Содержание к диссертации
Введение
1. Химические сюйства 3,6- и 5,6-дигйдр0-2н-пиранов 6
1. Реакции присоединения по кратной связи 5,6- и 3,6-дигидро-2Н-пирана 6
2. Реакции расщепления пиранового кольца 32
3. Другие реакции 43
2. Обсуждение результатов 47
1. Гидроксилирование МДГП 47
2. Реакции З-метил-3-формилтетрагидрофурана 56
3. Галогенирование 4-метил-5,6-дйгидро-2Н-пи-рана и его производных и некоторые превращения синтезированных продуктов 60
4. Реакции ЩПІ и его производных с карбенами и некоторые реакции полученных аддуктов 68
5. Другие реакции 73
3. Экспериментальная часть 75
Выводы 129
- Реакции расщепления пиранового кольца
- Другие реакции
- Реакции З-метил-3-формилтетрагидрофурана
- Реакции ЩПІ и его производных с карбенами и некоторые реакции полученных аддуктов
Введение к работе
Актуальность темы. Многотоннажный отход в производстве изопрена из 4,4-диметил-1,3-диоксана - 4-метил-5,6-дигидро-2Н-пиран (МДШ) - до сих пор не нашел квалифицированного применения. Между тем решение этой задачи, так же как и реализация других отходов и промежуточных продуктов может существенно улучшить технико-экономические показатели производства. Поэтому исследование химических свойств МДПІ и его производных является одной из актуальных задач нефтехимического синтеза.
Настоящее исследование выполнено в соответствии с координационным планом по проблеме "Синтетическая органическая химия" (тонкий органический синтез).
Цель работы. Исследование химических свойств МДГП и его аналогов с рядом электрофильных реагентов с целью поиска новых полупродуктов для получения веществ с утилитарными свойствами - душистых веществ, реактивов, биоактивных препаратов и т.д.
Научная новизна работы. Исследованы реакции МДГП с галогенами, карбенами, перекисью водорода и изучено химическое поведение полученных производных. Это позволило разработать удобные способы получения галоген-, дигидрокси- и бициклических производных тетрагидропирана, а также аминов дигидропиранового ряда на основе МДШ. Установлена способность транс-3,4-дигидрокси-4-метилтетра-гидропирана к рециклизации в З-метил-3-формилтетрагидрофуран -изопреноидный синтон с альдегидной функцией. Показана возможность проведения ряда превращений за счет альдегидной группы З-метил-3--формилтетрагидрофурана - получение ацеталей, 1,3-диоксоланов, хлорэфиров, карбинолов и других производных тетрагидрофурана.
Синтезирован 4-метил-3,4-эпокситетрагидропиран и впервые в пира-новом ряду показано, что последний с реактивами Гриньяна реагирует с предварительной изомеризацией в З-метил-3-формилтетрагидро-фуран.
Практическая ценность работы. Разработаны высокоэффективные способы получения цис- и транс-3,4-дигидрокси-4-метилтетрагидро-пиранов, на основе которых возможно получать душистые вещества и функционализированный изопреноидный синтон - З-метил-3-фэрмилтет-рагидрофуран. Новые душистые вещества - 2-бутил-4-метил/3,4/--1,3,7-триоксанонан и 2-гексил-4~метил/3,4/-1,3,7-триоксанонан получили оценки 4,0 по пятибалльной системе и рекомендацию для использования в парфюмерно-косметической промышленности.
Другое новое душистое вещество - смесь 4-МЄТИЛ-3-(оС-фЄНИЛ-этил)-3,6- (и 5,б)-дигидропиранов и 4-метилен-3-(о-фенилэтил)-тетрагидропирана, синтезированное дегидрохлорированием аддукта МДГО с о(.-хлорэтилбензолом и получившее оценку запаха 4,0, вошло в состав парфюмерной композиции с запахом липы.
Структура работы. Диссертационная работа изложена на 130 страницах машинописного текста, состоит из введения, 3 глав, выводов, приложения и списка цитируемой литературы: содержит 4 таблицы, 186 ссылок на работы советских и зарубежных авторов.
Литературный обзор (глава I) состоит из 3 разделов, в которых анализируется и обобщается литературный материал, касающийся реакций производных 5,6 и 3,6-дигидро-2Н-пиранов.
