Введение к работе
Актуальность темы. Селективная каталитическая активация С-С сг-связи является одним из наиболее многообещающих направлений в современном органическом синтезе. Вследствие высокой энергии напряжения трехчленного цикла и его уникальной электронной природы связи С-С в циклопропанах претерпевают данную активацию намного легче, чем связи в алканах или циклоалканах с большим размером цикла. Этот эффект наиболее выражен в донорно-акцепторных циклопропанах (ДАЦ), где донорные и акцепторные заместители, находящиеся в вицинальных положениях циклопропана, обеспечивают сильную поляризацию С-С связи между атомами, с которыми они связаны. Циклопропаны этого типа проявляют высокую реакционную способность по отношению как к нуклеофильным, так и к электрофильным реагентам. Однако наиболее важное синтетическое применение ДАЦ обусловлено интенсивным развитием реакций циклоприсоединения с непредельными соединениями. Так, при содействии кислот Льюиса ДАЦ могут, подобно 1,3-диполям, вступать в реакции (3+2)-циклоприсоединения с альдегидами, иминами, активированными алкенами и алкинами. Эти реакции являются методом построения пятичленных карбо- и гетероциклов. Также, были осуществлены реакции (3+3)-циклоприсоединения ДАЦ с нитронами и нитрилиминами, приводящие к шестичленным гетероциклам (оксазинам и пиридазинам). В этих реакциях ДАЦ выступают в качестве диполярофилов.
Недавно в нашей группе была открыта реакция (3+4)-циклоприсоединения ДАЦ. Было обнаружено, что 2-арилциклопропан-1,1-дикарбоксилаты в присутствии кислот Льюиса реагируют с 1,3-дифенилизобензофураном и производными антрацена с формированием семичленных циклов. Этот процесс является аналогом классической реакции Дильса-Альдера, в котором циклопропаны выступают в качестве диенофилов. Исследованные ранее диены в силу особенностей своего строения могли вступать в реакции с ДАЦ исключительно как 47г-компоненты. Однако в общем 1,3-диены могут давать продукты как 1,4-, так и 1,2-присоединения. Поэтому развитием этих исследований является подробное изучение взаимодействия ДАЦ с диенами с целью поиска новых путей синтеза семи- и пятичленных циклов, которые являются важными структурными фрагментами многих физиологически активных соединений. Работа выполнялась при финансовой поддержке РФФИ (грант 09-03-00244а «Донорно-акцепторные циклопропаны как амбифильные реагенты в конструировании карбо- и гетероциклических систем»).
Целью работы явилось изучение взаимодействия ДАЦ, содержащих разнообразные донорные и акцепторные заместители, с широким кругом 1,3-диенов различного строения и определение зависимости направления этого взаимодействия от природы используемых реагентов и условий проведения реакции.
Научная новизна и практическая ценность работы. Впервые проведены систематические исследования взаимодействия ДАЦ с 1,3-диенами и определены четыре основных направления этого взаимодействия: (3+4)- и (3+2)-циклоприсоединение, (3+4)- и (3 +2)-аннелирование.
Найденные реакции (3+4)-циклоприсоединения и (3+4)-аннелирования представляют
собой принципиально новый способ построения труднодоступных
полифункционализированных семичленных циклов. В этих реакциях ДАЦ выступают как трехуглеродная, а диены как четырехуглеродная компоненты.
В реакциях (3+4)- и (3+2)-аннелирования выявлена неизвестная ранее реакционная способность ДАЦ как синтетического эквивалента 1,3-цвиттер-ионного синтона, в котором электрофильный центр локализован на бензильном атоме углерода, а нуклеофильный центр в о/даю-положении ароматического заместителя. Это необычное поведение ДАЦ открывает широкие перспективы их использования в синтезе сложных поликонденсированных систем. Так, нами открыта реакция (3+4)-аннелирования гетероарил-замещенных ДАЦ с циклопентадиеном, приводящая к труднодоступным бицикло[3.2.1]окта-2,6-диенам, к которым по связи С -С аннелирован ароматический гетероцикл.
Впервые изучены реакции (3+2)-циклоприсоединения ДАЦ к 1,3-диенам. Данные реакции являются простым и эффективным методом формирования пятичленных карбоциклов, входящих в состав таких физиологически активных веществ, как простагландины, стероиды и т.п.
Разработан препаративно удобный хемо-, регио- и стереоселективный метод синтеза диэфиров стирилмалоновых кислот на основе реакции изомеризации ДАЦ в присутствии кислот Льюиса или в условиях вакуумного пиролиза. Синтезированные стирилмалонаты представляют практическую ценность как мономеры для полимерных голографических пленок, а также как полифункциональные легко модифицируемые реагенты в органическом синтезе.
Публикации. По материалам работы опубликовано 3 научных статьи и 12 тезисов докладов на всероссийских и международных конференциях.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на 14 всероссийских и международных конференциях, в том числе на 23 и 24 Европейских коллоквиумах по гетероциклической химии (Антверпен, 2008, Вена, 2010), XI и XII Молодежных конференциях по органической химии (Екатеринбург, 2008, Суздаль, 2009), Международной конференции «Новые направления в химии гетероциклических соединений» (Кисловодск, 2009), V Международной конференции по органической химии для молодых ученых YCOS-09 (Санкт-Петербург, 2009), XIII Симпозиуме по гетероциклической химии «Голубой Дунай» (Блед, 2009), Международном симпозиуме по органической химии (Мисхор, 2010).
Структура диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, посвященного анализу реакций циклоприсоединения ДАЦ, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов и списка цитируемой литературы.
