Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Исследование пространственного строения соединений пиперидинового ряда по спектрам ЯМР ХН и 13С
1.1. Спектры ЯМР и конформации некоторых насыщенных N-гетероциклических соединений (литературный обзор) 8
1.1.1. Связь спектральных параметров ЯМР с конформационными свойствами насыщенных циклических соединений 8
1.1.2. Конформация циклогексановых систем 17
1.1.3. Конформационный анализ алкилзамещенных пиперидинов по спектрам ЯМР 23
1.1.4. Насыщенные шестичленные гетероциклы с кон-формацией, отличной от конформации "кресло" 26
1.1.5. Установление конформации несимметрично замещенных пиперидонов и пиперидолов методом ЯМР 29
1.2. Анализ спектров ПМР N-замещенных транс и цис-2,5-диметилпиперидин-4-онов и их простран ственное строение 40
1.2.1. Конформации транс-изомеров N-замещенных-2,5-диметилпиперидин-4-онов 45
1.2.2. Конформационное равновесие в цис-2,5-изо мерах М-замещенных-2,5-диметилпиперидинонов 50
1.3. Конформации пиперидинового цикла в изомерных промедольных спиртах и некоторых родственных им замещенных 1,2,5-триметил-пиперидинах по спекттярам ПМР в сверхсильных полях и ЯМР С 54
1.3.1. Анализ спектров ПМР 360 МГц и ЯМР 13С промедольных спиртов и их пространственное строение 54
1.3.2. Исследование конформации 4-триорганосилил-замещенных 1,2,5-триметилпиперидин-4-олов методом ЯМР 1Н и 13С 61
1.3.3. Пространственное строение двух стереоизомеров 1,2,5-триметил-4 ениламинопиперидина 71
ГЛАВА 2. Установление строения конденсированных n-гетероциклжеских соединений методом ЯМР 1Н и 13С .
2.1. Связь параметров ЯМР со строением конденсированных гетероциклических систем, содержащих ароматические циклы (литературные данные) 79
2.1.1. Химические сдвиги Н 79
2.1.2. Константы спин-спинового взаимодействия 84
2.1.3. Параметры ЯМР 13С 88
2.1.4. Спектры модельных соединений 97
2.2. Исследование методом ЯМР азафлуоренов и их производных 102
2.2.1. Анализ спектров ЯМР С производных 1-азафлуорена 102
2.2.2. Спектры ЯМР С производных 4-азафлуорена- 107
2.3. Установление строения монозамещенных дигидросилаазаантронов по спектрам ПМР 112
2.4. Спектры ПМР и ЯМР С и строение некоторых производных пиридо[1,2-а]бензимидазола 120
2.4.1. Нитро- и бромпроизводные и продукты восстановления 120
2.4.2. Аддукты пиридо[і,2-а/|бензимидазола с ацети-лендикарбоновым эфиром 128
Выводы к главе 2 136
ГЛАВА 3. Методическая часть 138
3.1. Аппаратура и экспериментальные методики ЯМР 138
3.2. Расчеты спектров ПМР по программам "ЯМР-І" и "ITRCAL " 141
Вывода и основные результаты работы 143
Литература 145
- Конформация циклогексановых систем
- Анализ спектров ПМР N-замещенных транс и цис-2,5-диметилпиперидин-4-онов и их простран ственное строение
- Константы спин-спинового взаимодействия
- Нитро- и бромпроизводные и продукты восстановления
Введение к работе
В настоящее время развитие химии азотистых гетероциклов невозможно представить без широкого применения спектральных методов исследования строения и стереохимии получаемых продуктов. Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) на ядрах Н и С из-за исключительной информативности и экспрессности занимает среди этих методов ведущее место. Интерес к пространственному строению соединений пиперидино-вого ряда вызвал не только необходимостью развития общих вопросов стереохимии N-гетероциклов,но также и физиологической активностью некоторых из них. Так, активными анальгетиками оказались эфиры про-пионовой кислоты и третичных Jf-шшеридолов с фенильным заместителем при С4 (продин , альфапродин, низентил, анедол, промедол), которые нашли применение и значительно ограничили использование морфина в качестве обезболивающего средства. Однако, до настоящего времени отсутствовала полная информация о стереохимии конфигурационных изомеров несимметрично замещенных пиперидонов и пиперидо-лов. В связи с поисками новых физиологически активных веществ на кафедре органической химии Университета дружбы народов получен ряд новых соединений, таких как І,2,5-трішетил-4-ариламинопиперидиш, 1,2,5-триметил-4-триорганосилилпиперид1Ш-4-олы, а также конденсированные полиядерные азотсодержащие гетероциклы: азафлуорены, си-лаазаантрацены, пиридобензимидазолы и их различные производные (ко-ординационные планы ГКНТ и АН СССР). Актуальным в этой связи является установление их строения и выяснение закономерностей электро т тя фильного замещения методом ЯМР Н и С. Спектральная информация для соединений, молекулы которых содержат полярные связи и различным образом сочлененные гетероароматические и неароматические циклы, пока ограничена. В большинстве случаев затруднения вызывают чрезвычайно сложные спектры ПИР до 100 МГц. Целью настоящей диссертационной работы являлось, используя метод сильнопольного протонного магнитного резонанса (400 и 360 МГц) и ЯМР 13С (20 и 100 МГц), получить наиболее полную спектральную информацию об указанных классах соединений. Актуальность этой работы определялась еще и тем, что среди исследовавшихся соединений были биологически активные аналоги природных веществ (например, онихин) и потенциальные хромофоры и красители (например, псевдоазулен).