Во второй главе (обсуждение результатов) анализируются результаты по исследованию взаимодействия 4-метил-5,6-дигидро-2Н--пирана и его производных с рядом электрофильных реагентов, а также дальнейшее химическое поведение синтезированных адцуктов. Здесь же приводятся результаты органолептических испытаний полу-
ченных новых душистых веществ.
В третьей главе (экспериментальная часть) описаны методики проведения эксперимента и характеристики синтезированных соединений.
Работа заканчивается основшми выводами, списком цитируемой литературы (186 ссылок) и приложением, в котором представлены акты испытаний полученных веществ.
По теме диссертации имеется 8 опубликованных работ.
Работа выполнена в лаборатории синтеза душистых веществ Института органической химии АН Армянской ССР.
Реакции расщепления пиранового кольца
Впервые способность 5,6-дигидро-2Н-пиранового кольца подвергаться расщеплению под действием бромангидрида уксусной кислоты описали Олсен и Рутланд /121/. Они показали, что при действии бромангидрида уксусной кислоты на 5,6-дигидро-2Н-пиран в присутствии каталитических количеств хлористого цинка возможно образование двух ацетатов ХЗГІ и ХУЛ. Однако ни одному из них авторами предпочтение отдано не было. Гераул и Риобе уже определенно указывают на образование двух продуктов при расщеплении 2-ацетоксиметил-3,6-дигидро-2Н-пирана хлорангидридом уксусной кислоты в присутствии хлористого цинка Образование смеси продуктов, вероятно, происходит в результате расщепления эфирной С-0-связи в 1,2- и 1,6-положениях. Хотя наиболее предпочтительным кажется разрыв С-0 связи со стороны ал-лильного атома углерода. И действительно, несколько позже в двух японских патентах /122, 123/ описано расщепление 4-метил-5,6-ди-гидро-2Н-пирана под влиянием хлорангидридов карбонових кислот в присутствии хлористого цинка, приводящее к единственному производному - продукту расщепления по 1,2- С-0 -связи. А.А.Геворкян и сотр. /124/ показали, что в качестве катализатора при расщеплении дигидропирана хлорангидридами кислот можно применять и хлористое олово. Образующийся при этом 5-ацетокси-З--метил-І-хлор-2-пентен (90$) является цис-изомером. Другие японские авторы /125/ запатентовали способ получения 1,5-диацилокси-3-метил-2-пентенов, образующихся при расщеплении Усовершенствуя предложенный способ, Кио и Ясуи /126/ расширили ассортимент используемых катализаторов, применив при расщеплении дигидропиранов ангидридами кислот серную, хлорную, а также аренсульфоновую кислоты. 1.2.2. Образование диенов В виду того, что диеновые углеводорода, такие, как изопрен, фенопрен, пиперилен и другие, являются важными исходными для промышленных синтезов, ряд исследователей получали их расщеплением производных дигидропирана. Как уже отмечалось выше, 4-метил-5,6-дигидро-2Н-пиран является одним из побочных продуктов при промышленном получении изопрена из изобутилена и формальдегида по Принсу. И поэтому вполне понятен интерес ряда авторов к его деструкции с целью получения изопрена и тем самым увеличения выхода производственного процесса. Так, Адди и Вёрз /127/, нагревая 2-метил-5,6-дигидро-2Н-пи-ран над силикагелем до 400С, получили изопрен и формальдегид в соотношении 50 и 47%, Позже Фрей и сотр. /128/ разработали общий способ термического расщепления 3,6-дигидро-2Н-пиранов при 329-374 в газовой фазе, приводящее к замещенным 1,3-диеновым углеводородам и формальдегиду.
