Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Комплексообразование гетеро ароматических N-оксидов с электроноакцепторами и его роль в реакциях SN-типа (Обзор литературы) 12
1.1. Реакции нуклеофилыюго замещения в ряду гетероароматических N-оксидов и их активация ж- и v-акцепторами 13
1.2. Комплексы гетероароматических N-оксидов с v-акцепторами 28
1.2.1. Классификация молекулярных комплексов 28
1.2.2. Взаимодействие N-оксидов с кислотами Брёнстеда-Лоури 29
1.2.3. Взаимодействие N-оксидов с кислотами Льюиса 43
ГЛАВА 2. Молекулярные комплексы гетероароматических N-оксидов С v-акцепторами (Обсуждение результатов) 51
2.1. Синтез исходных соединений 52
2.2. Рентгеноструктурный анализ N-оксидов 55
2.2.1. Дигидрат N-оксида хинолина 55
2.2.2. N-оксид 4-(4-диметиламиностирил)пиридина 56
2.3. Активация реакций нуклеофильного замещения 59
2.3.1. Активация v-акцепторами реакций нуклеоф ильного замещения нитрогруппы в 4-положении N-оксидов хинолинов 59
2.3.2. Активация v-акцепторами реакций нуклеофильного замещения нитрогруппы в 4-положении N-оксидов пиридинов 65
2.3.3. Активация v-акцепторами реакции нуклеофильного замещения нитрогруппы и атомов галогена в хинолиновом кольце 70
2.4. Молекулярные комплексы гетероароматических N-оксидов с v-акцепторами 81
2.4.1. Комплексы N-оксидов нитропиридинов с НО 81
2.4.2. Комплексы N-оксидов нитрохинолина и нитропиридинов cBF3 86
2.4.3. Комплексы гетероароматических N-оксидов с ZnCb и СиС12 .90
2.4.4. Комплексообразование металлопорфиринов с гетероароматическими N-оксидами 102
ГЛАВА 3. Экспериментальная часть 121
3.1. Синтез исходных соединений 123
3.1.1. N —Оксиды пиридинов, хинолинов и акридинов 123
3.1.2. Синтез стирильных производных N-оксидов пиридина и хинолина 130
3.2. Получение комплексов N-оксидов с v-акцепторами 132
3.2.1. Комплексы N-оксидов 4-нитропиридинов и 4-нитрохинолина cBF3 132
3.2.2. Комплексы N-оксидов 4-нитропиридинов с НС1 134
3.2.3. Комплексы гетероароматических N-оксидов с хлоридами меди и цинка 136
3.3. Исследование методом ВЭЖХ реакции нуклеоф ильного замещения в ряду производных хинолина и N-оксидов пиридина и хинолина... 139
3.3.1. Взаимодействие N-оксида 4-нитрохинолина с А1СЬ 139
3.3.2. Реакции нуклеоф ильного замещения в хиыолиновом кольце .140
3.4. Выделение и синтез металлопорфиринов 144
3.5. Комплексы Zn-ТФП с гетероароматическими N-оксидами 148
3.6. Определение констант аксиальной координации Zn-ТФП с гетероароматическими соединениями 150
3.7. Рентгеноструктурный анализ гетероароматических N-оксидов и их молекулярных комплексов 152
3.7.1. Дигидрат N-оксида хинолина 153
3.7.2. N-Оксид 4-(4-диметиламиностирил)пиридина 153
3.7.3. Молекулярный комплекс N-оксида хинолина с СиСЬ (1:1) 154
3.7.4. Молекулярный комплекс N-оксида 2-метилхинолина с ZnCl2 (2:1) 155
3.7.5. Молекулярный комплекс N-оксида 2-метилхинолина cCuCl2(2:l) 156
Выводы 158
Литература 160
- Реакции нуклеофилыюго замещения в ряду гетероароматических N-оксидов и их активация ж- и v-акцепторами
- Активация v-акцепторами реакций нуклеоф ильного замещения нитрогруппы в 4-положении N-оксидов хинолинов
- Активация v-акцепторами реакции нуклеофильного замещения нитрогруппы и атомов галогена в хинолиновом кольце
- Определение констант аксиальной координации Zn-ТФП с гетероароматическими соединениями
Введение к работе
N-Оксиды характеризуются наличием так называемой дативной координационно-ковалентной связи между атомами азота и кислорода, которая образуется путём перекрывания несвязываю щей орбитали атома азота и вакантной орбитали атома кислорода. Обычно такая связь обозначается стрелкой или формальными зарядами.
