Синтез, строение и свойства эфиров 3,4-дигидрокси-6-оксо-2,4-алкадиеновых кислот Андреева Виктория Алексеевна

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Синтез, строение и свойства 1,3,4,6 тетракарбонильных соединений и их производных 9

1.1 Синтез 1,3,4,6-тетракарбонильных соединений 9

1.1.1 Синтез ТКС с одинаковыми концевыми 1,6-звеньями 9

1.1.2 Синтез ТКС с различающимися концевыми 1,6-звеньями 12

1.1.3 Способы получения ТКС из натриевых производных 1.2 Механизм образования ТКС 16

1.3 Строение 1,3,4,6-тетракарбонильных соединений 1.3.1 Строение 1,3,4,6-тетракетонов 17

1.3.2 Строение эфиров 3,4-диоксо-1,6-гексадиендиовой (кетипиновой) кислоты 20

1.3.3 Строение эфиров 6-арил-3,4,6-триоксогексановых кислот 21

1.4 Реакции 1,3,4,6-тетракарбонильных систем с нуклеофильными реагентами 24

1.4.1 Взаимодействие 1,3,4,6-ТКС с N-мононуклеофильными реагентами 24

1.4.2 Реакции ТКС с N,N-динуклеофилами 26

1.4.2.1 Взаимодействие ТКС с производными гидразина 26

1.4.2.1.1 Взаимодействие ТКС с гидразином и арилгидразинами 26

1.4.2.1.2 Взаимодействие ТКС с гидразидами карбоновых кислот 29

1.4.2.2 Взаимодействие ТКС с вицинальными диаминами 30

1.4.2.2.1 Взаимодействие ТКС с этилендиамином 30

1.4.2.2.2 Реакции ТКС с вицинальными ароматическими 1,2-диаминами 30

1.4.2.2.3 Взаимодействие ТКС с 1,2-диаминоциклогексаном 31

1.4.3 Реакции ТКС с N,О-динуклеофилами з

1.4.3.1 Реакции ТКС с гидроксиламином 32

1.4.3.2 Реакции ТКС с 2-аминофенолами 33

1.4.3 Металлопроизводные ТКС 34

1.4.3.1 Строение динатриевых 1,6-диоксо-2,4-алкадиен-3,4-диолятов 34

1.4.3.2 Координационные соединения на основе металлопроизводных бис-1,3-дикетонатов 35

1.4.4 Биологическая активность некоторых ТКС и их производных 36

ГЛАВА 2. Основная часть 38

2.1 Синтез эфиров 3,4,6-триоксоалкановых кислот (трикетоэфиров) 38

2.1.1 Синтез динатрий-1,6-диалкокси-1,6-диоксо-2,4-гексадиен-3,4-диолятов 38

2.1.2 Синтез эфиров 3,4,6-триоксоалкановых кислот 44

2.1.3 Получение эфиров 2,4-диоксобутановой (щавелевоуксусной) кислоты 46

2.2 Особенности строения синтезированных соединений 47

2.2.1 Строение эфиров 3,4,6-триоксоалкановых кислот 47

2.2.2. Строение эфиров 2,4-диоксобутановой кислоты 54

2.2.3 Строение динатрий-1,6-диалкокси-1,6-диоксо-2,4 гексадиен-3,4-диолятов 55

2.3 Взаимодействие трикетоэфиров с N,N- и N,О бинуклеофилами 62

2.3.1 Взаимодействие трикетоэфиров с гидразингидратом 62

2.3.2 Взаимодействие трикетоэфиров с 2,4-динитрофенилгидразином 62

2.3.3 Взаимодействие трикетоэфиров с 1,2-диаминобензолом 77

2.3.4 Взаимодействие трикетоэфиров с 2-аминофенолом 85

2.3.5 Взаимодействие трикетоэфиров с основаниями Шиффа 98

2.4 Синтез металла-хелатного комплекса меди (II) 109

2.5 Антимикробая активность динатрий-1-алкокси-1,6-диоксо-2,4-алкадиен-3,4-диолятов 110

ГЛАВА 3. Экспериментальная химическая часть 112

Заключение 117

Литературные источники

• Реакции 1,3,4,6-тетракарбонильных систем с нуклеофильными реагентами
• Координационные соединения на основе металлопроизводных бис-1,3-дикетонатов
• Получение эфиров 2,4-диоксобутановой (щавелевоуксусной) кислоты
• Взаимодействие трикетоэфиров с 2-аминофенолом

Введение к работе

Актуальность работы. Поликарбонильные соединения используются в тонком органическом синтезе для получения биологически активных соединений и технологически значимых продуктов.

