Содержание к диссертации
Введение
РЕАКЦИИ N-ГАЛОГЕН- И НЫ-ДИГАЛОГЕНАМИДОВ И АМИНОВ С АЦЕТИЛЕНОВЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ Ф (литературный обзор) 11
1.1. Реакции алкилацетиленов с N-хлораминами и амидами 12
1.2. Реакции фенилацетилена с N-галогенамидами '... 14
1.2.1. Взаимодействие фенилацетилена с М,Ы-дихлорами.дами сульфоновых кислот как путь к яминам дихлоруксусного альдегида 14
1.2.2. Реакции фенилацетилена с Ы,М-дибромбензолсульфонамидом, дихлоркарбаматами, NjN-дихлорамидом бензойной кислоты 17
1.3. Реакции NjN-дихлорамидов с пропаргиловым спиртом и пропар гил хлор ид ом 20
1.4. Взаимодействие NjN-галогенамидов с алкенинами 21
1.5. Влияние строения ацетиленового соединения на взаимодействие с N-галогенамидами
1.6. Заключение 29
2. ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ХЛОРАЛКИЛАМИДЫ НА ОСНОВЕ-ДИХЛОРАМИДОВ АРЕНСУЛЬФОКИСЛОТ И ФЕНИЛАЦЕТИЛЕНА (Обсуждение результатов) 31
2.1. Синтез и строение Ы-(2,2-дихлор-2-фенилэтилиден)-аренсульфонамидов 32
2.1.1. Синтез Ы-(2,2-дихлор-2-фенилэтилиден)аренсульфонамидов реакцией
2.1.2. Строение аренсульфонилиминов дихлорфенилуксусного
{Р альдегида по данным ЯМР спектроскопии и квантово-химических расчетов 36
2.2. Реакционная способность аренсульфонилиминов дихлорфенилуксусного альдегида 39
ф 2.2.1. Синтез и молекулярное строение К-(1~гидрокси-2,2-дихлор-2-феітилзтил)аренсульфонамидов... 40
2.2.2. Взаимодействие аренсульфонилиминов дихлорфенилуксусного альдегида со вторичными аминами... 43
2.2.3. Взаимодействие аренсульфонилиминов 'т дихлорфенилуксусного альдегида с ацетамидом, акриламидом и хлорацетамидом 44
2.2.4. Синтез и строение Т\1-(1~таокарбамидо-2,2-дихлор-2- фенилэтил)амидов аренсульфокислот 49
2.2.4.1. Взаимодействие аренсульфонилиминов А дихлорфенилуксусного альдегида с амидами тиокарбоновых кислот 49
2.2.4.2. Строение N-[ 1-(1 -аренсульфонамидо-2,2-дихлор-2-фенил)этил]амидов тиокарбоновых кислот по данным РІК спектроскопии и квантово-химических расчетов 57
2.2.5. Аренсульфонилимины дихлорфенилуксусного альдегида как С-амидоалкилирующие агенты 62
2.3. Реакционная способность 1-замещенных К[-(2-полихлорэтил)- амидов аренсульфокислот 2.3.1. С-Амидоалкилирование ароматических соединений
М-(1-гидрокси-2,2-дихлор-2-фенилэтил)аренсульфон-
амидами и 1Д-бис(аренсульфонамидо)-2,2-дихлор-2- фенилэтанами 65
2.3.2. Амидополихлорэтилированные арены в синтезе хлоразиридинов, енаминов, амидиновых систем 68
2.3.2.1. Ы-(1~Арил-2Д-дихлор-2-феяилэтил)аренсульфонамиды в синтезе 1-аренсульфонил-2-хлор-2,3-диарилазиридинов и 1-аренсульфонамидо-2-хлор-1,2-диарилэтенов 68
2.3.2.2. Взаимодействие амидотрихлорэтилзамещенных аренов с диалкиламинами 77
2.3.3. Ы-(1-К-2,2-дихлор-2"фенилэтил)амиды аренсульфокислот в реакции с орто- фени л ендиамином 84
2.3.4. М-(1-Гидрокси-2-полихлорэтил)амиды аренсульфокислот в условиях окисления 85
2.3.5. Получение производных 1,3-тиазольногоряда 89
3. МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДРОБНОСТИ
(Экспериментальная часть) 94
ВЫВОДЫ 113
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 116
- Реакции алкилацетиленов с N-хлораминами и амидами
- Синтез и строение Ы-(2,2-дихлор-2-фенилэтилиден)-аренсульфонамидов
- Синтез Ы-(2,2-дихлор-2-фенилэтилиден)аренсульфонамидов реакцией
Введение к работе
Актуальность работы. Синтетическая ценность иминов галогенсодержащих альдегидов и кетонов обусловлена наличием в структуре этих соединений азометиновой группы, активированной сильными электроноакцепторными заместителями. Высокая реакционная способность этих азометинов позволила разработать на их основе удобные подходы к широким рядам полифункциональных галогенсодержащих алкиламидов, содержащих атомы галогенов, ароматические или гетероциклические фрагменты, а также различные функциональные группы. Имины полигалогеккарбонильных соединений являются ключевыми реагентами при получении аминокислот, енамидов, функционализированных алкиламидов, среди которых найдены биологически активные вещества, жидкие кристаллы, флотореагенты, ускорители вулканизации каучука. Кроме того, галогенсодержащие азометины и полигалогеналкиламиды, получаемые на их основе, являются удобными объектами для исследования в области стереохимии, изомерии, механизмов реакций присоединения и замещения.