В частности, расщепление 4-метил-5,6-дигидро-2Н-пирана проводят при 584-634К /129/. Сигетака и Акио газофазное расщепление 4-метил-5,6-дигидро--2Н-пирана проводили при 200-650С над контактным катализатором с активной поверхностью, содержащим, например, глину, иллит, бентонит, монтморилонит и др. /130/, или цеолитный катализатор, содержащий алюмосиликаты /131/. Ока и сотр. /132/, изучая взаимодействие 4-метил-5,6-дигид-ро-2Н-пирана с молекулярным кислородом в присутствии солей или комплексов переходных металлов, получили смесь 3-метил-2,4-пента-диен-1-аля и 4-метил-5,6-дигидро-2Н-о(-пирона. В зависимости от условий проведения реакций при расщеплении 5,6-дигидро-2Н-пиранов кислотными катализаторами, могут образовываться не только диеновые альдегиды, но и производные cf-окси--оС,_р-ненасыщенных альдегидов. Так, Вудс и Темин /40/, а позже и Пауль с сотр. /I/ показали, что при действии на З-бром-3-этокси--5,6-дигидро-2Н-пиран концентрированной соляной кислоты в присутствии 2,4-динитрофенилгидразина происходит разрыв ацетальной связи и образуется 2,4-динитрофенилгидразон-2-бром-5-гидрокси-2--пентаналя. В.М.Лихошерстов и сотр. /150/ показали, что образующийся при обработке IOjS-ой фосфорной кислотой 5,5-диметил-2,6-диэтокси-5,6--дигидро-2Н-пирана 2,2-диметилглутаконовый альдегид не может существовать в диальдегидной форме. Присоединяя молекулу вода, он дает гидрат, который переходит в таутомерную форму - 5,5-диметил--2,б-диокси-5,6-дигидро-2Н-пиран. Интересную работу по термической изомеризации 2-метоксиди-гидропиранов проделали Лиссак-Каху и Деско /158/. Ими показано, что при нагревании 2-метокси-5,6-дигидро-2Н-пирана до 2Ю-300С происходит ряд его изомерных превращений, приводящих окончательно к смеси цис-транс-изомеров ненасыщенного эфира XXI. Представляется, что расщеплению цикла предшествует переход 5,6-дигидро- в 3,6-дигидро-2Н-пиран. Интересной реакцией с препаративной точки зрения для дигид-ропирана можно считать его превращение в пиридин. В одной из известных патентных работ /159/ смесь дигидропиранов и аммиака нагревали до І50-600С в присутствии катализаторов. В качестве таковых предложено использовать оксида ванадия, молибдена, хрома, висмута, олова, марганца, урана, вольфрама и алюминия. Особое место среди превращений дигидропиранов занимает изомеризация 5,6-дигидро-2Н-пиранов в 3,4-дигидро-2Н-пираны. В частности, показано /162/, что 5,6-дигидро-2Н-пиран при нагревании до Ю5С в токе азота в толуоле в присутствии хлорида рутения (П) приводит к 3,4-дигидро-2Н-пирану. Другие французские химики /165/ сделали интересное наблюдение. Как известно, 2-алкокси-5,6-дигидро-2Н-пираны под действием реактивов Гриньяра подвергаются расщеплению. Однако, если реакцию проводить в присутствии бромида меди (I), пирановый цикл не раскрывается, а происходит его изомерное превращение в 3,4-дигидро--2Н-пиран. Особое место среди исследуемых реакций МДТП занимает его гидроксилирование, так как образующийся 3,4г-дигидрокси-4-метилтет-рагидропиран является ключевым соединением для ряда синтезов на его основе. С учетом имеющихся в литературе данных по гидроксили-рованию /169/ в первую очередь представлялось интересным изучить взаимодействие МДШ с перекисью водорода.
Другие реакции
В качестве катализаторов были использованы соединения вольфрама, молибдена, ванадия, селена и хрома. Как оказалось, под влиянием катализаторов на основе этих металлов МДТП легко и с хорошими выходами образует 3,4-дигидрокси-4-метилтетрагидропиран /170/, I. Подробное изучение условий проведения опыта: варьирование соотношения МДТП и перекиси водорода, изменение продолжительности реакции и температурного режима, а также количества катализатора (см. табл. Л I) позволило сделать определенные вывода относительно реакции гидроксилирования ВДИІ. Так, оказалось, что наиболее оптимальным следует считать соотношение МДГО:!! , равное 1:1,5 - 2 при температуре 50-60С. Количество используемого катализатора при этом составляет 0,2 - 2,5% от веса субстрата, время реакции 12 - 17 часов. Хорошим реагентом для гидроксилирования МДТП является система перекись водорода - муравьиная кислота. Выходы при таком способе достигают 94%. Однако, по сравнению с катализаторами на основе тяжелых металлов, муравьиную кислоту для успешного проведения реакции необходимо вводить в достаточно больших количествах -соотношение МДШ: муравь иная кислота от 1:0,5 до 1:1. Гидроксилирование МДГП проводили также перманганатом калия. При сравнении физико-химических характеристик гликолей, синтезированных разными способами, оказалось, что они значительно отли-чаются друг от друга. Поскольку известно, что перманганат калия является цис-гидроксилирующим агентом /171/, следовало полагать, что в случае гидроксилирования перекисью водорода в присутствии кислотных агентов образуется транс-3,4-дигидрокси-4-метилтетра-гидропиран (Б - I). Для доказательства сделанных предположений были изучены некоторые превращения синтезированных гликолей. Было показано, что Е-1 и 2- I по-разному ведут себя под влиянием дегидратирующих агентов. Так, при нагревании Е-1 в бензоле в присутствии каталитических количеств п-толуолсульфокислота происходит пинаколино-вая перегруппировка и с выходом 82% образуется ранее не описанный З-метил-3-формилтетрагидрофуран /172/. Следует отметить, что образование 2 в значительных количествах (до 20%), особенно при увеличении продолжительности процесса, наблюдается и при получении Е - I, что и понятно, так как и тот и другой процесс катализируется кислотами. Строение 2 установлено на основании данных ИК, IMP и масс-спектроскопии.
