Содержание к диссертации
Введение
1. Литературный обзор
1.1. Алифатические 1,1-динитроэтены 6
1.1.1. Синтез 1,1-Динитроэтена при участии оснований и их реакции 6
1.1.2. Синтез 1,1-динитроэтена при участии диазосоединений и их реакции 14
1.1.3. Функциональнозамещенные и структурные аналоги 1,1 -динитроэтена: синтез и некоторые реакции 18
1.2. Ароматические 1,1-динитроэтены 25
1.2.1. Методы получения 2-арил- и 2,2-диарил-1,1-ди-нитроэтенов
1.2.2. Химические свойства 2-арил- и 2,2-диарил-1,1-динитроэтенов
2. Обсуждение результатов 40
2.1. Синтез и строение р,(3-динитростиролов 40
2.2. Взаимодействие [3,(3-динитростиролов с С-нуклеофилами 51
2.2.1. Реакции с пирролом, индолом и 2-метилиндолом 51
2.2.2. Реакции с малоновым и ацетиламиномалоновым эфирами 59
2.2.3. Реакции с динитрилом малоновой кислоты и циануксусным эфиром 65
2.2.4. Реакции с Р-дикарбонильными соединениями 70
2.3. Взаимодействие Р,Р-динитростиролов с представителями S-и N-нуклеофилов 92
3. Экспериментальная часть 98
3.1. Условия физико-химических исследований и расчета кван-тово-химических параметров 98
3.2. Синтез исходных соединений 98
3.3. Получение р,р-динитростиролов 99
3.4. р,Р-Динитростиролы в реакциях с С-нуклеофилами 100
3.4.1. Взаимодействие с пирролом, индолом и 2- метилиндолом 100
3.4.2. Взаимодействие с малоновым и ацетиламиномалоновым эфирами 103
3.4.3. Взаимодействие с динитрилом малоновой кислоты и циануксусным эфиром 107
3.4.4. Взаимодействие с ациклическим (ацетилацетон) и циклическими (1,3 -циклогександионы, 1,3-индандион, 2-фенил-1,3 -индандион) Р-дикетонами 114
3.5. Р,Р-Динитростиролы в реакциях с п-хлортиофенолом, аминами и азидом натрия 127
Выводы 133
- Ароматические 1,1-динитроэтены
- Взаимодействие [3,(3-динитростиролов с С-нуклеофилами
- Реакции с Р-дикарбонильными соединениями
- Получение р,р-динитростиролов
Введение к работе
Изучение нитросоединений входит в число фундаментальных проблем современной органической химии. Их яркие представители - сопряженные нитроалкены - вследствие сильного электроноакцепторного влияния нитро-группы и легкости ее трансформации в другие функции являются весьма ре-акционноспособными веществами и удобными реагентами для получения различных классов органических веществ [1-6].
Реакции с участием непредельных нитросоединений успешно используются для создания веществ с заданным углеродным скелетом и открывают удобные пути синтеза структур, входящих в состав многих биологически активных соединений: лекарственных средств, фрагментов природных веществ, алкалоидов, антибиотиков, пиретроидов, простагландинов. В то же время историческое значение многих нитросоединений определяется их применением как потенциальных взрывчатых веществ и компонентов ракетного топлива.
Введение в молекулы мононитроэтенов второй нитрогруппы повышает электрофильность кратной связи и приводит к образованию качественно новых высокореакционноспособных веществ. Типичные представители соединений этого ряда - гем-динитростиролы представляют несомненный интерес как удобные объекты для выявления специфики влияния двух нитрогрупп на реакционную способность двойной связи по сравнению с мононитростиро-лами, а также с их замещенными, содержащими в гем-положении к нитро-группе другие дополнительные функции (галоген-, ацил- и др.). Синтетический потенциал этих соединений предопределяет возможность их использования в качестве доступных реагентов для целенаправленного конструирования полифункциональных открытоцепных, карбо- и гетероциклических структур, являющихся потенциально биологически активными веществами.
Целью настоящей работы является усовершенствование метода синтеза Р,р-динитростиролов, изучение их строения и особенностей химического поведения в реакциях с нуклеофильными реагентами.
5 Диссертационная работа построена традиционно; она содержит три главы, выводы и приложение. Обсуждению собственных результатов исследования (гл. 2) предшествует обзор литературы, включающий анализ известных методов получения и химических превращений алифатических и ароматических 1,1-динитроэтенов (гл. 1). В главе 3 дано подробное описание экспериментальных исследований. В выводах сформулировано основное содержание результатов проведенной работы. В приложении представлены таблицы расчетных геометрических параметров (длины связей, валентные и торсионные углы) и рисунки спектров ряда соединений.
Диссертационное исследование выполнено по плану научно-исследовательской работы кафедры органической химии и проблемной лаборатории нитросоединений РГПУ им. А.И.Герцена в соответствии с заданием Министерства Образования РФ по теме "Изучение химии нитроалкенов и их использование в качестве базовых соединений при направленном поиске биологически активных веществ медицинского назначения" (номер государственной регистрации 01.200304244), а также в рамках выполнения Соросов-ского гранта № А531-03, персонального гранта Администрации Санкт-Петербурга 2002 года № М02-2.5Д-28 и гранта Министерства Образования РФ 2003-2004 года (№ АОЗ-2.11-517).
Квантово-химические расчеты проведены совместно с д.х.н., профессором А.В.Беляковым (Санкт-Петербургский государственный технологический институт - технический университет), за что автор выражает ему глубокую благодарность.
