Содержание к диссертации
Введение
1. Методы синтеза галогенвинилкетонов и их использование в органическом синтезе 10
1.1. Методы получения галогенвинилкетонов 11
1.1.1. Синтез 2-галогенвинилкетонов 11
1.1.2. Методы синтеза 2,2-дихлорвинилкетонов 12
1.1.3. Получение 1,2-дихлорвинилкетонов 15
1.2. Строение хлорвинилкетонов 17
1.3. Химические свойства галогенвинилкетонов 18
1.3.1. Реакции нуклеофильного замещения атомов галогена в галогенвинилкетонах, как метод получения полифункциональных ациклических продуктов 20
1.3.2. Присоединение 1М,г>Г-дихлорбензолсульфонамида к 2,2-дихлорвинилкетонам 22
1.3.3. Реакции получения гетероциклическихсоединений на основе галогенвинилкетонов 23
1.3.3.1.Пироны из 2,2-дихлорвинилалкилкетонов 23
1.3.3.2. 2-Ацилхлорвинилирование вторичных аминов 24
1.3.3.3. Реакции гетероциклизации с замещением геминальных атомов хлора в дихлор- и трихлорвинилкетонах 27
1.3.3.4. 1,3-Дитиолы и дитиетаны из 2,2-дихлорвинилкетонов 31
1.3.3.5. 1,3-Тиазинтионы и тиазолы 32
1.3.3.6. Пиразолы из хлорвинилкетонов 35
1.3.3.7. Азидоизоксазолы из 2,2-дихлорвинилкетонов и азида натрия 37
1.3.3.8. Реакции циклоконденсации производных галогенвинилкетонов 38
1,2- и 2,2-Дигалогенвинилкетоны. синтез, строение и химических превращения (обсуждение результатов)... 42
2.1. Синтез и строение перфторалкил-2,2-дихлор(дибром)винилкетонов...43
2.1.1. Получение перфторалкил-2,2-дихлорвинилкетонов 43
2.1.2. Получение перфторалкил-2,2-дибромвинилкетонов 50
2.1.3. Строение перфторалкилдигалогенвинилкетонов. Влияние атомов галогена на конформационное строение2,2-дигалогенвинилкетонов 52
2.2. Синтез и строение алкил-1,2-дихлорвинилкетонов 56
2.2.1. Синтез 1,2-дихлорвинилкетонов 56
2.2.2. Конформационное и электронное строение 1,2-дихлорвиншткетонов 59
2.3. Химические превращения 2,2-дихлор(дибром)- и 1,2-дихлорвинилкетонов 65
2.3.1. 2,4-Динитрофенилгидразоны галогенвинилкетонов 65
2.3.2. Взаимодействие галогенвинилкетонов с моно-, бинуклеофилами и амбидентными реагентами 71
2.3.2.1. Реакции трифторметил-2,2-дихлор(бром)винилкетонов с бинуклеофилами как метод синтеза N,0- и
N,N-гетероциклических соединений 71
2.3.2.2. Реакции перфторалкил-2,2-дихлор(бром)винилкетонов с тиомочевиной и тиоацетамидом как метод получения тиазинтионов 77
2.3.2.3. 2-Ацил-2-хлорвинилсульфиды из 1,2-дихлорвинилкетонов тиомочевины, тиоацетамида nNa2S 78
2.3.2.4. Реакция 1,2-дихлорвинилкетонов с аминами 80
2.3.3. Пиразолы из хлор(бром)винилкетонов и гидразинов 85
2.3.3.1. Новый путь получения и свойства 1-метилпиразолов, 1-метил-З-алкил-, -хлоралкил-, -перфторалкил-, -арил-5-С1(Вг)-пиразолов из хлор(бром)винилкетонов и 1М,Ы-диметилгидразина 86
2.3.3.2. Синтез 4- и 5-галогенпиразолов из галогенвинилкетонов и алкилгидразинов 102
2.3.3.3. 1-(2,4-Динитрофенил)пиразолы и 1-(2,4-динитрофенил)-4(5)-хлорпиразолы из 2,4-динитрофенилгидразонов хлорвинилкетонов и акролеинов 115
2.3.4. Испытания токсичности, антибактериальной и инсектоакарицидной активности хлор(бром)пиразолов 122
3. Методические по дробности 130
3.1. Синтез галогенвинилкетонов 130
3.2. 2,4-Динитрофенилгидразоны галогенвинилкетонов 132
3.3. Реакции дигалогенвинилкетонов с тиомочевинои, тиоацетамидом, офенилендиамином, о-аминофенолом, аминами nNa2S 133
3.4. Пиразолы из 2-хорвинилкетонов, 2,2-дихлор(бром)винилкетонов и 1,1-диметилгидразина 138
3.5. Синтез 1-алкил-4(5)-хлор(бром)пиразолов из дигалогенвинилкетонов и алкилгидразинов 141
3.6. Пиразолы из 2,4-динитрофенилгидразонов галогенвинилкетонов 145
Список используемых источников
- Строение хлорвинилкетонов