Атом азота может иметь гибридизацию sp3 (N-оксиды алифатических аминов), sp (нитроны и азокси-про из водные) и sp (N-оксиды нитрилов), причём N-оксидная группа может быть частью цикла, как, например, в случае циклических нитронов, N-оксидов циклических алифатических и гетероароматических аминов. Гетероароматические N-оксиды вследствие особенностей строения обладают своеобразными химическими свойствами.
* -й-
Рис. 1. Мезомерные структуры N-оксида пиридина.
Мезомерные структуры (1-7), приведённые на рис. 1 для N-оксида пиридина, показывают делокализацию отрицательного заряда в молекуле. Таким образом, N-оксидная группа в зависимости от природы функциональной группы в гетероцикле может проявлять как
10 электронодонорные, так и электроноакцепторные свойства, что и определяет реакционную способность данного класса соединений [I, 2, 3].
Подобно соответствующим неокисленным гетероциклам они являются электронодефицитными ароматическими системами, что проявляется в лёгкости прохождения реакций SN в а- и у-положениях. Благодаря тому, что атом кислорода группы N-»0 пространственно доступен для атаки электрофилами, образующиеся четвертичные соли и комплексы часто являются интермедиатами в различных реакциях.
Практический интерес к гетероароматическим N-оксидам вызван в первую очередь тем, что многие из них проявляют высокую биологическую активность. Среди них есть соединения, обладающие канцерогенной, мутагенной, канцеростатической, фунгицидной, бактерицидной, рострегулирующей активностью [1, 3].
За последние 10 лет было опубликовано около 100 патентов на использование N-оксидов в качестве лекарственных препаратов, промоторов роста животных и т.д. В частности, недавно была обнаружена мощная ростактивирующая активность молекулярных комплексов некоторых пиридиновых N-оксидов с солями металлов и кислотами по отношению к ряду сельскохозяйственных культур [4]. Выяснено, что N-оксиды могут активировать синтез РНК и белков, влиять на мембранные процессы, активный транспорт ионов и систему регуляции ЬҐ-АТФ-азь! [4] и Na+, К+- АТФ-азы. Их биологический эффект в ряде случаев может быть обусловлен образованием донорно-акцепторных комплексов с металлопорфиринами организма.
Молекулярные комплексы N-оксидов обладают рядом интересных физических свойств, в частности, магнитными, электропроводящими и нелинейно-оптическими [3].
Комплексообразование с кислотами Брёнстеда-Лоури и Льюиса увеличивает электрофильность молекулы N-оксида, что способствует реакциям нуклеофильного характера; в некоторых случаях данные процессы идут только в присутствии электроноакцептора [5].
Надо отметить, что названные реакции подробно изучены на примерах комплексов N-оксидов с 71-акцепторами. Свойства тг,тс-комплексов N-оксидов достаточно хорошо изучены. В то же время комплексы этих соединений с V-акцепторами систематически не исследовались. Всё это делает актуальным всестороннее исследование физических, химических и биологических свойств v-комплексов гетероароматических N-оксидов, процессов образования этих комплексов и реакций с их участием.
Целью настоящей работы было исследование влияния природы донорно-акцепторных компонентов на образование молекулярных комплексов гетероароматических N-оксидов с v-акцепторами. В связи с этим в задачу исследования входило:
Разработка новых и усовершенствование известных способов получения гетероароматических N-оксидов и их неокисленных аналогов.
Установление промежуточного образования молекулярных кохмплексов в реакциях нуклеофильного замещения в ряду гетероароматических N-оксидов и их неокисленных аналогов.
3. Выделение и установление структуры стабильных молекулярных комплексов гетероароматических N-оксидов с такими v-акцепторами, как Н+(НО), BF3, ZnCb, СиСЬ и Zn-тетрафенилпорфин.
4. Установление корреляций между устойчивостью аксиальных комплексов Zn-ТФП в растворе и электронными эффектами заместителей в гетероароматических N-оксидах.