Автор искренне признателен к.х.н., доценту Е.В.Трухину за систематическое внимание к работе и помощь в проведении эксперимента.
Ароматические 1,1-динитроэтены
В отличие от алифатических гам-динитроэтенов 1,1-динитроэтены ароматического ряда представляют собой вполне устойчивые соединения и выделяются препаративно в индивидуальном виде. Синтез 2,2-диарил-1,1-динитроэтенов Первые упоминания о синтезе 2,2-диарил-1,1-динитроэтенов относятся к 1921 г [53]. По данным работы [53] немецкие ученые получили 1,1-ди-нитро-2,2-дифенилэтилен, действуя азотной кислотой на дифенилэтен, и представили следующую схему протекающей при этом реакции: В настоящее время ге/и-динитростиролы с двумя арильными кольцами получают в основном нитрованием 1,1-диарилэтенов азотной кислотой, смесью азотной и ледяной уксусной кислот или тетраоксидом диазота [53, 54]. И.П.Цукерваник и М.Д.Сокольникова [55], изучая реакцию нитрования 1,1-дифенилэтана азотной кислотой различной концентрации, обнаружили, что при использовании HN03 (d 1.42) при 70-80 С образуется дифенилди-нитроэтилен с выходом 90 %; более разбавленная кислота (d 1.365) снижает выход этого вещества до 80 % от теоретического; при дальнейшем разбавлении кислоты (d 1.21) единственным продуктом нитрования становится 1-гидрокси-1,1 -дифенил-2-нитроэтан. При нитровании тетраоксидом диазота диарилалкены, предварительно растворенные в хлороформе, обрабатывают нитрующим агентом в течение 3 часов при 25 С, затем избыток окислов азота и растворитель испаряют, а остаток обрабатывают этанолом и получают диарилдинитроэтилены с выходом 42-72 % [546, 56]. В работе [546] рассматривается нитрование диарилэтенов смесью азотной и ледяной уксусной кислот и сравниваются результаты. Оказалось, что нитрование 1,1-ди(о-метоксифенил)этилена азотной кислотой в среде ледяной уксусной кислоты приводит к образованию тех же продуктов, что и нитрование его N2O4: В качестве исходных веществ могут использоваться не только 1,1-ди-арилэтилены.
Например, 2,2-дифенилакриловая кислота при взаимодействии с тетраоксидом диазота наряду с нитрованием претерпевает декарбоксилиро- вание и, таким образом, конечным продуктом реакции является 1,1-динитро-2,2-дифенилэтилен [546]. Очевидно, процесс протекает по следующей схеме: Дифенилдинитроэтен получен также нитрованием N2O4 дифенилметок-сикарбонилкарбинола с выходом 63 % [57]. Дифенилдинитроэтилен образуется также в результате взаимодействия иодтринитрометана или бистринитрометилртути с диазосоединениями [8, 34в]: Синтез 2-арил-1,1-динитроэтепов Впервые незамещенный 2-арил-1,1-динитроэтен ()3,(3-динитростирол) был получен в 1960 году С.С.Новиковым с сотрудниками путем нитрования Р-нитростирола [58]. Известно, что наличие электроноакцепторных заместителей у двойной связи уменьшает ее способность к присоединению N2O4. Так, при проведении реакции Р-нитростирола с тетраоксидом диазота в эфирном растворе взаимодействие происходит очень медленно, что способствует протеканию окислительных процессов: при температуре 20-25 С в качестве единственного продукта была выделена и-нитробензойная кислота. Если же проводить реакцию при температуре ниже 18 С, то удается выделить с незначительным выходом «-нитрофенилнитроацетилен. В этом случае реакция, по мнению авторов работы [58], протекает по следующей схеме: Если применить в качестве растворителя при проведении реакции че-тыреххлористый углерод, то нитрование в бензольное кольцо не идет. Однако, поскольку обработка реакционной смеси (после завершения реакции) осуществлялась этанолом, то кроме целевого продукта (3,р-динитростирола (39 %) был выделен этиловый эфир 1-фенил-2,2-динитроэтилового спирта (31%); образование этих продуктов, как указывается в работе [58], идет по следующей схеме: Следовательно, судя по приведенным данным, наличие одной нитро-группы у двойной связи не препятствует нормальному присоединению тет-раоксида диазота (хотя и сильно ее замедляет), однако по данным авторов работы [58] присутствие нитрогруппы в бензольном ядре нитростирола делает его неспособным к присоединению N2O4. В пользу такого вывода свидетельствуют результаты их эксперимента: после 12-суточного стояния раствора 1-нитро-2-(и-нитрофенил)этена с тетраоксидом диазота в четыреххлори-стом углероде они выделили практически весь динитростирол неизменным. Позднее корейским ученым [59] удалось осуществить синтез р\Р-ди-нитростиролов с различными заместителями в шра-положении бензольного кольца (Н, Me, ОМе, CI, N02) нитрованием тетраоксидом диазота соответствующих нитростиролов с хорошими выходами (таблица). Условия проведе- ния реакции такие же, как у Новикова С.С. с сотр. [58]: практически 10-кратный избыток N204, в качестве растворителя используется четыреххлори-стый углерод, взаимодействие происходит при комнатной температуре в течение 7 суток. То, что авторам работы [59] удалось получить и 1,1-динитро-2-(я-нитрофенил)этен, можно объяснить, по-видимому, разным качеством применяемого русскими и корейскими учеными тетраоксида диазота. Известно, что результат нитрования непредельных соединений тетраоксидом диазота в значительной мере зависит от степени его очистки и содержания в нем влаги . Сведения о реакциях (3,(3-динитростиролов с нуклеофильными реагентам весьма ограничены, они представлены лишь несколькими примерами. В частности, было показано, что р,р-динитростирол при кипячении с водой образует бензальдегид, при обработке раствором гидроксида калия в водном диоксане происходит его расщепление по связи С-С с образованием калиевой соли динитрометана [58]. Авторы работы [67], занимаясь изучением реакции присоединения этанола по двойной связи к различным нитростиролам, отметили, что Р-нитростиролы, у которых нитрогруппа и еще одна электроноакцепторная функция находятся у одного и того же атома углерода, способны взаимодействовать со спиртом при комнатной температуре в отсутствие катализатора. В этой же работе приводится сравнительная оценка реакционной способности гам-замещенных Р-нитростиролов по отношению к этанолу.