- Получение перфторалкил-2,2-дибромвинилкетонов
- 2-Ацил-2-хлорвинилсульфиды из 1,2-дихлорвинилкетонов тиомочевины, тиоацетамида nNa2S
- Реакции дигалогенвинилкетонов с тиомочевинои, тиоацетамидом, офенилендиамином, о-аминофенолом, аминами nNa2S
Введение к работе
Актуальность работы;
Винилгалогениды и их производные давно и заслуженно занимают прочные позиции в промышленности и органическом синтезе. Особое место в ряду активированных винилгалогенидов принадлежит 2-галоген- и 2,2-дигалогенвинилкетонам, которые по праву привлекают внимание исследователей благодаря их высокой реакционной способности и многообразию химических превращений. Эти соединения являются перспективными строительными блоками для тонкого органического синтеза. На их основе получены разнообразные полифункциональные и гетероциклические соединения, которые уже нашли практическое применение в качестве полупродуктов в органическом синтезе [1, 2] для получения красителей, флуоресцентов, гербицидов, инсектицидов, и биологически активных веществ широкого спектра действия [3-14].
Высокая и многогранная реакционная способность 2-галоген и 2,2-дигалогенвинилкетонов вызывают не ослабевающий интерес к разработке новых методов получения и к исследованию синтетических возможностей галогененонов [15-18].
До нашей работы не были известны методы получения перфторалкил 2,2-дихлор(дибром)винилкетонов, алкил-1,2-дигалогенвинилкетонов.
Химические превращения известных 2,2-дихлорвинилкетонов не были реализованы в полной мере. Это относится к таким перспективным направлениям, как синтез на их основе разнообразных 0,N-, S,N-, N,N гетероциклических соединений, в особенности содержащих перфторалкильные заместители, для которых прогнозируются ценные практически полезные свойства.
Актуальной задачей является разработка препаративных методов синтеза алкил-1,2-дихлорвинилкетонов, перфторалкил-2,2-дигалогенвинилкетонов как основы для развития химии этих высокореакционных полифункциональных соединений.
Наиболее перспективным направлением при исследовании химических превращений галогененонов является использование их для создания гетероциклических систем ряда пиразола, оксазола, тиазина, имидазола и др. на основе реакций с бинуклеофилами и амбидентными реагентами. Реализация таких возможностей заложена в структуре молекул галогенвинилкетонов, поскольку система сопряженных связей С1-С=С-С=0 обеспечивает высокую подвижность атомам галогенов и активность карбонильной группе и способность порознь или совместно легко вступать в разнообразные реакции с нуклеофилами. Заместители при двойной связи и карбонильной группе оказывают дополнительное электронное влияние на направленность этих реакций.
Исследование электронного и пространственного строения активированных карбонильной группой винилгалогенидов является актуальным для формирования концепции нуклеофильного замещения при 5р2-гибридизованном атоме углерода в активированных галогенэтенах.
Данная работа является частью плановых исследований Иркутского института химии им. А.Е. Фаворского СО РАН по теме «Направленный синтез и выделение химических соединений с уникальными свойствами и веществ специального назначения. Биологически активные синтетические и природные соединения и низкомолекулярные биорегуляторы. Зависимость структура-свойство». Раздел «Направленный синтез галогенорганических гетероциклических и открытоцепных полифункциональных соединений на основе активированных галогенэтенов и иминов полигалогенальдегидов с целью получения веществ с практически полезными свойствами» (№ государственной регистрации 01200107934).
