Содержание к диссертации
1. Введение 5
1.1 Актуальность темы диссертации 5
1.2 Цель работы 7
1.3 Научная новизна 7
1.4 Практическая значимость 9
2. Литературный обзор 11
2.1 Триоксид серы в реакциях с алкенами и алкинами 11
2.2 Внутримолекулярная реакция Дильса-Альдера как регио- и стерео-селективный метод синтеза хиральных соединений 2.2.1 Общие сведения о реакции Дильса-Альдера 22
2.2.2 Региоселективность 24
2.2.3 Внутримолекулярная реакция Дильса-Альдера 25
2.2.4 Влияние высокого давления на внутримолекулярную реакцию Дильса-Альдера 27
2.2.5 Применение внутримолекулярной реакции Дильса-Альдера в асимметрическом органическом синтезе 33
2.2.6 Винилсульфонилхлорид как синтетический эквивалент кетена и аллена - „temporary sulfur connection" 37
2.3 Реакция Дильса-Альдера как метод синтеза бензольного цикла 41
3. Общие сведения о реактивах, оборудовании и технике эксперимента 46
3.1 Методы анализа и аналитическое оборудование 46
3.1.1 Тонкослойная хроматография 46
3.1.2 Оптическая активность хиральных соединений 46
3.1.3 Измерение температуры плавления 47
3.1.4 ЯМР-снектрометрия 47
3.1.5 Масснектроскопия 47
3.1.6 Элементный анализ 48
3.1.7 ИК-спсктроскопия 48
3.1.8 Рентгеноструктурный анализ 48
3.2 Препаративные методы и оборудование 48
3.2.1 Общие сведения 48
3.2.2 Колоночная хроматография 48
3.2.3 Микроволновый синтез 49
3.2.4 Реакции иод высоким давлением 49
3.3 Реактивы и растворители 50
3.3.1 Общие сведения 50
3.3.2 Получение серного ангидрида 50
4. Алкины в реакциях с серной кислотой и диоксансульфотриоксидом 52
4.1 Получение, химические свойства и синтетическое использование новых диеновых 5-сультонов 4,6- диарил [1,2]оксатиин-2,2-диоксидов 52
4.1.1 Новая реакция гетероциклизации терминальных алкинов с серной кислотой или дноксансульфотриоксидом 52
4.1.2 Раскрытие цикла сультона За в кислой или основной средах 61
4.1.3 Бромирование сультона За 62
4.1.4 Первый пример реакции диенового синтеза с использованием 5-сультона в качестве эквивалента бутадиена и ацетилена в качестве диенофила 4.2 Новая реакция 1,2-дизамещенных ацетиленов с дноксансульфотриоксидом - окисление до 1,2-дикетонов "5
4.3 Экспериментальная часть
4.3.1 Синтез сультонов За-Зс 3
4.3.2 Синтез 4,6-дифенил-5-бром-1,2-оксатиин-2,2-диоксида 16 77
4.3.3 Гидролитическое разложение 4,6-дифенил-1,2-оксатнин-2,2-диокснда 78
4.3.4 Реакция Дильса-Альдера сультона За с диметилацетилен-дикарбоксилатом 17 80
4.3.5 Окисление дизамещенных алкинов 20a-20h до соответствующих 1,2 и бис- 1,2-дикетонов 82
5. Новая реакция терминальных ацетиленов с нитратами с образованием З-ацил-5-алкил (арил)-изоксазолов 85
5.1 Методы синтеза изоксазолов 85
5.2 Новая реакция образования изоксазолов из терминальных ацетиленов 87
5.3 Экспериментальная часть 92
5.3.1 Общая методика синтеза 3-ацил-5-алкил(арнл) изоксазолов 32, ЗЗ 92
5.3.2 Свойства продуктов и аналитические данные 92
6. Новая многокомпонентная реакция ацетиленов с диалкилсульфоксидами, галогенуглеводородами и серным ангидридом 97
6.1 Результаты и их обсуждение 97
6.2. Экспериментальная часть 106
6.2.1 Реакция алкинов с ДМСО, S03 и СС14 (или СНС13) 106
6.2.2 Реакция толана 20а с ДМСО, СНВг3 и S03 Ш
6.2.3. Реакция толана с дибензилсульфоксидом и ССЦ в присутствии
серного ангидрида 112
6.2.4. Реакция толана с дибензилсульфоксидом и СНВг3 в присутствии серного ангидрида ИЗ
7. Новые методы синтеза и синтетического использования циклических сульфониламидов 114
7.1 Стереоселективный синтез у- и 5-сультамов методом внутримолекулярной циклизации винилсульфониламидов И4
