образование пропиналя in vivo [11] и участие в метаболических процессах обратимого ингибирования некоторых энзимов, которое объясняется взаимодействием альдегида с нуклеофильными центрами ферментов [12-14].
Эти данные подчеркивают актуальность исследования реакций нуклеофильного присоединения к пропиналям как моделей биохимических превращений. Хотя к настоящему времени в работах, выполненных в Иркутском институте химии им. А.Е. Фаворского СО РАН (ИрИХ им. А.Е. Фаворского СО РАН), были установлены основные закономерности хемо-, регио- и стереонаправленности реакций нуклеофильного присоединения к
5 шементсодержащим пропиналям, отсутствовали исследования по ззаимодействию их с функциональными нуклеофилами, в частности, с N,S и 4,N - бисгетеронуклеофилами, Р-центрированными нуклеофилами, С-туклеофилами в тандемных процессах типа реакции Бэйлиса-Хилмана, 1,3-з,иполярному циклоприсоединению триметилсилилазида.
Работа выполнялась в соответствии с планом НИР ИрИХ СО РАН по геме: "Химия карбофункциональных органических производных халькогенов а элементов подгруппы кремния" № гос. регистрации 01200107931. Частично забота выполнялась при поддержке Европейского офиса аэрокосмических исследований (грант № F61775-99-WE078 SPC 99-4078).
Цель работы. Изучение закономерностей взаимного влияния строения тропиналей RC=CCHO (R = Me3Si, Et3Ge, Ph, H), природы нуклеофила и условий реакции на хемо-, регио- и стереоселективность реакций с С-, Р-, S, нуклеофилами и 1,3-диполярного циклоприсоединения триметилсилилазида.
Научная новизна и практическая значимость работы. Успешно реализован первый пример реакции халькогено-Бэйлиса-Гилмана 3-гриметилсилил-, 3-триэтилгермил, фенил-2-пропин-1-алей с 1-фенил-2-пропин-1-оном под действием ТІСІ4 и Me2S, представляющей собой тандем а-гидроксиэтинилирование/Дхлорирование с образованием ацетиленовых мультифункциональных аддуктов - 2-^-хлорометилиден)-3-гидрокси-1-фенил-5-органил-4-пентин-1 -онов.
Фосфиноксиды присоединяются к ацетиленовым альдегидам в мягких условиях региоселективно по карбонильной группе, образуя с количественным выходом ранее неизвестные ацетиленовые третичные фосфиноксиды - перспективные синтоны с этинильными и гидроксильными функциями.
Реакции триметилсилилпропиналя с N,N-, А^-бисгетеронуклеофилами протекают хемоселективно по карбонильной группе, однако строение сонечных продуктов реакции определяется природой нуклеофила и условиями реакции. Если этилендиамин образует соответствующий шьдимин с участием двух молекул альдегида, то меркаптоэтаноламин эеагирует с образованием 2-(2'-триметилсилилэтинил)-1,3-тиазолидина и соответствующего азометина. Найдено, что применение микроволнового )блучения позволяет не только в 80 раз ускорить реакцию, но и обеспечить семо- и региоселективное образование соответствующего 1,3-тиазолидина. Трименение молекулярных сит в обычных условиях и при микроволновом )блучении способствует образованию альдиминов. Показано, что 3-:риметилсилил-2-пропин-1-аль реагирует с 1,2-гидроксиламинооксимами с соличественным образованием уникальных ацетиленовых альдонитронов -^-(2-гидроксииминоалкил)- «-триметилсилиэтинилнитронов - являющихся >дновременно 1,3-диполями и диполярофилами.
Показана высокая региоспецифичность 1,3-диполярного щклоприсоединения триметилсилилазида к З-триметилсилил-2-пропиналю с )бразованием 4-триметилсилил-1,2,3-триазола-5-карбальдегида, в отличие от *-пропин-1-аля, реагирующего с выделением смеси региоизомерных 1,2,3-:риазолов. В отличие от большинства известных формилазолов, содержащих шьдегидную группу у соседнего с NH фрагментом углеродного атома азола, существующих в отсутствие растворителя в форме димеров - циклических їис(гемиаминалей), полученные альдегидотриазолы являются мономерами. Методом РСА показано, что карбонильная группа 4-триметилсилил-1,2,3-риазол-5-карбальдегида находится в s-z/wc-конформации с двойной связью 2=С гетероцикла. Методами ИК и ЯМР Н спектроскопии изучено влияние емпературы и полярности среды на способность 1,2,3-триазол-5-іарбальдегидов к димеризации в трициклические бис(гемиаминали).