Среди поликарбонильных соединений достаточно подробно изучены
1,2,4-трикарбонильные системы, а также некоторые 1,6-дизамещённые 1,3,4,6-
тетракетоны. Однако такие 1,3,4,6-тетраоксосистемы (ТКС) как эфиры 3,4,6-
триоксоалкановых кислот, имеющие в своем составе совместно
сложноэфирные и кетонные концевые функциональные звенья, до наших
исследований оставались практически не изученными. Литературные сведения
о способах получения и строении производных 3,4,6-триоксоалкановых кислот
касаются только 6-арилзамещенных 3,4,6-триоксоалканоатов, а химические
превращения этих соединений оставались практически не исследованными.

Наш интерес к эфирам 3,4,6-триоксоалкановых кислот вызван особенностями строения данных систем, представляющих переходное звено от 1,3,4,6-тетракетонов к известным эфирам 3,4-диоксо-1,6-гександиовой кислоты (кетипинатам), что предполагает проявление целевыми соединениями новых необычных химических свойств, не характерных для более простых аналогов. Наличие в структуре 3,4,6-триоксоалканоатов нескольких реакционных центров (алкоксильных и оксогрупп, енольных звеньев) открывает широкие перспективы для их использования в качестве удобных строительных блоков в синтезе новых кислород- и азотсодержащих ациклических, карбо- и гетероциклических систем, обладающих биологической активностью, и представляет практический интерес в органическом синтезе и химической технологии.

Целью работы является получение, исследование строения, изучение химических свойств эфиров 3,4,6-триоксоалкановых кислот, а также синтез кислород- и азотсодержащих гетероциклических производных на их основе в результате взаимодействия с различными моно- и N,О-, N,N-динуклеофилами.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

1. Разработка методов синтеза новых эфиров 3,4,6-триоксоалкановых кислот.

2. Изучение особенностей строения 3,4,6-триоксоалканоатов в кристаллическом состоянии и таутомерных форм в растворах.

3. Изучение химических свойств эфиров 3,4,6-триоксоалкановых кислот в реакциях с моно- и N,О-, N,N-динуклеофилами, а также особенностей строения полученных производных.

4. Изучение строения натриевых енолятов 3,4,6-триоксоалканоатов и их реакционной способности и биологической активности.

Научная новизна работы.

1. Разработан простой и удобный метод синтеза эфиров 3,4,6-

триоксоалкановых кислот реакцией диалкилоксалатов с алкилацетатами и алкилметилкетонами, позволяющий получать 3,4,6-триоксоалканоаты с удовлетворительными выходами.

2. Исследованы нуклеофильные превращения 3,4,6-триоксоалканоатов с моно- и N,О-, N,N-динуклеофилами, в результате которых выделены новые гетерофункциональные и гетероциклические производные ряда хиноксалина, бензоксазина, пиррола, гидразонов 3,4,6-триоксоалкановых кислот.

3. Получены новые металло-производные 3,4,6-триоксоалканоатов – щелочные еноляты, изучено их строение и свойства.

4. Изучены особенности структуры новых соединений методами РСА, масс-спектрометрии высокого разрешения (ESI) и двумерной ЯМР спектроскопии (¹Н-¹³С HMBC и ¹Н-¹Н NOESY).

Практическая значимость.

Разработаны методы синтеза неизвестных ранее производных пиррола,
бензоксазина, хиноксалина и других соединений, которые могут быть
применены в синтезе биологически активных веществ. Изучена

противомикробная активность некоторых синтезированных соединений.