Работа состоит из трёх глав. Первая глава отведена обсуждению имеющихся литературных данных по реакциям нуклеофильного замещения, активируемым v-акцепторами и сведениям о молекулярных комплексах, образуемых N-оксидами с v-акцепторами. Во второй главе обсуждаются основные результаты проведённого нами исследования, в третьей главе приводятся полученные нами экспериментальные данные.
Реакции нуклеофилыюго замещения в ряду гетероароматических N-оксидов и их активация ж- и v-акцепторами
Наличие N-оксидной фуппы в гетероцикле заметно увеличивает скорость реакций S типа вследствие стабилизации промежуточного аниона, поэтому часто для взедения функциональной группы в четвёртое положение выгодно проводить реакции замещения в N-оксиде, а затем дезоксигенировать образующийся продукт. При этом уходящие группы, находящиеся в а- и у-положениях по отношению к группе N—Ю, обычно замещаются по АЕ -механизму.
Кинетические данные, полученные для реакций нитро- и галогенопроизводных N-оксидов пиридинов [6-11] и хинолинов [12] с аминами и алкоксидами, показали активационный эффект N-оксидной группы. Так, например, N-оксид 2-бромпиридина взаимодействует с метоксид-анионом в 760 раз быстрее, чем 2-бромпиридин [13], а 2,6-дибромпиридин не взаимодействуете аминами, в отличие отN-оксида2,6-дибромпиридина [14].
Отмечается [15], что активация нуклеофильного замещения посредством аза-замещения в пара-положении аналогично введению нитрогруппы, хотя в орто-положении нитрогруппа оказывает больший активационный эффект, чем гетероциклический атом азота.
Оказалось, что napa-N-окси-аза замещение в молекуле карбоцикла активирует данные реакции эффективнее, чем замещение атома углерода карбоцикла на атом азота или введение нитрогруппы в пара-положение по отношению к замещаемой группе, а в работе [12] активирующая способность N-оксидной группы в N-оксидах пиридинов сравнивается с таковой для нитрозо-группы в карбоциклических соединениях. Отмечается, что увеличение скорости реакций, вызванное N-окислением, сходно с введением нитрогруппы в ароматическое ядро в орто-положение к замещаемой группе. Так, замещение атома галогена в 4-хлорпиридин N-оксиде и в 4-хлор-З-нитропиридине идёт со сравнимыми скоростями и гораздо легче, чем в 4-хлорпиридине (схема 1) [9].
Интересно, что в случае N-оксидов акридинов, содержащих атом хлора в положении 9, наблюдается инверсия реакционной способности по сравнению с неокисленными аналогами. Так, при перекристаллизации N-оксидов 9-хлоракридинов из 96% этанола, замещение атома хлора на гидроксигруппу полностью отсутствует в отличие от производных 9-хлоракридина, легко превращающихся в этих условиях в соответствующие акридоны. Также, в отличие от 2-метокси-6,9-дихлоракридина, его N-оксид не даёт продукта замещения атома хлора на феноксигруппу [16].
Наличие группы N-»0 активирует не только а- и у-положения, но и 3-положение, хотя и в меньшей степени [17, 18]. Однако по сравнению с неокисленными аналогами, условия для проведения подобных реакций являются гораздо более мягкими. Например, 3-хлорпиразин N-оксид превращается в 3-аминопроизводное за 2.5 часа при 115-120С, а аналогичная реакция с 2-хлорпиразином требует 16 часов нагревания при 140С [19]. В 4-бром-5-нитроизохинолин N-оксиде замещение атома брома на пиперидин идёт в мягких условиях [20]. Очень легко проходит замещение атома фтора в N-оксидах 3-фторпиридина и 3-фторхинолина [21].
В пол и циклических гетероциклических N-оксидах группа N— 0 также активирует реакции S в карбоциклическом кольце. Так, например, атом фтора замещается метоксид-ионом в N-оксиде 5-фторхинолина и им же и пиперидином в N-оксиде 7-фторхинолина, однако с 6- и 8- изомерами эти реакции не идут [21]. N-Оксиды 5-нитро- и 6-нитрохинолина взаимодействуют с метоксид-анионом, в то же время с неокисленными 5- и 6-нитрохинолинами реакция вообще не идёт [22].
