Содержание к диссертации
Введение
2. Литературный обзор 6
2.1 Реакции 2я-азиринов 6
2.1.1 Реакции 2Н-азиринов как нуклеофилов ; 6
2.1.2 Термические реакции цикле/присоединения 2Н-азиртов 9
2.1.2.1 2Н-Азирины как диенофилы 9
2.1.2.2 2Н-Азирины как диполярофилы 12
2.1.3 Реакции 2Н~азиринов с карбенами и диазосоединениями 14
2.1.3.1 Реакции 2Н-азиринов с карбенами 14
2.1.3.2 Реакции 2Н-азиринов с диазосоединениями 14
2.2 Реакции иминов с дигалогенкарбенами и металлокарбеноидами из диазосоединений 16
2.2.1 Реакции иминов с дигалогенкарбенами 16
2.2.1.1 Реакции иминов с дихлор- фторхлоркарбенами 16
2.2.1.2 Реакции иминов с дифторкарбеиом 19
2.2.2 Реакции иминов с металлокарбеноидами из диазосоединений 27
3. Обсуждение результатов зл реакции 2я-азиринов с дифторкарбеиом 37
3.1.1 Реакции 2-незамещенных 3-арил-2Н-азиринов с дифторкарбеиом 38
3.1.1.1 Реакции 3-арил-2Н-азиринов с дифторкарбеиом в присутствии
диметалацетилендикарбоксилата 38
3.1.1.2 1,3 -Диполярное циклоприсоединение азириниодифторметанидов к ОС связям 41
3.1.1.3 1,3-Диполярное циклоприсоединение азириниодифторметанидов к С=0 связи альдегидов 42
3.1.2 Реакции 2-моно- и 2,2-дизамещенных 3-арил-2Н-азиринов с дифторкарбеиом 45
2.1.3 Превращения продуктов реакций 2-незамещенпых 2Н-азиринов с дифторкарбеиом 49
2.1.3.1 Синтез производных 2-фторпиридина 49
3.1.2.2 Реакции диметил-5-(4-метилфенил)-2,2-дифтор-1-азабицикло[3.1.0]гекс-3-ен- 3,4-дикарбоксилата (5Ь) с N-нуклеофилами 50
3.2 Реакции 2я-азиринов с карбеноидами из диазосоединений 55
3.2.1. Реакции 2-моно- и 2,2-дизамещенных 3-арил-2Н-азиринов с карбеноидами 56
3.2.2. Реакции 2-незамещенных 3-арил-2Н-азиринов с карбеноидами „.61
4. Экспериментальная часть 68
4.1 Синтезы исходных соединений 68
4.2 Методики проведения реакций с участием илидов 70
4.3 Реакции азиринов с дифторкарбеиом 71
4.4 Превращения продуктов реакций азиринов с дифторкарбеиом 81
4.5 Реакции азиринов с карбеноидами из диазосоединений 88
6. Список литературы
- Реакции 2Н-азиринов как нуклеофилов
- Реакции 2Н~азиринов с карбенами и диазосоединениями
- Реакции иминов с дихлор- фторхлоркарбенами
- Реакции 2-моно- и 2,2-дизамещенных 3-арил-2Н-азиринов с дифторкарбеиом
Введение к работе
Развитие химии карбенов привело к разработке нового синтетического подхода, включающего использование в качестве синтетических блоков илидов, образующихся из карбенов и молекул с гетероатомами. Реакции с участием карбенов открывают путь к нестабильным, часто недоступным с помощью традиционных способов.
В последние десятилетия значительное внимание уделяется реакциям карбенов с азотсодержащими соединениям, содержащими связи C=N, ведущим к образованию иминиевых илидов. 2Я-Азирины имеют ряд структурных особенностей, обусловливающих их высокую реакционную способность и значительный синтетический потенциал. . Высокая энергия напряжения цикла 2//-азирина способствует раскрытию трехзвенного кольца с образованием активных интермедиатов - винилнитренов, ими-нокарбенов, нитрил-илидов. Напряженная двойная связь C=N может легко взаимодействовать с нуклеофилами, а неподеленная пара электронов атома азота- с электрофильными реагентами. Кроме того, наличие напряженной кратной связи делает 2Н-азирины активными диенофилами, а иногда и диполярофилами в реакциях циклопри-соединения. Однако, реакции 2//-азиринов с электрофильными карбе нами, которые могли бы привести к образованию необычных напряженных азометин-илидов, практически не исследованы. Цель работы
Цель работы заключается в разработке новых подходов к синтезу соединений, содержащих необычные сочетания структурных фрагментов, на основе реакций напряженных азириниевых илидов. Основная идея предлагаемой стратегии заключается в реализации в рамках одной синтетической стадии последовательности химических превращений, включающих в генерацию карбена, = образование азириниевого илида, последующую перегруппировку трехзвенного цикла или циклоприсоединение илида к диполярофилу и последующее расширение цикла. Работа включала решение следующих задач: 1. Разработку методов генерации напряженных функционализированных иминиевых илидов на основе реакций карбенов и карбеноидов с азиринами.
