Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Литературный обзор. Синтетические возможности некоторых монотерпенов и их эпоксипроизводных 13
1.1 Основные стадии биосинтеза терпенов. Взаимосвязь моно- и бициклических терпеноидов 14
1.2 Концепции превращений бициклических терпенов в условиях кислотного катализа 19
1.3 Особенности химического поведения камфена в реакциях электрофильного присоединения
1.4 а- и (З-Пинены в реакциях с электрофильными реагентами 32
1.5 3-карен и его эпокиси в реакциях гетеролитического присоединения 39
1.6 Лимонен в реакциях электрофильного присоединения. Стереохимические особенности взаимодействия эпокисей лимонена с нуклеофильными реагентами 45
Глава 2. Функционализация монотерпенов реакциями электрофильного присоединения серосодержащих реагентов . 59
2.1 Каталитическое электрофильное присоединение моно- и поли функциональных тиолов к монотерпенам 59
2.1.1 Бициклические монотерпены в реакциях с тиолами 61
2.1.1.1 Реакции камфена с тиолами 61
2.1.1.2 р-пинен в реакциях с тиолами 69
2.1.1.3 Реакции 3-карена с тиолами 74
2.1.2 Взаимодействие тиолов с лимоненом 77
2.1.3 Каталитическое электрофильное присоединение тиолов к ациклическому монотерпену - аллооцимену 85
2.2 Катализируемое кислотами Льюиса присоединение дисульфидов к монотерпенам 89
2.2.1 Каталитическое электрофильное присоединение диметилдисуль фида к лимонену 91
2.2.2 а-Терпинеол в реакции с диметилдисульфидом 95
2.3 Реакции сульфенилхлорирования монотерпенов 100
2.3.1 Взаимодействие сульфенилхлоридов с лимоненом 101
2.3.2 Камфен в реакциях с сульфенилхлоридами 104
Глава 3. Синтез, структура и реакционная способность производных монотерпенов состава СпНі6 в реакциях с серосодержащими реагентами 107
3.1 Получение дибром- и монобромциклопропанов на основе терпенов 107
3.2 Синтез и реакционная способность стабильных циклопропенов терпенового ряда 115
3.3 Стабильные циклопропены на основе терпенов в реакциях с серосодержащими реагентами 118
3.4 Взаимодействие 2,2-диметил-3-этенилиденбицикло[2.2.1]гептана с серосодержащими электрофилами 120
3.5 Напряженные «короткоживущие» циклопропены на основе
терпенов. Синтез и реакционная способность в реакциях in situ 129
Глава 4. Функционализация терпенов реакциями эпокисей монотерпенов с серосодержащими нуклеофилами 138
4.1 Методы эпоксидирования олефинов 138
4.2 Эпоксидирование монотерпенов 141
4.3 Направление и механизм раскрытия окисного цикла эпоксидов 147
4.4 р-окись камфена в реакциях с серосодержащими нуклеофилами 149
4.5 Синтез серосодержащих производных пинана нуклеофильным тиилированием а-окиси (3-пинена 154
4.6 Окиси лимонена в реакциях с серосодержащими нуклеофилами
4.6.1 Синтез серосодержащих производных ментанового ряда нуклеофильным тиилированием 1,2-эпокиси лимонена 159
4.6.2 Нуклеофильное тиилирование 8,9-эпокси-п-мент-1-ена 163
4.6.3 Синтез серосодержащих производных ментанового ряда тиилированием диэпокиси лимонена 165
4.7 Синтез серосодержащих бис-терпеноидов на основе окисей монотерпенов 166
4.8 Окиси терпенов в реакциях с меркаптоуксусной кислотой, синтез серосодержащих лактонов 169
4.8.1 Взаимодействие 1,2- и 8,9-окисей лимонена с меркаптоуксусной кислотой 170
4.8.2 Взаимодействие а-окиси Р-пинена с меркаптоуксусной кислотой... 174
Глава 5. Синтез серосодержащих терпеноидов на основе тииранов 178