Согласно этим данным, в Ж спектре имеются характерные для формильной группы поглощения при 1725 и 2726 см , масс-спектроскопия дает М 114, а в спектре IMP имеются синглетные сигналы при 9,54 м.д., характерный для альдегидной группы, и при 1,06 м.д. (СНп). Интересно здесь отметить, что аналогичную перегруппировку способны претерпевать также 2-алкилзамещеиные 3,4-дигидрокси-4-метилтетрагидропираны, правда, с более низкими выходами. Для доказательства строения 4-метилтетрагидро-З-пиранона был проведен его встречный синтез гидроборированием МДТП в 3-гидро-кси-4-метилтетрагидропиран 4 по известной методике /173/ и последующим окислением хлористым хромилом в 4-метилтетрагидро-З-пира-нон. Сравнение при помощи ПК образцов, полученных по двум схемам, показало их идентичность и, следовательно, подтвердило правильность сделанных предположений. Более подробное изучение каталитической дегидратации гликоля 2-І показало, что при замене п-толуолсульфокислоты на более слабые фталевую и адипиновую соотношение веществ 2:3 становится равным соответственно 30:70 и 10:90. Очевидно, что под влиянием сильной кислоты гетеролиз третичной С-ОН связи в гликоле проходит в большей степени и приводит к изомеризации 2-І в Е- I и соответственно в 2 по схеме, аналогичной описанной для дегидратации 2Г- и Е-гликолей или диазотирования аминоопиртов циклогексанового ряда /174, 175/. Еще более веские доказательства геометрии синтезированных гликолей получены при изучении их реакций с альдегидами. При этом установлено, что цис-гликоль в отличие от транс-гликоля легко реагирует с различными альдегидами в присутствии п-толуолсульфокис-лоты, образуя диоксоланы 5 с высокими выходами (80 - 93$). Помимо доказательства строения полученных гликолей, при синтезе диоксоланов преследовалась и другая цель - найти среди них соединения, наделенные душистыми свойствами. И действительно, оказалось, что диоксолан, полученный из 2-ій валерианового альдегида, - 2-бутил-4-метил/3,4/-1,3,7-три-оксанонан имеет оттенки запахов бессмертника, опопонакса и меда. При дегустации на ленинградской парфюмерной фабрике "Северное Сияние" это вещество получило оценку 4,0 по пятибалльной системе и рекомендацию для использования в парфюмерно-косметическои промышленности (см. акт испытания).