2. Исследование химических свойств азириниевых илидов, включая 1,3-диполярное циклоприсоединение к диполярофилам, содержащим кратные связи углерод-углерод и углерод-кислород.
3. Изучение превращений первичных продуктов реакций азириниевых илидов.
Научная новизна
Впервые исследовано взаимодействие дифторкарбена с 2-азиринами и выявлены закономерности химического поведения азометин-илидов нового типа - напряженных азириниодифторметанидов. Установлено, что для фторзамещенньгх азириниевых илидов характерны реакции [2+3] циклоприсоединения к активированным ацетиленовым, этиленовым и карбонильным диполярофилам и изомеризация с раскрытием трехзвенного цикла в ге.м-дифторазадиены. Показано, что увеличение стери-ческой загруженности илида в результате введения заместителей во второе положение кольца 2#-азиринов; препятствует реакциям циклоприсоединения азириниодифторметанидов и основным направлением превращения 2- и 2,2-дизамещенных азириниевых илидов является изомеризация в 1,1-дифтор-2-аза-1,3-диены. (2) Впервые установлено, что продукты циклоприсоединения азириниодифторметанидов к диметилацетилендикарбоксилату — диметиловые эфиры 5-арил-2,2-дифтор-1-азабицикло[3.1.0]гекс-3-ен-3,4-дикарбоновых кислот - гладко с высокими выходами превращаются в производные 2-фторпиридина, а при взаимодействии с первичными алкиламинами и метилглицинатом дают производные 1-азабицикло[3.1.0]гекс-2-ена. (3) Впервые изучено взаимодействие 2/Г-азиринов с карбеноидами, генерированными термокаталитическим разложением диазокарбонильных соединений, в присутствии тетраацетата диродия. Выявлена связь между строением илидов и направлением их превращений: исключительным направлением превращений метоксикарбо-нил(фенил)- и ди(метоксикарбонил) замещенных азириниевых илидов из 2-монозамещенных и 2,2-дизамещенных 2ії-азиринов является изомеризация в соответствующие 2-аза-1,3-диены, тогда как 2-незамещенные 3-арил-2Д-азирины дают смеси 2-аза-1,3-диенов и производных 3,4-дигидро-2#-пиррола, последние при использовании избытка диазосоединения становятся основными продуктами реакции. Практическая ценность работы
Практическая ценность работы заключается в разработке новых карбен-илидных подходов на основе азирнниевых илидов к синтезу производных 2,2-дифтор-1-азабицикло[3.1.0]гекс-3-ена, 2-фторпиридина, 2,4-диамино-1-азабицикло[3.1.0]гекс-2-ена, 2-азадиенов, 3,4-дигидро-2#-пиррола.
Автор защищает: интерпретацию полученных экспериментальных данных, установленные закономерности и сделанные на их основе обобщения. Структура диссертации
Диссертация состоит из литературного обзора, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов, списка литературы, приложения.
В соответствии с поставленными в работе задачами по изучению реакций элек-трофильных карбенов и карбеноидов с 2//-азиринами и полученными результатами в литературном обзоре было признано целесообразным рассмотреть опубликованные данные по - реакциям 2Н-азиринов с электрофильными реагентами, диенами, 1,3-диполями, карбенами, диазосоединениями а также по реакциям иминов с дифторкар-беном и металлокарбеноидами из диазосоединений.
В первом разделе второй части работы рассматриваются результаты исследования реакций дифторкарбена с 2Я-азиринами, а также синтетически полезных превращений продуктов карбен-илидных реакций. Во втором разделе рассматриваются результаты изучения реакций производных 2#-азиринов с карбеноидами из диазосоединений.
В третьей части работы представлены методики синтезов новых соединений их физические и спектральные характеристики. Апробация работы
По теме диссертации опубликовано 3 печатных работы.