5.1 Некоторые закономерности раскрытия тиирановых циклов серосодержащими нуклеофилами 178
5.2 а- и [3-3,4-эпитиокараны в реакциях с тиолами 181
5.3 Реакции 3,4-эпитиокаранов с серосодержащими бифункциональными соединениями 186
5.4 Реакции S-алкилирования карантиолов 191
Глава 6. Биологическая активность серосодержащих монотерпеноидов 195
Глава 7. Экспериментальная часть 210
7.1 Реакции монотерпенов с тиолами 211
7.2 Реакции р-пинена и лимонена с 1Ч-(2-меркаптопрошюнил) глицином 212
7.3 Реакции монотерпенов с диметилдисульфидом 212
7.4 Сульфенилхлорирование терпенов 2 7.5 Синтез дибромциклопропановых производных терпенов 213
7.6 Электрохимическое восстановление дибромциклопропанов 215
7.7 Синтез циклопропенов 215
7.8 (1К,48)спиро[(2,2-диметилбицикло[2.2.1]гептан)-3,Г-(циклопропен)] в реакции диенового синтеза 216
7.9 Сульфенилхлорирование (lR,4S)cnnpo [(2,2-диметилбицикло [2.2.1 ]гептан)-3,1 -(циклопропена)] 217
7.10 Сульфенилхлорирование 2,2-диметил-З-этенилиденбицикло [2.2.1] гептана 217
7.11 Реакции 2,2-диметил-З-этенилиденбицикло[2.2.1]гептана с тиолами 218
7.12 Реакции in situ монобромциклопропанов с тиолами и диенами 219
7.13 Синтез эпокисей монотерпенов
7.13.1 Синтез (3-окиси камфена 220
7.13.2 Синтез ос-окиси (З-пинена 220
7.13.3 Получение диокиси лимонена 221
7.14 Реакции окисей монотерпенов с изотиурониевыми солями и тиолами 222
7.15 Реакции окисей терпенов с тиомочевиной, этандитиолом и ди(меркаптоэтил)сульфидом 224
7.16 Реакции окисей терпенов с меркаптоуксусной кислотой 224
7.17 Получение а- и (3-3, 4-эпитиокаранов 225
7.18 Взаимодействие а-и В-3,4-эпитиокаранов с тиолами 226
7.19 Взаимодействие (3-3,4-эпитиокарана с меркаптоуксусной кислотой 227
7.20 Замещение SH - группы алкилтиокарантиолов на сульфидную функцию 228
Основные результаты и выводы 229
Список литературы
- Особенности химического поведения камфена в реакциях электрофильного присоединения
- Бициклические монотерпены в реакциях с тиолами
- Стабильные циклопропены на основе терпенов в реакциях с серосодержащими реагентами
- Реакции окисей монотерпенов с изотиурониевыми солями и тиолами
Особенности химического поведения камфена в реакциях электрофильного присоединения
На сегодняшний день является доказанным существование неклассического катиона норборнильной структуры в сильнокислых средах. В серии статей Ола приведены обширные спектральные исследования структуры норборнильного катиона в условиях так называемой «долгой жизни» - в растворах суперкислот (SbF5-S02, FS03H-SbF5-S02FCl). 27 36 Было установлено, что в данных условиях классическая структура абсолютно неприемлема, а наиболее вероятным является протонированный по углу «неклассический» катион. Природа связи может быть лучше всего описана с помощью двухэлектронной трехцентровой молекулярной орбитали:
Подтверждением существования «неклассического» катиона являются результаты реакции хлорирования камфена (3) в электрофилы [ых условиях." /" s Установлено, что продуктами реакции являются о/о 9-2,1()-дихлорборіти (42), 10-хлоркамфен (43) (цис- и т/?я//с-изомеры) и 10-хлортрициклеп (44), который при вакуумной перегонке претерпевает изомеризацию в соединение (45) (схема 12).
Действие на камфен галогенводородов приводит, как показано авторами работ, 39 4 к образованию смеси камфенгидрохлорида (31), борнилхлорида (39) и изоборнилхлорида (29) с преобладанием последнего.
