Содержание к диссертации
Введение
I. Литературный обзор
1.1. [2,3] -сигматропная перегруппировка аллиловых эфиров 4
1.2. Превращения бензилаллиловых и диаллиловых сульфидов в условиях перегруппировки Виттига 14
1.3. Некоторые стереохимические особенности перегруппировки Виттига 18
1.4. Раскрытие кольца пятичленных гетероароматических соединений под действием оснований 22
II. Обсуждение результатов 35
2.1. Синтез исходных соединений 36
2.2. Изучение основного дейтероводородного обмена в 2-гетарилметилалкениловых и алкиловых эфирах и сульфидах 43
2.3. Взаимодействие фурфурилалкиловых эфиров и сульфидов с н-бутиллитием 48
2.4. Реакция 2-аллилоксиметилфурана и 2-аллил-тиометилфурана с основаниями 53
2.5. Взаимодействие.2-аллилоксиметилтиофена и 2-аллилтиометилтиофена с основаниями 61
2.6. Реакция бензофурфурил- и бензотенилалкени-
ловых эфиров и н-бутиллитием 68
2.7. Взаимодействие бензофурфурил- и бензотенил-аллиловых сульфидов с н-бутиллитием 76
2.8. О механизме [2,3]- сигматропной перегруппировки 2-гетарилметилалкениловых эфиров. 80
III. Экспериментальная часть
3.1. Анализ исходных веществ и продуктов реакций 84
3.2. Синтез исходных веществ 85
3.3. Получение используемых в работе основных агентов 91
3.4. Очистка и подготовка растворителей 92
3.5. Изучение основного дейтероводородного обмена в 2-гетарилметилалкениловых и алкиловых эфирах и сульфидах 93
3.6. Взаимодействие 2-гетарилметилалкениловых и алкиловых эфиров и сульфидов с основаниями 95
3.7. Изучение [2,3]-сигматропной перегруппировки методом химически индуцированной динамической поляризации ядер 101
Выводы 109
Литература III
- Превращения бензилаллиловых и диаллиловых сульфидов в условиях перегруппировки Виттига
- Изучение основного дейтероводородного обмена в 2-гетарилметилалкениловых и алкиловых эфирах и сульфидах
- Получение используемых в работе основных агентов
- Изучение [2,3]-сигматропной перегруппировки методом химически индуцированной динамической поляризации ядер
Превращения бензилаллиловых и диаллиловых сульфидов в условиях перегруппировки Виттига
Бензилаллиловые и диаллиловые сульфиды так же, как их кислородные аналоги, претерпевают [2,3]-сигматропную перегруппировку под действием н-бутиллития L J. По данным Раутенштрауха L IJ , реакция сульфидов 25 и 26 с 1,4 эквивалентами бутиллития в тетра-гидрофуране при -30С в течение 1,5 и 5 час. и последующая обработка продуктов реакции двумя эквивалентами метилиодида приводила к образованию соответственно, метилсульфидов 27 и 28 с поч-ти количественными выходами: При газохроматографичееком анализе среди продуктов, образовавшихся из 25, не обнаружен сульфид 28, и наоборот, среди продуктов, образовавшихся из 26, не удается определить 27 (их содержание меньше 0,3-0,5%). Даже при обработке 25 бутиллитием в тетрагид-рофуране при +45 и последующем метилировании продуктов не удается обнаружить достаточно больших количеств 28. Отсутствие конкури-рующей перегруппировки, протекающей по механизму радикальной диссоциации-рекомбинации (которая может привести к образованию 27 и 28 из 25 или 26), отражает, по мнению автора, нестабильность тиоальдегидных анион-радикальных фрагментов, которые должны образовываться в процессах такого рода.