Реакции 2Н-азиринов как нуклеофилов
Напряженная C=N двойная связь 2#"-азирина может участвовать как диенофил
или как диполярофил в термически разрешенных по симметрии реакциях [4+2]-циклоприсоединения с разнообразием диенами или 1,3 -диполями.
Реакционная способность 2#-азиринов как диенофилов увеличивается при наличии электроноакцепторных заместителей у атома углерода. Сложные эфиры 2#-азирин-3-карбоновых кислот XXVI реагируют с циклопентадиеном, 1,3-пиклогекса-диеном и 2,3-диметилбута-2,3-диеном при комнатной температуре [9]. Реакция протекает стереоселективно с образованием только одного изомерного продукта (схема 2.1). Стереохимия продуктов согласуется с протеканием реакции через эндо-переходное состояние.
Вышеупомянутая реакция была распространена на широкий круг диенов [10]. Реакции протекали стереоселективно, а с несимметричными диенами - полностью ре-гиоселективно. Структура азиридина XXVII, полученного из азирина XXVIb и 1 ацетоксибута-1,3 -диена установлена на основании данных рентгеновской кристаллографии. Она согласуется с энЭо-присоединением и связыванием более нуклеофильно-го конца диена с электрофильным углеродом азирина (схема 2.2).
Бутилдиметилсилилокси-2-азабута-1,3 -диены XXVIII реагируют при комнатной температуре с азирином XXVIc с образованием соединений XXIX и XXX. Реакция является эндо- и региоселективной: азирин присоединяется со стерически менее загруженной стороны. Вероятный механизм реакции представлен на схеме 2.3 [11].
Схема 2.3 Первые примеры циклоприсоединения неактивированных 2Я-азиринов были независимо опубликованы Нэйром и Хасснером [12], а также Андерсоном [13, 14]. Они обнаружили, что при нагревании 2#-азиринов III, VIII, XIII, XXXI, XXXII с цикло-пентадиенонами XXXIII в бензоле или толуоле получаются ЗЯ-азепины XXXIV.
Разумно предположить, что первой стадией формирования ЗЯ-азепинов является разрешенное по симметрии [я 4+ пї2]-циклоприсоединениеі ведущее к эндо-аддуктам XXXV [12, 14, 15]. Возможны, по крайней мере, два пути превращения этих аддуктов в наблюдаемые ЗН-азетшяы (схема 2.4). Механизм (а) включает хелетроп-ную фрагментацию аддукта XXXV в азаноркарадиен XXXVI. Разрешенное по симметрии дисротаторное раскрытие кольца азаноркарадиена в его валентный таутомер азациклогептатриен (или 2//-азегшн) XXXVTI, за которым следует супрафациальный 1,5-сдвиг водорода с образованием термодинамически более стабильного азепина XXXIV [12]. В механизме (Ь) потеря СО из аддукта XXXV с одновременным дисрота-торным раскрытием кольца ведет к азациклогептатриену XXXVII, который претерпевает 1,5-сигматропный сдвиг, ведущий к ЗЯ-азепину XXXIV [14].
Схема 2.4 1,3-Дифенилизобензофуран легко реагирует с азиринами при нагревании в толуоле с образованием циклоаддукта XXXVIII - первичного продукта [ж +щ2] цикло присоединения. На основании анализа данных ЯМР аддукту XXXVIII была приписана структура экзо-стереоизомера {16, 17].
Реакция бензоилсульфена и циклических а-кетосульфенов изучалась Тсуге и Ногучи. а-Кетосульфеи реагирует с азиринами III, VIII, XIII, XVIII с образованием [4+2]-циклоаддуктов
Азирины как диполярофилы Активированные азиридины претерпевают конротаторное термически разрешенное раскрытие кольца с образованием азометин-илидов, которые реагируют как 1,3-диполи с 2#-азирином VIII и дают смесь стереоизомерных бициклических гете-роциклов [19], например:
Бензонитрил-илид, генерированный обработкой имидоилхлорида триметила-мином в бензоле, реагирует с азирином XIII с образованием диазабицикло[3.1.0]гекс З-єна XL. Последний в основной среде превращается в дигидропиримидин XLI, который далее окисляется в пиримидин Х1Л [20].