Гипохлорирование камфена протекает с сохранением камфенового скелета молекулы и с хорошим выходом приводит к хлоргидрину (46). CH2CI
Реакции камфена с карбоновыми кислотами в присутствии каталитических количеств минеральных кислот протекают с изомеризацией камфенового скелета молекулы и приводят к соответствущим сложным эфирам изоборнановой структуры (47), омылением которых получают изоборпеол (4S) (схема 13) СХЕМА Изоборнеол является промежуточным соединением при синтезе камфары, поэтому проводятся многочисленные исследования, целью которых является разработка методов синтеза его непосредственно из камфена путем прямой гидратации последнего. 4 Результаты реакции гидратации камфена в присутствии минеральных кислот являются еще одним свидетельством в пользу «неклассического» катиона, так как только существованием подобного интермедиата можно объяснить образование в реакции псевдоборнеола (50) (схема 14).47 СХЕМА
В зависимости от используемого катализатора изменяется соотношение продуктов гидратации, в частности, при гидратации камфена и присутствии сульфата диэтилоксония в качестве основного продукта образуется камфенгидрат (49), тогда как применение гетеропол и кислот приводит к образованию исключительно изоборнеола (48).4Н
Интересные результаты получены при изучении реакций различных реагентов с камфеном на (3-цеолите/9 Авторы отмечают, что выбор пути перегруппировки определяется природой реагента, взаимодействующего с камфеном. Так, в реакции камфена с бензиловым спиртом на цеолите основным процессом является перегруппировка Вагнера-Меервейна (ВМ) (схема 15).
При алкилировании бензола оптически активным камфеном на Р-цеолите происходит образование соединений (53) и (54) (в соотношении 5:1), с необычным строением терпенового фрагмента минорного продукта (схема 16). Особенностью образования основного продукта реакции (53) является высокая региоселективность атаки реагента на карбокатион (52), образующийся путем 5,3-гидридного сдвига в камфенгидрокатионе (32). Переход третичного иона (32) во вторичный ион (52), возможно, обусловлен стерическими затруднениями атаки бензола на атом С в ионе (32), а сама возможность такого перехода вызвана уменьшением энергетической разницы между изомерными вторичным и третичным ионами благодаря «неклассическому» строению иона (52). Для образования минорного продукта авторами предложена схема, включающая перегруппировку Вагисра-Меервейна (ВМ), двойную перегруппировку (2(ВМ)), 2,3-:)іао-мсїши \шї\ сдвиг, ВМ, 2,6-гидридный сдвиг. СХПМЛ 29 Столь многостадийная схема является, по мнению авторов, доводом в пользу предположения об образовании и относительно «долгой жизни» карбокатионов на цеолитах и высокой степени его делокализации.
Аналогичные результаты получены при изучении реакции алкилирования фенола, анизола и их производных камфеном на р-цеолите. Показано, что в зависимости от строения субстрата и применяемого растворителя возможны два типа процессов: О-алкилирование с преимущественным образованием терпенилфениловых эфиров изоборнильной структуры и С-алкилирование с образованием в качестве основного продукта соединения с 1,4,7-расположением метильных групп в алициклическом остове, причем в этом случае наблюдается высокая и я/?а-селективность алкилирования ароматического реагента/7
Реакции камфена с фосфорсодержащими реагентами изучены па примере взаимодействия камфена с комплексом PChMe-AlCb, приводящего после гидролиза к фосфетаноксиду (55), образование которого сопровождается перегруппировкой Наметкина и хлорфосфин-оксиду (56) (схема 17). СХЕМА РСІгМе. А1СІЗ
Присоединение к камфену высокореакционноспособного реагента сульфенилирующего типа - 0-(фенилсульфен)этилсульфата (57) завершается образованием смеси геометрических изомеров (58" h) (схема 18).э3
Авторы считают, что образования "нормального" продукта 1,2-присоединения не происходит из-за пространственной затрудненности подхода нуклеофила к возникающему карбокатионному центру. Но скорее всего, это связано с низкой нуклеофильностью и большей основностью этой частицы.
Электрофильное тиилирование камфена изучено на примере реакций с сероводородом, тиофенолом и бутантиолом. Авторы работ отмечают, что вне зависимости от используемого катализатора (H2SCX, AlBi , RA1CI2), реакции с тиолами протекают с перегруппировкой ВМ с образованием изоборнилсульфидов (59), а присоединение сероводорода завершается образованием ди(изоборнил)сульфида (60) (схема \9).