Конформация циклогексановых систем
Конформационный анализ производных циклогексана является классическим направлением стереохимии. Решение конформационных задач применительно к циклогексановым системам методом ЯМР остается актуальным и по сей день, данные, полученные при этом, используются и для изучения стереохимии шестичленных насыщенных гетероциклов. Для шестичленных циклических систем конформационные превращения тождественны "быстрым" обменным процессам в шкале ЯМР. Для таких процессов должно выполняться условие с kvrA]) » где A S) - разность химических сдвигов сигналов, соответствующих различным конформерам, а ГЗус - время жизни одного из конформеров. Скорость рассматриваемых процессов достаточно велика для усреднения химических сдвигов и КССВ в спектре ЯМР. Эти усредненные параметры могут быть использованы для анализа конформационного равновесия. Величины химических сдвигов и КССВ для возможных изомеров берутся из спектров конформационно-однородных модельных соединений. При отсутствии таких модельных соединений задача конформационного анализа решается качественно или в лучшем случае полуколичественно. В предположении независимости ЯМР-параметров от температуры, эти значения 0 и J можно получить из спектров "замороженных" изомеров (т.е. при работе с низкими температурами). Для наблюдае мых усредненных параметров можно записать уравнение: где р - ЯМР-параметр ( 0 или Измеряя значения /» и зная приближенные значения и р- по уравнению (I.I2) можно оценить концентрацию или, как её принято называть, "заселенность" каждого из конформеров в равновес-юй смеси ( ҐІ и - П ). Полученная информация о доле конформеров в смеси даже в случае качественной оценки является довольно полезной. В качестве примера можно привести работу Буфа [35] по конфор-мационному анализу с помощью усредненных параметров азотистых гете-роциклов (цис- и траяс-2,6-диметилпиперидинов).
Подобные исследования равновесий дают возможность определить энергии конформаций с меньшими экспериментальными трудностями, которые встречаются при калориметрических измерениях. Из этих исследований могут быть получены величины, которые больше всего интересуют химиков-органиков, а именно, разности термодинамических параметров двух конформеров, а не их абсолютные значения. Разность свободных энергий находят по уравнению Вант-Гоффа из константы равновесия: где А- константа равновесия, / - абсолютная температура. Разности энтальпий и энтропии в случае необходимости можно определить, исследуя температурную зависимость разности свободных энергий. Остановимся коротко на некоторых конформационных особенностях циклогексана, циклогексанона и их алкилзамещенных производных. По данным работы [36J молекула циклогексана имеет энергетически более выгодную конформацию "кресло", геометрические параметры которого следующие (метод диффракции электронов): "Кресло" может инвертировать само в себя посредством внутренних вращений по С-С-связам: Процесс этот называют интерконверсией цикла pOj. Энергетический барьер для интерконверсии "кресло" fr "кресло" в циклогексане достаточно мал, 46 кдж/моль [2J, чтобы ее скорость была большой в шкале времени ЯМР при нормальных и повышенных температурах. В результате быстрого обмена аксиальных и экваториальных протонов при этой интерконверсии спектр IMP циклогексана в обычных условиях представляет достаточно узкую одиночную линию. Лишь при низких температурах удается наблюдать неэквивалентность протонов На и Не и получить структурно-специфичные ЯМР-параметры протонов циклогексана. Так, Гарбиш и