Целью работы является развитие синтетических подходов к неизвестным ранее представителям полифункциональных галогенвинилкетонов - алкил-1,2-, перфторалкил-2,2-дихлор(дибром)винилкетонам, сравнительному исследованию электронного и конформационного строения 2-галоген-, 1,2- и 2,2-дигалогенвинилалкил(перфторалкил)(арил)кетонов, поиску новых реакций нуклеофильного замещения и гетероциклизации с их участием, направленному синтезу полифункциональных непредельных и гетероциклических соединений на их основе, обладающих практически полезными свойствами.
Научная новизна и практическая ценность;
Разработаны препаративные способы получения неизвестных ранее перфторалкил-2,2-дихлор(бром)винилкетонов, алкил-1,2-дихлорвинил кетонов, основанные на реакциях полигалогенэтенов с ацилгалогенидами в присутствии хлористого или бромистого алюминия, что открывает новые возможности для тонкого органического синтеза.
Изучено электронное и конформационное строение 2-галоген-, 1,2- и 2,2-дихлор(дибром)винилалкил(перфторалкил)(арил)кетонов методами ЯМР Н, I3C, l9F и ИК спектроскопии, диэлькометрии, квантово-химическими расчетами. Выявлена реализация в молекуле 2,2-дибромвинил-трифторметилкетона двух конформеров - плоского s-цис и неплоского s-транс. Установлено, что алкил-1,2-дихлорвинилкетоны стабильны в Z,s-ifuc конфигурации, в которой осуществляется внутримолекулярная водородная связь олефинового протона с атомом кислорода карбонильной группы.
Установлена высокая активность синтезированных 1,2- и 2,2-дигалоген-винилкетонов в реакциях с О-, S-, N-моно-, бифункциональными и амбидентными нуклеофилами. Выявлены новые аспекты химии 2-хлор- и 2,2-дихлорвинилкетонов, осуществлен качественный сравнительный анализ реакционной способности 2-хлор-, 2,2-дихлор-, 2,2-дибром- и 1,2-дихлор-винилкетонов в реакциях нуклеофильного замещения и гетероциклизации.
Открыта новая реакция гетероциклизации при взаимодействии 1-хлор- и 2,2-дихлор(дибром)винилкетонов с несимметричным диметилгидразином, приводящая в одну стадию к неизвестным или труднодоступным 1-метил-З-алкилпиразолам и 1-метил-3-алкил(хлоралкил)(перфторалкил)(арил)-С1(Вг)пиразолам. Ставшие легкодоступными 5-хлор(бром)пиразолы являются потенциальными биологически активными соединениями и полупродуктами для получения инсектоакарицидов, гербицидов, лекарственных препаратов, красителей, флуоресцентов и др. Некоторые из них получают многостадийными методами для производства высокоэффективных противоклещевых препаратов нового поколения и лекарственных препаратов.
К достоинствам этой реакции можно отнести полное использование сырья, так как наряду с пиразолами с количественным выходом образуются триметилгидразиний галогениды - известные препараты для сельского хозяйства и ценные аминирующие реагенты. Использование 1,1-диметилгидразина в реакциях с галогенвинилкетонами позволяет предложить это направление для создания новых технологий утилизации этого высокотоксичного компонента ракетного топлива.
На основе реакций 1,2-, 2,2-дихлорвинилалкил-, арилкетонов и трифторметил-2,2-дихлор(бром)винилкетонов с рядом алкилгидразинов разработаны методы синтеза 1-алкил-3-алкил(хлоралкил)(перфторалкил)-(арил)-5(4)-хлор(бром)пиразолов.
Разработан метод внутримолекулярной гетероциклизации 2,4-динитрофенилгидразонов 1-хлор-, 1,2- и 2,2-дихлорвинилкетонов в присутствии полифосфорной кислоты до 1-(2,4-динитрофенил)-3-пропилпиразола, 1-(2,4-динитрофенил)-3-алкил-4(5)-хлорпиразолов. При этом установлена определяющая роль геометрической син-, шшм-изомерии 2,4-динитрофенилгидразонов на протекание реакций гетероциклизации в пиразолы.
Установлено, что взаимодействие ряда перфторалкил-2,2-ди-хлор(бром)винилкетонов с ароматическими диаминами и аминоспиртами приводит к образованию соответствующих бензимидазолов и бензоксазолов.