Показано, что самой высокой реакционной способностью обладает р,(3-динитростирол -уже при растворении его в спирте присоединение происходит практически мгновенно; р-бензоил-р-нитростирол присоединяет по двойной связи этиловый спирт в течение 24 часов; р-бром-р-нитростирол менее реакционноспо-собен по отношению к этанолу и образует продукт присоединения только через 120 часов; нитростильбен, Р-метил-р-нитростиролы и р-нитростиролы в этих условиях вообще не реагируют с этанолом. Корейские ученые в работе [60] показали, что р,р-динитростиролы легко вступают в реакцию нуклеофильного присоединения не только со спиртом, но и с представителем S-нуклеофилов - L-цистеином. Этот синтез показывает, что на основе р,Р-динитростиролов могут быть получены биологически активные вещества (или их синтетические предшественники), причем реакции могут осуществляться простым присоединением без предварительной защиты функциональных групп и давать продукты с хорошими выходами. Интересные в этом аспекте результаты получены сотрудниками кафедры органической химии РГПУ имени А.И.Герцена при исследовании реакции простейшего Р,Р-динитростирола с индолом и его алкилзамещенными [68]. Было показано, что взаимодействие протекает в очень мягких условиях - при непродолжительном перемешивании эквимолекулярных количеств реагентов в четыреххлористом углероде в отсутствие катализатора при 16-18 С и идет с образованием продуктов заместительного присоединения - 3-(1-арил-2,2-динитроэтил)индолов - нитропредшественников замещенных триптамина.
Взаимодействие [3,(3-динитростиролов с С-нуклеофилами
Нами исследовано взаимодействие р,Р-динитростиролов с серией различных СН-кислот, отличающихся константами кислотности и степенью енолизации, а именно, с малоновым, ацетиламиномалоновым, циануксусным эфирами, динитрилом малоновой кислоты, линейными и циклическими р-ди-кетонами - ацетилацетоном, дигидрорезорцином, димедоном, 1,3-индан-дионом и 2-фенил-1,3-индандионом. Наряду с классическими СН-кислотами изучены также реакции с пирролом, индолом, 2-метилиндолом, проявившими себя в исследуемых взаимодействиях как типичные С-нуклеофилы. Пиррол и индол как важнейшие фармакофорные структуры. Особенности их реакций с нитроэтенами (краткая литературная справка) Производные пиррола и индола занимают особое место в ряду биологически активных соединений. Следует отметить, что основу «пигментов жизни» - гемоглобина, хлорофилла, цитохрома, а также витамина В]2 - со- ставляют порфириновые тетрапиррольные макроциклы [99, 100]. Биливер-дин, билирубин - пигменты желчи, образующиеся в результате окислительного расщепления гема, представляют собой тетрапирролы с открытой цепью. Большое количество производных монопирролов, найденных в микроорганизмах, растениях и высших организмах, обладают свойствами антибиотиков [101а], например, пиолютеорин [102], пирролнитрин [103]. Тетраиод-пиррол использовался как антисептик [101]. Кетопирролы являются половыми феромонами семейства бабочек Danainae [104]. Эфир 4-метил-пирролкарбоновой-2 кислоты [101а] содержится в выделениях муравьев Atta taxana и служит им для отметки пути их передвижения. Продигиозины [105], содержащие пиррил-дипиррилметеновый фрагмент, обладают антимикробными и противогрибковыми свойствами. Фармакофорное пиррольное кольцо является структурным фрагментом таких медицинских препаратов, как циан-кобаламин (витамин Ві2), кобамамид (анаболическое средство), пирвиний памоат (антигельминтное средство) [106а] и др.