Апробация работы и публикации. По результатам работ шубликовано 2 статьи в международных журналах и тезисы 7 докладов на всероссийских и региональных конференциях. Полученные данные іредставлялись на Молодежной научной конференции по органической
7 шмии "Байкальские чтения 2000" (Иркутск, 2000), 1ой Всероссийской конференции по химии гетероциклов памяти А.Н. Коста (Суздаль, 2000), Молодежной научной школе-конференции "Актуальные проблемы эрганической химии" (Новосибирск, 2001), тезисы 3 докладов на Всероссийском симпозиуме "Химия органических соединений кремния и :еры" (Иркутск, 2001), 5ой Молодежной научной школы по органической шмии (Екатеринбург, 2002)
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 121 стр. машинописного текста. Первая глава - обзор литературы, посвященный шмии кремний- и германиисо держащих пропиналеи; во второй главе изложены и обсуждены результаты собственных исследований; необходимые экспериментальные подробности приведены в третьей главе. Завершается рукопись выводами и списком цитируемой литературы (172 ссылок).
Взаимодействие пропиналей с первичными аминами и аммиаком
Первичные амины присоединяются к пропиналям (1) региоселективно по альдегидной группе с образованием ацетиленовых азометинов (3) почти с количественным выходом [18]. С целью получения силилового эфира полуаминаля осуществлена реакция триметилсилилпропиналя с анилином и последующим взаимодействием с триметилсилилцианом при -90С. Вместо ожидаемого гриметилсилилового эфира был выделен 1-триметилсилил-З-фениламино-З-диано-1-пропин (4). Пропаргиловый альдегид в зависимости от условий присоединяет шмиак по тройной связи или по альдегидной группе [19]. Ацетиленовые у-твдроксиальдегиды с аммиаком образуют соответствующие гироксиенамины 21]. В то же время трибутилгермилпропиналь присоединяет аммиак в диэтиловом эфире по карбонильной группе, образуя соответствующий шьдимин (5). Направление реакции замещенных пропиналей со вторичными шинами существенно зависит от строения пропиналя и амина. Гриэтилгермилпропиналь образует ацетиленовые аминали (6) с диалкиламинами с выходом 82-90% [21]. В отличие от триэтилгермилпропиналя в случае гриметилсилилпропиналя атака диалкиламинов направляется на другой шектрофильный центр - гетероатом кремния. Это приводит к гетеролизу :вязи Si-С д) и образованию -аминоакролеинов (7) [22]. Отсутствие гетеролиза связи Ge-C ; при действии на гриэтилгермилпропиналь таких сильных оснований, как диалкиламины, указывает на ее большую стабильность по сравнению со связью Si-C ; в кремниевом аналоге. Реакция замещенных пропиналей с морфолином и пиперидином при эквимольном соотношении реагентов приводит к присоединению аминов по альдегидной группе с образованием гемиаминалей (8) при температуре -30 4-+5 С. Попытка синтезировать триметилсилильные эфиры полуаминалей триметилсилилпропиналя с морфолином и пиперидином под действием гексаметилдисалазан (ГМДС) привела к получению соответствующих аминалей (9) [23]. Региоселективно по альдегидной группе с образованием ацетиленовых аминалей присоединяют стерически незатрудненные алициклические амины также триэтилгермил- и mpew-бутилпропинали.