сотр. [8J при анализе низкотемпературного (-ЮЗС) спектра 1,1, 2,2, 3,3, 4,4 - дейтерированного циклогексана получили значения КССВ протонов: J - -13,05; . = 13,12; Jee = = 2,96 и J&Q = 3,65 Гц. Затем, используя транс-константы ( JasL и Jee ) и цис-константы ( Jae) и приняв теоретическую зависимость вида (1.5) для uuff , получили значение двугранного утла, равное 57,2, что хорошо согласуется с величиной 55,9, найденной методом электронографии. Введение заместителей в циклогексановое кольцо приводит к изменению геометрических параметров кресловидной конфор-мации. Так, например, введение гем-диметильных групп делает циклогексановое кольцо более плоским (двугранный угол уменьшается до 50,4) [37], то же самое наблюдается и для циклогексанона (53 [2]). В моно-замещенных циклогексанах одна из кресловидных конфор-маций (значительно чаще с экваториальной ориентацией заместителя) становится энергетически более выгодной и, следовательно, более заселенной. Разность энергии сД- -Д(2 , которая определяется по фор муле (І.ІЗ) для аксиального и экваториального конформеров, получи- ла название "конформационной энергии заместителя", cfk положительна при преобладании экваториальной ориентации заместителя. Конформа-ционная энергия зависит от природы заместителя, его электрического заряда, а также от его пространственной ориентации и растворителя. Энергии некоторых заместителей приведены в таблице 1-І. [38] Величина ОТ зависит не просто от размера заместителя, а от его эффективного объема, т.е. размера вблизи точки его присоединения к циклогексановому кольцу (ср. да для ОН в протонированном растворителе и оЛ для О-СО-СН3).
При увеличении электрического заряда заместителя его конформационная энергия увеличивается, например, для Ch = 8,8 кДж/моль, а для СНд - 7Д кДж/моль (хотя размеры этих заместителей практически одинаковы). Увеличение оЛ для CF$ обусловлено увеличением отталкивания между CRT и электронными облаками на смежных атомах [38j . Примером зависимости конформационной энергии заместителя от его ориентации в пространстве может служить резкое увеличение оЛ при переходе от изопропильного к третбутиль-ному радикалу (табл. 1-І). Изопропильный заместитель занимает такое положение в пространстве, при котором атом водорода направлен внутрь циклогексанового кольца и величина I,3-взаимодействия изопропильнои группы мало отличается от аналогичного взаимодействия СНд- и CgHg -групп. В отличие от этого, аксиальная трет-бутильная группа при любом расположении обуславливает I,3-взаимодействие между CHg-груп-пой и аксиальным атомом водорода. Увеличение ст гидроксильной группы при переходе от протонного к апротонному растворителю (табл. 1-І) служит хорошей иллюстрацией зависимости конформационной энергии заместителя от растворителя. Вопросу определения конформационных энергий алкильных заместителей в монозамещенных циклогексанах посвящена работа зэ/. Большое внимание полиалкилзамещенным циклогексанам уделено в [40] и J38J. Циклогексанон - наиболее хорошо изученная циклогексановая система, содержащая тригональный атом углерода. Замена метиленовой группы на карбонильную из-за уменьшения торсионных взаимодействий и увеличения углового напряжения в цикле делает несколько более плоской, чем в циклогексане, кресловидную конформацию циклогексано-на [2J. По сравнению с циклогексаном в ряде случаев становится более благоприятной аксиальная ориентация заместителей (отрицательная конформационная энергия) [41,42]. Например, в монографии [38] цитируются заселенности аксиальной формы в 4-замещенных циклогексанонах (раствор в бензоле): В случае 2-бромциклогексанона экваториальная конфигурация заместителя дестабилизируется неблагоприятной параллельной ориентацией диполей 0=0 и С-Вг связей и поэтому доля аксиального конформера в зависимости от природы растворителя и концентрации может достигать 50% [38] . Что касается алкильных заместителей, то они занимают