На основе реакций перфторалкил-2,2-дихлор(дибром)кетонов с тиоамидами впервые получены перфторалкилзамещенные тиазинтионы. Изомерные им алкил-1,2-дихлорвинилкетоны в реакциях как с тиоамидами, так и с тиолят-анионами образуют только бис-(2-ацил-2-хлорвинил)-сульфиды.
В ходе исследований разработаны подходы к целенаправленному синтезу новых полупродуктов, биологически активных и технически ценных веществ.
Первичными испытаниями среди синтезированных соединений выявлены вещества, обладающие антибактериальной и инсектоакарицидной активностью, перспективные для дальнейшего изучения.
Апробация работы и публикации;
По материалам диссертации опубликованы тезисы 6 докладов, 5 статей и получен 1 патент на изобретение, 4 статьи направлены в печать.
Результаты работы были представлены на XIII Международной научно-технической конференции, г. Тула, 2000; I Всероссийской конференции по химии гетероциклов, посвященной 85-летию со дня рождения А. Н. Коста, г. Суздаль, 2000; Молодежной научной школе по органической химии г. Екатеринбург, 2000 и 2002 гг., г. Новосибирск, 2001; Первой международной конференции "Химия и биологическая активность синтетических и природных соединений" г. Москва, 2001; Отдельные разделы работы докладывались и были отмечены премиями на конкурсах молодых ученых ИрИХ СО РАН.
Объем и структура работы:
Диссертация состоит из введения, литературного обзора, посвященного методам синтеза, строению и реакционной способности галоген-винилкетонов, обсуждения результатов собственных исследований, экспериментальной части, выводов и списка литературы из 127 наименований.
Диссертация включает 162 страницы, 22 таблицы.
Строение хлорвинилкетонов
Завершая рассмотрение методов синтеза 2-галогенвинилкетонов, необходимо отметить, что в основном галогенвинилкетоны получаются достаточно простыми способами из промышленных многотонажных продуктов.
В то же время, несмотря на разнообразие известных методов получения такого типа соединений, синтез алкил-1,2-дигалогенвинилкетонов, 2-бром-, 2,2-дибромвинилкетонов, перфторалкилдигалогенвинилкетонов не разработан, а сами соединения недоступны для исследования. Учитывая, что такие соединения представляют несомненный интерес благодаря их ожидаемой высокой реакционной способности и многообразию химических превращений, являются перспективными строительными блоками для тонкого органического синтеза и развития химии гетероциклических соединений, в особенности соединений с перфторалкильными заместителями, обладающими потенциальными практически полезными свойствами, актуальной является задача разработки препаративных методов синтеза неизвестных алкил-1,2-, перфторалкил-2,2-дихлор(дибром)-винилкетонов как основы для реализации заложенных в структуре молекул возможностей химических модификаций.
Широкое исследование строения 2-галогенвинилкетонов в рассматриваемый период времени не проводилось. Однако авторами [19] отмечено, что при получении 2-галогенвинилкетонов при низких температурах образуется смесь Е- и Z-изомеров. При хранении или при непродолжительном нагревании Z-изомер полностью переходит в Е. При получении 2-хлорвинилкетонов присоединением НС1 к ацетиленовым кетонам [21] при 50-80С образуются только -2-хлорвинилкетоны. Таким образом, можно сделать вывод, что 2-галогенвинилкетоны устойчивы в Е-изомерной форме.
Авторами [40-45] исследовалось конформационное строение важнейших органических полупродуктов - алкил(арил)-2,2-дихлорвинилкетонов с использованием квантово-химических расчетов ССП МО ЛКАО полуэмпирическим методом ППДП/2, расчетов колебаний атомов, методами диэлькометрии, ИК, ЯМР Н, ЯКР О спектроскопии.
Установлено, что алифатические производные представляют собой смеси двух плоских s-цис, s-транс конформеров, а ароматические 2,2-дихлорвинилкетоны существуют в плоской s-цис форме.
В различных по природе растворителях конформационный состав алкил-2,2-дихлорвинилкетонов также меняется: например, при переходе от раствора кетона в СС14 к раствору его в CH3CN увеличивается относительное содержание s-цис конформера.
Различие в строении кетонов сказывается на их химических свойствах. Так, например, первичные амины, взаимодействуя с алкил-2,2-дихлорвинилкетонами замещают не только атомы хлора, но и реагируют по карбонильной группе с образованием иминов. В отличие от них ароматические 2,2-дихлорвинилкетоны устойчивых иминов не образуют [46, 47].