Выходы ацетиленовых аминалей составляют 50-92% [21, 23, 24]. При действии хлористого водорода на аминали триметилсилилпропиналя выделены аминали пропиналя (10), которые не могут быть получены непосредственным взаимодействием аминов с пропиоловым альдегидом [23]. К углеродному аналогу триметилсилилпропиналя (Е = С) вторичные амины присоединяются по трем реакционным центрам: а- и /?-атомам гройной связи и альдегидной группе в зависимости от пространственных эффектов заместителей у атома азота. трет-Бутилщюпиналъ реагирует реагирует с диалкиламинами регио- и стереоспецифично по тройной связи с образованием неустойчивых /?-аминоакролеинов, изомеризующихся в соответствующие /?-аминовинилкетоны (11), имеющих mpauc-s-цис-конфигурацию [24, 25]. mpanc-s-ijuc-W R=ADc,Ph,CH2Ph Сравнительная легкость изомеризации промежуточных продуктов /?-енаминоальдегидов (-20 С, отсутствие катализатора), по-видимому, обусловлена наличием у / -углеродного атома двух объемистых групп -т/?е/я-бутильной и диалкиламиногруппы. Изомеризация может протекать по нижеследующей схеме [26]). Диалкиламины с объемистыми заместителями (г -Pr, Ви) присоединяются не только в /?-, но и в а-положение к альдегидной группе трет-бутилпрошшаля. Так, в случае диизопропиламина и дибутиламина наряду с ожидаемыми /?-аминоакролеинами (13) образуется соответственно 50 и 10% ос-аминоакролеинов (14).
Возможность бс-ориентации амина в реакции с т/?ет-бутилпропиналем обусловлена, вероятно, стерическими причинами. Ранее факт присоединения аминов к а-углеродному атому отмечался лишь в случае диметиламинопропиналя, представителя «пуш-пул-ацетиленов» [27, 28]. Хотя замещенные пропинали с первичными аминами обычно образуют альдимины, при взаимодействии со стерически затрудненным изопропиламином наряду с ацетиленовым азометином образуется енаминокетон (15), отвечающий присоединению к / -углеродному атому тройной связи (соотношение 1:1). Триметилсилилацетиленовые гемитиали (17) образуются с количественным выходом при взаимодействии эквимольных количеств альдегида и тиола (этан-, бутантиолов и тиоуксусной кислоты) при комнатной температуре в отсутствие растворителя и катализатора [29]. Гемитиали относительно стабильны: в течение суток в ИК и ЯМР спектрах не были зарегистрированы сигналы исходного пропиналя. Они легко силилируются при действии ГМДС при комнатной температуре в соответствующие силиловые эфиры (18). Реакция триметилсилилпропиналя с 2 молями тиола при комнатной температуре приводит к образованию тиоацеталей (19) с количественным зыходом. Инертность тройной связи триметилсилилпропиналя по отношению к полам не может быть объяснена стерическим экранированием ее :риметилсилильной группой.
Так, его углеродный аналог 4,4-диметил-2-іентин-1-аль в сравнимых условиях взаимодействует с участием тройной :вязи, образуя Z-, Е- тиопентенали (20) с выходом 60%. Нуклеофильный характер тиилирования пропиналей подтверждается воспроизводимостью результатов при проведении реакции в темноте в отсутствие кислорода. Изучение динамики процесса в зависимости от температуры методом Н ЯМР показало, что образование гемитиалей триметилсилил- и гриэтилгермилпропиналей наблюдается уже при -80 С, что свидетельствует о большой реакционной способности карбонильного центра пропиналей. Превращение гемитиалей в тиоакролеины (20) сопровождается увеличением в реакционной смеси концентрации исходного пропиналя. Этот факт и отсутствие алленовых интермедиатов позволяют считать, что термодинамически контролируемый процесс присоединения тиолов по тройной связи протекает через стадию распада гемитиалей, а не посредством ацетилен-алленовой изомеризации в соответствии со схемой: Me3CC=CCH(OH)SR » Me3C(SR)C=C=CH(OH) 20 Направление процесса тиилирования пропиналей существенно зависит от типа гетероатома. Так, в отличие от триметилсилилпропиналя германиевый аналог в сравнимых условиях ( 20 С, соотношение альдегид-тиол 1:2) в основном образует аддукты по тройной связи (VIII) (выход 37-50 %) [30]. Содержание тиоацеталей не превышает 25 %.