Анализ спектров ПМР N-замещенных транс и цис-2,5-диметилпиперидин-4-онов и их простран ственное строение
Пространственное строение N -замещенных 2,5-диметилпипери-дин-4-онов представляет интерес не только в связи с развитием общих вопросов конформационного анализа пиперидиновых систем, но, главным образом, из-за существующей связи его со строением синтезируемых из этих пиперидонов соединений при поиске эффективных анальгетиков, аналогов промедола и продина. Ранние исследования ПМР и ЯМР С, как уже упоминалось в разделе I.I.5, не привели к окончательным выводам о пространственном строении цис-2,5-изомеров этих пиперидонов. Что касается спектров транс-2,5-изомеров, полученных при 60 и 100 МГц, то исключительная сложность этих спектров не позволила авторам Гбб] их полностью интерпретировать во всех случаях, кроме № трет-бутил-2,5-диметилпиперидона (см. раздел I.I.5, табл. 1-7 и 1-8). Но даже в этом случае, когда наблюдался спектр 1-го порядка, отсутствие полных данных ПМР по другим N-замещенным, на наш взгляд, явилось основной причиной неудачи при попытке установить непротиворечивые спектрально-структурные корреляции (см. стр.. 32 ). Необходимость надежной структурной информации как о транс-так и о цис-2,5-изомерах N-замещенных 2,5-диметилпиперидин-4-онов, которые продолжают широко использоваться в синтезах при поиске биологически активных соединений, в-частности, и на кафедре органической химии УДН, стимулировала наши исследования этих пиперидонов методом ПМР на спектрометрах со сверхпроводящими магнитами при 360 и 400 МГц, где ожидалось значительное упрощение задачи анализа спектров. В качестве объектов этого исследования были выбраны ранее не
Образцы пиперидонов (І-Ш) представляли смеси цис- (с) и транс ( t )-2,5-изомеров, в то время как при іфисталлизапии соли (ІУ) был выделен только чистый транс-2,5-изомер и его параметры могли бы рассматриваться, в некотором смысле, как эталонные. Запись спектров в столь сильных полях на Фурье-ЯМР-спектро-метрах, когда возможно накопление сигналов, многократные эксперименты двойного резонанса и расчеты сложных спектров 4, 6 и 7-спиновых систем на ЭВМ по программе "ITHCAL " и ЯМР-І" позволили найти все ЯМР-параметры как для транс- так и для цис-2,5-изоме-ров, за исключением лишь пис-изомера N-метилзамещенного (П-с табл. І-ІІ, І-І2). Присутствие цис-изомеров устанавливалось в первую очередь по дополнительным сигналам от протонов метильных групп, а по интенсивности этих сигналов определялось их содержание в смеси, которое оказалось равным 10%, 1Ь% и 40$, соответственно, для пиперидонов I, П и Ш. Малое количество цис-изомеров пиперидонов I и П в смеси с транс-изомерами потребовало тщательного анализа спектра IMP с широким применением методики двойного резонанса (см. рис. 1.5). Тем не менее из-за перекрывания с сигналами мажорного трансизомера, в сочетании с малыми разностями химических сдвигов, полного отнесения сигналов цис-изомера П-с провести не удалось, также как и точного определения всех ЯМР-параметров протонов (табл. I—II, I-I2). Для анализа сложного спектра цис-изомера ТІГ-с наряду с двойным резонансом были проведены расчеты по программам "ITPCAL " и "ЯМР-І" (рис. 1.6).