Апробация работы. Основные результаты и положения диссертации
представлены в Международной научно-практической конференции «Наука,
образование, общество: проблемы и перспективы развития» (г. Тамбов, 2014),
Российско-японской конференции «Химическая физика молекул и

полифункциональных материалов» (г. Оренбург, 2014), Международной научно-практической конференции «Теоретические и прикладные аспекты современной науки» (г. Белгород, 2015), Международной научно-практической конференции «Перспективы развития науки и образования» (г. Тамбов, 2015), Российской молодежной научной конференции «Проблемы теоретической и экспериментальной химии» (г. Екатеринбург, 2015), III Международной научно-практической конференции «Образование и наука в современных условиях» (Чебоксары, 2015), IV Международной научно-практической конференции «Приоритетные направления развития науки и образования» (Чебоксары, 2015).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 работ. Материалы работы представлены в 5 статьях научных журналов, рекомендованных ВАК, а также 8 работ представлены в материалах Российских, Всероссийских и Международных конференций.

Личный вклад автора состоит в формулировке целей и задач
исследования, постановке химического эксперимента, обработке и

интерпретации полученных результатов, формулировке научных выводов, подготовке основных публикаций по диссертационной работе.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Новый метод синтеза эфиров 3,4,6-триоксоалкановых кислот.

2. Установление строения эфиров 3,4,6-триоксоалкановых кислот.

3. Синтез новых продуктов взаимодействия эфиров 3,4,6-триоксоалкановых кислот с основаниями Шиффа, 2-аминофенолом, 1,2-диаминобензолом, производными гидразина и установление строения полученных соединений.

4. Синтез, строение и свойства натриевых енолятов 3,4,6-триоксоалканоатов.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 3 глав, заключения, списка цитируемой литературы и приложения. Работа изложена на 142 страницах, содержит 26 таблиц, 25 схем и 28 рисунков.

Реакции 1,3,4,6-тетракарбонильных систем с нуклеофильными реагентами

Конденсация метиленактивных соединений с диалкилоксалатами в присутствии конденсирующих агентов с образованием ТКС, вероятно, протекает по классическому ионному механизму аналогично схеме образования ацетоуксусного эфира [88, 89].

На первой стадии реакции под действием конденсирующего агента, например, алкоголятаниона, происходит отрыв протона от метильной группы с образование карбаниона А. На второй стадии карбанион А присоединяется по карбонильной группе диалкилоксалата с образованием интермедиата Б, который элиминируя алкоголятанион (уходящую группу) образует продукты (III). На второй стадии присоединение карбаниона А к соединению (III) происходит аналогичным образом с образованием интермедиата В. Дальнейшее отщепление алкоголятаниона от интермедиата В приводит к образованию соединений (II). Эти стадии процесса обратимы, поэтому избыток алкоголятов в реакционной системе (уходящая группа) часто мешает дальнейшему протеканию реакции. Алкоголятанионы, присутствующие в реакционной системе, действуют также и на метиленовые звенья соединения (II) с образованием интермедиата Г. Эта стадия процесса является практически необратимой, поэтому в результате реакции получаются не целевые ТКС (II), а динатриевые производные (I), которые образуются путем присоединяя ионов щелочного металла к интермедиату Г. .:"""""х о

Наиболее изученными ТКС на данный момент являются симметричные тетракарбонильные системы с одинаковыми концевыми звеньями - 1,6-диарилзамещенные 1,3,4,6-тетраоны (II, R1 = R2 = Аг) [52, 63, 90]. В меньшей степени исследованы 1,6-диалкилзамещенные 1,3,4,6-тетраоны (II, R1 = R2 = Alk) и кетипинаты (II, R1 = R2 = OAlk) [74, 92]. Тетракарбонильные системы с различающимися концевыми звеньями - 1,3,4,6-тетраоны (II, R1 = Alk1, R2 = Alk2, R1 = Ar1, R2 = Аг2, R1 = Alk, R2 = Ar) и трикетоэфиры (II, R1 = OAlk, R2 = Alk, R1 = OAlk, R2 = Ar) остаются практически не изученным типом ТКС [78].