Широкое исследование пространственного строения 1-галоген- и 1,2-дигалогенвинилкетонов, для которых возможно существование двух геометричских Е-, Z-изомеров и различных конформеров, не проводилось.
2-Галогенвинилкетоны являются полифункциональными, высокореакционными соединениями, которые можно отнести к универсальным базовым структурам для направленного синтеза веществ с заданными свойствами. Реакции с нуклеофилами протекают нередко с одновременным участием связей С=0 и С-На1. Большую роль в предпочтительности протекания реакций либо по одному из реакционных центров, либо по двум, играет электронное и конформационное влияние заместителей при двойной связи.
В обзорах [15, 16] широко освещены направления использования 2-хлорвинилкетонов для синтеза гетероциклических соединений ряда пиридина, хинолина, пиразола, оксазола, триазола, пиримидина и единичных представителей класса фурана, тиофена, пирана. Основные результаты, полученные в этом направлении до 1966 г, представлены на схеме. RC(0)CH2CH(OR ) В меньшей степени 2-хлорвинилкетоны применялись в этот период для получения ациклических производных с атомами серы, азота, кислорода в реакциях нуклеофильного замещения атома хлора при взаимодействии со спиртами, аминами, меркаптанами. Полученные результаты освещены в обзорах [15, 16].
В работах последующих лет (1967-2002 гг.) ряд таких превращений изучен и будет приведен в специальном разделе (глава 2), посвященном синтезу N-, S-, О-замещенных винилкетонов на основе реакций нуклеофильного замещения атомов галогена в 1,2- и 2,2-дихлорвинилкетонах при взаимодействии их с нуклеофилами.
Также на основе 2-хлорвинилкетонов разработан метод получения 2-органилтеллуровинилкетонов. Полученным интересным результатам посвящен обзор [48], опубликованный в 2002 году, поэтому работы по синтезу и исследованию 2-органилтеллуровинилкетонов освещаться не будут.
Получение перфторалкил-2,2-дибромвинилкетонов
Для получения 2,2-дихлорвинилкетонов с перфторалкильными заместителями нами использовалась известная реакция конденсации галогенангидридов карбоновых кислот с хлористым винилиденом [17, 26].
Поскольку в предлагаемых условиях [17, 26] перфторацилгалогениды находятся в газообразном состоянии (трифторацетилхлорид, трифторацетил-бромид), либо очень летучи (гептафторбутироилхлорид, гептафторбутироил-бромид), а процесс их взаимодействия с хлористым винилиденом сильно экзотермичен, нам не удалось получить в описанных условиях целевые дихлорвинилкетоны с приемлемыми выходами.
Нами была усовершенствована литературная методика синтеза 2,2-дихлорвинилкетонов из ацилгалогенидов и 1,1-дихлорэтена. Исследовано влияние катализатора, температуры процесса и строения хлорорганического растворителя (ССЦ, СНС13, СН2СІ2) на выходы 2,2-дихлорвинилкетонов. Показано, что проведение процесса при температуре реакционной массы от -60 до -30С позволяет получить 2,2-дихлорвинилкетоны 1, 2 с выходами от до 50%. Замена хлористого алюминия на бромистый при проведении реакции в хлористом метилене приводит к получению смеси дихлор- и дибромвинилкетонов, а также наблюдается обмен атомов хлора растворителя на бром, что значительно снижает выход продуктов и создает затруднения при выделении кетонов 1, 2.
Установлено, что кетон 1 с оптимальным выходом удается получить при реакции перфторацетилхлорида или бромида с хлористым винилиденом в присутствии хлористого алюминия при -60 - -50С, при эквимольном соотношении реагентов и катализатора, в растворе СН2СІ2 в течение 5-6 часов. Гептафторпропил-2,2-дихлорвинилкетон 2 получали аналогично способу получения трифторметил-2,2-дихлорвинилкетона 1.
При синтезе галогенангидридов перфтормасляной кислоты нами была использована полифтормасляная кислота, в которой не все атомы водорода были замещены фтором. В результате при синтезе перфторпропил-2,2-дигалогенвинилкетонов мы получали смесь продуктов - кетон 2 и кетоны с неполностью фторированным алкильным радикалом, которую не удалось разделить. Однако как будет показано далее из этой смеси нами, затем были получены, выделены и охарактеризованы соединения, содержащие только гептафторпропильный радикал.