Реакция сульфидов 29 и 30 с бутиллитием в тетрагидрофуране при -30 в течение четырех часов с последующей обработкой йодистым метилом приводит к образованию, [32] при изучении перегруппировок карбанионов, возникающих из аллилбензилсульфидов после обработки их н-бутиллитием. В результате детального исследования было выяснено, что в тиоэфирах металлирование затрагивает как бензильные,так и аллильные атомы водорода. Бензильный карбани-он 33 подвергается быстрому [2,3]-сигматропному сдвигу, в то го время как аллильный карбанион 34 дает начало различным перегруппировкам (сх. 2), среди которых следует отметить миграцию анионной аллильной частицы с аллильной инверсией в пара-положение бензольного кольца (39): Однако при -78 аллильный карбанион 34 оказался достаточно ста-бильным в тетрагидрофуране, и после обработки йодистым метилом были выделены продукты его метилирования (37 и 38 на схеме I). Изменение количественного соотношения веществ, возникающих из бензильного и аллильного карбанионов, от 1:3 при -78 до 2:1 при -15 авторы связывают с изменением кинетической кислотности бензильных и аллильных протонов в зависимости от температуры. Образование веществ 36 и 41 рассматривается как результат внутри «V /V Авторы предлагают несколько объяснений пара-миграции (39, сх.2), но ни одно из них нельзя признать удовлетворительным, В частности, обсуждается возможность образования 39 в результате последовательных [2,3]- и[3,3]-сигматропных сдвигов: 18 Однако, маловероятно, что [3,3]-сигматропный сдвиг происходит быстрее сдвига протона (приводящего в конечном итоге к 41). Бо-лее того, при рассмотрении такого механизма остается неясным экспериментально установленный факт образования только Е изомера 39 .
В литературе последних лет уделяется большое внимание сте-реохимическому аспекту перегруппировки Виттига L J . Процесс перегруппировки ведет к образованию новой двойной связи между Cj и Cg (схема 3), и наличие двух различных заместителей при Cj обуславливает образование олефинов Е или Z конфигурации. Если углеродный атом Cj имеет заместитель R , то [2,3] -сигматроп-ная перегруппировка может протекать через два переходных состояния, обозначаемых как трансоидное и цисоидное Установлено, что перегруппировка Виттига в указанном случае протекает, за редким исключением I \ , с высокой степенью селективности через трансоидное состояние, приводящее к Е олефи-нам [21. 13. 30] ; Образование последних становится очевидным, если учесть, что заместитель R. в переходном пятичленном циклическом состоянии принимает предпочтительно экваториальное положение, в противоположность псевдоаксиальному положению, ведущему к Z двойной связи, Иными словами, заместители при Cj, Сг и Сд находятся в одной плоскости в течение перегруппировки. В цисоидном переходном состоянии дестабилизирующее действие оказывает 1,3-аллильное взаимодействие между R и атомом водорода при Со, в то время как в трансоидном переходном состоянии имеет место лишь I,3-взаимодей-ствие между атомами водорода L J4J. По сообщению Накаи и сотр. [37], [2 ,3] -сигматропная перегруппировка несимметричных диаллиловых эфиров протекает с высокой степенью регио- и стереоселективноети, причем региоселективность на стадии литирования определяется главным образом различием в общем числе L и t-аллильных заместителей между двумя аллильными частицами. Экспериментально установлено, что происходит литиро-вание аллильной группы с меньшей степенью замещения, причем заместитель в -положении в большей степени подавляет литирова-ние, чем заместитель в оС-положении аллильной частицы (табл. I, строка 8). 35] W (65) L- [2-ї] он Перегруппировка происходит с высокой степенью Е-селективности (строки I и 5). В перегруппировке, генерирующей новые хиральные центры, наблюдается изменение уровня диастереоселективности от высокого до среднего в зависимости от геометрии субстрата (строки 3,4,6 и 7).