Согласно данным РСА и ИК спектроскопии, в кристаллическом состоянии молекулы 1,6-диарил- и 1,6-диалкилзамещенных 1,3,4,6-тетракетонов (II, R1 = R2 = Ar, Alk) имеют строение плоских бис-ОЯ-хелатных систем, конформация которых закреплена внутримолекулярной водородной связью (ВВС) -ОН…О=С-типа. Молекула 1,6-диарил(диалкил)-1,3,4,6-тетраонов (II) симметрична относительно центральной связи С3(4), СЯ-хелатные кольца развернуты в трансположении относительно друг друга (рисунок 1) [94-96]. Рисунок 1 Строение молекулы 1,6-бис-(4-хлорфенил)гексан-1,3,4,6-тетраона

В ИК спектрах известных 1,3,4,6-тетраонов (II) присутствуют уширенные полосы валентных колебаний гидроксильных групп при 2600–3300 см-1, а также уширенные полосы карбонильных групп при 1570-1620 см-1, соответствующие поглощению шестичленных ОН-хелатных колец [15–18, 30, 34, 35, 38, 52, 63, 69, 90, 92]

В растворах неполярных растворителей (хлороформ), также как и в кристаллическом состоянии, 1,3,4,6-тетраоны (II) существуют в форме преобладающего бис-хелатного таутомера II Б. Присутствие таутомера II Б в растворах неполярных растворителей 1,3,4,6-тетраонов (II) подтверждается данными спектров ЯМР 1Н, в которых присутствуют синглеты двух (2Z,5Z) ориентированных протонов С2(5)Н метиновых групп 6,00–7,15 м.д., а также синглеты протонов двух С3(4)OН гидроксильных групп 9,00–10,50 м.д. в составе двух ОН-хелатных колец [90]. Следует отметить, что сигналы (Z) ориентированных С3Н метиновых протонов 6,70–7,15 м.д. и протонов енольного гидроксила 9,00–10,00 м.д. в спектрах ЯМР 1Н (хлороформ) производных АПК, также имеющих хелатное строение, прописаны в близкой области [97–100].

Кроме преобладающего таутомера II Б в неполярных растворах 1,3,4,6-тетраонов (II) присутствует минорная кетоформа II А, о чем свидетельствует синглет четырех протонов двух С2(5)Н2 групп 3,88–3,93 м.д. в спектрах ЯМР 1Н [63].

В растворах полярных растворителей (ДМСО) 1,3,4,6-тетраонов (II) содержание бис-хелатного таутомера II Б уменьшается, а кетоформы II А увеличивается. Кроме того, в растворе появляется кетоенольная форма II Г и кольчатая оксофурановая форма II В. О присутствии кетоенольной формы II Г в растворах 1,3,4,6-тетраонов (II) в ДМСО свидетельствует синглет С5Н метинового протона 6,20–6,23 м.д. и синглет двух метиленовых протонов С2Н2 3,97–3,93 м.д. в спектрах ЯМР 1Н (ДМСО-d6) с соответствующими интегральными интенсивностями [63, 92].

Присутствие оксофуранового таутомера II В подтверждается двухдублетными сигналами магнитно неэквивалентных геминальных СН2-протонов ( 2,78–3,52 и 2,90–3,85 м.д., спиновая АВ система, J 14,0–17,5 Гц), синглетом метинового протона оксофуранового гетероцикла 5,39–6,37 м.д. и синглетом ацетального гидроксила 7,63–8,03 м.д. [63, 92, 101].

В случае несимметричных тетракетонов с различными заместителями (R1 = Ph, R2 = Me) в растворе ДМСО присутствуют три равновесные формы: форма II Б (16 %), форма II В1 (72 %) и II В2 (12 %) [53, 102]. Преобладание формы II В авторы работы объясняют большей устойчивостью сопряженной системы, образованной гетероциклом и ароматическим кольцом [53, 102].