Интересными примерами практически значимых индолсодержащих соединений являются широко известные диэтиламид лизергиновой кислоты (ЛСД), серотонин - гормон, регулирующий кровяное давление, резерпин -антигипертонический препарат, антибиотики (метомицин, индолмицин), лекарственные средства (индометацин, мексамин, индопан), стимуляторы роста (например, гетероауксин). Индол - структурная основа целого ряда алкалоидов, в том числе физостигмина (применяется в офтальмологии), винбластина (противолейкемическое средство), стрихнина, кураре [1016]. Наряду с биологически активными свойствами индольные производные имеют и другое прикладное значение, в частности, они применяются как антиоксиданты, душистые вещества, сомономеры [107,108]. В этой связи получение новых модифицированных производных пиррола и индола является одной из важных задач органического синтеза. Пиррол и индол как химические реагенты принадлежат к электроно-избыточным тг-системам, вследствие чего они обладают повышенной актив- ностью по отношению к обычным электрофильным реагентам [109, ПО]. Следует отметить, что в основном электрофильное замещение пиррола и индола идет по С2 и С3-атомам, соответственно, но в присутствии щелочных металлов, амидов металлов в жидком аммиаке, едкого кали - по N-гетероатому. Способность вступать в реакции с пирролом проявляют и нитроалкены. Например, по данным работы [111] р-бром-р-нитростирол взаимодействует с пирролом при комнатной температуре при перемешивании исходных реагентов в соотношении 1:10 в течение 3 ч в токе азота в присутствии катализатора иодида цинка. Р-Нитростирол реагирует с пирролом в тех же условиях, что и гам-бромнитростирол, но в отсутствие катализатора [111]. присутствуют интенсивные полосы поглощения валентных колебаний несопряженной нитрогруппы (1585-1590, 1320-1325 см 1), а также полосы, принадлежащие валентным колебаниям группы NH пиррольного и индольного циклов (3460-3480 см 1) (рис. 6, 7, 10). Отметим, что наблюдаемая в спектрах существенная раздвинутость полос Vas и vs (A Vas-Vs 260 нм) характерна для гем-динитросоединений [60]. Спектры ЯМР !Н соединений, полученных в результате взаимодействия Р,Р-динитростиролов с пирролом, индолом и 2-метилиндолом (4-11), содержат сигналы протонов всех структурных фрагментов молекул (рис. 8, 9, 11). Так, в спектре ЯМР Н соединения (8) в CDCb присутствуют два четких дублетных сигнала при 5.52 и 7.23 м.д., обусловленных резонансом метановых протонов Нд И НМ, связанных друг с другом равными по величине константами спин-спинового взаимодействия JAM 11 -0 Гц, а также сигналы протонов группы NH (8.25 м.д.). Ароматические протоны индольного и бензольного колец дают мультиплет в области 7.05-7.57 м.д. Протоны метильной группы проявляются при 2.29 м.д. (табл. 7, рис. 11). Изученные реакции иллюстрируют возможность использования 3,(3-ди-нитростиролов в качестве динитроалкилирующих агентов для пиррола, индола и их замещенных. Полученные пирролил- и индолилдинитроэтаны могут быть рекомендованы для их непосредственного изучения в качестве потенциально биологически активных веществ, а также как нитропредшествен-ники замещенных аминоэтилпирролов и - индолов, в том числе замещенных триптамина. Реакции гам-динитростиролов (1-3) с типичными представителями СН-кислот - этиловыми эфирами малоновой и ацетиламиномалоновой кислот проводили в характерных для подобных превращений условиях: в среде абсолютного метанола в присутствии эквимолекулярного количества метилата натрия при -3+-5С в течение 3 ч. Однако эффективный результат был достигнут лишь благодаря модификации традиционных условий, позволившей предотвратить свойственное Р,Р-динитроэтенам опережающее алкоксилиро-вание.
Суть изменения состоит в том, что метанольные растворы натриевых производных соответствующих СН-кислот добавляли к кристаллическим га/и-динитростиролам, а не к их растворам в метаноле. Процесс сопровождался переэтерификацией и завершался образованием аддуктов михаэлевскои конденсации (12-17). Отметим, что по литературным данным ближайший аналог гем-динитростиролов 1,1-динитро-2,2-дифенилэтен с диметиловым эфиром малоновой кислоты не взаимодействует, по-видимому, по причине стерическои перегруженности [65]. Известно, что Р-нитростиролы, (З-ацетил(бензоил)-Р-нитростиролы реагируют с малоновым эфиром в сопоставимых условиях и образуют так же, как и изучаемые объекты, продукты нуклеофильного присоединения [123, 124]. Взаимодействие Р-бром-Р-нитростиролов с этой же СН-кислотой протекает при более низкой температуре и завершается образованием аддуктов михаэлевскои конденсации, которые затем под действием основания при нагревании превращаются в производные циклопропана [125, 126]. Попытки получить циклопропановые структуры в нашем случае, не смотря на широкое варьирование условий, не привели к желаемым результа там, что, вероятно, связано не только с относительно меньшей нуклеофуг- ностью нитрогруппы по сравнению с атомом брома, но и с повы- моо /г шенной устойчивостью динитроанионного фрагмента, склонность N02 к образованию которого стимулируется присутствующим в растворе основанием. Так, отщепление азотистой кислоты не происходило при кипячении спиртовых растворов метиловых эфиров 3-арил-2-метоксикарбонил-4,4-динитробутановой кислоты в присутствии ацетата калия или триэтиламина. Строение продуктов (12-17) охарактеризовано методами РІК и ЯМР Н спектроскопии (табл. 8, 9, рис. 12-15). В ИК спектрах аддуктов михаэлевского присоединения (12-17) присутствуют интенсивные полосы поглощения несопряженной нитрогруппы при 1580-1590 и 1320-1335 см 1 [80]. Валентным колебаниям С=0 в сложных эфирах веществ (12-14) соответствуют широкие расщепленные полосы при 1740-1755 см"1, а в спектрах соединений (15-17) карбонильные группы слож-ноэфирной и ацетиламинофункций проявляются при 1755 и 1685 см", соответственно [127]. Полосы поглощения при 3390-3395 см"1 в спектрах веществ (15-17) следует отнести к валентным колебаниям NH-группы (рис. 12,13).