Данные табл.1 показывают, что высокая степень эритро-селективности достигается с Z -субстратом, тогда как с умеренная трео-селективность характерна для Е-субстрата. 0 высокой степени эритро-селективности в перегруппировке Виттйга транскротилбензилового эфира (43) сообщается в работе R- ki -" ЭРЦТР Стереоселективность является следствием затрудненного перехода через эндо-конформацию. В случае цис-кротилбензилового эфира 44 оба переходных состояния более затруднены, чем в случае транс-кротилбензилового эфира. Однако из других литературных источников L » ] следует, что [2,3]-сигматропные перегруппировки аллилбензиловых эфиров, сопро вождающиеся переносом хирального центра Cj обладают такой высокой степень диастереоселективности. Авторы объясняют этот факт малым различием в энергиях экзо- и эндо-переходных состояний. Суммируя приведенный в этом разделе литературный материал, следует выделить такие особенности [2,3]-сигма-тропной перегруппировки, как региоспецифический перенос аллильной группы от гетероатома; образование олефинов определенной геометрии; перенос хирального центра. Благодаря этим особенностям [2,3]-сигматропная перегруппировка открывает большие возможности -за для синтеза биологически активных соединений - терпенов, проста-гландинов и стероидов L4U""4 1 . 1.4. Раскрытие кольца пятичленных гетероциклических соединений под действием основных агентов Как известно, одной из реакций гетероароматических соединений с пятичленным кольцом под действием основных агентов является раскрытие кольца, причем в зависимости от того, в каком месте исходной молекулы возникает анионный центр, различают три типа реакций такого рода. І. В первом случае при действии на гетероароматическое соединение или его галоидное производное основного агента, содержащего металл, происходит замена, соответственно, водорода или галоида на металл с последующим раскрытием цикла. Продукт раскрытия может быть зафиксирован введением электрофилов (не связанных с реагентом, вводящим металл): Q) Ъ-ft реагент, в&одяции метдм 1 4 4х/ "или основание Ьх)ф "
Изучение основного дейтероводородного обмена в 2-гетарилметилалкениловых и алкиловых эфирах и сульфидах
В молекулах соединений, выбранных в качестве объектов исследования, присутствуют два типа аллильных атомов водорода, способных отщепляться в виде протона под действием основных агентов: Помимо указанных атомов под действием оснований легко отщепляются протоны из незамещенных положений гетерокольца L63, .Поэтому для определения направления преимущественного депротонирова-ния соединений І-ХУІ под действием агентов основного характера мы исследовали дейтероводородный обмен исходных сульфидов и эфиров - 44 -в 0,25-0,3 tl растворе метилата натрия в CH3OD (CD OD) при температуре 64-130. Анализ продуктов H-D обмена проводили с помощью спектроскопии IMP. Предварительными опытами было показано, что исследуемые непредельные соединения под действием 0,3 М раствора CHgOfta в метаноле не претерпевают каких-либо превращений. В пробах, взятых из реакционной смеси после 10-20-часового кипячения, методами газожидкостной хроматографии (ГЖХ) и спектроскопии ПМР были обнаружены только исходные эфиры и сульфиды. Дейтероводородный обмен проводили по методике, предложенной авторами работы L J, в запаяных ампулах, в атмосфере аргона. Включение дейтерия в различные положения субстрата при разной продолжительности опыта определяли, вычисляя отношение интенсив-ностей резонансных сигналов интересующих нас групп протонов к интенсивности сигнала метильной группы внутреннего стандарта -толуола. В табл.4 и 5 представлены результаты изучения кинетики дейте-роводородного обмена в молекулах некоторых эфиров и сульфидов. Анализ данных табл.4 показывает, что в аллиловых эфирах ряда бензо-фурана и бензотиофена дейтероводородный обмен происходит в обеих метиленовых группах.
Однако атомы водорода метиленовой группы, находящейся между гетероциклом и атомом кислорода,обмениваются быстрее, чем атомы водорода в аллильной части этих же соединений. Следует отметить, что практически не наблюдается обмен метинового протона в 2-(1-метил-2-бутилоксиметил)-бензофу-ране. Наличие в dC -положении аллильной цепи электронодонорной метильной группы является фактором, понижающим устойчивость кар-баниона, что и приводит, по-видимому, к исключению H-D обмена в этом положении молекулы. Другим отличием поведения соединения ХУ от остальных эфиров ряда бензофурана в рассмотренных условиях - 45 -является обмен на дейтерий водорода в JJ-положении фуранового кольца, что, вероятно, становится возможным из-за отсутствия такого обмена в замещенной аллильной группе. Данные по дейтероводородному обмену в 2-аллилоксиметилфуране П (табл.5) свидетельствуют о существенном отличии его поведения от соответствующего бензопроизводного. Если для эфира УІ обмен в ге-тероцикле при изученных температурах не происходит, то в рассматриваемом соединении наблюдается обмен в положениях "3" и "4", а подвижность атомов водорода в положении "5м фуранового кольца и -СНр-О-группы становится сравнимой. Те же закономерности характерны и для H-D обмена в 2-аллилтиометилфуране X. Как и в случае 2-аллилоксиметилбензофурана УІ, в соединениях П и X атомы водорода метиленовой группы, находящейся между фурановым кольцом и гетероатомом, обладают большей подвижностью, чем атомы водорода в аллильной группе.