Другой диоксолан - 2-гексил-4-метил/3,4/-1,3,7-триоксанонан, образующийся из 2-ій энантового альдегида, также получил оценку 4,0 и рекомендацию для использования в парфюмерно-косметиче-ской промышленности. Далее были синтезированы диацетаты цис- и транс-гликолей действием уксусного ангидрида в присутствии каталитического количества серной кислоты /170/. В результате сильно экзотермической реакции из Е-гликоля образуется диацетат с выходом 93$, ас Я. -гликолем выход несколько ниже - 85,4$. Строение синтезированных %- 6 и Е - 6 доказано данными ИК-и ПМР-спектроскопии. Для Е- и 2-диацетатов в ЙК спектре присутствуют поглощения при 1736 см-1 (С =0) и 1070 см"3- (С-0). Для обоих образцов получены корректные спектры ПМР (см. в главе Ш) и, следует отметить, что все сигналы цис-диацетата проявляются в несколько более слабом поле, чем соответствующие сигналы транс-изомера. Интересно было проверить, распространяются ли замеченные при расщеплении 2- и Е-гликолей корреляции и на соответствующие диа-цетаты. Как показали проведенные исследования, при термическом разложении Е-диацетатов, проводимом при П5-190С, образуется 85$ смеси непредельных моноацетатов (ГЖХ, IMP, ИК) и около 7$ альдегида 2. Ввиду того, что моноацетаты 7 и 8 имеют близкие температуры кипения, простой перегонкой их разделить не удается. Поэтому смесь подвергали хроматографированию, установили наличие двух пиков, а отнесение делали на основании данных IMP, сравнивая интенсивности метиленовых протонов у 4-С тетрагидропирановой системы (4,88 и 4,95 м.д. м, 1 = 1,2 Гц) и =СН дигидропирановой системы (5,70 м.д., ш.). На основании этих данных можно заключить, что при термическом расщеплении транс-диацетатов образуются 40$ 3-ацетокси-4-метил-3,6-дигидро-2Н-пирана 7 и 60$ З-ацетокси-4-ме-тилентетрагидропирана 8. транс-диадетату, при этом образуется смесь моноацетатов 7 и 8 в соотношении 30:70 и около 8$ альдегида 2. Каталитическое разложение Е-диацетата, проводимое в присутствии п-толуолсульфокиалоты при более низкой температуре, в основном (95%) приводит к альдегиду 2. Интересно заметить, что при каталитическом разложении цио-диацетата образование моноацетатов также не наблюдалось, а образовывалась смесь низкокипящих продуктов, содержащая равные количества альдегида 2 и кетона З (ГЖХ). Такое протекание реакций, видимо, можно объяснить тем, что протонирование образующихся моноацетатов 7 и 8 приводит не к плоскому тетрагидропиранильному карбокатиону, способному к образованию эквимольных количеств альдегида и кетона, а к ионной паре 9, в которой противоион находится в транс-положении по отношению к ацетатному остатку молекулы. Это предположение полностью подтверждается экспериментальными фактами по дегидратации ,Е-гли-колей и термическому и каталитическому разложению &Е-диацетатов: во всех случаях при наличии противоиона в транс-положении по отношению к имеющимся в цикле гидроксильной или ацетатной группам наблюдается преимущественное образование альдегида.
Реакции З-метил-3-формилтетрагидрофурана
удобных методов .для получения функциональных производных соединений с кратной связью является их реакция с галогенами. Проведенные исследования показали, что двойная связь 4-ме-тил-5,6-дигидро-2Н-пирана практически не реагирует с йодом, а с хлором хотя и реагирует легко, но образует смесь продуктов. И только с бромом удается получить индивидуальный продукт с высоким выходом. Подобная картина наблюдается при введении во второе положение 5,6-дигидропираяа алькильного заместителя. Так, при хлорировании 2-изопропил-4-метилентетрагидропирана образуется смесь хлорпроизводных, а в случае брома дибромиды образуются о почти количественными выходами. Синтезированные дибромиды представляют собой удобные модели для изучения реакционной способности аналогичным образом построенных дибромидов, которые можно получать бромированием большого числа доступных 4-метил-5,6-дигидро-2Н-пиранов. Как показали проведенные исследования, они,против ожидаемого, ведут себя довольно странно в реакциях с различными нуклеофилами: образуют смесь продуктов, и лишь при взаимодействии с избытком вторичных аминов удается выделить индивидуальные продукты - ранее неизвестные аминопроизводные дигидропиранового ряда с выходами 57 - 93$ /179/. Структура полученных аминов 26 (R=H) была доказана на основании данных ГЖХ (один пик), ИК и ПМР спектроскопии. В Ж спект- —т pax соединений наблюдается поглощение при 1678 см , характерное для трехзамещенной двойной связи /181/. В спектрах ПМР этих соединений отчетливо проявляется сигнал атома водорода у двойной связи при 5,5 м.д. При 2,8 м.д. наблюдается сигнал от протонов группы NCHg, ПРИ 3,7 м.д. - триплетний сигнал протонов группы 6-СН2 и при 4,0 м.д. - мультиплетный сигнал группы 2-СН. В случае же аминопроизводного с изо-пропильной группой во втором положении пирановой системы, как следует из схемы, можно ожидать образования двух изомеров - 5,6-дигидро- и 3,6-дигидро--2Н-пиранового ряда. Следует отметить, что по данным ГЖХ продукт представляет собой одно вещество, в ИК спектре которого имеется поглощение при 1678 см"1 (трехзамещенная С=С). Следовательно, выбор между альтернативными структурами 26 и 27 возможно было сделать только на основании данных спектров ЇЇМР. Было установлено, что в спектре ЇЇМР амина отсутствует триплетний сигнал при 3,7 м.д., относящийся к протонам б-СНр, как это имеет место в спектрах незамещенных во втором положении аминов, а мультиплетная структура сигналов при 5,5 и 4,05 м.д. (один и два протона соответственно) указывает на наличие в молекуле фрагмента O-CHg-CEt. Иными словами, при депротонировании промежуточных катионоидных частиц преимущественно уходит тот из протонов, который стеричеоки более доступен.