В результате взаимодействия азирина III с 2,4,6-триметилбензонитрилокидом в безводном эфире при 0 С с количественным выходом был получен карбодиимид XLIV. Последний легко гидролизуется в мочевину XLV [21]. Возможный механизм образования карбодиимида XLIV, представленный на схеме 2.5, включает образование бициклического аддукта в результате 1,3-ДИПОЛярного циклоприсоединения нитрил оксида к азирину. Последующее раскрытие кольца в бициклическом аддукте или его валентном таутомере, за которым следует 1,2-миграция арильной группы при перегруппировке Бекмана, приводит к карбодиимиду XLIV [21]. с карбенами и диазосоединениями 2.1.3.1 Реакции 2Н азиринов с карбенами
Хасснер и сотр. [23] показали, что дихлоркарбен, генерированный из фе-нил(трихлорметил)ртути, реагирует с 2-метил-3-фенил-2Л-азирином III с образованием ациклического продукта L. Вероятный промежуточный продукт - соответствующий азабициклобутан- зафиксировать не удалось. Другой путь, ведущий к продукту L включает электрофильную атаку карбена на азирин с образованием илидного интер-медиата IL, который претерпевает раскрытие цикла по связи C-N в азадиен.
Реакции 2Н~азиринов с карбенами и диазосоединениями
Хасснер и сотр. [23] показали, что дихлоркарбен, генерированный из фе-нил(трихлорметил)ртути, реагирует с 2-метил-3-фенил-2Л-азирином III с образованием ациклического продукта L. Вероятный промежуточный продукт - соответствующий азабициклобутан- зафиксировать не удалось. Другой путь, ведущий к продукту L включает электрофильную атаку карбена на азирин с образованием илидного интер-медиата IL, который претерпевает раскрытие цикла по связи C-N в азадиен.
Диазосоединения могут реагировать с азиринами как 1,3-ДИПОли, либо служить источниками карбе нов или карбеноидов. Систематические исследования реакций ази-ринов с диазосоединениями не проводились.
По данным Нэйра [24, 25] 2-метил-3-фенил-2#-азирин III реагирует с диазоме-таном в эфире при комнатной температуре с образованием смеси аллилазидов LI, LII, LIII в соотношении 1.6:1:1. H Ph
Аллилазиды, вероятно, образуются по двух стадийному механизму, показанному на схеме 2.6 [24, 25]. 1,3-Диполярное циклоприсоединение диазометана к C=N связи азирина приводит к триазолину LIV, который может находиться в равновесии с его таутомером. Раскрытия цикла в соединениях LIV/LV дает соответствующие аллилазиды. Известно, что аллилазиды быстро изомеризуются. Предполагают, что процесс установления равновесия между изомерными пентенил- и бутенилазидами протекает через триазолиновые интермедиаты [26].
Азирин XIII реагирует с фенилдиазометаном в эфире с образованием азида LIX с выходом 71%. Вероятный механизм образования соединения LIX включает 1,3-диполярное циклоприсоединение фенилдиазометана к азирину XIII с образованием циклоаддукта LVIII, который перегруппировывается в азид LIX, как показано на схеме 2.7. Ph Ph
Реакция дифенилдиазометана с азирином VIII в кипящем;толуоле приводит к образованию продуктов LX-LXII, которые можно рассматривать как 1:2-аддукты ази-рина и дифенилкарбена, образующегося при термическом разложении диазосоединения [27]. При использовании избытка диазосоединения и более низкой температуры в качестве основного продукта выделено соединение LXIL
Основное внимание в данном разделе будет уделено реакциям иминов с дифтор карбеном. Однако, поскольку реакционная способность галогешамещенных иминиевых илидов зависит от природы и числа атомов галогена у илидного атома углерода, целесообразно кратко сравнить химическое поведение фторзамещенных иминиевых илидов со свойствами хлорзамещенных аналогов, которые исследованы достаточно подробно.
Реакции иминов с дихлор и фторхлоркарбенами
Реакции дихлоркарбена с соединениями, содержащими кратные связи углерод-азот, протекают через промежуточное образование нестабильных хлорзамещенных иминиевых илидов..Некоторые, наиболее характерные превращения таких илидов представлены на схеме 2.8. Для азометин-илидов, генерированных из иминов и дихлоркарбена, наиболее характерны 1,3 -циклизация в азиридины (путь 1) [28, 29] и 1,3-Диполярное циклоприсоединение к кратным связям углерод-углерод с образованием производных пиррола (путь 2) [30]. Химическое поведение кетенимин-илидов, генерированных из кетениминов и дихлоркарбена, вследствие обращенной полярности, существенно отличается от такового азометин-илидов.