Особое место в ряду активированных галогенсодержащих иминов занимают :
аренсульфонил имины дихлорфенилуксусного альдегида. Сочетание
электроыодефицитной азометиновой группы и дихлорметиленового фрагмента в структуре этих соединений позволяет считать их перспективными реагентами при решении разнообразных синтетических задач. Однако химия этих азометинов изучена явно недостаточно. В свете вышеизложенного, исследование реакционной способности и строения иминов дихлорфенилуксусного альдегида, а также продуктов их превращений, представляется важной задачей, актуальность которой не вызывает сомнений.
Цель работы: реализовать синтетический потенциал аренсульфонил иминов дихлорфенилуксусного альдегида в реакциях с N-нуклеофилами, бинуклеофилами, в процессах С-амидоалкилировапия ароматических и гетероциклических соединений с целью формирования подходов к хлорсодержащим полифункциональным алкиламидам, азотсодержащим гетероциклическим структурам, аминокарбонильным соединениям, енамидам. Физико-химическими методами изучить строение синтезированных соединений. Оценить практическую значимость полученных производных сул ьфонами дов.
Научная новизна и практическая ценность. При выполнении работы оптимизирован метод синтеза аренсульфонил иминов дихлорфенилуксусного альдегида,
основанный на реакции Ы,Ы-дихлорамидов аренсульфокислот с фенилацетиленом, что позволило получить целевые продукты с высокой степенью чистоты и выходом до 95%,
Впервые изучено взаимодействие М-(2,2-дихлор-2-фенилэтилиден)-
арепсульфонамидов с различными представителями N-нуклеофилов. Установлено, что
реакция со вторичными аминами протекает по типу «галоформного распада» и
приводит к образованию К-арилсульфопил-г4%>Г-диалкилформамидинов и
фснилдихлорметана. Присоединение ацетамида, хлорацетамида, акриламида,
тиоацетамида, тиомочевины и ацетилтиомочевины к азометиновой группе
аренсульфонилиминов дихлорфенилуксусного альдегида приводит к неизвестным ранее
1,1-бис(амидо)-2,2-дихлор-2-фенилэтанам, перспективным в дальнейших
превращениях.
Н-(1-Аренсульфонамидо-2,2-дихлор-2-фенилэтил)тиокарбамиды — продукты присоединения тиоацетамида и тиомочевииы к иминам, использованы для синтеза неизвестных ранее производных 1,3-тиазола и аминотиазола.
На основе 1,1-бис(амидо)-2,2-дихлор-2-фенилэтапов, продуктов присоединения акрнламида к арен сул ьфонилиминам дихлорфенилуксусного альдегида, разработаны методы получения М-[Наренсульфонил)амипо-2-оксо-2-фенилэтил]акрил амидов.
Показало, что окисление К-(1-гидрокси-2,2- дихлор-2 -фенил этил)- и N-(1-гидрокси-2,2,2-трихлорзтил)амидов аренсульфокислот хромовой смесью является удобным методом синтеза КГ-(аренсульфонил)амидов дихлорфенилуксусной и трихлоруксусной кислот - структурных аналогов гербицидов.
Продемонстрирована возможность синтеза пиразиновых систем на основе N-1-функциональиозамещенных дихлорфенилэтиламидов ароматических сульфокислот, полученных при взаимодействии имипов дихлорфенилуксусного альдегида с водой и аренсульфонам идами.
Разработаны методы С-амидодихлорфеиилэтилирования фурана, 2-хлортиофеиа,
индола, анизола, толуола, бензола, при этом в качесгве амидоалкилирующих агентов
изучены Ы-(2,2-дихлор-2-фенилэтилиден)амиды, Ы-(1-гидрокси-2,2-ддхлор-2-
фенилэтил)амиды аренсульфокислот и 1,1-бис(арснсульфонамидо)-2,2-дихлор-2-фепилэтаны, Установлено, что наибольшей С-амидоалкилирующей активностью обладают имины дихлорфенилуксусного альдегида.