Бициклические монотерпены в реакциях с тиолами
Таким образом, литературные данные по реакциям электрофильного присоединения к лимонену свидетельствуют о том, что двойные связи в молекуле этого терпена неравноценны в плане атаки электрофильными реагентами. При эквимолярном соотношении реагентов реакции в большинстве случаев протекают по стерически более доступной экзо-циклической двойной связи с образованием либо продуктов присоединения по правилу Марковникова, либо «антимарковниковских» аддуктов; в условиях избытка электрофила реализуется вариант присоединения по обеим двойным связям.
В литературе имеются также сведения о реакциях циклопропанирования лимонена, которые будут представлены в разделе 3.1. Довольно хорошо изучены реакции окисления этого терпена с использованием различных реагентов, в том числе реакции, приводящие к образованию эпоксидных производных лимонена. Методы эпоксидирования лимонена будут рассмотрены в разделе 4.1.
В результате реакций эпоксидирования могут быть получены как региоизомерные 1,2- и 8,9-моноокиси лимонена, так и соответствующий диэпоксид. Химия окисей лимонена изучена на примере значительного количества реакций, существенную роль в которых играет стереохимический аспект. Конформации транс(1\&а)- и г/ис(1186)-1,2-эпокси-п-мент-8-енов были определены с использованием совокупности методов изучения пространственной структуры органических молекул. Установлено, что для обоих стереоизомеров (так же, как и для циклогексена) реализуется конформация «полукресла».
При изучении поведения стереоизомерных 1,2-эпоксидов лимонена в реакциях с аминами установлено, что из транс-изомера. 1,2-окиси (118"), образуется единственный продукт с третичной гидроксильной группой и диаксиальным расположением заместителей (119), а из г/ис-изомера (118ь) - два продукта: с диаксиальными заместителями (раскрытие против правила Красуского) (120) и небольшое количество продукта с диэкваториальным расположением заместителей (121) (схема 42). 5,/3 Авторы отмечают, что стерический и мезомерный эффекты метильной группы при циклогексановом кольце делают неблагопрятной атаку нуклеофила на атом С1 окисного цикла в случае траноэпоксида (118а); для z/wc-эпоксида (118ь) она становится возможной в переходном состоянии, в котором шестичленный цикл принимает стабильную кресловидную конформацию. Результатом этого является образование диаксиального продукта с вторичным гидроксилом {120). Небольшой выход соединения {121) с диэкваториальным расположением заместителей, по-видимому, является следствием того, что стерические препятствия, создаваемые метильной группой г/ис-эпоксида {118ь) при атаке нуклеофила на атом С эпоксидного кольца, играют существенно меньшую роль, чем конформационные препятствия, создаваемые циклогексановым кольцом в переходном состоянии типа "твист" при нуклеофильной атаке на вторичный атом углерода.
Аналогично, в реакции гидратации в присутствии минеральных кислот, из транс-изомера. окиси {118а) образуется аддукт с диаксиальным расположением окси-групп {112), а из г ис-эпоксида {118 ) - смесь диолов {122) и {123) (схема 43).137
В реакции транс- 1,2-эпоксида (118") с этанолом в присутствии оснований образуется единственный продукт - 1-гидрокси-2-этокси-т/?анс-п-мент-8-ен (124); в тех же условиях смесь 1,2-эпоксидов (118а ь) образует диаксиальные (124), (125) и диэкваториальный (126) продукты в соотношении 5:2:1. 138 Взаимодействие смеси 1,2-окисей (118а ь) с пропанолом-2 показало, что в реакцию вступает только транс-изомер (118а) , образуя "нормальный" продукт присоединения (127) с диаксиально расположенными функциональными группами.
Действием п-толуолсульфокислоты на смесь 1,2-эпоксидов получены исключительно продукты диаксиального раскрытия эпоксидного кольца -монотозилаты (128), (129) (схема 44).140 СХЕМА 52 В реакции смеси 1,2-эпоксидов {118" ь) с эфирным раствором хлороводорода образуется два региоизомерных хлоргидрина {130,131) в соотношении 1:1. 14! При обработке индивидуального г/иоизомера 1,2-окиси {118ь) раствором ацетата натрия в уксусной кислоте образуется 1-ацетокси-2-гидрокси-тршоп-мент-8-ен {132), тогда как транс- 1,2-эпоксид {118") образует смесь соединений (Ш) и (Ш) (схема 45). Ш СХЕМА Образование моноацетата {134) из транс-1,2-эпоксида авторы объясняют возникновением частичного положительного заряда на третичном углеродном центре в интермедиате - реакция приближается к механизму SN 1.