Приведенные для сравнения данные по относительной СН-КИСЛОФ-ности в 2-этоксиметилфуране ІУ (табл.5) показывают, что; при замене аллильной группы в эфире на этильную характер H-D обмена меняется. Обмен в метиленовой группе алкильной части молекулы не происходит, а относительная СН-кислотность метиленовой группы -СНр-0- в 2-этоксиметилфуране в сходных условиях опыта оказывается в 2-3 раза меньше, чем для соответствующей группы 2-аллилокси-метилфурана. Так как молекулы рассматриваемых соединений отличаются лишь строением алифатической части (алкил, аллил), то различие в подвижности атомов водорода метиленовых групп эфиров связано, по-видимому, с различным знаком индуктивных эффектов метильной и ви-нильной групп. Положительный индуктивный эффект метильной группы понижает реакционную способность атомов водорода метиленовых груші, а отрицательный индуктивный эффект двойной связи, напротив, их - 48 -их активирует. В то же время в этиловом эфире относительная СН-кислотность атомов водорода в положении "5" фуранового кольца в 3-5 раз превышает таковую для атомов водорода группы -сн2-о-. Интересно отметить, что относительная СН-кислотность протонов метильной группы в 2-метилтиометилфуране XI и 2-аллилтио-метилфуране (табл.5) примерно одинаковы. По-видимому, атом серы обеспечивает столь высокую степень делокализации заряда -кар-баниона, при которой стабилизирующая роль двойной связи в аллиль-ной группе 2-аллилтиометилфурана оказывается несущественной.
Суммируя полученные нами результаты по основному H-D обмену в рассмотренных гетероциклических соединениях, можно заключить, что при взаимодействии с основаниями преимущественным местом де-протонирования для бензотенил- и бензофурфурилалкениловых эфиров будет метиленовая группа, расположенная у гетероцикла. Вшкило-вых эфирах фурана наибольшей реакционной способностью будут обладать атомы водорода в незамещенном положении "5" фурана, а в 2-аллилоксиметилфуране и 2-аллилтиометилфуране, кроме того, и протоны метиленовой группы, находящейся между гетероциклом и гетероатомом. 2.3. Взаимодействие фурфурилалкиловых эфиров и сульфидов с н-бутиллитием Из литературных данных, обобщенных в гл.1, следует, что под действием сильных оснований может происходить раскрытие фурановых и тиофеновых соединений по одной из трех схем (см.стр.22-3 0 .каждая из которых предполагает образование анионоидного интермедиа-та. Строение выбранных нами соединений и данные основного H-D обмена позволяли ожидать, что в результате взаимодействия фурфурилалкиловых (аллиловых) эфиров и сульфидов с соединениями - 49 типа RJu будет происходить: а) металлирование незамещенных положений гетероцикла; б) металлирование метиленовой группы, находящейся между гетероциклом и гетероатомом с образованием анионного центра в боковой цепи и последующими превращениями образующегося интермедиата. При взаимодействии 2-метоксиметилфурана III и 2-этоксиметил-фурана ІУ с н-бутиллитием в диэтиловом эфире при температурах от -10 до +10 основным процессом является металлирование свободного положения "5" фуранового кольца. После обработки реакционных смесей триметилхлорсиланом и разделения их в тонком слое силикагеля (элюент гексан:CCt :эфир = 47:43:10) были выделены, соответственно, 2-метоксиметил-5-триметилсилилфуран (ХУШ, максимальный выход 50$), 2-этоксиметил-5-триметилсилилфуран (ХУШ, 33$), и исходные непрореагировавшие эфиры. В спектрах ШР этих веществ присутствуют сигналы в области м.д.: 0,2-0,3[9Н, c,S\(CH3)3] ; 4,4(2Н, с, СН2); б,1-б,2(1Н,д, =СН); б,4-6,5(1Н,д,=СН). О нахождении триметилсилильной группы в положении "5" фуранового кольца однозначно свидетельствует отсутствие в спектре ПМР сигнала второго оС -протона фуранового цикла, а также неизменяющаяся относительная интенсивность протонов метиленовой группы (при сравнении со спектром ПМР исходного эфира). В масс-спектрах соединений ХУП и ХУШ имеются пики молекулярных ионов с ш/е 184 и 198, соответственно, и интенсивные пики следующих фрагментных ионов:
Получение используемых в работе основных агентов
Бутиллитий в эфире L 1 В колбу, заполненную аргоном, помещали 70 мл абсолютного эфира и 2,3 г лития. К смеси прибавляли несколько капель раствора бромистого бутила в 30 мл эфира. Смесь охлаждали до -10 и после ее помутнения оставшийся н-бу-тилбромид (15 мл) прибавляли по каплям (за 30 мин.) при -20. После прибавления всего н-бутилбромида смесь перемешивали еще 1,5 часа при -20. Не повышая температуру выше -5, полученный раствор н-бутиллития оттитровывали. б) Метод двойного титрования н-бутиллитияL I I) Титрование на общую щелочность К 10 мл дистиллированной воды пипеткой, продутой аргоном, приливали 2 мл раствора бутиллития и две капли фенолфталеина.