Выявлены особенности превращений амидололихлорзтилированных аренов в апротонных биполярных растворителях в присутствии неорганических оснований. Показано, что направление реакции К-(2,2-дихлор-1-арил-2-фенилэтил)амидов зависит
от природы ароматического заместителя в положении I этильного фрагмента. При наличии толуольного заместителя происходит внутримолекулярная циклизация с образованием 1-аренсульфонил-2-хлор-2-фенил-3-(4-толил)азиридшюв. Анизольные производные в тех же условиях претерпевают дегидрохлорирование до енамидов.
Амидотрихлорэтилированные арены устойчивы к действию сверхоснований. В то же время, при добавлении в сверхосновную систему вторичного амина они циклизуются до 1-аренсульфонил-2,2-дихлор-3-арилазиридинов, которые в условиях реакции превращаются в амидиновые соединения - Н-[1,2-бис(диалкиламино)-2-(арил)этилиден]амиды арен сульфокислот.
Строение полученных соединений изучено методами спектроскопии ЯМР 'її, 13С, ИК, с помощью квантово-химических расчетов и рентгеноструктурного анализа. При этом установлено, чго аренсульфонилимины дихлорфенилуксусного альдегида существуют в виде Е-изомеров,
Для полифункциональных хлорсодержащих этиламидов аренсульфокислот, синтезированных на основе иминов дихлорфенилуксусного альдегида, в растворах органических растворителей обнаружены внутри- и межмолекулярные водородные связи с участием фрагментов S=0, NH, ОН, C=S, С-СІ,
Апробяиия работы и публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 статей, тезисы 12 докладов. Результаты работы были предстазлены на молодёжных школах - конференциях по органической химии: Иркутск, 2000 г, Екатеринбург, 2000 г, Новосибирск, 2001 г, Екатеринбург, 2002 г, Новосибирск, 2003 г, Казань, 2005 г; на Всероссийском симпозиуме по химии органических соединений кремния и серы, посвященном 80-летию академика М. Г. Воронкова, 2001 г; Международном симпозиуме по химии кремния, серы и фосфора «Петербургские встречи-2002», Санкт-Петербург, 2002 'г; Международной конференции по органической химии «Органическая химия от Бутлерова и Бельштейна до современности», Санкт-Петербург, 2006 г.
Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, посвященного синтетической значимости реакций N-галогенамидов и N-галогенаминов с ацетиленовыми соединениями, обсуждения результатов собственных исследований, экспериментальной части, выводов и списка литературы из 148 наименований. Диссертация включает 131 страницу основного текста, 23 таблицы.
Реакции алкилацетиленов с N-хлораминами и амидами
Химия N-галоген- и Ы Ы-дигалогенаминов и -амидов карбоновых, карбаминовых и сульфоновых кислот представляет значительный интерес, 0 что связано с высокой и разнообразной реакционной способностью этих соединений. Связь азот - галоген, в зависимости от природы заместителей при азоте, может подвергаться гемолитическому либо гетеролитическому разрыву [38-42], с образованием соответственно азот-центрированных радикалов или N-нуклеофилов [3, 4, 8, 9, 43-46]. Также возможно протекание а-элиминироваиия, которое приводит к образованию нитренов [46]. Указанные свойства широко используются для решения разнообразных синтетических задач, круг которых включает получение галоген содержащих функционализированных алкиламидов и аминов, ,0 енамидов, азотсодержащих гетероциклических систем [1, 3, 4, 8, 9]. Одним из наиболее исследованных свойств соединений со связью азот-галоген является их способность присоединяться к кратным связям.
Синтетические возможности, которые могут быть реализованы на основе этих химических превращений, в значительной степени продемонстрированы в обзорах [1, 3, 4, 8, 9]. При этом следует отметить теоретическую и практическую значимость реакций с ацетиленовыми системами. Присоединение к тройной связи можно осуществлять хемоселективно, с сохранением двойной связи, в результате чего синтетическая значимость образующихся продуктов значительно возрастает. Отмеченные выше обзоры затрагивают в той или иной мере взаимодействие N-галогенамидов и -аминов с ацетиленами. Однако со времени опубликования обзоров [1, 3, 6, 7, 43] появились новые данные, посвященные развитию этой темы. А обзор [4] посвящен свойствам галогенсодержащих азометинов и подробно рассматривает лишь взаимодействие -дигалогенамидов кислот с фенилацетиленом как метод синтеза иминов дихлорфенилуксусного альдегида. В связи с этим целесообразным является обобщение литературных данных, описывающих взаимодействие N-галоген- и Ы,М-дигалогенамидов іф и -аминов с ацетиленовыми структурами, чему и посвящен настоящий обзор. Помимо этого обзор включает также описание ряда дальнейших наиболее интересных реакций для соединений, которые образуются в результате такого взаимодействия. Это сделано для того, чтобы оценить важность этих химических превращений и определить направления, наиболее перспективные для дальнейшего развития.