Реакция как сульфита натрия, так и фенилселенида натрия с транс-1,2-окисью лимонена {118") приводит к образованию продуктов присоединения {135,137) в соответствии с правилом Красуского и диаксиальным расположением функциональных групп. 143-144 OH R R = -S03Na(iJ5,7J7), - SePh(136,138) В этих реакциях имс-эпоксид (118b) образует диаксиальные продукты с вторичным гидроксилом (136,138).
Обобщая литературные данные о реакциях раскрытия 1,2-эпоксидов лимонена, можно сделать вывод о том, что конфигурационные различия цис- и транс- 1,2-эпоксидов лимонена определяют особенности их химического поведения, а именно: в отличие от транс-изомера (в реакциях с любыми нуклеофилами образуется единственный продукт по правилу Красуского), реакции инс-эпоксида протекают регио- и стереоселективно только с достаточно объемными нуклеофильными реагентами с образованием продуктов с диаксиальными заместителями и вторичным гидроксилом. В реакциях гидратации, этанолиза, аминолиза из цис-1,2-эпоксида получен также минорный продукт раскрытия по правилу Красуского с диэкваториальными заместителями. Скорее всего, в роли стерического фактора, направляющего нуклеофильную атаку в транс-изомере по более стерически доступному атому С2, выступает СН3-группа совместно с изопропенильным фрагментом, что приводит к образованию единственного продукта в реакциях с различными нуклеофилами. В иис-изомере стерическое затруднение, обусловленное только действием метильной группы, не препятствует атаке нуклеофила по третичному углеродному атому (С ), что снижает региоселективность раскрытия нис-1,2-эпоксида.
Сведения о реакционной способности 8,9-эпокиси лимонена (139) в литературе достаточно ограничены. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что раскрытие окисного цикла 8,9-эпоксида в кислой и основной средах характеризуется высокой степенью региоселективности и приводит к образованию продуктов с третичным гидроксилом в соответствии с правилом Красуского. Реакция гидратации энантиомеров 8,9-эпоксида (139а ь), полученных на основе Я(+)-лимонена и разделенных фракционной перегонкой, приводит к соответствующим (4R,8S)- и (4К,8К)-п-мент-1-ен-8,9-диолам (140" ь), конфигурация которых была определена методом РСА (схема 46). ы
Стабильные циклопропены на основе терпенов в реакциях с серосодержащими реагентами
Реакции (+)лимонена (5) с тиолами были изучены нами с использованием широкого набора реагентов, таких как алкилмеркаптаны (RSH, R=Me, i-Pr, n-Bu), меркаптоэтанол, меркаптоуксусная кислота и ее метиловый эфир, этандитиол и ди(меркаптоэтил)сульфид и їч[-(2-меркаптопропионил)глицин в присутствии хлористого цинка.
В соответствии с данными хромато-масс-спектрометрии, в результате реакций лимонена с тиолами, даже в случае многократного избытка меркаптана, образуются продукты присоединения только одной молекулы реагента к одной молекуле терпена (табл. XVII). Соединения (172-175), являющиеся продуктами присоединения к лимонену алкантиолов и меркаптоэтанола, были выделены в виде индивидуальных соединений методом колоночной хроматографии на силикагеле (схема 54). ИК спектры всех аддуктов содержат характеристические полосы колебаний тризамещенной двойной связи в области 840, 1650 см"1.
Наличие в спектрах ЯМР Н соединений (172-175) сигнала олефинового протона эндо-циклической двойной связи в области 5.31 м.д. и синглета в области 1.65 м.д., соответствующего протонам метильной группы при олефиновом фрагменте свидетельствует о том, что присоединение тиолов происходит с участием стерически более доступной экзо-циклической двойной связи.