Важно отметить, что в условиях проведения реакций образование насыщенных продуктов - 2,2,2-трихлорэтилперфторалкилкетонов не наблюдается в отличие от аналогичных реакций хлорангидридов карбоновых кислот с хлористым винилиденом, в результате которых получены соответствующие трихлорэтилкетоны. Последние превращаются в 2,2-дихлорвинилкетоны лишь при обработке основаниями, перегонке с паром или термолизе [26].
При реакции хлористого винилидена с галогенангидридами перфторалканкарбоновых кислот стабилизация образующегося карбкатиона, по видимому, происходит за счет элиминирования протона с выделением целевых продуктов - перфторалкил-2,2-дихлорвинилкетонов, а не за счет присоединения аниона хлора и образования трихлорэтил-перфторалкилкетонов.
Синтезированные 2,2-дихлорвинилперфторалкилкетоны 1, 2 - жидкости с характерным запахом, обладающие кожнораздражающим действием и требующие большой осторожности в работе. Полученные кетоны в отличие от своих нефторированных алифатических аналогов - устойчивы при хранении, поскольку не способны к кротоновой или альдольнои самоконденсации.
Строение перфторалкилдихлорвинилкетонов 1, 2 изучено методами ИК, ЯМР спектроскопии и химическими превращениями, состав подтвержден элементным анализом (табл. 1, 2).
В ИК спектре кетонов 1, 2 наблюдается ряд характеристических полос группы С=0, связей С=С, =С-Н, CFrF (табл. 2). В спектре ЯМР !Н для перфторалкил-2,2-дихлорвинилкетонов, отмечен единичный сигнал олефинового протона (табл. 2).
Следует отметить, что химический сдвиг винильного протона в перфторалкил-2,2-дихлорвинилкетонах наблюдается в более слабом поле по сравнению со сдвигом протона =СН в соответствующих алкильных дихлорвинилкетонах и монохлорметилдихлорвинилкетоне; в сравнении со сдвигом олефинового протона в дихлор- и трихлорметил- и арилдихлор-винилкетонах сигнал олефинового протона для кетонов 1, 2 проявляется в более сильном поле [82].
2-Ацил-2-хлорвинилсульфиды из 1,2-дихлорвинилкетонов тиомочевины, тиоацетамида nNa2S
Галогенвинилкетоны с перфторалкильными группами в синтезе гетероциклических соединений не использовались, но развитие методов получения гетероциклических соединений на их основе аналогично дихлорвинилкетонам (см. литературных обзор) открывает широкие возможности. Это особенно ценно, так как большинство известных подходов к синтезу гетероциклических продуктов с перфторалкильными группами имеют существенные недостатки, и связано либо с малой доступностью исходных соединений, либо с тем, что они являются весьма токсичными и неудобными в работе [79, 80].
Из литературы [59] известно, что строение продуктов, образующихся при реакции 2,2-дихлорвинилкетонов с о-фенилендиамином, зависит от природы заместителя у карбонильной группы кетонов. Так, при взаимодействии алкил-2,2-дихлорвинилкетонов с о-фенилендиамином наблюдается замещение, как атомов галогена, так и конденсация по карбонильной группе. При этом образуется смесь 2-метил и 2-алкилбензимидазолов [59].
Мы установили, что взаимодействие дихлор- и дибромвинил-трифторметилкетонов 1,2 с о-фенилендиамином и о-аминофенолом приводит соответственно к получению 2-(3,3,3-трифторметил-2-оксопропил)-бензимидазола 25 и 2-(3,3,3-трифторметил-2-оксопропил)бензоксазола 26 с выходами 70 и 91% соответственно [83, 91].
Реакцию проводили в спирте при эквимольном соотношении реагентов в присутствии 2 эквивалентов щелочи 2-3 часа без нагревания.
Ранее [95] для синтеза 2-(3,3,3-трифторметил-2-оксопропил) бензимидазола 25 и 2-(3,3,3-трифторметил-2-оксопропил)бензоксазола 26 использовалось взаимодействие 2,2-диэтоксивинилтрифторметилкетона с о фенилендиамином и оаминофенолом. Реакцию проводили в течение 3 часов при 90-95Т. Соединения 25, 26 получались с выходами 70 и 80% соответственно. Также для получения 2-(3,3,3-трифторметил-2 оксопропил)бензимидазола 25 использовали взаимодействие трифторацетоуксусного эфира с о-фенилендиамином, выход продукта 15% [96].