Основные спектрально-структурные корреляции, характерные для N -замещенных 2,5-диметилпиперидин-4-онов были получены нами при исследовании ЯМР-параметров протонов преобладающих транс-2,5-изомеров. Эти параметры удалось найти почти во всех случаях при анализе спектров 360 или 400 МГц по первому поряду, Исключение составил изомер II- , где потребовался расчет ABC-спектра для протонов 2а, Зе и За по программе " ITRCAL ". Большие величины КССВ (10,5 13 Гц, табл. I-I2) протонов при и с5 с Щ?01"011 11 Щ?11 С3 и Cg, соответственно, могут быть отнесены только к транс-диак-сиальному взаимодействию, что указывает на кресловидную конформа-цию с экваториальной ориентацией 2- и 5 метильных заместителей как в уже изучавшихся ранее изомерах 1-і и Ж-і (см. раздел I.I.5, стр.29 ), так и в изомерах 1-і и ІУ , впервые исследованных в настоящей работе. Полученные полные данные IMP, имеющие сходство для трех транс-2,5-изомеров (1-і , П- и 1-і ) позволили также установить, что N-заместитель в этих изомерах находится преимущественно в экваториальном положении: Такая энергетически более выгодная (см.,например, табл. 1-4, стр. 24 ) ориентация N -заместителя подтверждается сильным смещением в слабые поля сигналов от протонов бе в изомерах I-f , П-г и Ш по сравнению с 6а (0,71 1,14 м.д., табл. I—II), значительно превышающее возможное влияние на экваториальные протоны магнитной анизотропии С-С связи (не превышающей 0,5 м.д. [8J). Такое смещение можно объяснить лишь цис-гош-ориентацией ;протона бе и не-поделенной электронной пары (НЭП) атома азота, реализующейся при аксиальном положении НЭП и экваториальном - N-заместителя: Этот эффект известен для протонов при оС.-углеродном атоме в малых hj-гетероциклах [79]. Гош-ориентация протона бе и НЭП подтверждается также существенно большим значением вицинальных цис-КССВ Jfefa (5,6 6,2 Гц), чем аналогичных КССВ J2a3e (2,9 3,6 Гц). Дополнительный вклад для протона бе дает его соседство с НЭП атома азота, которое как показано в литературе [25] (см.раздел І.І.Ів) может вносить положительный инкремент до 2-3 Гц в вицинальные КССВ. Характерным для кресловидной конформации цикла с транс-2е,бе-ориентацией метильных заместителей является также значительная по величине ваба между аксиальными протонами (1 1,4 Гц, табл.1-12). Такое стереоизбирательное ССВ обеспечивается согласно формулы (І.ІІ) (стр. 16 ) большим 7V-вкладом в JHH из-за = - г-перекры Необходимо отметить, что экваториальная ориентация СНд-групп дополнительно подтверждается отсутствием заметных по величине дальних КССВ ЛІ с метильными протонами как у протонов при Сд, так и у протонов при Cg (не выполняется правило „W , см. стр.И ). Сравнение химических сдвигов аксиальных и экваториальных протонов в транс-2,5-изомерах исследованных пиперидонов показывает, что в отличие от замещенных циклогексанов, разность между ними нехарактеристична (например, лишь 0,10 м.д. для протонов За и Зе в Tl , табл. I-II), что объясняется сложным одновременным влиянием магнитной анизотропии карбонильной группы и НЭП азота. Интересно отметить, что, в отличие от химических сдвигов, все особенности КССВ протонов цикла, отмеченные для транс-2е,5е-изомеров, сохраняются и в гидробромиде (Л-і ), несмотря на то, что атом азота здесь протонирован. Сравнительный анализ столь полных данных IMP, для четырех транс-2,5-изомеров пиперидонов (1-і -f H ) одинакового пространственного строения (табл. I-II, I-I2) позволил сформ$дировайь несколько правил, носящих общий характер, которые могут использоваться при отнесении в спектрах IMP и установлении пространственного строения пиперидонов и пиперидинов: I) гош-ориентация или заслонение С-Н-связи oL-углеродного атома НЭП азота вызывает дополнительное дезэкранирование соответствующего протона, величина которого составляет не менее 0,5 м.д.
Константы спин-спинового взаимодействия
О структурной зависимости КССВ цротонов в насыщенных молекулах подробно сообщалось в разделе I.I.I. в,г (стр. 12 ). Рассмотрим толькш особенности спин-спинового взаимодействия в молекулах содержащих двойные связи и ароматических системах. Для вициналь 2 ных КССВ протонов при Sp -углероде также выполняется соотношение типа Карплуса, и так как здесь обычно не наблюдаются торсионные углы, отличные от 0 или 90, то оно выражается лишь в соотношении Л"тоанс пис » всегда выполняющимся в олефинах. Были установлены также и соотношения между yJHH » длиной Rnp и порядком %-связи Рп в циклических олефиновых системах. Так для ше На основе сходных корреляций между J и длиной С-С связи или порядком It -связи может быть получена важная информация й любой циклической системе, содержащей 7Г-связи. В частности, факты альтернирования или постоянства величин Jm в соседствующих фрагментах НС СН используются для различения локализованных (оле-финовых) и делокализованных (ароматических) циклических -систем [89,90] . В ненасыщенных системах также как и в насыщенных наблюдается уменьшение вицинальной КССВ при введении в фрагмент H-G-C-H электроотрицательного заместителя. Для замещенных этиленов получены соотношения [5, стр. ПО]: где АЕ=Е(Х)- Е(Н) - изменение электроотрицательности по сравнению с водородом. Аналогичная зависимость существует и в ароматичесішх системах.