Титровали 0,1 N соляной кислотой, приготовленной из фиксанала. 2) Титрование на неорганическую щелочность К 10 мл сухого эфира прибавляли I мл хлористого бензила, 2 мл раствора бутиллития и две капли фенолфталеина. Раствор оставляли стоять 2-3 минуты и разлагали его 10 мл дистиллированной воды, затем титровали 0,1 N раствором соляной кислоты. Количество бутиллития, необходимого для реакции, рассчитывали по формуле: Кол-во мл р-ра Е 1А Ц s ШШ. . х (число молей эфира NfciiU или сульфида), &ц Ц определяли из соотношения: где \Tt и \5Ь - количества мл 0,1 N соляной кислоты, израсходованные при первом и втором титровании раствора бутиллития. -92 3.3.2. н-Бутиллитий в тетрагидрофуране получали по методике L J перемешиванием бромистого бутила и металлического лития при -60 в течение двух часов. Полученный раствор бутиллития оттитро-вывали, как описано выше. 3.3.3. н-Бутиллитий в гексане получали по методике L 2] из н-бутилхлорида и металлического лития в кипящем растворителе. 3.3.4. Метиллитий синтезировали по методике 1 2] из йодистого метила и металлического лития в диэтиловом эфире при кипячении. 3.3.5. Диизопропиламид лития получали взаимодействием диизо-пропиламина и металлического лития в присутствии стирола в кипящем диэтиловом эфире
Раствор диизопропиламида лития оттитровыва-ли по методике, приведенной в работе I94]. 3.3.6. Трет-бутилат калия получали по методике і95!. Калий растворяли при нагревании в абсолютном трет-бутиловом спирте. Избыток спирта отгоняли, остаток удаляли в вакууме, создаваемым сначала водоструйным, а затем масляным насосом (2 мм, 100, 4 часа), 3.4. Очистка и подготовка растворителей L J 3.4.1. Эфир высушивали хлористым кальцием,затем перегоняли над натрием, а непосредственно перед употреблением - над гидридом кальция. 3.4.2. Тетрагидрофуран (ТШ) кипятили над гидроксидом калия и перегоняли. Перед опытом ТШ перегоняли над гидридом кальция. 3.4.3. Диметилсульфоксид (ДМСО) высушивали в течение недели над свежепрокаленными молекулярными ситами марки "4А", затем в течение нескольких часов выдерживали при комнатной температуре над гидридом кальция в вакууме при давлении 0,5-1 мм рт.ст. и перегоняли. 3.4.4. Гексан промывали концентрированной серной кислотой, водой, сушили над хлористым кальцием и перегоняли над натрием в токе аргона. -93-3.4.5. Бензол очищали концентрированной серной кислотой, промывали водой, сушили хлористым кальцием и дважды перегоняли над натрием. 3.5.
Изучение основного дейтероводородного обмена в алкил- и алкилгетарилметиловых эфирах и сульфидах Дейтероводородный обмен проводили по методике, предложенной авторами [ ] под действием 0,25-0,3N раствора метилата натрия в дейтерированном метиловом спирте СНдОЪ и CDgOD в запаяных ампулах, в атмосфере аргона. Анализ продуктов Н-В обмена проводили с помощью спектроскопии ПМР, в качестве внутреннего стандарта использовали толуол. Растворы метилата натрия в дейтерированном метаноле приготавливали добавлением свеженарезанного натрия в СНдОр или СДоОВ в токе аргона. Растворы стандартизировали титрованием 0,11\1 соляной кислотой. 3.5.1. Контрольные опыты []. Для определения стабильности субстратов по отношению к метил-ату натрия и проверки возможности их изомеризации в условиях опыта была проведена серияконтрольных экспериментов. Исследуемые эфиры и сульфиды (по 0,5 г) кипятили в течение 15-30 часов в избытке 0,3 Н раствора метилата натрия в СНдОН. По окончании нагревания добавляли воду, реакционную смесь экстрагировали эфиром, эфирные вытяжки промывали водой и сушили сульфатом магния. После удаления эфира остаток взвешивали и анализировали. По данным ГЖХ и ПМР-спектроскопии, реакционные смеси содержали только исходные эфиры или сульфиды. 3.5.2. Кинетические измерения Все манипуляции осуществляли в атмосфере аргона. Реакционную смесь готовили, исходя из соотношения субстрат: внутренний стандарт (толуол) : метилат натрия =1 : I : 0,06. -94-К субстрату добавляли расчитанные количества толуола и раствора СНдОНа в дейтерометаноле,реакционную смесь размещали в ампулы и запаивали. Одну из ампул замораживали и находящуюся в ней реакционную смесь использовали затем в качестве стандартной, а остальные нагревали в термостатах при температурах 64, 85, НО и 130.