Экваториальное расположение изопропенильной группы в аддуктах (172-175) принято на основании анализа КССВ сигнала метанового протона при атоме С4 в спектре исходного лимонена, который имеет вид триплета дублетов (6.0 Гц (ае) и 12.6 Гц (аа)), так как в спектрах продуктов реакций сигнал соответствующего протона зачастую накладывается на сигналы протонов метиленовых групп циклогексанового кольца. СХЕМА RS-CH2 Н П2 cm RSH —7\ П3 (СН2)2ОН ZnCl2 Z— 7 7 174 СН(СН3 2 ) У 175 (СН2)3СН3 В ЯМР Н спектрах аддуктов (172-175) присутствуют также сигналы протонов тиометиленовой группы в области 2.35-2.70 м.д. в виде двух ABC систем одинаковой интенсивности, протонов метильной группы при атоме С8 в области 0.92-1.07 м.д. в виде двух дублетов с КССВ в среднем от 4.0 до 4.5 Гц и сигналы протонов циклогексанового кольца (табл. III, рис. XII (соединение 174)). Удвоение количества линий, соответствующих метильной и тиометиленовой группам при атоме С обусловлено существованием молекул в виде смеси диастереомеров с 4R,8S- и 4ІІ,8ІІ-конфигурацией в соотношении близком к 1:1. В связи с наличием двух диастереомеров не представляется возможным и определение КССВ для сигналов ABC системы.
Измерения спектра ЯМР Н аддукта (172), проведенные при различных температурах, свидетельствуют о сохранении соотношения интенсивностей сигналов тиометиленовой группы и дублетов метильной группы при атоме С8, что позволяет сделать вывод о принадлежности этих сигналов двум диастереомерам, а не заторможенным конформерам, как можно было бы предположить. В спектре ЯМР С соединения (173) сигналы некоторых углеродных атомов представлены двумя линиями, близкими по химическим сдвигам, соответствующих сигналам атомов углерода двух диастереомеров (табл. XVI). Отнесение сигналов к определенным протонам в спектре ЯМР її соединения (173) сделано с использованием спектра HETCOR (рис. XIII).
Интерпретация данных по регионаправленности процесса присоединения тиолов к олефинам в зависимости от структуры реагентов, используемого катализатора и условий реакции представляет собой в каждом случае отдельную задачу. В частности, существует ряд работ, в которых представлен значительный экспериментальный материал по электрофильному присоединению тиолов к олефинам различной структуры, однако зачастую отсутствует объяснение кардинального изменения регионаправленности процесса в зависимости от строения субстрата и реагента.17х176
Сравнивая литературные данные по реакциям лимонена с различными электрофилами (раздел 1.6) и результаты собственных исследований по присоединению тиолов к этому терпену, можно констатировать, что относительная реакционная способность двойных связей лимонена находится в прямой зависимости от природы электрофильного агента. Например, трет-бутилгипохлорит в присутствии BF3 реагирует по эндо-циклической двойной связи, хлористый водород присоединяется к лимонену по экзо-циклическому фрагменту в соответствии с правилом Марковникова, тогда как алкантиолы -по экзо-циклической связи, но против правила Марковникова. По-видимому, протекание реакций с алкантиолами исключительно по экзо-циклической двойной связи лимонена против правила Марковникова свидетельствует в пользу механизма, контролируемого стерическим и орбитальными факторами.
Таким образом, характерной особенностью реакций лимонена с алкантиолами в условиях катализа кислотой Льюиса является высокая степень как хемо-, так и региоселективности - даже в условиях многократного избытка меркаптана реакции протекают с участием только э/езо-циклнческоп двойной связи и приводят, так же как и в случаях с 5-ііиіісиом и 3-кирепом, к образованию продуктов присоединения против правила Марковникова.
Расчет термодинамической стабильности некоторых из теоретически возможных регио- и стереоизомеров аддуктов реакции лимонена с метантиолом, проведенный методом РМЗ, показал, что термодинамически наиболее выгодным является продукт присоединения тиола именно по э/сзо-циклической двойной связи молекулы против правила Марковникова (табл. 2).
Реакции окисей монотерпенов с изотиурониевыми солями и тиолами
Присоединение дибромкарбена к бициклическим монотерпенам {2-4) контролируется стерическими , эффектами мостиковых фрагментов, экранирующих двойную связь только с одной стороны молекулы, что определяет этот процесс как диастереоселективный.