Реакции с Р-дикарбонильными соединениями
Для изучения реакций р,3-динитростиролов с Р-дикетонами был выбран ряд Р-дикарбонильных реагентов, отличающихся малой (1,3-индандион, 2-фенил-1,3-индандион) и высокой (ацетилацетон, димедон, дигидрорезорцин) степенью енолизации (стр. 51). Указанные реагенты привлекают внимание исследователей не только с теоретической точки зрения, но и в прикладном аспекте. В частности, известно, что 2-фенил-1,3-индандион («фенилин») является активным антикоагулянтом крови и играет большую роль при лечении тромбозов и инфаркта миокарда; ацилиндандионы используются в качестве активных инсектицидов; аминоиндандионы проявляют спазмолитическое и атропиноподобное действия [106в, 152-154]. Дигидрорезорцин успешно применяется в синтезе биологически важных соединений, например, аналогов природных стероидных гормонов [155,156]. А. Взаимодействие с 1,3-индандионом и его 2-фенилзамещенным аналогом Известно, что при взаимодействии р-нитростиролов с 2-арил-1,3-индан-дионом образуются продукты моно-, а с 1,3-индандионом - моно- или бис-присоединения [157]. Например, Р-бром-3-нитростиролы при взаимодействии с 2-фенил-1,3-индандионом дают ожидаемый продукт присоединения, а в реакции с 1,3-индандионом в достаточно мягких условиях - при (Н-5С в присутствии эквимолекулярного количества метилата натрия выделяются производные спи-роциклопропана 2-арил-3-нитроспиро(циклопропан-1,2-индан)-1,3-дионов [125,158]. Реакции изучаемых нами р,Р-динитростиролов (1, 3) с 2-фенил-1,3-индандионом протекают в среде абсолютного бензола в присутствии три-этиламина при 16-18С и постоянном перемешивании в течение 7 ч; они вполне закономерно завершаются образованием продуктов присоединения (24, 25). Отметим, что 1-бром-1-нитро-2-(и-хлорфенил)этен в результате взаимодействия с 2-фенил-1,3-индандионом дает также продукт присоединения, но процесс идет в более жестких условиях (кипячение в течение 1 ч). Оказалось, что взаимодействие гем-динитростиролов (1-3) с 1,3-индан-дионом, протекающее в метаноле в присутствии эквимолекулярного количества метилата натрия при -3-=--5С в течение 3 ч, дает неоднозначные результаты и иллюстрирует зависимость глубины превращений от природы заместителя в ароматическом кольце.
Так, в случае незамещенного динитростиро-ла (1) процесс останавливается на стадии образования продукта присоединения (26). Присутствие в шра-положении бензольного кольца галогена или метильной группы (соединения 2, 3), проявляющих мезомерный или гипер-конъюгационный эффекты, стимулирует «арилметиленовыи перенос», что приводит к образованию соответствующих замещенных 2-бензилидеи-1,3-индандиона (27,28). По-видимому, склонность к переалкенилированию первоначально образующихся анионов продуктов нуклеофильного присоединения связана с выбросом резонансностабилизированного динитрометильного аниона и образованием энергетически выгодной плоской структуры с эффективным сопряжением. Необходимо отметить, что в случае малонодинитрила и цианук-сусного эфира этот маршрут реализуется для всего исследуемого ряда Р,р-динитростиролов (1-3). Вместе с тем, образование бензилиден-1,3-индандионов на основе 1,3-индандиона, наблюдается лишь для исходных, содержащих в бензольном кольце метильную группу или атом галогена, т.е. при наличии заместителей, которые способны за счет гиперконъюгационного и мезомерного эффектов увеличивать цепь сопряжения и тем самым повышать энергетическую выгодность молекулы. Очевидно, этот факт можно объяснить большим электроноакцепторным (-М-эффект) влиянием на кратную связь двух цианогрупп (ап CN= +0.660) [976]) в р,(3-дицианостиролах по сравнению с таковым в бензил идеи-1,3-индандионах, где карбонильные группы имеют меньшую константу стп +0.502 [976] и участвуют дополнительно в сопряжении с бензольным кольцом. Однако, введение в бензольное кольцо галогена или метильной группы, удлиняющих цепь сопряжения, по-видимому, компенсирует этот недостаток. Следует отметить, что по данным работы [64] 1,1-динитро-2,2-ди-фенилэтен с 1,3-индандионом не реагирует, а [3-бром-3-нитростиролы, как указывалось выше, в сопоставимых условиях образуют нитроспироцикло-пропановые производные [125,158]. Строение синтезированных веществ (24-28) охарактеризовано методами ИК, ЯМР Н спектроскопии, а также масс-спектрометрии (табл. 11, 12, рис. 16-18). В ИК спектрах соединений (24-26) присутствуют раздвоенные полосы поглощения при 1710-1720 и 1745-1750 см"1, характерные для (3-дикетонной группировки 1,3-индандиона [159], и полосы при 1590-1595 и 1350-1355 см 1, принадлежащие антисимметричным и симметричным валентным колебаниям несопряженной нитрогруппы (табл. 11, рис. 16, 17). ИК спектры продуктов переалкенилирования (27, 28) содержат полосы поглощения С=0 (1690-1715, 1730-1750 см-1) и С=С (1590,1620-1625 см 1) групп (табл. 12). В пользу принятого строения синтезированных соединений (24-28) свидетельствуют данные спектров ЯМР !Н (табл. 11,12, рис. 18). Так, в спектре вещества (26) ароматическим протонам отвечает мультиплет в области 7.15-8.01 м.д. Сигналы метиновых протонов НА, Нм и Нх проявляются при 3.62, 4.76 и 7.57 м.д., соответственно, с константами спин-спинового взаимодействия JAM4.2 и JMx3.7 Гц. Структуры продуктов (27, 28) приняты также на основании их идентичности известным образцам, полученным встречным синтезом - конденсацией соответствующих ароматических альдегидов с 1,3-индандионом [160]. В масс-спектрах веществ (26-28) присутствуют пики молекулярных ионов, соответствующие их молекулярным массам.