Координационные соединения на основе металлопроизводных бис-1,3-дикетонатов

Оптимальные условия синтеза соединений (1) достигались варьированием времени проведения реакции на каждой стадии, подбором основных катализаторов и инертной среды. В результате нами были разработаны несколько различных способов получения соединений (1) с удовлетворительными выходами (способы А-Г). Следует отметить, что нам не удалось получить данным способом соединения (1), используя в качестве основного катализатора металлический натрий. В результате реакции наблюдалось значительное осмоление реакционной массы.

Способ А. В качестве основного катализатора на каждой стадии использовался гидрид натрия, реакцию проводили в среде диэтилового эфира, тетрагидрофурана, 1,4-диоксана. Время окончания реакции на первой стадии считали по растворению гидрида натрия и образованию в реакционной системе прозрачного раствора. Время окончания реакции на второй стадии считали по прекращению выпадения нерастворимого в инертной среде осадка соединений (1). Образовавшийся осадок отфильтровывали, сушили, получали соединения (1 а-к, таблица 1).

Способ Б. В качестве основного катализатора на каждой стадии использовался соответствующий алкоголят натрия. Алкоголяты натрия готовили добавлением металлического натрия в избыток соответствующего абсолютного спирта с его последующей отгонкой под вакуумом. Реакцию проводили в среде тех же растворителей, что и в способе А. Время окончания реакции на первой стадии считали по растворению алкоголята натрия и образованию в реакционной системе прозрачного раствора. Время окончания реакции на второй стадии считали так же, как и в способе А. Соединения (1 а–к, таблица 2) получали также, как и в способе А, путем фильтрования реакционной массы. Таблица 2 Выходы соединений (1 а–к), получаемых способом Б.

Следует отметить, что способ получения алкоголятов добавлением металлического натрия в избыток спирта с его последующей отгонкой не является оптимальным. Спирты образуют с алкоголятами сольваты и полное удаление спирта в процессе отгонки нельзя точно контролировать. Это приводит к тому, что полученный таким способом алкоголят обычно содержит сольватный спирт, а избыток спирта в реакционной системе препятствует протеканию конденсации и снижает выходы, поскольку спирт является уходящей группой.

С целью устранить неконтролируемое накопление избытка спирта, а также исключить трудоемкие приемы его отгонки, нами было предложено получать алкоголяты взаимодействием гидрида натрия с эквимольным количеством соответствующих спиртов.

Способ В. В качестве основного катализатора на каждой стадии использовался соответствующий алкоголят натрия. Алкоголяты натрия готовили нагреванием эквимольной смеси гидрида натрия и соответствующего абсолютного спирта в среде инертных растворителей (диэтилового эфира, тетрагидрофурана, 1,4-диоксана). В среде этих же растворителей проводили непосредственный синтез соединений (1), считая время окончания реакции на первой и второй стадии, как описано для способа Б. Выделение соединений (1 а– к) проводилось также, как описано для способов А, Б, путем фильтрования реакционной массы (таблица 3). В результате такого подхода удалось исключить неконтролируемое накопление сольватного спирта и повысить выходы целевого продукта.

Способ Г. Первая стадия проводилась, как в способе В, используя в качестве основного катализатора алкоголят натрия, приготовленный нагреванием эквимольной смеси гидрида натрия и соответствующего абсолютного спирта. Вторая стадия проводилась, как в способе А, используя в качестве основного катализатора гидрид натрия. Время реакции на каждой стадии, определялось, как описано для способов А и В соответственно. Выделение соединений (1) проводилось так же, как описано для способов А–В. Такой подход позволил: 1) использовать выделяющийся на первой стадии спирт (уходящая группа), необходимый для образования алкоголята, участвующего в конденсации на второй стадии; 2) уменьшить накопление спирта в реакционной системе (трехкратный избыток в способе Г по сравнению с четырехкратным избытком в способе В); 3) значительно повысить выходы соединений (1 а–к), приближая их к количественным (75–97 %, таблица 4).

