Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Методы, физико-химические свойства и химическое поведение 4-алкнл-, 4-галоген- и 4-фенил-5-арил-2гЗ-дигидро-2,3-фурандионов (литературный обзор) 8
1.1. Методы синтеза 4-алкил-, 4-галоген- и 4-фенил-5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандионов (далее 4,5-
дизамещенных 2,3-дигидро-2,3-фурандионов) 8
1.1.1. Циклизация производных а,у-диоксобутановых кислот 8
1.1.2. Синтезы на основе оксалилхлорида 9
1.1.3. Введение заместителя в молекулу 2,3-дигидро-2,3-фурандиона. 10
1.1.4. Карбонилирование, приводящее к 2,3-дигндро-2,3-фу ранд ионам И
1.2. Физико-химические характеристики 4,5-дизамещенных 2,3-дигидро-2,3-фурандионов 11
1.3. Химические свойства 4,5-дизамещенных 2,3-дигидро-2,3-фурандионов 14
Реакции с мононуклеофилами 15
1.3.2. Взаимодействие с гидразинами и гидразонами 16
1.3.3. Взаимодействие с замешенными фосфоранами 18
1.3.4. Взаимодействие с алифатическими диазосоединениями 20
1.3.5. Взаимодействие с основаниями Шиффа 20
1.4. Термическое декарбонилирование 4,5-дизамещенных 2,3-дигидро-2,3-фурандиошв 21
1.4.1. Пути стабилизации ацилкетенов при отсутствии партнеров по взаимодействию 22
1.4.2. Взаимодействие с гетероку мул єнами 24
1.4.3. Взаимодействие с диазосоединеннями 25
1.5. Заключение 26
ГЛАВА 2 STRONG Взаимодействие енолов н енаминокетонов с оксалилхлоридом как метод синтеза 2,3-
диоксогетероциклов и генерирование фенил(гетерил)замещеннык а рои л кете нов на их основе
(обсуждение полученных результатов) STRONG 28
2.1. Постановка задачи 28
2.2. Синтез 1-арил-1-триметилсилокси-2-фенилэтенов и гетероциклических енаминокетонов 29
2.2.1. Синтез 1-арил-1-триметилснлокси-2-фенилэтенов 29
2.2.2. Синтез 2-(^-2-арил-2-гидрокси-1-этенил)-4Я-3,1-бензоксазин-4-онов 29
2.2.3. Синтез 3-арил--2-ароилметилен-1,23>4-тетрягндро-4-хнназолонов 35
2.2.4. Синтез '-2-ароилметилен-3,4-дигидро-2//-1,3-бензоксазин-4-онов 38
2.2.5. Синтез Е-2-ароилметилен-І-фенил-І,2,3,4-тетрагидро-4-хнназолонов 41
2.3. Синтез пятичленных 2,3-диоксогетероциклов реакцией енолов и енаминокетонов с оксалилхлоридом 44
2.3.1. Синтез 5-арші-4-фенил-2,3-дигидро-2,3-фурандионов 44
2.3.2. Синтез 2-(2-арнл~4,5-диоксо-4,5-дигидро-3-фурил)- 4Н-3,1-бензоксазин-4-онов 45
2.3.3. Синтез 4-арнл-3-ароил-1,2,4,5-тетрагидропирроло[1,2-а] хиназолин-1,2,5-трнонов 48
2.3.4. Синтез 3-ароил-2,9-дигидро-1Н-пирроло[2,1-Ь| [1,3]бензоксазин-1,2,9-трионов , 51
2.3.5. Синтез 3-ароил-4-фенил-1,2,4,9-тетрагидропирроло[2Л-Ь] хиназолик-1,2,9-трионов 53
2.4. Термолиз пятичленных 2,3-диоксогетероциклов как метод генерирования фенил(гетерил)замещенных ароилкетенов 55
2.4.1. Термолиз 5-арил-4-фенил-2,3-дигидро-2,3~фурандионов как метод генерирования ароил(фенил)кетенов 55
2.4.2. Термолиз 2-(2-арил-4,5-диоксо-4,5-дигидро-3-фурил)-4Я-ЗЛ-бензоксазин-4-онов как метод генерирования ароил(ЗД-бензоксазин-2-ил)кетенов 76
2.4.3. Термолиз 4-арил-3-ароил-1,2,4,5-тетра гидропирроло[1,2-а J хнназолин-1,2,5-трионов как метод генерирования ароил{хиназолин-2-ил)кетеиов 81
2.4.4. Термолиз 3-ароил-2,9-дигидро-Ш-пирроло[2,1-Ь] [1,3]бензоксазин-1,2,9-трионов как метод генерирования ароил(1,3-&ензоксазин-2-ил)кетснов 84
ГЛАВА 3. Экспериментальная часть 87
Выводы 108
Приложение 110
Итература
- Циклизация производных а,у-диоксобутановых кислот
- Пути стабилизации ацилкетенов при отсутствии партнеров по взаимодействию
- Синтез 1-арил-1-триметилсилокси-2-фенилэтенов и гетероциклических енаминокетонов
- Термолиз 4-арил-3-ароил-1,2,4,5-тетра гидропирроло[1,2-а J хнназолин-1,2,5-трионов как метод генерирования ароил{хиназолин-2-ил)кетеиов
Введение к работе
Актуальность темы. Одной из важных задач, стоящих сегодня перед синтетической органической химией, является поиск соединений, на основе которых возможна разработка методов получения различных классов гетероциклических соединений, в том числе обладающих полезными свойствами. Этим требованиям во многом удовлетворяют пятичленные 2,3-диоксогетероциклы (2,3-дигндро-2,3-фурандионы и 2,3-дигидро-2,3-пирролдионы), поэтому растущий интерес к ним со стороны синтетиков закономерен.