Учитывая большую доступность кетонов 1, 3 по сравнению с 2,2-диэтоксивинилтрифторметилкетоном (получают из 1,1,1-триэтоксиэтана и трифторуксусного ангидрида в присутствии пиридина), более мягкие условия процесса и больший выход целевых продуктов, предложенный способ получения бензимидазола 25 и бензоксазола 26 имеет преимущества перед известными ранее [95, 96].
Для соединений 25 и 26, возможно наличие трех таутомерных форм. Отсутствие в спектрах ЯМР Ни С сигналов поглощения протонов и углерода метиленовой группы (табл. 9) свидетельствуют о том, что для соединений 25 и 26 бензимидазольная и бензоксазольная структуры типа А не реализуются.
В ЯМР Н спектрах соединений 25, 26 в растворах ДМСО- , CD3OD, CD3CN наряду с 4 протонами ароматического цикла проявляются сигналы лишь одного винильного протона =С-Н (табл. 9). Для соединений 25 и 26 в ЯМР Н спектре отмечен очень широкий сигнал поглощения в области 13-11 м.д., который соответствует подвижному протону. Широкий сигнал поглощения в ЯМР!Н спектре в слабом поле может соответствовать как N-H, так и =С-ОН группе, связанных внутримолекулярной водородной связью.
Уширение сигналов поглощения наблюдается и для Н-4, Н-7 в ЯМР Н спектре, а также и для С-4, С-7 в ЯМР 13С. Уширение сигналов является следствием обменных процессов происходящих в результате возможной таутомерии.
В ИК спектрах продуктов 25 и 26 наблюдается широкий сигнал поглощения в области 3600 - 3300 см"1, который не исчезает при снятии спектров соединений 25, 26 в разбавленных (0.002 М) растворах (ДМСО, СНСІз, CH3CN) и при добавлении пиридина. В ИК спектрах 2-(3,3,3-трифторметил-2-оксопропил)бензимидазола 25, бензоксазола 26 наблюдается аномально низкочастотная полоса карбонильного поглощения, аналогично таковой в ИК спектре 2-фенил-2-оксоэтилбензимидазола [84]. Выбор между енамино-иминным - Б и кето-енольным - В таутомерами затруднён, а присутствие в спектрах ЯМР !Н и 13С уширенных сигналов Н-4, Н-7 и С-4, С-7 может свидетельствовать о наличие в равновесии двух этих таутомеров, в которых осуществляется внутримолекулярная водородная связь.в области 6.1 м.д. Но они [95] отметили в спектре сигнал группы NH, налагающийся на сигналы 4-х протонов имидазольного цикла, и широкий сигнал протона группы -ОН в слабом поле - 9.1 м.д., и предложили для этого соединения структуру 2-(2-гидрокси-2-трифторметилвинил)бензимидазола В.
Для 2,2-дихлорвинилкетонов известны реакции с тиомочевиной и ацетилтиомочевиной, в результате которых получаются соответственно 2-амино- и 2-ацетиламино-1,3-тиазин-6-тионы [68, 69]. При аналогичных реакциях перфторалкил-2,2-дигалогенвинилкетонов 1-4 с тиомочевиной и тиоацетамидом в спирте также наблюдается замещение обоих атомов галогена с одновременной однонаправленной гетероциклизацией и выделением соответственно 2-амино-4-перфторалкил-1,3-тиазин-6-тионов 27, 28 и 2-метил-4-перфторалкил-1,3-тиазин-6-тионов 29, 30.
Реакции дигалогенвинилкетонов с тиомочевинои, тиоацетамидом, офенилендиамином, о-аминофенолом, аминами nNa2S
В ИК спектрах 1-метилпиразолов и 1-метил-5-С1(Вг)пиразолов (табл. 13) гірежде всего, следует отметить наличие полосы в области 3120-3150 см"1, характеризующей валентные колебания связи С4-Н гетероцикла. Увеличение частоты валентных колебаний связи С4-Н происходит при переходе от 3-алкилпиразолов 38-41 к арилзамещенным продуктам 44-50 и к пиразолам, содержащим электроотрицательные группировки в положении 3 - 42, 43, 51. Полосы поглощения связей С=С гетероцикла проявляются в ИК спектрах при 1480-1510 см"1.