Следует отметить, что время приготовления алкоголятов взаимодействием гидрида натрия и соответствующего спирта сильно зависит от температуры кипения растворителя. Так, образование алкоголятов данным способом в среде диэтилового эфира протекает в течение 5–6 часов при использовании эквимольной смеси гидрида и спирта количеством 0,05–0,1 моль. В тетрагидрофуране данный процесс протекает значительно быстрее, и на образование алкоголятов количеством 0,05–0,1 моль затрачивается 2–3 часа. В случае использования 1,4-диоксана процесс образования алкоголята количеством 0,05–0,1 моль протекает в течении всего 15–20 минут, что значительно сокращает общее время синтеза соединений (1, 2).

Соединения (1 а–к) представляют собой аморфные вещества желтого цвета, хорошо растворимые в воде, ограничено в ДМСО и практически нерастворимые в органических растворителях. Следует отметить, что нам не удалось перекристаллизовать соединения (1) из-за их малой растворимости в органических растворителях. Частичная очистка проводилась поочередным отмыванием соединений (1) в кипящем метаноле, о-ксилоле, ацетоне. Соединения (1 а–к) получены нами впервые.

Эфиры 3,4,6-триоксоалкановых кислот (2, таблица 5) получали, растворяя Na-диеноляты (1) в избытке растворов кислот (HCl, H2SO4, AcOH) различной концентрации и при различной температуре. Максимальные выходы наблюдались при использовании избытка 15 % раствора HCl при температуре -28–30 С. В случае уксусной и серной кислот выходы оказались значительно ниже. Кроме того, в случае растворов H2SO4 часто наблюдалось осмоление целевого продукта, поэтому в дальнейшем мы отказались от их использования и применяли только 15 % раствор HCl при температуре -28–30 С. В результате действия 15 % раствора HCl на соединения (1 а–в, е) нам удалось выделить соответствующие трикетоэфиры (2 а–г, таблица 5).

Получение эфиров 2,4-диоксобутановой (щавелевоуксусной) кислоты

Сигналы NH-протона (3E)-изомера 4 В соединений (4 а–г) наблюдаются в более сильном поле ( 11,14–11,52 м.д.), чем сигналы NH-протона (3Z)-изомера 4 Б ( 11,83–11,88 м.д.) и разделены значительным интервалом химического сдвига (на 0,36–0,69 м.д.). Такое различие в химическом сдвиге может объясняться пространственной близостью протона аминогруппы к кислороду метоксигруппы, экранирующей NH-протон в случае (3E)-ориентации изомера 4 В. Согласно расчетным спектрам (программа ACDLABS_v.10_0) различие в химическом сдвиге NH-протона (3Z)-изомера 4 Б и (3E)-изомера 4 В составляет 0,05 м.д.

Следует отметить, что кольчатая форма 4 А в растворах соединений (4 а–г) нами не обнаружена, что подтверждается данными спектров ЯМР 1Н, в которых отсутствуют сигналы метиновых протонов пирольного гетероцикла в области 7,00–5,00 м.д.

Образование формы 4 А в процессе кристаллизации соединений (4) из растворов полярных и неполярных растворителей (метанол, этанол, хлороформ) вероятно протекает при каталитическом участии молекул воды (схемы 8, 10). Первоначально образующиеся в процессе реакции линейные структуры 4 Б или 4 В гидратируются молекулой воды по двойной -N=C- связи гидразонового звена с образованием промежуточного полуаминаля I. Дальнейшая элиминация молекулы воды по аминальной NH-группе и енольной группе =C6-OH приводит к циклизации молекулы с образованием пиррольной структуры 4 А.

В процессе растворения кольчатой формы 4 А гидролиз по связи C5-N пиррольного цикла приводит к интермедиату I, который элиминируя воду по аминальному фрагменту образует линейные структуры 4 Б или 4 В.

Следует отметить, что растворение соединений (4) в различных растворителях в принципе может идти и по другому пути. В этом случае присоединение молекулы воды должно происходить по связи C1-N пиррольного цикла с образованием промежуточного интермедиата II. Последующая элиминация молекулы воды по ацетальному фрагменту должна приводить к региоизомерным линейным структурам 6 (схема 11). Близким механизмом вероятно объясняются кольчато-цепные интерконверсии соединений (2), которые в неполярных растворителях существуют в линейной бис-хелатной форме 2 А, а в полярных растворителях в кольчатой ацетальной оксофурановой форме 2 Б.