Нуклеофильное замещение осуществляется легче всего во втором положении гетероцикла и труднее всего в третьем. Таким образом, порядок замещения для положений следующий: 2 4 » 3 [3]. Например, N-оксид 2-нитропиридина бурно реагирует с соляной кислотой при комнатной температуре с образованием N-оксида 2-хлорпиридина [23], замещение нитрогруппы на атом хлора в N-оксиде 4-нитропиридина идёт при кипячении с ацетилхлоридом в течение 3 часов [24], а для 3-нитропроизводного подобные реакции не описаны в литературе. 1-Оксид 2-хлор пиразина (атом хлора в а-положении по отношению к N-оксидной группе) легко превращается в 2-гидроксипроиз водное при обработке водным раствором NaOH, а 2-хлорпиразин и его 4-оксид (атом хлора в Р-положении по отношению к N-оксидной группе) в тех же условиях вполне устойчивы [25].
Если присутствует более чем одна уходящая группа, то при наличии её во втором положении она замещается первой [26-29]. В пентахлорпиридин N оксиде при взаимодействии с S- и N- нуклеофилами вначале происходит замещение атома хлора во втором положении, а затем и в шестом положении (реакция с пентахлорпиридином останавливается на монозамещённом производном) [27]. Аналогичным образом N-оксид 2,4,6-тринитропиридина при взаимодействии с анилином и азидом натрия даёт соответственно 2 ф) фениламино- и 2,6-диазидопроизводные [30]. При наличии двух различных групп в а- и у- положениях направление реакции зависит от природы нуклеофила. Например, в 2-галогено-4-нитропиридин N-оксидах амины замещают атом галогена, а спирты нитрогруппу [11, 31-32]. В ряде случаев первым замещается атом галогена в положении 3, а не . нитрогруппа в положении 4. Конденсацией 4-нитро-З-хлорпиридин N-оксида с ароматическими или гетероциклическими дианионами получают производные 2-азатиантрена [33], диазатиантрена [34], 2-азафеноксатиина [34, 35], 1,8-диазафеноксатиина [34] и диазафеноксаселенинов [36]. (Реакция с неокисленными субстратами часто не идёт совсем). При этом в первую очередь замещается атом хлора в положении 3 (схема 2).
Активация v-акцепторами реакций нуклеоф ильного замещения нитрогруппы в 4-положении N-оксидов хинолинов
Гетероароматические N-оксиды в воде являются гораздо более слабыми основаниями (рК диссоциации сопряжённой кислоты в воде —1-2), чем соответствующие гетероциклы (рК 5) и алифатические N-оксиды (рЕС 4-5). Однако рК, определённые для них в газовой фазе, близки к рК соответствующих неокисленных оснований.
На основность N-оксида влияет, прежде всего, наличие и характер заместителей и структура гетероцикла (табл. 2). Зависимость рК пиридиновых N-оксидов от характера заместителя в пиридиновом кольце хорошо описывается корреляционными уравнениями Гаммета (рис.2). Аналогичные зависимости рК от ст-констант Гаммета обнаруживаются также и для замещённых N-оксидов хинолина ( рК = -2.95а + 0.96; г = 0.995, pFC = -1.95аР 0 + 0.91; г = 0.999, по данным работы [112]). Первое протонирование MOHO-N-ОКСИДОВ пиразина и хиноксалина осуществляется по неокисленному атому азота [117, 118] (интересно, что взаимодействие моно-Ы-оксида пиразина с йодом идёт по атому кислорода N-оксидной группы [119]). В случае N-оксидов 2-, 3- и 4-аминопиридинов, также содержащих два потенциальных электронод о норных центра, первым протонируется атом кислорода группы N- 0 [108, 117, 120, 121], (в неокисленных аналогах атом азота гетероцикла [115]), но в случае N-оксида 3-диметиламинопиридина -аминогруппа [99]. Особо следует остановиться на N-оксиде 4-(4 диметиламиностирил)пиридина, содержащем два потенциальных центра координации - группы N—Ю и N(CH3)25 разделённые стирильньш фрагментом. В работе [103] для этого соединения приведена величина рК равная 3.97, а в [114] даётся значение 3.00, вычисленное с помощью корреляционного анализа по данным Катрицкого [115]. Однако в последней работе опубликованы рК. для N-оксидов 4-метокси-, 4-метил-, 4-хлор-, 4-нитро- и 4-Н стирильных N-оксидов пиридина, но отсутствует рК интересуемого соединения. Кроме того, в [122] приведена структура протонированного по диметиламиногруппе N-оксида 4-(4-диметиламиностир ил) пиридин а.