Так, они не циклизуются в соответствующие метилен-гем-дихлоразиридины (путь 1), зато легко реагируют с нуклеофильными реагентами (путь 3) [31, 32].
Вместе с тем, как и азометин-илиды, они вступают в реакции 1,3 -диполярного циклоприсоединения с алкенами и алкинами с образованием производных пиррола (путь 2) [33, 34, 35] В редких случаях наблюдается изомеризация кетенимин-илидов в азометин-илиды (путь 4) [35].
Имеющиеся на сегодняшний день данные свидетельствуют о том, что замена одного атома хлора в дихлоразометинилидах на фтор не приводит к заметным изменениям свойств промежуточных илидов. То есть формально фторхлоркарбен реагирует с непредельными азотсодержащими субстратами аналогично дихлоркарбену. Так, путь 1, ведущий к геи-фторхлоразиридину может быть реализован для разнообразных иминов. При взаимодействии фторхлоркарбена, генерированного щелочным гидролизом дифтортетрахлорацетона, с ароматическими основаниями Шиффа образуются соответствующие г ш-фторхлоразиридины [36, 37, 38].
В реакциях кетениминов с фторхлоркарбеном, генерированным из фтордихлорметана и трет-бупшата. калия, образуются карбамоилфториды [42], причем их выходы заметно превышают выходы карбамоилхлоридов в аналогичной реакции дихлор-карбена[32]. R R R
При использовании фтордихлорацетата натрия в качестве источника фторхлор-карбена реализуются и другие пути превращений промежуточного илида LXIII, аналогичные путям 3 и 2 (схема 1) [42]. Замещенный амид фтордихлоруксусной кислоты LXIV образуется в результате атаки илида LXIII предшественником фторхлоркарбе-на, фтордихлорметильным анионом, и последующего гидролиза, В присутствии диме-тилацетилендикарбоксилата илид LXIII дает продукт 1,3-Диполярного циклоприсое-динения - пирролинонЬХУ.
Реакции иминов с дихлор- фторхлоркарбенами
Различные превращения циклических илидов азота, и, в частности, реакции межмолекулярного 1,3-диполярного циклоприсоединения лежат в основе одного из подходов к синтезу opwo-конденсированних азотистых гетероциклов. До нашего исследования были известны только б-ти и 7-ми звенные циклические системы, содержащие в составе цикла C=N связь, из которых в условиях генерации дифторкарбена удалось генерировать илиды. Реакции ряда дигидроизохинолинов и дибензоазепинов с дифторкарбеном в присутствии производных бут-2-еновых кислот и ацетилендикар-боновой кислоты могут служить методом синтеза полициклических систем, содержащих, соответственно, фторпирролиновые и фторпиррольные фрагменты [48].
Реакции аминов сметаллокарбеноидами из диазосоединений Реакции диазосоединений с иминами являются одним из основных способов получения азиридинов, особенно производных азиридин-2-карбоновых кислот. Рассматривают два основных типа каталитических реакций диазосоединений и иминов, ведущих к азиридинам. Первый (схема 2.11) включает взаимодействие диазосоедине-ния с катализатором с образованием нестабильного металлокарбеноида LXVIII. Взаимодействие последнего с неподеленной электронной парой имина дает комплекс LXIX, который может циклизоваться с образованием азиридинов LXX или превращаться в азометин-илид LXXI, циклизация которого также дает азиридины LXX. Если образование азиридинов происходит с участием комплекса LXIX, то при использовании хиральных лигандов в катализаторе могут образовываться оптически активные продукты, если образование азиридинов происходит через свободный азометин-илид LXXI, то будет получаться рацемат. В присутствии диполярофилов азометин-илид LXXI может давать продукты [2+3] циклоприсоединения LXXIL
Второй (некарбеновый) путь (схема 2.12) включает взаимодействие неподелен-ной электронной пары имина с кислотой Льюиса с образованием комплекса LXXIII (иногда стабильного). Повышенная электрофильность последнего по сравнению с имином облегчает реакцию нуклеофильного присоединения диазосоединения с образованием интермедиата LXXIV, который, теряя молекулу азота, превращается в ази-ридины LXX (при использовании хиральных кислот Льюиса могут образовываться оптически активные продукты).