Точность термостатирования составляла +1. Реакцию обмена прекращали резким охлаждением ампул, погружая их в сосуд с охлаждающей смесью (Т = -40-60С). Спектры ГМР реакционных смесей записывали на приборе "Tesia" с рабочей частотой 60 мгц. Включение дейтерия в различные положения субстрата при разной продолжительности опыта определяли, вычисляя отношение интенсивностей резонансных сигналов интересующих нас групп протонов к интенсивности сигнала метильной группы внутреннего стандарта - толуола. Для получения корректных данных снимали 3-5 интегральных кри вых и результаты усредняли. Процентное содержание дейтерия (или во дорода) в данном положении молекулы рассчитывали, сравнивая относи тельные значения интенсивностей соответствующих резонансных сигна лов с относительными интенсивностями тех же сигналов стандартных смесей (для которых содержание Н = 100%,Э=0).
Константы скорос ти H-D обмена в различных положениях моле кул эфиров и сульфидов рассчитывали по уравнению I порядка: в котором X оо , Xt и Х0 - содержание Н в данном положении молекулы при времени t = оо , t и 0 . Исходные данные для расчета констант скоростей приведены в табл. 14-22. Доверительный интервал О (см. табл.4 и 5) рассчитывали по известным формулам L J. -95 ,3.6. Взаимодействие алкенил- и алкил(гетарилметиловых) эфиров и сульфидов с основными агентами Все опыты проводили в атмосфере аргона. 3.6.1. Перегруппировка 2-аллилоксиметил-тиофена I, 2-аллило-ксиметилбензофурана УІ, 2-(2-бут;енилоксиметил(бензофурана ХШ, 2-(І-метил-2-бутенилоксиметил)-бензофурана ХУ, 2-аллилоксиметил-3-метилбензотиофена УШ под действием н-бутиллития в диэтиловом эфире. Перегруппировку проводили при соотношении субстрат:п.- Bu Ci = 1:1,2. Колбу, снабженную термометром, капельной воронкой, магнитной мешалкой и капилляром для пропускания аргона, охлаждали до нужной температуры твердым С0 и помещали в нее рассчитанное количество оттитрованного раствора н-бутйллития (0,5-0,6 Nl). Затем прибавляли по каплям 0,01 М субстрата в 5 мл абсолютного эфира. После прибавления всего раствора субстрата реакционную смесь перемешивали еще от 15 мин. до 7 часов. Для прекращения реакции прибавляли насыщенный раствор хлорида натрия. Водный раствор отделяли, промывали эфиром.
Эфирные вытяжки соединяли, сушили сульфатом магния. После удаления растворителя реакционные смеси анализировали методами ТСХ и ПК X, затем методом колоночной хроматографии на силикагеле (размер частиц 100/160 и 40/100) или тонкослойной хроматографии на оксиде алюминия выделяли непрореагировавший исходный эфир и продукт его (2,3]-сигматропной перегруппировки - соответствующий изомерный спирт. (Элюент хлороформ или смесь гексан : CCt4 : эфир = 43:47:10). Результаты типичных опытов представлены в табл. 9 и 10. Температуры кипения и спектральные характеристики продуктов І2,3]-сдвига эфиров УІ, УШ, ХУ приведены в табл.11. Т.кип. 4-(2-те-нил)-бут-1-ен-4-ола (продукта перегруппировки 2-аллилоксиметил-тиофена) 130-132/20 мм. - 96 3.6.2. Перегруппировка 2-аллилоксиметилбензофурана (УІ) в тетрагидрофуране и гексане а) Синтез н-бутиллития в ТШ и гексане описан в разделах 3.3.2 и 3.3.3. б) Перегруппировку 2-аллилоксиметилбензофурана в ТШ и гек сане проводили по методике, описанной в предыдущем разделе (3.6.1). Результаты опытов представлены в табл.10. 3.6.3. Взаимодействие 2-метоксиметилбензофурана УП с д- иі в диэтиловом эфире. В колбу, снабженную термометром, капельной воронкой, магнитной мешалкой и капилляром для продувки аргоном, помещали оттитрованный раствор н-бутиллития (исходя из соотношения 2-метоксиметилбензо-фуран :п-ЬиД= 1:1,2). Затем прибавляли по каплям I г (0,006 М) субстрата в 5 мл абсолютного эфира. После прибавления реакционную смесь перемешивали еще 15-60 мин. Для прекращения реакции прибавляли соответствующий реагент. Неорганический слой отделяли, промывали эфиром, сушили сульфатом магния. После удаления растворителя реакционную смесь анализировали и при необходимости разделяли.