Синтез оптически активных ацетиленовых спиртов
Синтезирована серия оптически активных алкинилзамещенных /?-иактонов с помощью реакции асимметрической ацилгалогенид альдегидоциклоконденсации, катализируемой А1(Ш) в присутствии хирального катализатора, в том числе с участием триметилсилилпропиналя с образованием ацетиленовых Д-лактонов 35 с высоким выходом. Раскрытие цикла под действием реактива
Гриньяра и солей Cu(I) приводит к образованию оптически активных алленов 36 - ключевых интермедиатов в синтезе природного антибиотика малинголида [62]. Ключевая стадия синтеза 4-винилзамещенных /?-лактамов семейства жсамазинов включает альдольную конденсацию триметилсилилпропиналя с щсилил аддуктом этилглицината 37 под действием литий диизопропиламида І соответствующий триметилсилилгидроксиэтилглицинат [63]. В результате юследующего десилилирования и омыления сложноэфирной группы под действием триэтиламина выделена ацетиленовая гидроксиаминокислота, іереведенная in situ в mpera-бутилуретан - анти- и сш-2-(трет-)утилоксиформамидо)-3-гидроксипент-4-иновую кислоту (38) с выходом !0%. Каталитический асимметрический синтез оптически активных вторичных ацетиленовых спиртов типа 39 осуществлен энантиоселективным присоединением органилцинковых реагентов к триметилсилилпропиналю и углеродным аналогам в присутствии оптически активного катализатора с количественным выходом [64, 65]. Снятие силильной защиты 0.2 М раствором NaOH в метаноле позволяет выделить соответствующий терминальный ацетиленовый энантиомерный спирт 40, используемый далее в синтезе простагландина. Me3SiC=CCO + (C5Hn)2Zn Me3Si Серия работ Мукаи [66-74] с соавт. посвящена синтезу оптически активных ацетиленовых спиртов взаимодействием триметилсилилпропиналя и его углеродных аналогов с силилиловыми эфирами енолов [66, 67]. Общий синтез бластмицинона и его трех диастереоизомеров включает стереоселективную альдольную реакцию
Со-комплекса триметилсилилпропиналя, а также свободного альдегида с О-силиловым эфиром О -ацеталя. В зависимости от условий реакции образуются син- или антии-альдольные продукты 41, 42. Альдольная реакция Co-комплекса триметилсилилпропиналя 43 с силиловыми эфирами енолов, катализируемая BF3«OEt2, приводит преимущественно к эритро-томерам соответствующих кремнийацетиленовых /?-кетоспиртов 44 с высоким выходом [68]. Альдольная конденсация Co-комплекса триметилсилилпропиналя с литий -енолятами дает гарео-изомеры, а Z-еноляты образуют эритро-производные кремнийацетиленовых /J-кетоспиртов с высокой стереоселективностью [69]. Исследована реакция Реформатского с «-ацетиленовыми карбонильными производными, в том числе с триметилсилилпропиналем [75]. Терминальные ацетиленовые карбонильные соединения полимеризуются в условиях реакции, в то время как наличие Csp-гриметилсилильной защиты позволяет синтезировать целевые /?-гидроксиэфиры 45 с выходом 68%. . Триметилсилилпропиналь реагирует по Кневенагелю с производными, содержащими активные метиленовые группы в присутствии пиперидина или гриэтиламина с образованием кремнийсодержащих винилэтинильных соединений 46 с различными функциональными электроноакцепторными руппами [62]. Примером нуклеофильного присоединения СН-кислот к альдегидной группе пропиналей является реакция с диме доном [77, 78]. Реакцией триметилсилил- и фенилпропиналей с димедоном в водно-спиртовом растворе (1:1), катализируемой пиперидином, получены фенилэтинил- и триметилсилилэтинилбис(димедонил)метаны 47 с высокими выходами 82-95%. Методом ИК-спектроскопии показано наличие внутримолекулярной водородной связи С=О...НО [78].