Так, например, в монозамещенных бензолах при переходе от Ll к F J орто изменяется от 6,7 до 8,4 Гц [9l]. Иллюстрацией этого факта служит сравнение t/0DT0 в бензоле и пиридине (табл.2-3). Одновременное влияние электроотрицательного гетероатома и порядка -связи на г! хорошо просматривается в N-замещенных 2,2-дигидропиридинах [84, стр.304] п Недостающая структурная информация в ненасыщенных системах НН очень часто может быть получена и из величин дальних КССВ ( п $г 4). Связь дальних КССВ со стереохимией и электронным строением соединений, содержащих ненасыщенные связи и ароматические циклы, успешно исследуют с помощью модели, разделяющей передачу ССВ - и -электронами [32,97] (см. формулу I.II,стр. 16 ). Причем, nJ(d ) в ненасыщенных соединениях определяется величиной соответствующей КССВ в насыщенных аналогах и имеет такую же пространственную зависимость, anJCu:) отражает степень делокализации электронов и имеет зависимость только от угловой ориентации соответствующих 2р2 -орбиталей в молекуле. Так как nJ(d ), за редким исключением,быстро уменьшается с ростом п и для її 4 оказывается ; чаще всего, меньше J( ) , a nJCfc) меняет знак в зависимости от количества связей, разделяющих протоны, то для п = 4 ( JCft) о) и n = 5 ( J(ir) о ) необходимо учитывать большую положительную величину J( d )при расположении взаимодействующих протонов в одной плоскости в ситуациях "W" или мзиг-заг": В 1-ом случае это может дать очень малую суммарную величину 4J , а во втором случае большую положительную величину 5J . Для n 6 общепринятым считается рассмотрение только -вклада, так KaK6J(d) пренебрежимо мал. Квантово-химические расчеты методом валентных связей (ВС) [32J дали следующие угловые зависимости 4J(1 )во фрагменте Н-С = С-н С аллильной" КССВ) и 5J(TC)во фрагменте Н-С-С = С-С-Н7 ( гомоаллильной" КССВ) где р и ф1 двугранные углы между направлением соответствующих С-Н-связей и 2р2 -орбиталями sp -гибридизированных атомов углерода Для этих формул наблюдалось удовлетворительное согласие с экспериментом [32]. В общем случае для Т-вкладов в дальние КССВ в этой работе [32] предложено выражение где г и s обозначают количество простых и двойных С-С связей, соответственно. При этом n = r+s + 2. Формула (2.10) дала хорошее согласие для всех величин nJ в октатетраеновом фрагменте, измеренных экспериментально [98] . При рассмотрении дальних КССВ необходимо также учитывать возможность передачи ССВ по нескольким равнозначным путям, что приводит к критическому увеличению их величин. Ярким примером ненасыщенных систем такого рода является 1,4-дигидробензол-. [5, стр.И8]
Нитро- и бромпроизводные и продукты восстановления
При нитровании пиридо [і,2-а] бензимидазола (XXXI) были выделены два его мононитропроизводных изомера (ХХХП, ХХХШ), а при броми-ровании только одно монобромпроизводное (ХХХІУ). Положение нитро-груплы и атома брома в этих соединениях было неизвестно. Анализ спектров ПМР нитропроизводных ХХХП и ХХХШ (табл. 2-22 и 2-23) показал, что первое из них, которое было получено с очень малым выходом, представляет либо 6- либо 9-нитроизомер. Чрезвычайно малые количества выделенного продукта не дали возможности получить для то него данные ЯМР- С, которые могли бы позволить сделать объективный выбор между этими двумя структурами. Предпочтение 6-нитроизо-меру было сделано на основании литературных данных квантово-хими-ческих расчетов сходных структур [130], согласно которым ТС -заряд на Cg в незамещенной молекуле (XXXI) повышен, по сравнению с Cg, что облегчает электрофильное замещение по Cg. К тому же,это положение стерически более доступно. Для второго нитропроизводного (ХХХШ), получавшегося с большим выходом, данные анализа спектра ПМР (табл. 2-22 и 2-23) оставляли альтернативу 7- или 8-нитроизомера.
