Введение к работе
Актуальность работы. Реакции образования углерод-углеродных связей лежат в основе органической химии. Не ослабевают усилия исследователей, направленные на разработку новых удобных методов создания С-С-связи. Сейчас внимание синтетиков фокусируется на присоединении СН-кислот к кратным связям, особенно к ацетиленовым. В последнее десятилетие возрос интерес к реакциям присоединения карбонильных соединений к ацетилену и его производным, катализируемым металлокомплексами. Однако, до настоящей работы примеры присоединения кетонов к тройной углерод-углеродной связи (винилирование) в присутствии оснований отсутствовали. Причины, по которым основно-каталитическое винилирование ацетиленами такого обширного и фундаментального класса органических соединений как кетоны оставалось без внимания, имеют теоретический и экспериментальный характер. Теоретически, переход кислород-центрированного аниона (енолят-аниона) в соответствующий карбанион термодинамически не выгоден. Экспериментально, вместо винилирования, следовало ожидать этинилирование кетонов с образованием третичных ацетиленовых спиртов (реакция Фаворского), автоконденсацию кетонов, а также депротонирование терминальных ацетиленов как СН-кислот с образованием карбанионов, теоретически инертных к атаке карбанионами кетонов.
Однако, такая логика, ставящая под сомнение вероятность основно-каталитического винилирования кетонов ацетиленами, не учитывает возможности электрофильного содействия со стороны катиона щелочного металла, который может стабилизировать образующийся карбанион. Кроме того, образующиеся третичные ацетиленовые спирты при нагревании обычно диссоциируют по обратной реакции Фаворского на исходные соединения. Следовательно, при повышенных температурах в присутствии оснований существует вероятность присоединения депротонированных кетонов (карбонильных карбанионов) к тройной связи ацетилена.
Таким образом, реализация такой реакции обещает принципиально расширить традиционные представления о реакционной способности этих двух важных классов органических соединений и открыть новые области направленного органического синтеза.
Исследования, проведенные в рамках настоящей диссертационной работы, выполнены в соответствии с планами НИР Иркутского института химии им. А. Е. Фаворского СО РАН по теме 2: "Направленный синтез на базе ацетилена и его производных новых универсальных строительных блоков, биологически активных соединений, мономеров, макромолекул и гибридных нанокомпозитов с целью получения веществ и материалов для высоких технологий" (№ гос. регистрации 01201061738). Часть исследований проводилась при финансовой поддержке Совета при Президенте РФ по грантам и государственной поддержке ведущих научных школ (грант НШ 3230-2010.3), Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 11-03-00270).
Цель работы – изучение нуклеофильного присоединения кетонов к арилацетиленам, определение препаративных границ применения этой реакции, исследование ее основных закономерностей и особенностей.
Научная новизна и практическая значимость работы. Открыта и разработана общая реакция образования углерод-углеродной связи – нуклеофильное регио- и стереоселективное присоединение кетонов к арилацетиленам, протекающая в суперосновных каталитических суспензиях МОН/ДMСO (M = Li, Na, K, Cs), а также в гомогенной суперосновной системе КОН/t-BuOH/ДМСО.
На основе реакции алкиларил(гетарил)кетонов с арилацетиленами в суспензии КОН/ДMСO разработан новый общий эффективный метод получения ,g-арилэтиленовых кетонов Е-конфигурации.
На основе реакции циклоалифатических кетонов с арилацетиленами, катализируемой системой KOH/t-BuOH/ДМСО, разработан общий стереоселективный метод получения труднодоступных 2-стирилциклоалканонов.
Открыта беспрецедентная диастереоселективная однореакторная сборка гексагидроазуленонов – биологически и фармацевтически важных конденсированных бициклических систем – из 2-алкилциклогексанонов и арилацетиленов в суспензии КОН/ДМСО.
Показано, что нуклеофильное присоединение циклогексанонов к арилацетиленам в суспензии КOH/ДМСО сопровождается ранее неизвестной стереоселективной сборкой стирильных производных диоксадиспиро[5.1.5.2]пентадеканов, и на этой основе намечен однореакторный путь к диспироциклическим кеталям – аналогам физиологически активных соединений.
Личный вклад автора. Автором выполнена вся экспериментальная работа. Автор принимал непосредственное участие в планировании экспериментов, интерпретации полученных результатов, обсуждении спектральных данных, формулировке выводов и написании статей.
Апробация работы и публикации. По теме диссертации опубликовано 4 статьи и тезисы 2-х докладов. Полученные результаты представлялись на Всероссийской молодежной научной школе (Казань, 2011) и на Всероссийском конкурсе научно-исследовательских работ студентов и аспирантов в области химических наук и наук о материалах (Казань, 2011).
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 114 страницах, состоит из введения, трех глав, выводов и библиографии (117 ссылок). Первая глава – обзор и анализ литературы, посвященный винилированию СН-кислот ацетиленами в условиях металлокомплексного катализа, в радикальных условиях, кислых и основных средах. Вторая глава содержит результаты и обсуждение собственных исследований автора, подробное изложение эксперимента приведено в третьей главе.