Большое число работ было посвящено поиску катализаторов, позволяющих эффективно осуществлять реакцию эфиров диазоуксусной кислоты с иминами, ведущую к азиридинам, особенно хиральным. По данным авторов работы [55] только при термокаталитическом разложении диазоуксусного эфира (катализатор Си) этоксикар-бонилкарбеноид реагирует с f-BuCH=NMe, PhCH=NBu- , PhCH=NPh с образованием соответствующих 2-этоксикарбонилазиридинов с низкими выходами. Было установлено, что при использовании кислот Льюиса (BF3 [56-60], А1С13 [56, 59], ТІСЦ [56, 59], SnCLt [57, 59, 61, 62]; ТіС12(і-РгО)2 [60] солей (Cu(OTf)2 [60, 63]; 1-бутил-З-метилимидазолийтетрафторборат [64]; Ln(OTf)3 [65, 66], УЬ(ОТі)з [58, 60, 65], Zn(OTf)2 [60] и комплексов металлов ([CuPF6(CH3CN)4] [67], {[(if-C5H5)Fc(CO)2(THF)]+[BF4] } [68]; W(II) [69], в случае реализации пути 2 реакция эфиров диазоуксусной кислоты протекает wc-диастереоселективно (образуется преимущественно цис-LXX) и сопровождается образованием в качестве побочных продуктов соединений LXXV, LXXVI. Соли Cu(II), которые с одной стороны являются катализаторами карбеновых реакций диазосоединений, а с другой стороны кислотами Льюиса, как правило направляют реакции с иминами по пути 2. Были найдены хи-ральные катализаторы [67, 70, 71] и условия проведения реакции, позволяющие получать соответствующие азиридины с высокими энантиомерными избытками [70, 71].
Производные родия [72-75] и рения [76, 7S] как правило являются эффективными катализаторами карбеновых реакций диазосоединений. В ряде случаев, где предполагается карбеновый путь, реакция /иранс-диастереоселективна [73-78] и сопровождается образованием в качестве побочных продуктов эфиров фумаровой и ма-леиновой кислот, считающихся косвенным признаком протекания взаимодействия через карбеновые (карбеноидные) интермедиаты. Наибольшее применение находит тетрацетат диродия [72,75], реже используются другие производные [Rh(III)-K10 clay, Rh/C] [73].
Взаимодействие ЭДА с ЛГ-бензилиденанилином, катализируемое мономерным родиевым катализатором [74], приводит к образованию азиридинов с выходом 46%. Реакция протекает стереоселекгивно с преимущественным образованием і/иоизомера
Метиловый эфир диазофенилуксусной кислоты вступает в реакцию с N-бензилиденанилинами, катализируемую ацетатом диродия(П), в результате которой стереоселекгивно получается соответствующий азиридин с г иорасположенными арильными группами в положениях 2 и 3 [75]. Предполагается, что образование ази ридина происходит в результате циклизации промежуточного азометин-илида, структура которого в статье, по-видимому, указана неверно.
Порфириновые комплексы рутения в количестве 0.1 мол% катализируют трех-компонентную реакцию сочетания а-диазоэфиров с ІУ-бензилиденанилинами и активированными алкенами и алкинами, которая ведет к стереоселективному образованию 2,5 -транс-замещенных пирролидинов или пирролинов [79]. Учитывая, что порфириновые комплексы рутения(П) с диазосоединениями образуют рутений-карбеновые комплексы, авторы предполагают, что реакция включает промежуточное образование азометин-илидов, претерпевающих 1,3-диполярное циклоприсоединение к активированным алкенам. Донорные заместители в JV-бензилиденанилинах увеличивают выход продуктов, а акцепторные (ЫОг) - уменьшают
Реакции 2-моно- и 2,2-дизамещенных 3-арил-2Н-азиринов с дифторкарбеиом
В ИК спектрах изоцианата 18 присутствуют полосы валентных колебаний группы N=C=0 при 2260 см 1. В спектре !Н ЯМР изоцианата 18, кроме сигналов, характерных для о-аллилоксифенильного фрагмента, содержатся два синглетных сигнала метильных групп у двойной связи 8 1.97, 1.99 м.д. В спектре 13С ЯМР изоцианата 18 имеются сигналы атомов углерода о-аллилоксифенильного фрагмента, метильных групп, двойной связи и группы N=C=0.