Но здесь,в отличие от первого случая, анализ химических сдвигов углерода-13 при сравнении с исходным продуктом (табл.2-24) позволил сделать однозначный выбор (см. ниже) ; А именно, продукт представляет 7-нитропиридо[і,2-а]-бензимидазол". Параметры ПМР бромпроизводного (ХХХІУ) (табл.2-22, 2-23) также как и в предыдущем случае, сохраняли произвол при выборе между 7- и 8-замещенным. Однако, здесь вероятность изменения центра электрофильного замещения при переходе от нитрования к бромирова-нию очень мала, что и определило наш выбор для этого продукта структуры 7-бромпиридо [і, 2-а] бензимидазола:. Положение двойной связи в продукте восстановления бензимида-зола ХХХУ определяется однозначно при анализе его спектра ПМР (рис. 2.9). Наиболее яркими доказательствами расположения олефино-вого фрагмента по-соседству с электроотрицательным Я-гетероатомом служат уменьшенная величина J тс (7,6 Гц, табл. 2-23) олефиновых протонов и исключительно большая разность их химических сдвигов (1,43 м.д., табл. 2-22). Наблюдавшаяся эффективная магнитная эквивалентность протонов в метиленовых группах свидетельствует о быстрой конверсии шестичленного гетероцикла, так что усредненные значения КССВ цис и TDaHC этих протонов оказались примерно равными между собой. Таким образом, нами было установлено, что дигидропроизводное ХХХУ является 3,4-дигидропиридо[і,2-а]бенз-имидазолом. Строение тетрагидропроизводного пиридо[і,2-а]бензимидазола (ХХХУІ) также подтверждается данными ПМР (табл. 2-22) .
Параметры шестичленного гетероцикла в производных ХХХП-ХХХІУ характерны не для ароматических, а для альтернантных сопряженных іґ-систем с локализацией 1Г-связей, как это уже отмечалось для исходного XXXI (стр. 120). На это указывают существенно большая, чем в пиридине разность химических сдвигов Ы- и в-протонов H-I и Н-2 (1,4ч-1,6 м.д., табл. 2-22), характерная для поляризованной олефиновой связи и отсутствие заметного инкремента химического сдвига в слабые поля для протона Н-3 в пара-положении к электроотрицательному N-гетероатому (табл. 2-22). Большая величина вицинальной КССВ J (9,14-9,3 Гц) и сзпцественное различие ее с величиной t/23 (6,7 7,0 1) служат также показателем неароматичности (табл. 2-23). Пренебрегая влиянием удаленного гетероатома, оценка порядков 7Г-связей по уравнению (2.6) для этих КССВ дает значения: Р = 0,88 и Р = 0,55, мало отличающиеся от этих параметров в бутадиене (0,89 и 0,45 [іЗО, стр. 16] ). Обращает внимание также относительно большая величина дальней КССВ i/j4 (1,04-1,2 Гц, табл. 2-23), сходная с соответствующей КССВ в 1,2-дигидробензоле [131] . Вицинальные КССВ протонов фениленового цикла в исходном соединении XXXI (табл. 2-23), где J67 и JQg (8,1 и 8,3 Гц) оказываются существенно большими, чем JTJQ (6,9 Гц), также указывают на частичную локализацию ЇЇ-связей в этом цикле. тя В работе были исследованы также и спектры ЯМР- С незамещенного (XXXI), нитропроизводного (ХХХШ) и тетрагидропроизводного (ХХХУІ) пиридобензимидазола (табл. 2-24 а). При отнесении химических сдвигов С в ішридо[і,2-а]бензимидазоле (XXXI) использовались значения КССВ -J QH, найденные по спектру без развязки от протонов и данные ЯМР 13С индолизинов (табл. 2-II) и 1-метил-2 этилбензимидазола (рис. 2.6) как модельных соединений. При этом тя для одной половины молекулы использовались химические сдвиги х С 1-азаиндолизина (см.табл. 2-II), а для другой - данные ЯМР- 3С бензимидазола (рис. 2.6). Удовлетворительное соответствие этих данных позволило уверенно отнести все химические сдвиги ненасыщенных атомов углерода как в исходном соединении (XXXI), так и в его тетрагидроцроизводном (ХХХУІ). В таблице 2-25, в качестве примера, приведено сравнение химических сдвигов хоС бензольного цикла этих молекул с данными для бензтлидазола (рис. 2.6). Наблюдается очень хорошее согласие этих данных, за исключением атома углерода Сда в исходном соединении. Этого и следовало ожидать, так