7.1.1. Синтез исходных аминов И5
7.1.2 Синтез и внутримолекулярная циклизация винилсульфониламидов х1"
7.1.3 Синтез и внутримолекулярная циклизация 2-(тримстнлсилил)винилсульфониламидов 126 7.2 Дебензилирование ТУ-фенилэтилзамещенных 5-сультамов 131
7.3 Десульфуризация сультамов 1
7.3.1 Десульфуризация сультамов, индуцируемая фторид-анионом 136
7.3.2 Десульфуризация сультамов с одновременным метиленированнем 138
7.3.3 Окислительная десульфуризация сультамов 144
7.4 Применение сультамов в стерео-селективном синтезе на примере реакции эпоксидирования 147
7.5 Экспериментальная часть 154
7.5.1 Спирт гас-65 из сульфона гас-64 154
7.5.2 ТНР-эфир гас-67 из спирта гас-65 155
7.5.3 Дней гас-69 из ТНР-эфира гас-67 156
7.5.4 Спирт 71 из диена гас-69 157
7.5.5 Общая методика синтеза мезилатов 158
7.5.6 Общая методика синтеза аминов из мезилатов 159
7.5.7 Вннилсульфонилхлорид 135 из сульфоната 132 163
7.5.8 Общая методика синтеза винилсульфониламидов 164
7.5.9 Внутримолекулярная реакция Дильса-Альдера (общая методика) 1
7.5.10 Дебензилирование N-метнлбензилсультамов концентрированной муравьиной кислотой 190
7.5.11 Гидрирование сультамов на палладиевом катализаторе 198
7.5.12 Тстрагидрониранован защита NH-группы сультамов 201
7.5.13 MOM- или МЕМ-защита NH-грунпы 204
7.5.14 а-Алкилирование сультамов 205
7.5.15 Снятие защитной группы 209
7.5.16 N-алкилирование сультамов 211
7.5.17 Десульфуризация сультамов, индуцируемая фторид-анионом 213
7.5.18 Алкилирование сультама иодметилмагнийхлоридом 217
7.5.19 Борилирование сультама ?/7/-168 218
7.5.20 Окислительная десульфуризация бороната 190 220
7.5.21 Синтез еноилсультамов 192-205 (общая методика) 221
7.5.22 Эпоксиднрование еноилсультамов 192-205 222
7.5.23 Гидролиз эпоксида 206а в растворе ІЛОН 233
7.5.24 Синтез амида 221 2 8. Выводы 235
9. Список цитированной литературы 238
10. Приложения 261
10.1 Список сокращений 261
10.2 Данные рентгеноструктурного анализа некоторых новых соединений 262
Введение к работе
Ацетилены, диены, сультоны, сультамы, изоксазолы, ди- и поликарбонильные соединения, получение и синтетическое использование которых рассматриваются в представленной работе, находят широкое применение в органическом синтезе, медицине и технике. Эти вещества используют как биологические активные препараты и субстраты для их получения, билдинг-блоки, мономеры для термостабильных полимеров, лиганды для создания асимметрической индукции в асимметрическом синтезе и др. Синтетические возможности ацетиленов и алкенов в получении различных классов органических субстратов трудно переоценить, поскольку зачастую они незаменимы при осуществлении важнейших превращений - формировании С-С-связей и гетероциклических систем. В то же время, среди огромного количества химических превращений алкинов реакции их сульфирования и селективного окисления с формированием вицинальных ди- и поликарбонильных функций являются одними из наименее исследованных. В то время как сульфирование алкенов и особенно аренов изучено достаточно хорошо, о реакциях серного ангидрида и других сульфирующих агентов с ацетиленами известно довольно мало, а имеющиеся часто противоречивые сведения трудно систематизировать. Серный ангидрид потенциально может проявлять как окислительную, так и сульфирующую активность, а также известен как компонент многих электрофильных реагентов. Об окислительной же способности S03 по отношению к кратным связям неизвестно практически ничего. Серная кислота как источник серного ангидрида общепризнанно рассматривалась по отношению к ацетиленам