При добавлении в реакционную смесь воды или триметилклорсилана выделяли только исходный эфир. При разложении реакционной смеси тяжелой водой D0 наряду с исходным эфиром был обнаружен и продукт деитерирования. Результаты некоторых опытов представлены в табл.10. 3.6.4. Взаимодействие фурфурилалкиловых эфиров Ш. ІУ с н-бутиллитием в эфире Реакции фурфурилалкиловых эфиров с н-бутиллитием проводили при соотношении реагентов субстрат : н-бутиллитий : триметилхлорсилан = 1:2:3 (5). В колбу, снабженную термометром, капельной воронкой, магнитной мешалкой и капилляром для продувки аргоном, помещали оттитрованный - 97 -раствор н-бутиллития. Затем при постоянном перемешивании прибавляли по каплям 0,04 М субстрата в 10 мл абсолютного эфира при температуре -70. Температуру смеси поднимали до заданной и перемешивали еще 5-Ю мин. Затем понижали температуру до -70 и по каплям прибавляли рассчитанное количество триметилхлорсилана; перемешивали еще 30 мин. Затем температуру смеси повышали до комнатной и перемешивали еще 1-3 час. Реакционную смесь выливали в насыщенный раствор бикарбоната натрия (0 - +5), экстрагировали гексаном, сушили сульфатом магния. Гексан отгоняли, остаток анализировали и методом препаративной ТСХ (окись алюминия П активности по Брокма-ну, элюент гексан - ССЕ.Ц -эфир = 47:43:10) выделяли продукт реакции 2-алкоксиметил-5-триметилсилилфуран и исходный фурфурил-алкиловый эфир. Т. кип. 2-метоксиметил-5-триметилсилилфурана 103-104/25 мм, т.кип. 2-этоксиметил-5-триметилсилилфурана П5/25. Результаты опытов для 2-этоксиметилфурана ІУ представлены в табл. 6. 3.6.5. Взаимодействие 2-аллилоксиметилфурана П и 2-аллилоксиметил-5-метилфурана с н-бутиллитием в диэтиловом эфире Реакцию эфиров П и У с н-бутиллитием проводили по методике, описанной в разделе 3.6.4 при соотношении реагентов субстрат : бу-тиллитий : триметилхлорсилан = 1:2:3 (5) при температурах -20 5. Хроматографированием в тонком слое окиси алюминия реакционные смеси были разделены на фракции, анализ которых методами хромато-массспектрометрии, IMP- и ИК-спектроскопии выявил в них продукты [2,3]-сигматропной перегруппировки - соответствующие изомерные спирты. Для 2-аллилоксиметилфурана, кроме того, был обнаружен продукт силилирования положения "5" фурана - 2-аллилоксиметил-5-три метилсилилфуран ХХП (Т.кип. 128/25 г), а в случае эфира У - соединение XXX, образующееся в результате силилирования
Изучение [2,3]-сигматропной перегруппировки методом химически индуцированной динамической поляризации ядер
Реакцию проводили при соотношении исх. соединение : гидро-ксид калия : катализатор = I : I : 001, в атмосфере аргона, при комнатной температуре. Тонко измельченный гидроксид калия ( I ммоль) добавляли к раствору субстрата ( I ммоль) и катализатора ( 0,01 ммоль) в 5 мл абс. бензола и перемешивали в течение 1-6 часов. Затем в реакционную смесь добавляли воду, продукты реакции экстрагировали эфиром, сушили сульфатом магния. После удаления растворителя реакционные смеси анализировали и разделяли методом колоночной хроматографии. Результаты представлены в табл. 7 и 9. ммоль субстрата в I мл ТГФ і готовили при -20 и переносили в ампулу для снятия ПМР-спектров. Ампулу с реакционной смесью помещали в датчик спектрометра " ТсьСсС с рабочей частотой 60 мГц и регистрировали ряд спектров в области 0 - 7 м.д. с интервалом 30 сек. Результаты опытов обсуждаются в разделе 2.8. I I. Изучен основный дейтероводородный обмен в фурфурил- и те-нилаллиловых (алкиловых) эфирах и сульфидах их бензопроизводных в дейтерированном метаноле в присутствии метилата натрия. 2.