Наиболее распространенным методом построения 2,3-Дигидро-2,3-пирролдионового, а в последние годы и 2,3-дигидро-2,3-фурандионового циклов служит реакция енаминов, енаминокетонов или енолов с оксалилхлоридом, поэтому представляло интерес разработать методы синтеза новых енолов и енаминокетонов и исследовать возможности синтеза 2,3-диоксогетероциклов на основе их реакций с оксалилхлоридом. Особый интерес представляло выяснение причин реализации одного из двух направлений взаимодействия, в том числе условий проведения и структурных особенностей исходных соединений в указанных реакциях, приводящих к одному из двух классов 2,3-диоксогетероциклов.
Термолиз пятичленных 2,3-диоксогетероциклов - удобный способ
генерирования высокореакционных функциональнозамещенных
гетерокумуленов - ацилкетенов, имидоилкетенов, ацил(имидоил)кетенов, имеющих альтернативные возможности участия в реакции [4+2] циклоприсоединения с активными диенофилами как ацилкетеновым, так и имидоилкетеновым фрагментами с образованием соответствующих щестичленных гетероциклов с одним или двумя гетероатомами. Исследование факторов, влияющих на реализацию того или иного направления циклоприсоединения позволяет разработать регио- и
стереоселективные методы построения разнообразных гетероциклических систем.
Цель работы. 1. Разработать способы синтеза енолов и енаминокетонов,
в том числе гетероциклических: 1-арил-1-триметилсшкжси-2-фенилэтенов, 2-
(2-г-арил-2-гидрокси-1 -этенил)-2,4-дигидро-1Я-3,1 -бензоксазин-4-онов, 3 -
арил--2-ароилметилен-1,2,3,4-тетрагидро-4-хиназолонов, -2-ароилмети-
лен-3,4-дигидро-2#-1,3-бензоксазин-4-онов, -2-ароилметилен-1 -фенил-
1,2,3,4-тетрагидро-4-хиназолонов. 2. Разработать методы синтеза новых пяти-членных 2,3-диоксогетероциклов на основе реакции полученных енолов и енаминокетонов с оксалилхлоридом. 3. Исследовать реакции термолиза полученных 2,3-диоксогетероциклов.
Научная новизна. Впервые разработаны методы синтеза новых енолов и енаминокетонов класса 1,3- и 3,1-бензоксазинонов, 4-хиназолонов. С помощью спектральных методов установлено, что они существуют в форме с внутримолекулярной водородной связью Н-хелатного типа, причем в 1,3-бензоксазинонах и 4-хиназолонах атом водорода локализован у атома азота енаминокетонного фрагмента, а в ЗД-бензоксазинонах - у атома кислорода этого фрагмента.
Установлено, что на направление реакции гетероциклических енаминокетонов с оксалилхлоридом оказывает влияние локализация протона в исходном енаминокетонном фрагменте - «истинные» енаминокетоны образуют в данных реакциях гетерено[а]-2,3-дигидро-2,3-пирролдионы, а таутомерные им гидроксиенимины - гетерилзамещенные фурандионы.
Впервые изучены реакции термического декарбонилирования новых 2,3-диоксогетероциклов и установлено, что они являются удобными источниками генерирования новых функциональнозамещенных гетерокумуленов - ароил(фенил)кетенов и гетероциклических ароил(имидоил)кетенов.