Анализ электронных спектров различных форм N-оксидов 4-(4-диметиламино- стирил)пиридипа и 4-диметиламинопиридина (нейтральной, моно- и дипротонированной) показывает [96], что полное исчезновение полосы поглощения соответствующей п— л переходу в случае стирильного производного (Ятах 386 нм) происходит при присоединении первого протона, а в случае N-оксида 4-диметиламинопиридина - только после присоединения двух протонов. Сопоставление разностей между константами моно- и дипротонирования стирильного (АрК 3.25) и диметиламинопиридинового (АрК 11.5) N-оксидов демонстрирует значительное ослабление передачи влияния заместителей стирильным мостиком. Сравнение разностей между константами дипротонирования N-оксидов 4-(4-диметиламиностирил)-пиридина и 4-диметиламинопиридина позволяет сделать вывод, что стирильный мостик ослабляет передачу электронных влияний в 6.18 раз. Таким образом, стирильный фрагмент ослабляет сопряжение диметиламино- и N-оксидной групп, обуславливая первое протонирование по диметиламиногруппе. Отмечается [123], что экспериментально не определяемое значение рК _ю для N-оксида 4-(4-диметиламино-стирил)пиридина должно иметь промежуточное значение между 1.05 и 4.34. Косвенные оценки приводят к величине — 1.6.
При взаимодействии с протонными кислотами гетероароматические N-оксиды образуют кристаллические соли, которые могут быть использованы для очистки N-оксидов. Соли могут быть получены обработкой N-оксидов кислотами или обменом аниона с другими солями. В некоторых случаях они образуются как первичные продукты при N-окислении, например, при взаимодействии пиридина с надфталевой кислотой выделяется фталат N-оксида пиридина [74].
Активация v-акцепторами реакции нуклеофильного замещения нитрогруппы и атомов галогена в хинолиновом кольце
Кристаллические комплексы N-оксидов с фенолами и ароматическими карбоновыми кислотами легко выпадают в осадок при медленном испарении их растворов содержащих эквимольные количества компонентов в ацетонитриле [142]. Помимо комплексов состава 1:1 N-оксиды с фенолами и карбоновыми кислотами могут образовывать комплексы состава 1:2 [102, 143] и состава 2:1 [144]. Следует отметить, что алифатический N-оксид триметиламина с пентахлорфенолом также образует комплексы состава 2:1 - МезИОН+ (С6С150:Н:ОС15Сб)" и состава 1:2 - (Me3NO:H:ONMe3)+ С6С150" [145].
При наличии в молекуле N-оксида дополнительных донорных центров может происходить дипротонирование. Так, 3-замещённые аминопиридин N-оксиды присоединяют второй протон уже в 66% H2SO4, но для N-оксида 4-аминопиридина требуется 98% H2S04. Однако N-оксиды 2-амино- и 2-метиламино- пиридинов в концентрированной H2SO4 полностью не дипротонируются, по-видимому, из-за пространственной близости двух положительно заряженных центров [121]. Дипротонирование N-оксида 4-нитропиридина обнаружено в растворе смеси FSO3H и SbF5 в жидком SO2 при -60С (второй протон присоединяется к нитрогруппе) [146].
В ряде случаев удалось выделить дипротонированные аддукты в индивидуальном виде: например, дигидрохлориды 2- и 4-диметиламино-стирильных производных N-оксидов пиридинов и хинолинов [147]. При образовании комплексов с водородной связью происходит изменение структуры молекулы N-оксида, изменяется распределение электронной плотности в молекуле, что проявляется в различных изменениях в электронных, ИК и ЯМР спектрах.
УФ спектр N-оксида пиридина содержит две интенсивные полосы: длинноволновую л-л полосу, обусловленную переносом заряда с атома кислорода N-оксидной группы в гетероциклическое кольцо [148] и коротковолновую n-л полосу. При переходе от вакуума к растворителям с увеличивающейся полярностью происходит гипсохромный сдвиг длинноволновой полосы переноса заряда (ГТПЗ) N-оксида пиридина [132] и монезамещенных производных [149]. Например, ГТПЗ N-оксида пиридина находится при 289 нм в вакууме [150], при 282 нм в неполярных апротонных растворителях (гексан [132], гептан [151]), при 275 нм в полярном апротонном растворителе ацетонитриле. В случае растворителей, не способных к образованию водородной связи, гипсохромный сдвиг л-л полосы растёт с увеличением полярности растворителя [152] и основной фактор сдвига -электростатическое диполь-дипольное и дисперсионное взаимодействия.