Конденсация р,р-динитростиролов (1-3) с ацетилацетоном, дигидроре-зорцином и димедоном, отличающимися от рассмотренных выше СН-кислот (малоновый, ацетиламиномалоновый, циануксусный эфиры и 1,3-индан-дион) существованием в растворах преимущественно в енольной форме, интересна возможностью синтеза на их основе не только полученных выше типов структур, но и гетероциклических соединений. Основные типы структур, синтезированных на основе реакции сопряженных нитроалкенов с ацетилацетоном и 1,3-циклогександионами (краткая литературная справка) В большинстве случаев сопряженные нитроалкены, не имеющие дополнительных заместителей в гем-положении к нитрогруппе, взаимодействуют с Р-дикетонами с образованием продуктов моно-, бис-присоединения или гетероциклизации [123, 161-173]. Например, конденсация 1-нитро-2-фенилэтена и 2-индолил-1-нитроэтенов с ацетилацетоном в присутствии метил ата натрия приводит к образованию продуктов моноприсоединения [123, 161,162]. По мнению авторов работы [164] первоначально образующийся продукт присоединения претерпевает внутримолекулярную циклизацию с образованием промежуточного гетероциклического соединения; дальнейшие превращения последнего (отщепление гидроксильного аниона, нитрозо-оксимная перегруппировка) приводят к образованию конечного оксима гек-сагидробензофуранона. Аналогичные продукты выделены и в результате реакции [3-нитростирола и 1-нитро-1-пропенас дигидрорезорцином [163-166]. Взаимодействие не замещенных по индольному кольцу индолилнитро-этенов и бензимидазолилнитроэтена с дигидрорезорцином и димедоном в зависимости от соотношения реагентов (1:1 или 1:2) завершается образованием продуктов моно- или бис-присоединения [161,162, 167,168]. Иной результат получен в результате реакций замещенных по С -атому индольного кольца индолилнитроэтенов и пиридилнитроэтена с 1,3-циклогександионами. В этом случае образуются гетероциклические системы - оксимы гексагидробензофуранонов [167, 169-172], строение которых убедительно доказано методом рентгеноструктурного анализа [173]. Нитроэтены, имеющие в гам-положении по отношению к нитрогруппе дополнительные электроноакцепторные функции, взаимодействуют с р-ди-кетонами с образованием двух типов продуктов: моноприсоединения или ге-тероциклизации [124, 125, 174-178]. Так, конденсация р-ацил(бензоил)-р-нитростиролов с ацетилацетоном приводит к линейным продуктам присоединения, а в случае а-нитрохалкона процесс сопровождается элиминированием азотистой кислоты и завершается образованием замещенного дигидро-фурана[124, 174].
Получение р,р-динитростиролов
Спектры ЯМР ]Н получены на спектрометре Bruker АС-200 (200 МГц). В качестве растворителей использовали диметилсульфоксид- іб, хлороформ-db ацетонитрил-сіз. Химические сдвиги определялись относительно внутреннего или внешнего стандарта ГМДС с точностью ± 0.5 Гц, шкала 5. Инфракрасные спектры сняты на спектрофотометре «ИнфраЛЮМ ФТ-02» в хлороформе (при концентрации 40 мг/мл) или в вазелиновом масле. Электронные спектры поглощения записаны на спектрофотометре СФ-2000 в кварцевых кюветах с длиной оптического пути 1 см. В качестве растворителя использовали хлороформ. Масс-спектры получены на спектрометре MX 1321, система напуска -прямой ввод. Условия съемки: ионизирующее напряжение 70 В, температура ионизационной камеры 180 С. Квантово-химические параметры для молекул р\Р-динитростиролов (1-3) и модельного Р-нитростирола рассчитаны с использованием программного комплекса Gaussian 03 w [85] методом теории функционала плотности [86] на теоретическом уровне B3LYP/6-31+G с учетом диффузных и поляризационных функций. В экспериментах использовались предварительно очищенные перегонкой или перекристаллизацией коммерческие реактивы. Очистку и абсолютирование используемых в работе растворителей осуществляли по стандартным методикам [98,128]. Индивидуальность полученных продуктов и ход реакций контролировали методом тонкослойной хроматографии (ТСХ) на пластинках Silufol UV-254, использовали смесь растворителей гексан-ацетон, 3:1, проявляли на хроматоскопе. Синтез р-нитростиролов осуществляли по литературным методикам [176,200-203]. 3.3. Получение Р,р-динитростиролов Синтез осуществляли по видоизмененным методикам [58, 59]. 1,1-Динитро-2-фенилэтен (1) К суспензии 4.00 г (0.027 моль) 1-нитро-2-фенилэтена в 26 мл абсолютного четыреххлористого углерода прибавляли раствор 17 мл (24.70 г, 0.27 моль) тетраоксида диазота в 14 мл абсолютного CCLj и реакционную смесь оставляли на 7 суток при 16-18 С. Затем избыток тетраоксида диазота и растворитель испаряли на холоду, оставшееся маслообразное вещество обрабатывали изопропанолом и образовавшийся осадок отделяли на фильтре. Получали 4.16 г (79 %) светло-желтых кристаллов 1Д-динитро-2-фенилэтена (1), т. пл. 93-94 С (из абсолютного четыреххлористого углерода); лит. т. пл. 94-95 С (из четыреххлористого углерода), выход 39 % [58], 42.5 % [59]. Найдено, %: С 49.60,49.58; Н 3.14, 3.12; N 14.40,14.42. C8H6N204. Вычислено, %: С 49.48; Н 3.09; N 14.43. 1,1-Динитро-2-(л-хлорфенил)этен (2) К суспензии 3.67 г (0.02 моль) 1-нитро-2-(л-хлорфенил)этена в 20 мл абсолютного четыреххлористого углерода прибавляли раствор 12 мл (17.40 г, 0.20 моль) тетраоксида диазота в 10 мл абсолютного CCU и реакционную смесь оставляли на 7 суток при 16-18 С. Затем избыток тетраоксида диазота и растворитель испаряли на холоду, оставшееся маслообразное вещество обрабатывали изопропанолом и образовавшийся осадок отделяли на фильтре.