В спектрах ЯМР !Н пиразолов 38-50 (табл. 13) резонансные сигналы протонов Н проявляются в области 5.6-6.9 м.д., причем при переходе от 3-алкилпроизводных 38-41 к пиразолам с электроноакцепторными (CF3, СН2С1) и ароматическими заместителями в положении 3 наблюдается сдвиг сигнала в слабое поле. Аналогичная, но более слабая зависимость наблюдается и для протонов группы N-CH3. Небольшое смещение в слабое поле имеет также сигнал Н в 1-метил-3-трифторметил-5-бромпиразоле 51 по сравнению с таковым в его 5-хлорзамещенном аналоге 43. В спектрах ЯМР ]Н 1,3-дизамещенных пиразолов 52-54 сигнал протона Н5 находится в значительно более слабом поле, чем сигнал протона Н4 (табл. 13).
Положение резонансных сигналов атомов углерода в спектрах ЯМР С соединений 38-50 (табл. 13) мало изменяется в зависимости от заместителя (А5 С 3 м.д.) и находится в тех же пределах, что и в 1-метилпиразоле (105.7 и 128.7 м.д. соответственно) [111]. Сигнал атома С3, естественно, изменяется в большем диапазоне (А5 -35 м.д.).
Изменения химических сдвигов атомов азота в ЯМР N спектрах 5-хлорпиразолов 38-50 (табл. 13) в зависимости от заместителя составляют примерно 10 и 8 м.д. соответственно. Для атома N можно отметить следующую тенденцию - электроноакцепторные заместители в положении 3 смещают сигнал 15N в слабое поле. Известно, что экранирование «пиррольного» атома азота в азолах значительно сильнее, чем «пиридинового» [112]. Действительно, 5 N1 лежат в области -178-ь-188 м.д., а сигналы азота N смещены примерно на 100 м.д. в слабое поле.
Строение полученных пиразолов доказано и изучено методом ХМС. Определены особенности фрагментации молекулярных ионов пиразолов 40 и 53 при действии электронного удара (ЭУ).
Известно, что распад молекулярных ионов, образующихся под действием ЭУ из 1,3-диалкилпиразолов протекает с отщеплением атома водорода и перегруппировкой ионов [М-Н]+ с расширением цикла.
Введение атома хлора в боковую цепь в 3 положение пиразола вносит изменение в направление распада молекулярного иона, образующегося из 1-метил-3-хлорметилпиразола (схема 1). При этом вместо ожидаемого расширения цикла, наблюдается элиминирование атома галогена из молекулярного иона М+(схема 1).
Такой распад М4" характерен для соединений, содержащих атом галогена у гетероароматического кольца или в боковой цепи последнего. Эти продукты, ведут себя под ЭУ аналогично ароматическим галогенидам [113], для которых выброс атома С1 из М+ является основным процессом распада.
Ионы с шестичленными циклами обладают большей устойчивостью по сравнению с пятичленными [114], поэтому вполне вероятно, что ион [М-С1]+ претерпевает перегруппировку с расширением цикла. Эта реакция родственная бензильному разрыву. Структура первичного перегруппировочного иона, различная для N-метил- и С-метилпиразолов, определяет дальнейшие пути образования более легких ионов. Для первых преобладает процесс отрыва частиц HCN и CH2N, для вторых - отрыв двух соседних атомов азота.
Известно, что атом галогена практически не элиминирует из стабильных М+ 4-хлор(бром)пиразолов, которые могут терять лишь 2 молекулы HCN [115]. В масс-спектре пиразола 40 интенсивность молекулярного иона составляет 28% и отсутствуют пики ионов [М-С1]+. Основной распад связан с параллельным элиминированием алкильных радикалов и молекулы этилена из пропильного заместителя (схема 2).
![2,4-диарилбицикло[3.3.1]нон-2-ен-9-оны: синтез, строение и некоторые химические превращения](/i/i/4435/401987.png "2,4-диарилбицикло[3.3.1]нон-2-ен-9-оны: синтез, строение и некоторые химические превращения Колеватова Яна Георгиевна")