Строение мочевины 20 был установлено на основании данных ИК и ЯМР спектроскопии, а их состав подтвержден элементным анализом. В ИК спектре мочевины 20 имеются полосы валентных колебании групп С=0 при 1670 см"1 и NH при 3440 см"1.. В спектре Н ЯМР мочевины 20, кроме сигналов, характерных для о-аллилоксифенильного и морфолинового фрагментов, содержатся сигналы протонов метильных групп у двойной связи и NH группы. В спектре 13С ЯМР мочевины 20 имеются сигналы всех атомов углерода структуры 13, включая сигнал мочевинной группы С=0 при 5 155.7 м.д.
Отсутствие продукта внутримолекулярного циклоприсоединения азириниевого илида 17 может быть обусловлено несколькими причинами: 1) низкой реакционной способностью внутреннего неактивированного диполярофила, 2) низкой активностью азириниевого илида 17 в реакциях 1,3 -диполярного циклоприсоединения вследствие наличия стерических препятствий достижению соответствующего переходного состояния, вызванных 2,2-замещением в азириновом цикле, 3) невозможностью достижения конформации, обеспечивающей перекрывание орбиталей диполя и диполярофила на пути, ведущем к тетрациклу 21; Поскольку с илидом 17 не удалось реализовать реакцию 1,3-диполярного циклоприсоединения даже с таким активным диполя-рофилом как ДМАД, можно предположить, что главной причиной доминирования изомеризации илида в азадиен над конкурирующим направлением - 1,3-диполярным циклоприсоединением, являются стерические препятствия достижению переходного состояния реакции циклоприсоединения, связанные с введением заместителя во второе положение 2Я-азирина.
Оказалось, что для азириниевых илидов, генерируемых реакцией дифторкар-бена с 2-моно- и 2,2-дизамещенными азиринами, изомеризация в 2-азадиены является основным направлением превращений. Так при реакции азиринов 3, 4 с дифторкарбе-ном были получены соответствующие изоцианаты 22, 23. Те же продукты были выделены и при проведении реакции в присутствии диполярофила — ДМАД (схема 3.7).
Спектральные данные изоцианата 23, совпадают с литературными данными, опубликованными для этого соединения, полученного другим методом [89]. Строение изоцианата 22 был установлено на основании ИК и ЯМР спектров, данных элементного анализа и подтверждено превращением в соответствующие мочевины при действии аминов. В ИК спектре изоцианата 22 присутствует характеристичная полоса валентных колебании N=C=0 группы при 2250 см"1.
В результате реакций изоцианата 22 с морфолином и пиперидином с количественным выходом получены мочевины 26а,Ь (схема 3.8).
Попытка осуществить гетероциклизацию с участием iV-винилизоцианатного фрагмента соединения 22 при действии JV-бензилиденбензиламина оказалась неудачной из-за быстрой реакции первого с iV-бензиламином, получающимся из JV бешилиденбензиламина, с образованием мочевины 26с. Так же мочевина 26с была получена при взаимодействии изоцианата 22 с бензиламииом (схема 3.9).
Строение мочевин 26а-с было установлено на основании данных ИК, Ни С ЯМР спектроскопии, а их состав подтвержден результатами элементного анализа. В ИК спектрах мочевин 26а-с имеются полосы валентных колебании С=0 группы в области 1680-1690 см"1, N-H группы в области 3440-3380 см"1. В спектрах Н ЯМР мочевин 26а-с присутствуют сигналы протонов флуоренильного, фенильного, гетероциклического (пиперидинового в 26а или морфолинового в 26Ь) или бензильного (26с), а также NH фрагментов молекул. В спектрах 13С ЯМР мочевин 2ба-с присутствуют сигналы ядер атомов углерода флуоренильного, фенилытого, гетероциклического или бензильного (26с) фрагментов молекул, а также характеристичный сигнал углерода мочевинной карбонильной группы (8 « 154 м.д.).
Таким образом, реакции 2Я-азиринов с дифторкарбеном протекают через промежуточное образование азириниевых илидов, способных претерпевать два типа превращений: а) изомеризацию в гем-дифторазадиены и б) 1,3-диполярное циклоприсое-динение к С=С, С=С и С=0 связям. Процессы второго типа могут быть реализованы только в случае стерически незагруженных илидов, не содержащих заместителей во втором положении трехзвенного цикла, и при использовании достаточно активных диполярофилов. 2,3-Ди и 2,2,3 -тризамещенные 2//-азирины дают азириниевые ил иды, претерпевающие только илид-азадиеновую изомеризацию.