Получали 2.24 г (49 %) светло-желтых кристаллов 1,1-динитро-2-(и-хлор-фенил)этена (2), т. пл. 70-71 С (из гексана); лит. т. пл. 69-70 С (из четыреххлористого углерода), выход 39.5 % [59]. Найдено, %: С 42.12,42.10; Н 2.24,2.23; N 12.22,12.24. C8H5CIN2O4. Вычислено, %: С 42.01; Н 2.19; N 12.25. 1,1-Динитро-2-(и-толил)этен (3) К суспензии 3.50 г (0.02 моль) 1-нитро-2-(и-толил)этена в 20 мл абсолютного четыреххлористого углерода прибавляли раствор 12 мл (17.40 г, 0.20 моль) тетраоксида диазота в 10 мл абсолютного ССЦ и реакционную смесь оставляли на 7 суток при 16-18 С. Затем избыток тетраоксида диазота и растворитель испаряли на холоду, оставшееся маслообразное вещество обрабатывали изопропанолом и образовавшийся осадок отделяли на фильтре. Получали 2.70 г (65 %) светло-желтых кристаллов 1,1-динитро-2-(и-толил)-этена (3), т. пл. 70-71 С (из гексана); лит. т. пл. 52-54 С (из четыреххлористого углерода), выход 65.0 % [59]. Найдено, %: С 51.71, 51.70; Н 4.05,4.03; N 13.64,13.67. C9H8N204. Вычислено, %: С 51.92; Н 3.85; N 13.46. 3.4. р,Р-Динитростиролы в реакциях с С-нуклеофилами 3.4.1. Взаимодействие с пирролом, индолом и 2-метилипдолом 1,1-Динитро-2-(пиррол-2-ил)-2-фенилэтан (4) К суспензии 0.291 г (0.0015 моль) 1,1-динитро-2-фенилэтена (1) в 6 мл абсолютного четыреххлористого углерода при 16-18 С и постоянном перемешивании прибавляли 0.1 мл (0.103 г; 0.0015 моль) пиррола. Реакционный раствор выдерживали 2 ч при указанной выше температуре и выливали на чашку Петри. Растворитель испаряли на холоду. Получали 0.518 г (66 %) желто-зеленых кристаллов 1,1-динитро-2-(пиррол-2-ил)-2-фенилэтана (4), т. пл. 86-87 С (из четыреххлористого углерода). Найдено, %: С 54.95, 54.98; Н 4.30,4.27; N 15.91, 15.92. С Ни . Вычислено, %: С 55.17; Н 4.21; N 16.09. 1,1-Динитро-2-(пиррол-2-ил)-2-(я-хлорфенил)этан(5) К суспензии 0.343 г (0.0015 моль) 1,1-динитро-2-(и-хлорфенил)этена (2) в 6 мл абсолютного четыреххлористого углерода при 16-18 С и постоянном перемешивании прибавляли 0.1мл (0.103 г; 0.0015 моль) пиррола. Реакционный раствор выдерживали 2 ч при указанной выше температуре и выливали на чашку Петри. Растворитель испаряли на холоду. Получали 0.429 г (97 %) желто-зеленых кристаллов 1,1-динитро-2-(пиррол-2-ил)-2-(и-хлорфенил)-этана (5), т. пл. 84-85 С (из четыреххлористого углерода). Найдено, %: С 48.58,48.63; Н 3.58,3.60; N 14.01,14.02. C12H,0Cl N304. Вычислено, %: С 48.73; Н 3.38; N 14.21. 1,1-Динитро-2-(пиррол-2-ил)-2-(я-толил)этан (6) К суспензии 0.312 г (0.0015 моль) 1,1-динитро-2-(и-толил)этена (3) в 6 мл абсолютного четыреххлористого углерода при 16-18 С и постоянном перемешивании прибавляли 0.1 мл (0.103 г; 0.0015 моль) пиррола. Реакционный раствор выдерживали 2 ч при указанной выше температуре и выливали на чашку Петри. Растворитель испаряли на холоду. Получали 0.370 г (89 %) желто-зеленых кристаллов 1,1-динитро-2-(пиррол-2-ил)-2-(л-толил)этана (6), т. пл. 70-71 С (из гексана). Найдено, %: С 56.52, 56.51; Н 4.95,4.97; N 15.12, 15.17. С13Н,зКз04.