Изучены реакции [4+2]циклоприсоединения новых
фенил(гетерил)замещенных ароилкетенов. Показано, что гетероциклические ароил(имидоил)кетены стабилизируются в отсутствии партнеров по взаимодействию путем межмолекулярной [4+2]циклодимеризации с участием имидоилкетенового фрагмента одной молекулы кетена и связи С=С кетенового фрагмента другой молекулы кетена с последующей [1,3]ацилотропной перегруппировкой. В случае же перехвата ароил(3,1-бензоксазинил)кетенов азометанами в реакции циклоприсоединения участвует ароилкетеновый, а не имидоилкетеновый фрагмент.
Практическая ценность. Разработаны препаративные методы синтеза неописанных ранее 1-арил-1-триметилсилокси-2-фенилэтенов, о-карбокси-анилидов ароилуксуных кислот, 2-(7-2-арил-2-гидрокси-1-этенил)-4Я-3,1-бензоксазин-4-онов, 3-арил--2-ароилметилен-1,2,3,4-тетрагидро-4-хиназоло-нов, -2-ароилметилен-3,4-дигидро-2Я-1,3-бензоксазин-4-онов, -2-ароил-метилен-1-фенил-1,2,3,4-тетрагидро-4-хиназолонов, 5-арил-4-фенил-2,3-ди-гидро-2,3-фурандионов, 2-(2-арил-4,5-диоксо-4,5-дигидро-3-фурил)-4Я-3,1-бензоксазин-4-онов, 4-арил-З-ароил-1,2,4,5-тетрагидропирроло[1,2-а]хиназо-лин-1,2,5-трион, 3-ароил-2,9-дигадро-1Я-пирроло[2Д-Ь][1,3]бензоксазин-1,2,9-трионов, 3-ароил-4-фенил-1,2,4,9-тетрагидропирроло[2Д-Ь]хиназолин-1,2,9-трионов, 6-арил-3-ароил-3,5-дифенил-3,4-дигидро-2Я-пиран-2,4-дионов, б-арил-4-арошіокси-3,5-дифенил-2Я-пнран-2-онов, 2,6-диарил-5-фенил-4Я~ 1,3-диоксин-4-онов, 6-(2,5-диметилфенил)-5-фенил-4-оксо-4Я-1,3-диоксин-2-спироциклоалканов, 6-(2,5-диметилфенил)-5 -фенил-4-оксо-4Я-1,3-диоксин-2-спиро-2'-адамантана, 2,3,6-триарил-5-фенил-3,4-дигидро-2#-1,3-оксазин-4-онов, 5-арил-4-ароил-1 -бензил-4-фенил-2,3,4,5-тетрагидро- 1Я-пиррол-2,3-дионов, 6-арил-5-фенил-2-циклогексилимино-3-циклогексил-3,4-дигидро-2Я-1,3-оксазин-4-онов, 6-арил-2-(и-диметиламинофенил)-5-фенил-4Я-1,3-окса-зин-4-онов, ариламидов бензоил(фенил)уксусной кислоты» 4-ароил-З-ароилокси-2-(4-оксо-4Я-3,1 -бензоксазин-2-ил)-1,6-дигидропиридо[ 1,2-а] [3,1 ]бензоксазин-1,6-дионов, 5-арил-4-бензоил-3-бензоилокси-2-(3-арил-4-
оксо-3,4-дигидро-2-хиназолинил)-5,6-дигидро-1 Н-пиридо[ 1,2-а] хиназолин-1,6-дионов, 4-ароил-3-ароилокси-2-(4-оксо-4#-1,3-бензоксазин-2-ил)-1,10-ди-гидропиридо[2Д-Ь][1,3]бензоксазин-1,10-дионов, 2-(6-арил-3-л-метоксифе-нил-4-оксо-2-п-фторфенил-3,4-дигидро-2Я-1,3-оксазин-5-ил)-4Я-ЗД-бензок-сазин-4-онов.
Предлагаемые методы просты по выполнению, позволяют получать соединения с заданной комбинацией заместителей и могут быть использованы как препаративные в синтетической органической химии.
Публикации* По материалам диссертации опубликованы 18 работ (в том числе 6 статей в центральной печати), получено 1 решение на выдачу патента РФ.