только как кислотный гидратирующий агент. Однако уже в первых экспериментах с фснилацетиленом и серной кислотой мы обнаружили ранее неизвестную реакцию образования нового непредельного 8-сультона - 4,6-дифенил-1,2-оксатиин-2,2-диоксида. Дальнейшее исследование взаимодействия ацетиленов с носителями серного ангидрида при выполнении данной работы привело к открытию нескольких новых реакций и реагентов, позволяющих получать органические соединения различных классов и существенно расширяющих представления о химии ацетиленов.
Наряду с уникальными возможностями S03 как электрофильного реагента, он является одним из наиболее доступных для практического применения продуктом химической промышленности, в связи с чем исследования в данной области представляются особенно актуальными.
Разработка стерео-селективных методов синтеза, позволяющих получать различные хиральные продукты исходя из доступных исходных соединений, является одной из важнейших проблем современной синтетической органической химии. Недостатком многих методов синтеза является необходимость использования труднодоступных и дорогих реагентов либо ограниченная область применения. Таким образом, важными требованиями к предлагаемым новым методам является их доступность и возможность общего практического применения для широкого круга соединений. Одной из наиболее часто встречающихся в различных природных и биологически активных соединениях структурных единиц является функционализированный циклогексановый фрагмент. Самые распространенные и универсальные методы синтеза подобных соединений основаны на реакции Дильса-Альдера в двух основных модификациях: межмолекулярная и внутримолекулярная.
Внутримолекулярный вариант этого [4+2]-циклоприсоединения, в котором исходные диен и диенофил связаны между собой в одной молекуле и заранее определенным образом ориентированы в пространстве, имеет существенные преимущества по сравнению с межмолекулярным циклоприсоединением: реакция протекает более регио- и стереоселективно, т.к. количество пространственных изомеров, образование которых реально возможно, сильно ограничено, а также, как правило, более проста в аппаратурном оформлении. В ряде работ данный метод успешно использован, в частности, для получения хиральных сультонов, которые нашли разностороннее применение в органическом синтезе. Поскольку в этой области были достигнуты значительные успехи, одним из дальнейших направлений исследований стал синтез сультамов, являющихся ближайшими структурными аналогами сультонов, и дальнейшее изучение возможностей их использования в органическом синтезе.
Таким образом, проведенные исследования представляют как теоретический, так и прикладной интерес для органической химии.
Диссертация выполнялась на кафедре органической химии и технологии органического синтеза Томского политехнического университета по программам, поддержанным проектами Российского фонда фундаментальных исследований (гранты № 96-03-033054, № 00-03-32812а, 01-03-06138, 02-03-06577), программами Министерства образования и пауки РФ (гранты Д3031/2459 «Интеграция», PD02-1.3-451, Э02-2.0-4), Министерства образования и науки Германии (грант № RUS02/044), стипендиями Немецкой академической службы обменов (DAAD) (1999-2000 и 2004 г., Дрезденский технический университет), а также в рамках госбюджетной темы Томского политехнического университета (ЕЗН 5.29.06).
Похожие диссертации на Новые реакции алкинов с реагентами на основе триоксида серы и новые методы получения и синтетического использования сультонов и сультамов