Вычислено, %: С 56.73; Н 4.73; N 15.27. 1,1-Динитро-2-(индол-3-ил)-2-(я-хлорфенил)этан (7) Раствор 0.343 г (0.0015 моль) 1,1-динитро-2-(и-хлорфенил)этена (2) и 0.176 г (0.0015 моль) индола в 5 мл четыреххлористого углерода перемеши- вали 20 мин при 16-18 С, выпавший осадок отделяли на фильтре. Получали 0.404 г (78 %) ярко-желтых кристаллов 1,1-динитро-2-(индол-3-ил)-2-(и-хлор-фенил)этана (7), т. пл. 117-118 С (из смеси гептан-бензол, 3:1). Найдено, %: С 55.71, 55.68; Н 3.75, 3.73; N 12.45, 12.42. C16Hi2ClN304. Вычислено, %: С 55.57; Н 3.47; N 12.16. 1,1-Динитро-2-(индол-3-ил)-2-(я-толил)этан(8) Раствор 0.312 г (0.0015 моль) 1,1-динитро-2-(и-толил)этена (3) и 0.176 г (0.0015 моль) индола в 5 мл четыреххлористого углерода перемешивали 25 мин при 16-18 С, выпавший осадок отделяли на фильтре. Получали 0.254 г (52 %) оранжевых кристаллов 1,1-динитро-2-(индол-3-ил)-2-(и-толил)этана (8), т. пл. 148-149 С (из смеси гептан-бензол, 3:1). Найдено, %: С 63.07,63.05; Н 4.78,4.75; N 12.70,12.72. Ci7H15N304. Вычислено, %: С 62.77; Н 4.62; N 12.92. 1Д-Динитро-2-(2-метилиндол-3-ил)-2-фенилэтан (9) Раствор 0.291 г (0.0015 моль) 1,1-динитро-2-фенилэтена (1) и 0.197 г (0.0015 моль) 2-метилиндола в 5 мл четыреххлористого углерода перемешивали 15 мин при 16-18 С, выпавший осадок отделяли на фильтре. Получали 0.459 г (94 %) оранжевых кристаллов 1,1-динитро-2-(2-метилиндол-3-ил)-2-фенилэтана (9), т. пл. 152-154 С (из четыреххлористого углерода). Найдено, %: С 62.72, 62.74; Н 4.71, 4.70; N 13.05, 13.07. C17H15N304. Вычислено, %: С 62.77; Н 4.62; N 12.95. 1,1-Динитро-2-(2-метилиндол-3-ил)-2-(«-хлорфенил)этан(10) Раствор 0.343 г (0.0015 моль) 1,1-динитро-2-(и-хлорфенил)этена (2) и 0.197 г (0.0015 моль) 2-метилиндола в 5 мл четыреххлористого углерода перемешивали 15 мин при 16-18 С, выпавший осадок отделяли на фильтре. Получали 0.485 г (90 %) оранжевых кристаллов 1,1-динитро-2-(2-метил- индол-3-ил)-2-(и-хлорфенил)этана (10), т. пл. 147-148 С (из четыреххлори-стого углерода). Найдено, %: С 56.91, 56.92; Н 4.07, 4.03; N 11.58,11.60. Ci7UuC\N30A. Вычислено, %: С 56.75; Н 3.89; N 11.68. 1,1-Динитро-2-(2-метилиндол-3-ил)-2-(и-толил)этан (11) Раствор 0.312 г (0.0015 моль) 1,1-динитро-2-(и-толил)этена (3) и 0.197 г (0.0015 моль) 2-метилиндола в 5 мл четыреххлористого углерода перемешивали 20 мин при 16-18 С, выпавший осадок отделяли на фильтре. Получали 0.392 г (77 %) оранжевых кристаллов 1,1-динитро-2-(2-метилиндол-3-ил)-2-(я-толил)этана (11), т. пл. 152-153 С (из смеси гептан-бензол, 3:1). Найдено, %: С 63.91, 63.88; Н 5.32, 5.28; N 12.51, 12.48. C,8HI7N304. Вычислено, %: С 63.72; Н 5.02; N 12.39. 3.4.2.
![1,2,3,4,5,6,7,8-октагидро-1,6-нафтиридины и 2,3,4,5,6,7,8,9-октагидро-1Н-пиридо[4,3-b]азепины. Синтез и реакционная способность](/i/i/4399/311934.png "1,2,3,4,5,6,7,8-октагидро-1,6-нафтиридины и 2,3,4,5,6,7,8,9-октагидро-1Н-пиридо[4,3-b]азепины. Синтез и реакционная способность Есипова Татьяна Владимировна")
![9-фурилнафто[2,3-b]фураны : Синтез, свойства и реакции](/i/i/4412/311908.png "9-фурилнафто[2,3-b]фураны : Синтез, свойства и реакции Мельчин Владимир Викторович")
![Реакция [4+2]-циклоприсоединения в синтезе производных бензо[b]тиофен-1,1-диоксида](/i/i/4497/365469.png "Реакция [4+2]-циклоприсоединения в синтезе производных бензо[b]тиофен-1,1-диоксида Андреев Григорий Николаевич")
![Синтез функционализированных циклоалк[b]индолов и хинолонов](/i/i/4328/318101.png "Синтез функционализированных циклоалк[b]индолов и хинолонов Ишбердина Разида Рамировна")
![Синтез некоторых оксипроизводных циклоалк[b]индолов](/i/i/4493/195812.png "Синтез некоторых оксипроизводных циклоалк[b]индолов Лихачева Наталья Анатольевна")