Для подтверждения строения соединений (4) нами был записан двумерный спектр ЯМР 1Н-13С HMBC соединения (4 а, рисунок 12). Согласно данным 2D спектра 1Н-13С HMBC соединения (4 а, рисунок 12), сигнал C6 193,37 м.д. дает кросс-пик с сигналом протонов C5H2 4,22 м.д. метиленовой группы. Сигнал C1 151,74 м.д. дает кросс-пик с сигналом протона NH 11,14 м.д., (3E)-изомера 4 В. Сигналы C9 ароматического кольца 144,48 м.д. (изомер 4 В) и 143,51 м.д. (изомер 4 Б) дают кросс-пики с сигналами протонов NH 11,14 м.д. (изомер 4 В) и 11,83 м.д. (изомер 4 Б) соответственно, а также с сигналом протонов C2H2 3,90 м.д. метиленовой группы. Данные 2D спектра 1Н-13С HMBC соединения (4 а) позволяют отвергнуть региоизомерную структуру (6) и подтверждают строение соединений (4) в растворах неполярных растворителей в линейной форме гидразонов 4 Б, 4 В.

В спектрах ЯМР 1Н соединений (4 б, в) кроме сигналов, соответствующих соединениям (4, 58–60 %), присутствуют сигналы, подтверждающие наличие региоизомерных соединений (5 а, б, 40–42 %). Также как и соединения (4), соединения (5 а, б) представлены двумя геометрическими изомерами: (4Z)-изомером 5 А (50 %) и (4E)-изомером 5 Б (50 %, схема 12).

Присутствие соединений (5 а, б) подтверждают маркерные синглеты метиленовых протонов группы С2Н2 3,90-3,92 м.д. (изомеры 5 А, Б), группы С5Н2 4,25-4,26 м.д. (изомеры 5 А, Б). Присутствие изомера 5 А подтверждает сигнал М7-протона -ориентированных гидразонового фрагмента 11,34-11,35 м.д. Присутствие изомера 5 Б подтверждает сигнал ЖГ-протона (4Е гидразонового фрагмента 11,93-11,94 м.д.

Сигналы М7-протона (42)-изомера 5 А соединений (5 а, б) наблюдаются в более сильном поле ( 11,34-11,35 м.д.), чем сигналы М7-протона (4)-изомера 5 Б ( 11,93-11,94 м.д.), что может свидетельствовать о пространственной близости ЖГ-протона изомера 5 А к кислороду метоксигруппы.

Сигналы протонов метиленовых групп С2Н2 и С5Н2, а также ЖГ-протонов (Z)- и (Е)-изомеров соединений (4 а-г, 5 а, б) разделены значительным интервалом химического сдвига, что вызвано влиянием различного магнитного окружения алкильных и сложноэфирных концевых заместителей. Данный факт свидетельствует об ассиметричном строении молекул соединений (4 а-г, 5 а, б).

Взаимодействие трикетоэфиров с 2-аминофенолом

Спектральные методы не позволяют однозначно установить структуру соединений (10 а–г), (11 а–г) в кристаллическом состоянии. Для подтверждения строения соединений (10), (11) в твёрдой фазе были выращены кристаллы соединений (10 а), (11 а) и изучены методом РСА (рисунки 25, 26).

