Содержание к диссертации
Стр.
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
МЕТОДЫ СИНТЕЗА п-АМШОБЕНЗАЛЬДГОЩА И ЕГО
N -АЖИШМЕЩЕННЫХ ПРОИЗВОДНЫХ 9
1.1. Получение п-аминобензальдегидов восстановле
нием ароматических нитросоединений 10
Восстановление п-нитробензальдегида ... 10
Получение из п-нитротолуола 10
1.2. Введение формильнои группы в ароматические
амины **
1.2.1. Формилирование N1-алкилзамещенных
тт
анилинов по Вильсмейеру-Хааку х
Формилирование д/-замещенных анилинов уротропином 21
Формилирование диметиланилина иодмети-латом 2-диметиламино-1,3-дитиолана ... 22
Фотохимическое формилирование анилинов
по реакции Реймера-Тимана 23
1.3. Получение AJ-замещенных п-аминобензальдегидов с
помощью продуктов конденсации алкиланилинов с
альдегидами
Получение п-(алкил)диалкиламинобензаль-дегидов формулированием д/-замещенных анилинов аллоксаном 24
Конденсация A/,fy) -диалкиланилина с хлоральгидратом 24
Получение л/-алкилзамещенных п-амино-
бєнзальдегидов через основания Шиффа ... 25
Стр.
1.4. Другие методы получения п-аминобензальдегида
и его *J-алкилпроизводных 28
ГЛАВА 2. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
2.1. Нуклеофильное замещение в иминиевых произ
водных замещенных бензальдегидов 32
2.1.1. Замещение алкоксигруппы в иодметила-
тах алкоксибензилиденметилиминов .... 35
2.1.2. Замещение в п-алкоксибензальдегидах
под действием аминов в присутствии
их гидрохлоридов 38
2.1.3. Влияние нитрогруппы на ароматическое
нуклеофильное замещение в бензальдеги-
дах и их азометиновых и иминиевых
производных 49
2.2. Особенности реакции ароматического нуклео-
фильного замещения в иминиевых производных
замещенных бензальдегидов її
2.2.1. Современные представления о механизме
ароматического нуклеофильного замеще
ния
2.2.2. Оценка энергии анионной локализации и
заряда на атакуемом атоме углерода
бензольного кольца в алкоксибензаль-
дегидах, их азометиновых и иминиевых
74
производных *
Особенности иминиевой группировки как активирующей функции в реакциях ароматического нуклеофильного замещения.. SI
Сопоставление активирующей способности иминиевой группировки с другими элек-троноакцепторными группами в реакции ароматического нуклеофильного замещения
Стр.
2.3. Синтетические возможности реакции аромати
ческого нуклеофильного замещения, активиро
ванного иминиевой группировкой 91
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1. Исходные соединения 93
Синтез замещенных бензальдегидов .... 93
Синтез замещенных бензальдимидов .... 96
Синтез исходных иминиевых солей 101
3.2. Проведение реакций замещения уходящей груп
пы на остаток амина -^3
Проведение реакций п-алкоксибензальдегидов, их азометиновых и иминиевых производных с азотистыми нуклеофиль-ными реагентами ^3
Взаимодействие.замещенных нитробензаль-дегидов, их азометиновых и иминиевых производных с азотистыми нуклеофилами. 108
ВЫВОДЫ 122
ЛИТЕРАТУРА 123
Введение к работе
Иминиевые соли известны уже с конца прошлого, века, однако интерес к ним не ослабевает и сегодня. Эти соединения можно рассматривать как карбениевые ионы, стабилизированные сопряжением с неподеленной электронной парой атома азота:
[RRN-CHR - RR*N=CHR ]Х
Такое строение определяет целый спектр химических свойств - иминиевые соли мощнейшие аминометилирущие агенты, реагирующие со многими нуклеофильными центрами. Хорошо известны реакции солей иминия с цианид-ионом, соединениями с активной метиленовой группой, олефинами, металлоорганическими соединениями, енаминами, диазосоединениями, различными илидами, азиридинами, эпокисями и т.д. Эти реакции нашли разнообразное применение в современной синтетической органической химии. Реакции Манниха, Вильсмейера, Гат-термана, расщепление аминов по Брауну, восстановительное амини-рование карбонильных соединений в качестве ключевой стадии включают образование иминиевого (или как его ранее называли иммониево-го) интермедиата. Изучение механизма этих родственных реакций с участием иминиевых солей составляет самостоятельный раздел физической органической химии.