На основании этих данных, полученному производному приписана структура 27. Замеченные корреляции между строением вводимых в реакцию ди-бромидов и образующимися продуктами реакции наблюдались и при взаимодействии дибромидов 20 и 22 с аминами. В ИК спектрах соединений 28 (R=H) имеется поглощение при 1680 см""1, характерное для трехзамещеиной связи С=С. В спектрах ІЇМР этих систем, помимо сигналов группы NR Rl1 , наблюдаются следующие сигналы: 1,70 м.д. (=ССНд, ш), 3,89 - 4,01 м.д. (2-01 , м). Атомы водорода в положении 5 и 6 дают спектральную картину, характерную для спиновой системы типа АВХ /3,40(A), 4.00(B) и 5,65 м.д.(Х), р& = 11,8, gAX = 3,9 и у# = 2,3 Гц/. В отличие от 27 аминопроизводное, полученное из бромида 22, по данным ИХ содержит два пика. Это, возможно, связано с наличием двух изомерных форм положения двойной связи в кольце (т.е. 28 и 29). Однако вполне логично допустить, что такая картина обусловлена цис-транс-изомерией заместителей. Хотя спектр IMP также указывает на наличие по крайней мере двух изомерных структур, однако его сложность не позволяет сделать выбор между возможными структурами. С другой стороны, такую усложненность спектра ПМР может вызвать и наличие в молекуле асимметрического центра. Интересно заметить, что используемые для синтезов 4-метил--2-изопропил-5,6-дигидро-2Н-пиран и 4-метилен-2-изопропилтетра-гидропиран были получены в виде индивидуальных веществ разделением на препаративном хроматографе смеси трех изомеров (кроме упомянутых, еще 4-метил 2-изопропил-3,6-дигидро-2Н-пиран), образующихся при циклоалкилировании металлилкарбинола изомасляным .альдегидом по известному способу /177/. Проведя дальнейшие исследования по галогенированию МТГП и ВДДШ, удалось установить, что, если вместо четырех хлористого углерода в качестве растворителя при хлорировании взять диметилформа-мид, дихлорид также не образуется. При бромировании же МДГП выде-.лен продукт сопряженного присоединения диметилформамида в виде бромформиата - 3-бром-4-метил-4-формокситетрагидропиран с выходом Сле.цует отметить, что разработанный нами путь синтеза эпо-ксида 31 имеет те преимущества по сравнению с известным способом, что исключает использование перекисных производных. Ввиду того, что химические свойства эпоксида 31 слабо изучены /71, 72/, интересно было провести ряд его превращений с целью поиска душистых производных тетрагидропиранового ряда. Однако совершенно неожиданно оказалось, что взаимодействие с реактивами Гриньяра 4-ме- тил-3,4-эпокситетрагидропирана идет не с простым раскрытием цикла, а сопровождается изомеризацией, приводя к производным тетрагидро-фурана 18. Эти же соединения 18 были получены по встречной схеме из З-метил-3-формилтетрагидрофурана (см. выше), и при помощи ГЖК и ПМТ, а также по константам показана их полная идентичность. Интересно отметить, что замеченная перегруппировка является первым примером в ряду оксидов тетрагидропирана, реагирующих с реактивами Гриньяра с изомеризацией. Такой ход реакции можно объяснить тем, что взаимодействие эпоксида 31 с реактивом Гриньяра начинается не с атаки карбаниона на оксидный углерод, а с атаки магния на оксидный кислород, приводящей к зарождению третичного карбка-тиона 32, в котором изомеризация с сужением цикла, очевидно, происходит значительно быстрее атаки радикала по углеродному атому кольца. Альтернативным путем можно считать предварительную изомеризацию эпоксвда под влиянием галогенида магния. Но тот факт, что каталитическое количество реактива Гриньяра не изомеризует заметные количества эпоксида ЗІ в альдегид 2, указывает на подчиненную роль этой схемы.