Синтез и строение Ы-(2,2-дихлор-2-фенилэтилиден)-аренсульфонамидов
В соответствии с целями работы аренсульфонилимины дихлорфенил уксусного альдегида (I а-в) - объекты для проведения дальнейших исследований, были синтезированы именно таким методом, основанным на промышленно доступных реагентах. Альтернативные методы синтеза иминов (Г) к настоящему времени не разработаны. Известные схемы получения галогенсодержащих иминов, основанные на конденсации амидов с альдегидами [10], не используются по отношению к азометиновым производным дихлорфенилуксусного альдегида. По-видимому, из-за малой доступности фенилдихлорацетальдегида и высокой трудоемкости. Мы оптимизировали условия реакции Ы,Ы-дихлорамидов сульфокислот с фенилацетиленом, как с целью увеличения выхода иминов (I а-в), так и для упрощения эксперимента. Нами предложено при осуществлении реакции N,N w дихлораренсульфонамидов с фени л ацетиленом в инертной атмосфере использовать в качестве растворителя ССЦ. Установлено, что принципиальное значение имеет порядок вовлечения реагентов в процесс. При добавлении Ы,Ы-дихлор амида к раствору фенилацетилена выходы ; целевых иминов (I) значительно выше (90 - 95% вместо 40 - 64%, табл. 1), чем при обратном порядке вовлечения исходных соединений во взаимодействие. Реакция имеет индукционный период, после чего протекает с заметным (до 50 С) саморазогревом. Существенное значение имеет выдерживание реакционной массы в течение 3-х часов при температуре 50 - 60С после окончания саморазогрева.
Синтез Ы-(2,2-дихлор-2-фенилэтилиден)аренсульфонамидов реакцией
Несмотря на то, что первые сведения о синтезе иминов хлораля появились уже в начале прошлого века (например [10]), а синтетический потенциал активированных галогенсодержащих азометинов изучается и используется в течение нескольких десятилетий [ 1, 3, 6, 11-15], структурные исследования иминов этого типа сводятся в основном лишь к подтверждению структуры. Исключением являются работы [74, 75], посвященные исследованию строения ряда аренсульфонилимииов хлораля методом ЯКР 35С1.
Фундаментальный интерес представляет исследование возможности существования азометиновых соединений в виде сии- или ан/тш-изомеров. Анализ литературы позволяет сделать вывод о том, что изучение син-, йня-ш-изомерии сульфонилиминов галогенсодержащих карбонильных соединений не проводилось. Поэтому мы исследовали конформационное строение иминов (I) используя современные возможности . ЯМР спектроскопии и квантово-химические расчеты. работа выполнена совместно с д.х.н., проф. Л. Б. Кривдиным и асп. К. А. Чернышевым В соответствии с целью работы, для установления конфигурации сульфонилиминоз был использован метод, основанный на экспериментальном измерении и теоретическом расчете констант спин-спинового взаимодействия (КССВ) 13С-13С и 3С- Н, проявляющих ярко выраженную зависимость от ориентации неподе ленной электронной пары атома азота в азометинах. Суть этого метода заключается в том, что неподеленная электронная пара (НЭП) азота в азометинах дает положительный черезпространственный вклад в КССВ связи, находящейся к ней в уме-положении. С другой стороны, в результате переноса неспаренной электронной плотности с азометинового атома азота на разрыхляющую молекулярную орбиталь связи, находящейся в транс-положении к НЭП (па-с -взаимодействие), эта связь удлиняется, а значение соответствующей константы уменьшается, то есть вклад НЭП в полное значение этой константы отрицателен. Природа этого эффекта хорошо изучена в ряде теоретических работ [76] и широко используется для отнесения конфигурации азометинов [77].
![Синтез тетрагидроизоиндоло[2,1-a]хинолинов и тетрагидроизоиндоло[2,1-b]бенз-2-азепинов на основе N-арил(бензил)-3-аза-4-оксо-10-оксатрицикло[5.2.1.01,5]дец-8-енов](/i/i/4349/318119.png "Синтез тетрагидроизоиндоло[2,1-a]хинолинов и тетрагидроизоиндоло[2,1-b]бенз-2-азепинов на основе N-арил(бензил)-3-аза-4-оксо-10-оксатрицикло[5.2.1.01,5]дец-8-енов Болтухина Екатерина Викторовна")
![Синтез замещенных и аннелированных спиро[бенз-2-азепин-3-циклогексанов] на основе N-оксида 5-метил-4,5-дигидро-3Н-спиро[бенз-2-азепин-3,1''-циклогексана]](/i/i/4506/445951.png "Синтез замещенных и аннелированных спиро[бенз-2-азепин-3-циклогексанов] на основе N-оксида 5-метил-4,5-дигидро-3Н-спиро[бенз-2-азепин-3,1''-циклогексана] Грудинин Дмитрий Геннадьевич")