В фурфурилалкиловых эфирах наибольшей подвижностью в ус ловиях основного Н-3) обмена обладают атомы водорода в свободном -положении фуранового кольца, а в сульфидах - атомы водорода ме-тиленовой группы, расположенной между гетероциклом и атомом серы; в фурфурилаллиловых эфирах и сульфидах подвижность этих групп атомов водорода сравнима. 3. В бензофурфурил- и бензотенилаллиловых эфирах атомы водорода метиленовой группы, расположенной между гетероциклом и гетероатомом, обладают большей относительной СН-кислотностью, чем атомы водорода в аллильной группе, и значительно большей, чем в ft -положении гетероцикла. 4. Направление металлирования исходных эфиров и сульфидов н-бутиллитием находится в соответствии с данными основного дейте-роводородного обмена и приводит в случае производных тиофена и особенно фурана к неселективному течению процесса: наряду с [2,3]— сигматропной перегруппировкой в изомерные спирты и тиолы образуются как продукты раскрытия гетерокольца, содержащие двойные и трой-ные связи, так и , дизамещенные фураны и тиофены. 5. Реакции бензофурфурил- и бензотенилаллиловых эфиров и сульфидов с н-бутиллитием происходят селективно с образованием продуктов [2,3] -сигматропной перегруппировки - изомерных спиртов и тиолов. 6. [2,3]-
Сигматропная перегруппировка изученных соединений происходит как по согласованному, так и по ступенчатому механиз му, что следует из выделения продуктов с инверсией и без инвер сии аллильной группы и данных ХПЯ. 7. Б работе синтезировано 26 неописанных ранее производных ряда фурана, тиофена и их бензоаналогов, для которых определены спектральные харшстеристики и физико-химические константы. 8. Часть соединений, синтезированных в настоящей работе, проявила фунгицидную и росторегулирующую активность. 1. Bennett G.B. The Olaisen rearrengement in organic synthesis. -Synthesis, 1977, №9, p.589-606. 2. Raucher S., Lai A., Macdonald J.E. Regiospecific synthesis of 2,3-disubstituted furans, pyrroles and thiophenes. Glaisen ortho ester rearrengement of heterocyclic glycolates. -J.Org.Chem., 1979, v.44, №11, p.1885-1887. 3. Успехи химии фурана. Рига: Зинатне, 1978, о.184-230. 4. Тенненбаум А.Э., І ревич И.Л, Новое в переработке парафинистых нефтей. Нефтепереработка и нефтехимия, 1964, т.8, с.16-20. 5» Темникова Т.И., Семенова С.Н. Молекулярные перегруппировки в органической химии. Л.: Химия, 1983, с.34. 6. Wittig G., Lohmann L. Oationotropic isomerization of benzyl ethers by lithium phenyl. - Ann., 1942, v.550, p.260-264. 7# Wittig G., Happe W. tJber den einfluss der metallorganischen bindung auf isomerisierbarkeit metallierter ather. - Ann., 1947, v.557, p.205-209. 8. Wittig G., Olausniger R. Chemistry of the intraanionic ether isomerization. - Ann., 1954, v.588, p.145-166. 9. Wittig G., Stahnecker E. Zum chemismus der umlagerung von metallierten benzhydryl-phenylathern. "VI. Mitteilung u ber die intra-anionishe atherizomerization. - Ann., 1957, v.605, p.69-93. 10. Hauser O.R., Kantor S.W. Rearrengement of benzyl ethers to carbinols by potassium amide. Mechanism of isomerization of carbanion involving [l,2J shifts. - J.Am.Ghem.Soc, 1951, v.73, p.1437-1441. 11. Gurtin D.Y., Fletcher M.J. Metallation of dibenzhydryl ether and carbonation with allylie rearrengement. - J.Org.Chem., 1954, v.19, p.352-356.