Реакции ЩПІ и его производных с карбенами и некоторые реакции полученных аддуктов
Удобным методом дигалоциклопропанирования кратных связей является присоединение дигалокарбенов, генерированных в условиях межфазного катализа, разработанный и введенный в лабораторную практику благодаря, главным образом, работам Макоши и сотр. /182/. Проведенные исследования показали /183/, что кратная связь в МДИІ проявляет высокую реакционную способность по отношению к ди-хлоркарбену (в условиях Макоши, в присутствии катализатора - хлорида триэтилбензиламмония - ТЭБА), образуя бициклические производные тетрагидропирана 34 с высокими выходами (до 89%). Следует отметить, что с дибромкарбеном выходы аддуктов несколько ниже (71 - 74%). Если присоединение дигалокарбенов проводить в отсутствие катализатора, выход аддуктов снижается до 10$. Аналогичным образом реагирует и МШІ, образуя спироцикличе-ские производные 35. В ходе исследований было проведено хроматографическое определение относительной реакционной способности МДШ и МТШ в реакции с дихлоркарбеном. Установлено, что МДШ несколько уступает по реакционной способности МТШ: соотношение образующихся аддуктов составляет 47:53. Строение синтезированных аддуктов подтверждено данными ИК-и ПМР-спектроскопии (см. табл. 3, 4). В спектре ПМР соединений 34 имеется сигнал в виде дублета дублетов с КССВ соответственно 3,0 и 4,9 Гц для ЗН (вместо мультиплета при 5,05 для =СН в исходном МДШ), свидетельствующий об образовании циклопропанового фрагмента. А в спектре ПМР соединений 35 наблюдаются синглетные сигналы при 1,23 - 1,47 м.д., характерные для протонов циклопропанового кольца. Исследования показали, что введение во второе положение пи-ранового цикла алкильного заместителя не сказывается на реакционной способности кратной связи. В реакциях с дигалокарбенами выходы образующихся аддуктов достигают 78 - 83$. Несколько худшие результаты получаются при проведении взаимодействия 4-метилентетрагидропирана с метиленом, генерированным в условиях реакции Симмонса-Смита /184/. Ввиду того, что исходный МТГП и образующийся 4,4-диметилентетрагидропиран 36 имеют близкие температуры кипения, их разделение несколько затруднено. После отгонки растворителя перегоняли широкую фракцию при Ю0-145С, содержащую по ГЖХ Ы% МТГП и 49$ 36.
Однако при разделении на препаративном хроматографе удалось выделить 33$ чистого 36, имеющего корректные значения элементного анализа и данных ИК-и ПМ?-спектроскопии. Как показали дальнейшие исследования синтезированных аддук-тов 34 и 35, атомы галогенов у циклопропанового кольца отличаются довольно низкой реакционной способностью по отношению к нуклео-фильным агентам: даже после многочасового кипячения со спиртовыми растворами щелочей или тиомочевины они остаются неизменными. Поэтому с полученными галогенидами проводили другие реакции, в частности такие, которые позволили бы судить о влиянии дихлор-циклопропаяового фрагмента по сравнению с двойной связью в исходном ВДГО на реакционную способность пирановой системы в целом. С другой стороны, А.А.Геворкяном и сотр. ранее было показано /124/, что МДГП под влиянием хлористого ацетила в присутствии каталитического количества хлористого олова подвергается расщеплению, образуя цис-хлорацетат с высоким выходом. В отличие от МДШ аналогичную реакцию с МТШ провести не удалось. Для того, чтобы сделать выбор между альтернативными структурами 38 и 39, был проведен гидролиз ацетата в гидроксипроизводное и изучены спектры IMP образцов. С другой стороны, соединение 40 получено также по встречной схеме из 5-ацетокси-3-метил-1-хлор--2-пентена /124/ при присоединении дихлоркарбена по Макоше (идентифицирован по ГЖХ, IMP и константам). Анализ спектральных данных показал, что CHCI CI фрагмент циклопропановой группы проявляется в виде спектральной картины, характерной для системы типа АВХ с параметрами dx = 1,68 м.д. (0, ($А= 3,66 м.д. и 4= 3,68 м.д. (СН2С1), ум= 7,5 Гц, 0Х = 8Д Гц. JA& области 4,24 м.д. проявляется триплет, соответствующий протонам ОС группы. При замене ацильной группы в 38 на атом водорода сигнал от OCEL группы смещается в область сильных магнитных полей и обнаруживается при d= 3,83м.д., тогда как циклопропаношй фрагмент не претерпевает существенных изменений ( dx = 1,73 м.д., .SA = 3,54 м.д. и сГв= 3,81 м.д.; у х = = 8,7 Гц, % = 7,3 Гц, 7 лв= 12,0 Гц). Из этих данных следует, что в случае реализации альтернативной структуры 39 значительные изменения в спектре, обусловленные заменой ацильной группы на атом водорода, должны быть связаны с протонами циклопропанового фрагмента, тогда как триплет CH CI группы оставался бы нечувствителен к такой замене.