Положительно заряженная иминиевая группа в принципе может играть активирующую роль в процессах бимолекулярного ароматического нуклеофильного замещения. Однако, до настоящего времени активирующее влияние иминиевои группы в таких процессах остается не изученным. За последние 10 лет появилось несколько работ, в которых описаны реакции замещения в 6- и 8-алкоксиизохинолиниевых солях и аминалях 5-галогензамещенного фурфурола, для которых воз-
можно реализуется механизм S^fit-типа. Можно полагать, что ими-ниевая группировка, входящая в состав изохинолиниевых солей или образующаяся в результате обратимого распада аминаля фурфурола, способствует протеканию этих превращений, выступая в роли элек-троноакцепторного заместителя. Не исключено, однако, что для 6-или 8-алкоксизамещенных солей изохинолиния ароматическое нуклео-фильное замещение осуществляется по качественно другому механизму, включающему стадию раскрытия гетероциклического кольца с последующим замещением и рециклизацией с восстановлением изохиноли-ниевой структуры. Этот механизм в литературе получил название ANR0RC -механизм и будет кратко рассмотрен в одном из разделов обсуждения результатов.
В литературе не описано ни одного примера, когда иминиевая группа в качестве единственного электроноакцепторного заместителя способствовала бы реакции ароматического нуклеофильного замещения в бензольном кольце. Использование иминиевой группировки в качестве активирующей функции ароматического нуклеофильного замещения открывает возможности синтеза различных производных ароматических альдегидов и кетонов при наличии в субстрате подходящей уходящей группы. С другой стороны, изучение активирующего влияния иминиевой группировки в такого рода процессах расширяет общие представления о химических свойствах солей иминия.
Целью настоящей работы явилось исследование активирующего влияния иминиевой группировки в процессах ароматического нуклеофильного замещения в бензольном кольце под действием первичных и вторичных аминов. В работе впервые было обнаружено, что в алкокси-бензилидендиметилиминийиодидах под действием спиртовых растворов аминов происходит замещение алкоксигруппы тогда, когда она находится в п-положении к иминиевому заместителю. Аналогичное превра-
- 7 -щение имеет место в п-ажоксибензилиденалкилиминах, п-ажокси- и п-галогенбензальдегидах в присутствии гидрохлоридов азотистых оснований. Для реализации этого превращения требуется нагревание субстрата со спиртовым раствором амина в запаянной ампуле при температуре 150-170. Следует отметить, что для альдегидов и оснований Шиффа наличие гидрохлоридов азотистых оснований в реакционной смеси является необходимым условием замещения алкоксигруппы или галогена на моно- и диалкиламиногруппу. Роль гидрохлоридов оснований сводится к образованию иминиевого производного в результате протонирования основания Шиффа или разложения аминалей до иминие-вых солей.
Иминиевые производные п-замещенных бензальдегидов имеют два электрофильных центра - карбонильный и ароматический атом углерода, по которым может происходить атака нуклеофильного агента. Введение еще одной акцепторной нитрогруппы в бензольное кольцо позволило установить, что скорость реакции замещения у карбонильного атома углерода намного превосходит скорость ароматического нуклеофильного замещения. В присутствии алифатического амина в реакционной смеси устанавливается равновесие аминальной, азометиновой и иминиевой форм. Равновесная концентрация иминиевой соли зависит от основности нуклеофильного агента, электроноакцепторных свойств заместителей в бензольном кольце, природы уходящей группы, растворителя, а также температуры. Подходящим растворителем оказался этанол, а наиболее высокие выходы продуктов замещения достигаются при использовании в качестве уходящей группы метокси- и бензил-оксигруппы для нуклеофильных агентов - метил- и диметиламина. Введение нитрогруппы нивелирует активирующий эффект иминиевой группировки. При действии на иминиевые производные З-нитро-4-замещенных бензальдегидов алкиламинов первоначально образуются соответствую-
- 8 -щие основания Шиффа, которые далее реагируют с другой молекулой алифатического амина. Добавление в реакционную смесь гидрохлоридов азотистых оснований в этом случае не отражается на выходе продуктов замещения и времени окончания реакции. Поскольку ароматическому нуклеофильному замещению всегда предшествует реакция переаминирования иминиевой соли, в синтетических целях следует использовать субстрат с тем же алифатическим радикалом при атоме азота, что и в нуклеофильном агенте - алифатическом амине. Лучшим и наиболее удобным в препаративном отношении вариантом предлагаемой реакции замещения является нагревание при 150 анисового альдегида (или п-бензилоксибензальдегида) со смесью алифатического амина и гидрохлорида третичного амина в этаноле. Эта комбинация позволяет свести к минимуму образование побочных продуктов. Предлагаемая реакция замещения алкоксигруппы или галогена в иминиевых производных п-замещенного бензальдегида под действием первичных и вторичных алифатических аминов может служить удобным препаративным методом синтеза моно-N-алкиламинобензальдегида - важного полупродукта органического синтеза. Преимущество метода заключается также в доступности исходных реагентов, одностадийности процесса и простоте его аппаратурного оформления. Можно надеяться, что использование других нуклеофильных агентов, отличных от азотистых оснований,позволит в будущем разработать новый общий метод синтеза функциональных производных ароматических и гетероароматических альдегидов.
Работа традиционно состоит из введения, литературного обзора, обсуждения результатов и экспериментальной части. В литературном обзоре суммированы данные по методам синтеза Af -алкиламино-производных п-аминобензальдегида.