По данным РСА молекулы соединений (10) и (11) близки по строению. В молекулах соединений (10 а), (11 а) пирролиновые циклы плоские в пределах 0,02 , углеродные атомы ацильных звеньев лежат в плоскости пирролинового цикла в пределах 0,08 . Наличие системы сопряжения приводит к заметному выравниванию длин связей, составляющих хелатный цикл. Тем не менее, различие между условно одинарными и условно двойными связями достигают 0,11–0,12 , что позволяет уверенно характеризовать структуры (10 а), (11 а) как гидроксипирролиновые. Конформация хелата закреплена наличием ВВС -ОН…О=С-типа. Следует отметить особенность соединений (10 а) и (11 а), в молекулах которых 1,3-дикарбонильная компонента не образует ВВС, а семичленный -ОН…О=С-хелат сформирован при участии 1,4-дикарбонильного фрагмента. Ранее подобное строение было установлено в структурно родственных системах – эфирах (5E)-4-гидрокси-5-(2-алкокси-2-оксоэтилиден)-2,2-диметил-1-(4-метилфенил)-2,5-дигидро-1H-пиррол-3-карбоновых кислот [177].

Молекулярное строение соединения (11 а) в представлении атомов эллипсоидами тепловых колебаний с 50 % вероятностью. К сожалению, общее низкое качество используемых кристаллов соединения (11 а) не позволяет независимо локализовать гидроксильный протон, и в уточнение он включен с параметрами, зависимыми от кислорода гидроксильной группы. Для соединения (10 а) данный протон решался и уточнялся независимо, и полученные данные подтверждают положение протона в молекуле. Плоскость ароматического кольца в молекулах соединений (10 а), (11 а) почти перпендикулярна гетероциклу и составляет с ним угол 101,5 и 99,2 соответственно. Укороченные межмолекулярные контакты в упаковке соединений (10 а), (11 а) отсутствуют. Атомы кислорода алкоксигрупп сложноэфирных фрагментов пирролинов (11 а–г) образуют укороченные внутримолекулярные контакты с кислородом гидроксильной группы с расстоянием 2,7–2,8 . Такое расстояние сопоставимо с межатомным при образовании водородных связей и указывает на возможность значительного взаимодействия электронных оболочек данных атомов. Вероятно, с этим взаимодействием связано высокочастотное смещение линий поглощения карбонилов сложноэфирных групп в ИК спектрах данных соединений. Полный набор рентгеноструктурных данных соединений (10 а), (11 а) депонирован в Кембриджском банке структурных данных (депоненты CCDC 1055454 и CCDC 1055341 соответственно).

В растворах неполярных растворителей (CDCl3) строение гидроксипирролинов (10 а–г), (11 а–г) убедительно подтверждается данными спектров ЯМР 1Н.

Так в спектрах ЯМР 1Н пирролинов (10 а–г) присутствуют синглеты шести магнитно эквивалентных протонов двух С2(CH3)2 метильных групп 1,47–1,48 м.д., метильной группы п-толильного звена 2,45 м.д., метинового протона илиденового фрагмента 4,66–4,69 м.д. и гидроксильной группы 17,42–17,62 м.д. Смещение сигнала гидроксильного протона в слабое поле не противоречит литературным данным о структурно подобных OH-хелатных системах [36].

В спектрах ЯМР 1Н пирролинов (11 а–г) присутствуют синглеты шести эквивалентных протонов двух С2(CH3)2 метильных групп 1,41 м.д., метильной группы п-толильного звена 2,41 м.д., метинового протона илиденового фрагмента 4,30–4,31 м.д. и гидроксильной группы 15,03–15,27 м.д.

Согласно данным РСА в соединениях (10) и (11) проявляется близкое пространственное расположение метиновых протонов и развернутого ароматического кольца. В результате эти метиновые протоны попадают в поле диамагнитных кольцевых токов, частично их экранирующих. Следствием является сильнопольный сдвиг метиновых протонов в спектрах ЯМР 1Н соединений (10) и (11) ( 4,30–4,69 м.д.) по сравнению с сигналами метиновых протонов шестичленных OH-хелатов исходных эфиров (2) ( 5,79–5,91 м.д.) [36]. Следует отметить, что сигналы метиновых протонов илиденового фрагмента и гидроксильной группы в спектрах эфиров (5E)-4-гидрокси-5-(2-алкокси-2-оксоэтилиден)-2,2-диметил-1-(4-метилфенил)-2,5-дигидро-1H-пиррол-3-карбоновых кислот находятся в близкой области – 4,27–4,31 м.д. и 14,90–15,04 м.д. соответственно [177].