Кристаллическая и молекулярная структура дибромциклопропана {204) была изучена методом рентгеноструктурного анализа. В соответствии с данными РСА, шестичленный цикл в молекуле соединения {204) является практически плоским, при этом двугранный угол (а) между ним и плоскостью циклопропанового кольца С!С7С8 равен 110.8(8), а угол ((3) между шестичленным циклом и плоскостью циклопропанового кольца С3С4С5 составляет 112.8(8) (рис. 6). : По-видимому, угол а несколько меньше угла (3 из-за ван-дер-ваальсовых взаимодействий между атомом Вг и метильной группой при атоме С (Вг ...С 3.18(2) А, Вг2...Н(Си) 2.69(1) А). Данные спектров ЯМР Н соединений {203-206) приведены в таблице VIII, масс-спектры - в таблице XVII.
Если первая стадия синтеза циклопропенов не представляет каких-либо трудностей, то наиболее "узким" моментом в этой схеме является стадия частичного восстановления дибромциклопропана в монобромциклопропан, так как при этом обычно образуется значительное количество продукта "перевосстановления", что приводит к снижению выхода целевого продукта.
Существует достаточно широкий набор методов, позволяющих восстанавливать 1,1-дибромциклопропаны в монобромциклопропаны. В качестве восстанавливающих агентов применяются цинковые сплавы,222 комплексные гидриды,223 бутиллитий в метаноле, этилалюминийбромид и тетраизопропоксид титана.224 Используется также радикальное воссгапоилспие с применением гидрида трибутилолова.225
Хотя эти методы достаточно эффективны, они не лишены недостатков: так, восстановление системой Zn-EtOH сопряжено с трудоемкостью обработки реакционной смеси; другие методы требуют строгого соблюдения условий восстановления, но наибольшая проблема связана с образованием продуктов "перевосстановления", приводящим к значительному снижению выхода монобромциклопропанов. Например, восстановление соединения (203) метиллитием приводит исключительно к образованию аллена (207), а при использовании цинковой пыли в ДМФА образуется смесь соответствующих аллена (207), циклопропана (208) и монобромциклопропана (209) в соотношении 6:5:2,5 (схема 1А).226 СХЕМА В связи с этим для синтеза монобромциклопропановых производных нами был использован метод электрохимического восстановления, который успешно применялся нами ранее для получения монобромциклопропанов различной структуры.
Изучение реакции электрохимического восстановления дибромциклопропанов (203-206) методом полярографии показало, что процесс расщепления связей С-Br протекает последовательно и характеризуется двумя необратимыми волнами с сильно различающимися значениями потенциалов полуволн (АЕ1/2для соединения (203) - 1.28 В, (204) - 1.37 В, (205) - 1.30 В, (206) - 1.32 В). Препаративное электрохимическое восстановление проводили в диафрагменном электролизере в гальваностатическом режиме с использованием амальгамированной медной пластины в качестве рабочего электрода и платиновой сетки в качестве анода. Электролиз проводился в этаноле в присутствии перхлората лития как фоновой соли. Наличие в растворе ионов лития, восстанавливающихся при более низких значениях потенциалов по сравнению с потенциалом восстановления второй связи С-Br, позволяет избежать образования продукта "перевосстановления".
Процесс образования монобромциклопропановых производных камфена (210) и карена (211) характеризуется высокой степенью стереоселективности (100 % в случае монобромциклопропана (211) и 90% в случае соединения (210)) (схема 75). СХЕМА 2ё ЕЮН, LICIQ4
В спектре ЯМР Н соединения (211) протон при атоме Cs представлен единственным дублетом в области 2.78 м.д. с КССВ 8.0 Гц, что свидетельствует об образовании стереоизомера, в котором атом водорода циклопропанового кольца экзо-ориентирован по отношению к карановому скелету молекулы. В спектре соединения (210) аналогичный протон представлен интенсивным дублетом дублетов (3.02 м.д.) и минорным дублетом дублетов (2.95 м.д.) с КССВ, соответственно, 4.5 и 7.8 Гц. Наиболее вероятно, что интенсивный сигнал принадлежит стереоизомеру с эндо-ориентированной по отношению к геж-диметильному фрагменту С-Br связью.
Преимущественное образование одного стереоизомера при восстановлении дибромциклопропанов камфена и карена (203,204), по-видимому, вызвано стерическими трудностями подхода молекулы к поверхности электрода со стороны связи С-Br, обращенной к терпеновому фрагменту молекулы.