Взаимодействие триметилсилилпропиналя с бинуклеофилами
В предыдущих исследованиях было показано, что реакция пропиналей R3MC=CCHO (М= Si, Ge, С) с аминами протекает через стадию образования гемиаминалей, которые в случае гетероциклических вторичных аминов (морфолина, пиперидина) были выделены и охарактеризованы [21, 23, 24]. Отметим также, что независимо от строения пропиналя и первичного амина реакция протекает хемоселективно по альдегидной группе с образованием соответствующих азометинов [18]. Методы получения ацетиленовых азометинов и их химические свойства описаны в обзоре М.Д. Стадничука [124]. Целью данной работы являлись изучение регионаправленности присоединения некоторых бисгетеронуклеофилов, а именно 2-аминоэтантиола (10), этилендиамина (11) и 3-амино-1,2,4-триазола (12) с триметилсилилпропиналем (1а), поиск условий хемо- и региоселективного протекания реакции. Реакция проводилась в различных условиях: в присутствии или отсутствие растворителя, при комнатной температуре, в присутствии катализатора - молекулярных сит 4А или в их отсутствие, а также в условиях микроволнового (MB) содействия [125-126]. Полученные результаты отчетливо указывают на влияние катализатора и микроволнового (MB) излучения на направление реакции. Можно было предполагать, что продуктами реакции 1а и бинуклеофилов (10, 11) могут быть как соответствующие альдимины, так и продукты их внутримолекулярной циклизации (схема 7), (табл. 4) [125, 126]. Несмотря на наличие двух реакционных центров в молекуле 2-аминоэтантиола (10), следует предполагать, что в отсутствие более основных катализаторов, которые могли бы активировать SH нуклеофильный центр, реакция протекает с участием лишь аминогруппы с образованием промежуточного гемиаминаля 13 и продуктов его дешидротации - азометина 14 и 2-(2 -триметилсилилэтинил)-1,3-тиазолидина (15).
Контроль за ходом реакции осуществляли методами ТСХ и Н ЯМР, полученные результаты приведены в табл. 5, 6. Установлено, что в обычных условиях в растворе дихлорметана и комнатной температуре, реакция протекает предпочтительно с образованием тиазолидина 15 (соотношение тиазолидин 15/ азометин 14 составляет 4:1 соответственно)(табл. 4). 1,3-Тиазолидин 15 был выделен при помощи колоночной хроматографии на А1203 с выходом 84% (схема 5), что, по-видимому, объясняется смещением равновесия 14 +15 в сторону тиазолидина в процессе хроматографирования. Соединение 15 было охарактеризован методами ИК- и ЯМР- спектрометрии и элементного анализа. В спектре !Н ЯМР (CDCb, S) тиазолидина 15 присутствуют сигналы метинового протона в положении 2 тиазолидинового кольца 4.51 (с, 1Н), метиленовых протонов в области 3.50-3.05 (м, 4Н), NH протона 1.95 (с, 1Н) и протонов триметилсилильной группы -0,60 (с, 9Н). ИК спектры характеризуются полосами поглощения валентных колебаний тройной связи при 2170 см 1, связи N-H 3250 см"1 и связи Si-C 1250 см"1. Спектр 13С ЯМР (CDC13, S): 102.94 (=С), 90.40 (=CSi), 58.31 (СН), 52.58 (CH2-N), 36.14 (CH2-S), -0.60 (SiMe3) м.д. В спектре Н ЯМР (CDCb, S, м.д.) азометина 14 присутствуют сигналы CH=N протона 7.51 (с, 1Н), метиленовых протонов в области 3.7-2.85 (м, 4Н), SH протона 2.06 (с, 1Н) и протонов триметилсилильной группы 0,62 (с, 9Н). MB активация, как необычный источник энергии, стала необычайно популярной и полезной технологией в органической химии. Число ежегодных публикаций по ее использованию в органической химии стремительно растет и со времени появления пионерской работы Гедье [127] достигает почти одной тысячи. Большинство этих публикаций описывает значительные ускорения для широкого ряда органических реакций, особенно когда они проводятся в отсутствие растворителя. Комбинация MB облучения с проведением реакции в отсутствие растворителя приводит к значительному сокращению времени реакции, увеличению конверсии, а иногда и селективности [128-130], составляя комплекс важных преимуществ экологически безопасного подхода, именуемого "зеленой химией".