В виду того, что хлорацетат 38 является сравнительно легкодоступным соединением, представлялось интересным изучение его реакций с рядом нуклеофилов. Однако, как показали проведенные исследования, атом хлора хлорметильной группы обладает достаточно низкой реакционной способностью по отношению к внешним нуклеофи-лам. Попытки провести реакции даже с такими сильными нуклеофилами, как роданида, цианиды, амины, успехом не увенчались. Такое поведение трихлорацетата 38 с нуклеофилами, обладающими достаточно высокими основными свойствами, можно объяснить его способностью легко подвергаться циклизации под влиянием оснований. Было также замечено, что трихлорид 38 легко циклизуется в тетрагидро-пирановое производное и в присутствии кислот. Этим, видимо, обусловлена неудачная попытка ввести трихлорид в реакцию Фриделя--Крафтса. Известно, что о(.-хлорэ тил бензол (гидрохлорид стирола) в присутствии хлористого цинка присоединяется к олефинам /185/. Можно было полагать, что аналогичные реакции удастся провести и с МДТЇЇ и МТШ. И, действительно, соответствующие хлориды получили с высокими выходами, достигающими 94%. Дегидрохлорирование полученных аддуктов привело к образова нию изомерных смесей производных дигидропиранов, обладающих души стыми свойствами. Например, смесь 4-метил-3-(з-фенил этил)-3,6- (и 5,6-)дигидропиранов и 4-метилен-3-(ЬС-фенилэтил)тетрагидропирана получила оценку запаха 4,0 по пятибалльной системе. На основе этого вещества составлена парфюмерная композиция (см. прилагаемый акт) с запахом липы следующего состава (в весовых процентах): ЇЇМР спектры синтезированных соединений сняты на приборе Рег-kin-Eimer R-I2B с рабочей частотой 60 МГц, в CCI4, D2O, внутренний стандарт ГВДС, ТМС. Чистоту и идентичность веществ определяли методом ГЖХ на хроматографе ЛХМ-8Щ с катарометром на I, 2, 3 м колонках с 5% s-ЗО на хромат оне A-AW-HMDS, 10$ Carbowax 20 М На ИНертОНе AW-HMDS, 1Ь% Apieson-L На ХрОМаТОНе Я-AW-HMDS; скорость газа-носителя (гелий) 40 - 60 мл/мин; температура 60--200С. Разделение изомерных ди- и тетрагидропиранов производили на препаративном хроматографе на колонках 3,5 м х 5 мм с 15$ СагЪо-wax-20 М на хроматоне N-AW-HMDS ; скорость газа-носителя (гелий) 80-90 мл/мин.; температура 100 - 120С.
![Алициклический 1,5,9-трикетон - 2,6-бис[(2-оксоциклогексил)метил]циклогексанон и его циклическая форма. Реакции дециклизации, дегидратации и гетероциклизации](/i/i/4325/365473.png "Алициклический 1,5,9-трикетон - 2,6-бис[(2-оксоциклогексил)метил]циклогексанон и его циклическая форма. Реакции дециклизации, дегидратации и гетероциклизации Кравченко Наталья Станиславовна")