В таких полярных протонных растворителях, как метанол [153], этанол [154] и вода [110], данная полоса сдвигается ещё сильнее до 264.5 нм, 263 нм и 254 нм соответственно, что объясняется образованием водородной связи между атомом кислорода N-оксидной группы и молекулой растворителя. Значение сдвига зависит от способности протонодонора образовывать водородную связь [155]. В настоящее время N-оксид 4-нитропиридина предложен как сольватохромный индикатор для определения способности растворителей быть прото но донорами при образовании водородной связи [156].
Образование водородной связи N-оксидами пиридинов, хинолинов и изохинолина приводит к гипсохромному сдвигу 71-л полосы [157]. Однако в случае N-оксидов, содержащих заместители, способные к сопряжению (такие как СНзО-, (CHj N-, NO2-), ситуация более сложная. По сравнению с незамещённым N-оксидом пиридина в спектрах свободных оснований длинноволновая ГТПЗ сильно сдвинута в красную область, а коротковолновая п-л полоса в синюю. Для протонированных N-оксидов 2,4,6-триметилпиридина и 2,6-диметил-4-хлорпиридина (НСЮ4 в CH3CN) сдвиг ГТПЗ довольно слабый: +0.6 нм и -6.5 нм соответственно. Для N-оксидов с сильно сопряжёнными заместителями наблюдается очень сильный сдвиг: при протонировании N-оксидов 2,6-диметил-4-метокс и пиридина и 2,6-диметил-4-нитропиридина ППЗ сдвигается на +43.5 им и -50 нм соответственно [155]. По-видимому, направление сдвига зависит от донорных и акцепторных свойств заместителей. Сильная электроноакцепторная нитрогруппа увеличивает перенос заряда с N-оксидной группы, что обуславливает батохромный сдвиг ППЗ (по сравнению с N-оксидом 2,6-диметилпиридина). При протонировании электронная плотность "возвращается" на N-оксидную группу, обуславливая гипсохромпый сдвиг. В N-оксиде, содержащем сильную электронодонорнуто метоксигруппу, происходит перенос заряда с заместителя на N-оксидную группу, что обусловливает батохромный сдвиг (по сравнению с N-оксидом 2,6-диметилпиридина). При протонировании смещение электронной плотности на атом кислорода N-оксидной группы увеличивается, что и обуславливает значительный батохромный сдвиг. Таким образом, наблюдается зависимость степени сдвига ППЗ от характера заместителя в молекуле, что описывается линейным уравнением АХ от а-констант Гаммета (рис. 4).
Определение констант аксиальной координации Zn-ТФП с гетероароматическими соединениями
При образовании комплексов N-оксидов с v-акцепторами происходит сдвиг полосы v(N-O) в низкочастотную область [199]. Величина сдвига, по-видимому, зависит ст силы акцептора и обычно варьирует в пределах 12-60 см 1 [112]. При этом колебания образующейся при комплексообразовании связи Ме-О наблюдаются в районе 200-400 см"1. Положение полос v(N-O) в ИК спектре как свободных, так и связанных в комплекс молекул N-оксида, а также полос v(Me-O) коррелирует с а-константами заместителей в гетероциклическом кольце. В литературе отмечается корреляция ору о-констант с положениями полос v(N-0) и v(Me-O) в ИК спектрах комплексов 4-замещённых пиридин N-оксидов с TiF4, ZrF4 [200, 201] и с солями никеля [202], причём зависимости носят противоположный характер: увеличение донорных свойств заместителя приводит к низкочастотному сдвигу полосы v(N-0) и высокочастотному сдвигу полос v(Ti-O) и v(Zr-O), что соответствует одновременному изменению прочности этих связей. Аналогичная линейная зависимость значений волновых чисел v(N-0) от о }0 наблюдается для комплексов пиридиновых N-оксидов с бис(2,4-пентандионато)-оксованадием(ІУ) в СНгСЬ [203].