Несмотря на стремительно возрастающее применение MB активации в органической химии, применительно к ацетиленовым соединениям этот эффект использовался предпочтительно в реакциях 1,3-диполярного циклоприсоединения [130] и полностью отсутствуют работы по изучению каких-либо реакций пропиналей при MB содействии. Использование MB активации (ампула, отсутствие растворителя, немодифицированная бытовая печь марки LG, мощность 700 Вт, частота 2450 МГц) позволяет значительно ускорить реакцию образования 1,3-тиазолидина 15 ( в 80 раз) и способствует селективному протеканию реакции. Так, при MB облучении в течение 12 мин (мощность 420 Вт) наблюдается селективное образование 1,3-тиазолидина 15 (Н ЯМР-контроль), в то время как при проведении реакции при комнатной температуре в течение 16 ч в отсутствие растворителя содержание его в реакционной смеси составляет 80% (!Н ЯМР контроль) см. табл. 4. Из литературных данных хорошо известно, что в реакциях карбонильных соединений с первичными аминами часто используют катализаторы дегидратации и-толуол сульфокислота [131], молекулярные сита [132]. Нами показано, что применение молекулярных сит 4А приводит к неселективному протеканию реакции и способствует преимущественному образованию азометина 14. Так, соотношение 1,3-тиазолидин/азометин в обычных условиях реакции (комнатная температура, без растворителя и катализатора, 16 ч) составляет 4 : 1 по сравнению с 1 : 2 в присутствии молекулярных сит при сохранении других параметров реакции. Полуторакратное преобладание азометина 14 наблюдается и при использовании MB облучения в присутствии молекулярных сит. Отметим, что во всех условиях реакции по данным 1Н ЯМР наблюдается 100% конверсия пропиналя 1а. Изучение динамики реакции под действием MB инициирования методом ЯМР Н отчетливо показывает наличие кольчато-цепной таутомерии между 14 и 15. Преобладание азометина в реакционной смеси в присутствии молекулярных сит можно объяснить действием цеолитов как кислот Льюиса [133], стабилизирующих иммониевый катион азометина Реакция триметисилипропиналя 1а с этилендиамином (11) протекает хемо- и региоселективно по отношению к субстрату с участием обеих аминогрупп, несмотря на эквимолярное соотношение реактантов с образованием бис(3-триметилсилил-2-пропинилиден)-1,2-этандиамина (16) с выходом 40% (схема 8). ИК спектр соединения 16 характеризуется наличием полос поглощения валентных колебаний тройной связи 2170 см"1, связей C=N 1595 см" и Si-C 1250 см"1. В спектре !Н ЯМР (CDC13, 8) присутствуют сигналы протона CH=N 7.51 (с, 2Н) м.д., метиленовых протонов в области 3.87 м.д. (м, 4Н) и протонов триметилсилильной группы 0.21 м.д. (с, 18Н). Спектр 13С ЯМР (CDC13): 146.73 (CH=N), 101.42 (=С), 96.46 (=CSi), 62.30 д. (СН2), 0.20 (SiMe3) м.д. (табл. 5, 6).
Регионаправленность 1,3-диполярного цикл присоединения триметилсилилазида к пропиналям
Как известно, региоспецифичность 1,3-диполярного циклоприсоединения азидов к активированным ацетиленам определяется строением как диполярофила, так и диполя. По данным [148-150] присоединение азотистоводородной кислоты к 2-пропин-1-алю (1г) приводит к 1,2,3-триазол-4-карбальдегиду. В то же время имеются противоречивые сведения о присоединении HN3 к 3-триметилсилил-2-пропин-1-алю (1а), приводящем к образованию 5-триметилсилил-1,2,3-триазол-4-карбальдегида (22) [148] или 4-триметилсилил-1,2,3-триазол-5-карбальдегида [149]. Реакция альдегидов 1а и 1г с триметилсилилазидом (21) ранее не изучалась. Взаимодействие пропиналей 1а,г с эквимольным количеством 21 осуществлялось в тетрагидрофуране при -30 -ь 25 С или толуоле при 90-95 С в течение нескольких дней. Смешение реагентов в отсутствие растворителя сопровождается значительным экзотермическим эффектом, для снижения которого требуется охлаждение. Течение реакции контролировали методами ТСХ и ЯМР Н спектроскопии. Присоединение 21 к триметилсилилпропиналю 1а протекает региоспецифично с образованием бесцветных кристаллов 4-триметилсилил-1,2,3-триазол-5-карбальдегида (22) с т. пл. 188 С (из толуола) с выходом 75 % (схема 12). В то же время взаимодействие пропиналя 1г и 21 по данным ЯМР !Н нерегиоспецифично и приводит к 1,2,3-триазол-4(5)-карбальдегидам (23,24) с общим выходом 74 % (схема 12) [151-154].
Состав и строение полученных соединений подтверждены данными элементного анализа и спектральными методами (табл. 9, 10). В ИК спектрах выделенных триазолов присутствуют полосы поглощения валентных колебаний карбонильной группы в области 1697-1700 см-1, NH группы (3100 см-1) и Si-C (1250 см"1) в случае 22. Спектр ЯМР !Н (CDC13, д) альдегидотриазола 22 характеризуется наличием сигналов протонов триметилсилильной группы 0.41 (с, 9Н) м.д., формильного протона 10.26 (с, 1Н) м.д. и NH протона 13.07 (с, 1Н) м.д. Сигналы метановых протонов в положениях 4 и 5 триазольного кольца 8.28 (с, Ш) и 8.24 (с, 1Н) м.д., формильных 10.09 (с, 1Н) и 10.06 (с, 1Н) м.д. и NH протонов 13.4 (с, Ш) м.д. свидетельствуют об образовании изомерных триазолкарбальдегидов 23 и 24. Спектры ЯМР 13С и 29Si также подтверждают строение выделенных соединений. Структура соединения 22 изучена методом рентгеноструктурного анализа (РСА). Общий вид молекулы показан на рис. 2, координаты атомов и их эквивалентные изотропные температурные факторы приведены в табл. 11, значения межатомных расстояний и валентных углов в табл. 12. Исследование кристаллической и молекулярной структуры методом РСА показало, что координационный полиэдр атома кремния в молекуле 22 -тетраэдр. Длины связей Si-C(5), Si-C(6) близки между собой и составляют 1.842(7) и 1.840(7) А соответственно (рис. 2, табл. 12). Расстояние между тетраэдрическим атомом кремния Si и атомом углерода ( триазольного цикла 1.858(7) А несколько больше остальных одноименных в полиэдре кремния. Триазольный гетероцикл имеет плоскую конфигурацию, выходы составляющих его атомов от средней плоскости кольца не превышают 1.5 градуса: N(1)-1.13, C(2)-l.ll0, N(3)-0.54, N(2)-1.41, С(3)-0.4. Группировка ОС(4)Н лежит в плоскости триазольного кольца. На это указывает значение угла между направлениями нормалей к плоскостям N(i)N(2)N(3)C(2)C(3) и С(2)С(4)0 1.7. Торсионные углы ОС(4)С(2)С(3) 2.4, ОС ОД і) -179.0 также свидетельствуют в пользу сопряжения С(4)Н(Ц)0 группы с триазольным циклом. Карбонильная группа образует я-г/ис-конформацию с двойной связью С=С гетероцикла и заторможенную с метильными группами фрагментов (CH3)3Si, как и в случае 1-(4-нитрофенил)-4- я/?е»2-бутил-1,2,3-триазол-5-карбальдегида [155]. Атом кислорода равноудален от двух метильных групп: О...С(1)=3.427(6) A, O...H(i)=2.677(5) А; О...С(5)=3.502(7) А, О...Н(6)=2.799(6)А. На рис. 3 представлена упаковка молекул. В ячейке можно условно выделить цепочки молекул, расположенные голова-голова, хвост-хвост. Межмолекулярный контакт Н(ю)_1 -N(3)_2 и Н(ю)_3.. .N(3)_4, равный 1.985(6) о А, попарно связывает гетероциклы молекул _1 и _2, _3 и _4 внутри цепочек. Возможно, что такой межмолекулярный контакт стабилизирует упаковку и определяет конформацию молекул. Тот факт, что соединения 22 и 23 в отличие от многих ТУ-незамещенных альдегидоазолов, например, 1,2,4-триазол-З-карбальдегидов, бензимидазоло-2-карбальдегидов [156], 5-формил-З-карбометоксипиразолов [40, 47], существующих в отсутствие растворителя в димерной форме бис(гемиаминалей), в кристаллическом состоянии сохраняют структуру альдегидотриазолов, побудил нас к поиску условий их димеризации в гетероциклические бис(гемиаминали). Отметим также, что при изучении влияния природы заместителя в положении 4 3-карбометокси-1-пиразол-5-карбальдегидов 4-фенилзамещенный аналог в отличие от кремний- и германийсодержащих пиразолальдегидов существовал в мономерной форме [40, 47]. Методами ЯМР Н и ИК спектроскопии исследован эффект