Однако в работе [107] отмечается отсутствие линейной зависимости смещений положений v(N-O) связанных в комплекс с PtCl2(CH2=CH2) молекул N-оксидов гшридинов от а-констант Гаммета. Кро.ме того, отмечается линейная зависимость положений полос v(C=C) связанного в комплекс этилена от рК 4-замещенных пиридин N-оксидов.
К настоящему времени для большого количества комплексов N-оксидов определена структура методом РСА. Cambridge Structural Database (CSD version 5.21 (April 2001)) содержит данные для 313 комплексов металлов (Na, Mg, А1, Ті, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Mo, Rh, Pd, Ag, Cd, Sn, Sb, Ba, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Er, Yb, Та, W, Re, Os, Ir, Hg, Tl, Bi, Th, U, Pu), в числе которых 290 комплексов производных N-оксида пиридина, 8 комплексов N-оксида хинолина, 3 комплекса производных N-оксида изохинолина, 5 комплексов MOHO-N-оксида нафтиридина и 7 комплексов моно-Ы-оксида фенантролина. Из данных РСА следует, что молекулярные соединения N-оксидов с солями меди имеют в основном квадратную конфигурацию, а комплексы с солями цинка обладают тетраэдрической геометрией. Такое различие вызвано тем, что в комплексных соединениях атом меди предпочтительно находится в состоянии sp2d-, а атом цинка в sp3-гибридизации [204]. Однако в некоторых случаях наблюдаются отклонения от общего правила. В частности, в молекулярном комплексе N-оксида 2,6-лутидина с хлоридом меди(П) четыре атома хлора образуют не плоский квадрат, а располагаются таким образом, что каждый атом хлора находится на своем ребре куба. Искажённая квадратная геометрия расположения атомов хлора и кислорода вокруг иона меди объясняется наличием слабых хлорных мостиков и орто-атомов водорода и (или) заместителей в пиридиновом кольце [184]. Длина связи N-»0 закономерно увеличивается при комплексообразовании N-оксидов с солями, что соответствует уменьшению её двоесвязанности (табл. 5). Интересно, что при комплексообразовании атом кислорода N-оксидной группы может незначительно выходить их плоскости. Например, в случае комплекса дихлоробис(4-метилпиридин-Ы-оксид)меди (II) атом кислорода выходит на 0.038 А из плоскости кольца, образуя с ним угол 1.6 [173]. Таким образом, наиболее исследованными в данном случае являются комплексы с солями металлов, в частности меди (II). Однако следует отметить, что в литературе отсутствуют данные (или приводятся кратко и предположительно) о влиянии строения N-оксида на структуру комплекса, а также о причинах образования комплекса того или иного типа (димера или полимера, 1:1, 2:1, 2:3 или 3:1). Также недостаточно изучены влияние комплексообразования на реакционную способность N-оксида, возможность активации реакций SN при комплексообразовании и протекание внутрикомплексных реакций. Таким образом, необходимость дальнейших и более глубоких исследований строения и свойств комплексов гетероароматических N-оксидов с v-акцепторами и закономерностей протекания процессов комплексообразования с их участием представляется очевидной. Выбор в качестве объектов исследований N-оксидов обусловлен тем, что производные пиридина, хинолина и акридина широко используются в качестве лекарственных соединений, а в организме в результате метаболизма могут образовываться продукты окисления по атому азота. С другой стороны, возможность широкой вариации заместителей в гетероароматическом ядре N-оксидов позволило бы рассмотреть влияние электронных эффектов на их реакционную способность. N-оксиды пиридина, 4-метилпиридина, хинолина, 2-метилхинолина и 4-метилхинолина получали по методу Ochiai [24] окислением соответствующих гетероциклических соединений 30% перекисью водорода в уксусной кислоте, а N-оксид акридина - надбензойной кислотой в хлороформе [210], Последующим нитрованием N-оксидов пиридина, хинолина и акридина смесью концентрированных азотной и серной кислот [24, 210] и нуклеофильным замещением нитрогруппы [24, 211, 212] были синтезированы их функциональные производные с заместителями в четвертом положении (схема 15). Стирильные производные получали конденсацией N-оксидов 4-метилпиридина, 2- и 4-метилхинолина с ароматическими альдегидами в присутствии метилата калия в метаноле [213], NaOH в ДМСО [214] или КОН в этаноле [215] (схема 16).