Апробация. Результаты работы доложены на III Уральской конференции «Енамины в органическом синтезе» (Пермь, 1999), на молодежных научных школах по органической химии (Екатеринбург, 2000, 2002, 2004), на 1-ой Всероссийской конференции по химии гетероциклов, посвященной 85-летию со дня рождения А.Н. Коста (Суздаль, 2000), на школе молодых ученых «Органическая химия в XX веке» (Москва, 2000), на 3-ем Всероссийском симпозиуме по органической химии «Стратегия и тактика органического синтеза» (Ярославль, 2001), на Международной научной конференции «Органическая химия. Биологически активные вещества. Новые материалы.» (Пермь, 2001), на 1-ой Международной конференции «Химия и биологическая активность азотистых гетероциклов и алкалоидов» (Москва, 2001), на YSCOS-3 «Organic Synthesis in the New Century» (Saint-Petersburg, Russia, 2002), на 2-ой Международной научной конференции «Химия и биологическая активность кислород- и серусодержащих гетероциклов» (Москва, 2003).
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа общим числом 125 страниц машинописного текста состоит из введения, обзора литературы, обсуждения результатов собственных исследований,
экспериментальной части и выводов, содержит одно приложение и два рисунка. Список литературы включает 104 наименования работ отечественных и зарубежных авторов.
Благодарность. Настоящая работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (гранты №№ 98-03-32888, 01-03-32641, 02-03-96411, 02-03-06605, 03-03-06634, 04-03-96033, 04-03-33024) и Министерства Образования РФ (фант № А03-2Л1-55). Спектры ЯМР сняты в ЦКП «Урал-ЯМР» г. Екатеринбург (Кодесс М.И.). Рентгеноструктурные исследования выполнены в Институте Проблем Химической Физики РАН г. Черноголовка (к.ф.-м.н. Алиев З.Г.). Исследование антимикробной активности проводились на базе ЕНИ при ПермГУ (зав. лабораторией по изучению биологически активных веществ Александрова Г.А.)-
Циклизация производных а,у-диоксобутановых кислот
Разработка методов синтеза замещенных 2,3-дигидро-2,3-фурандионов и исследование их химических превращений начались в 1967г. после публикации работы Э. Циглера с сотрудниками [1], в которой описывался синтез 4-бензоил-5-фенил-2,3-ДИгидро-2,3-фурандиона взаимодействием дибензоилметана с оксалилхлоридом. С этого момента началось интенсивное развитие химии замещенных 2,3-дигидро-2,3-фурандионов [2], продолжающееся и по настоящее время. Как показали исследования, химические превращения фурандионов существенным образом зависят от наличия и структуры заместителей в положениях 4 и 5 фурандионового цикла. В настоящем обзоре рассматриваются методы синтеза и химические превращения известных к началу проведения настоящих исследований 4-замещенных 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандионов, содержащих в положении 4 атом галогена, алкильный или фенильный заместители. Методы синтеза 4-алкил-, 4-галоген- и 4-фенил-5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандионов (далее 4,5-дизамещенных 2,3-дигидро-2,3-фурандионое).
Существующие методы синтеза замещенных 2,3-дигидро-2,3-фурандионов неравноценны. Некоторые методы являются препаративными, а некоторые представляют собой скорее теоретический интерес и на практике не используются.
Циклизация производных а,у-диоксобутановых кислот. Эфиры р-метилзамещенных ароилпировиноградных кислот, полученные конденсацией арилэтилкетонов с диэтилоксалатом, в присутствии эквимолярного количества метилата натрия [3] или метилированием эфиров ароилпировиноградных кислот йодистым метилом в присутствии поташа [4], при нагревании циклизуются в 5-арил-4-метил-2,3-дигидро-2,3-фурандионы [3,4].
Алкиловые эфиры 2-оксобензо[с]циклогептан-1-глиоксиловой кислоты, полученные конденсацией бензо[Ь]циклогептан-2-она с диалкилоксалатами, также при нагревании в вакууме циклизуются в бензо[3,4]циклогепта[2,1-Ь]фуран-2,3-дион [5].
Удобным методом синтеза замещенных 2,3-ДИгидро-2,3-фурандионов является реакция триметилсил иловых эфиров енолов метилкетонов с оксалилхлоридом [6-8]; выходы обычно хорошие.
В методе имеются ограничения по структуре исходных силиловых эфиров. Введение некоторых заместителей изменяет направление реакции, приводя к иным, нежели искомые замещенные 2,3 -дигидро-2,3-фурандионы, продуктам [8]. О
В мягких условиях бензоилметилентрифенилфосфор ан реагирует с оксалилхлоридом с образованием нестабильного 4-(4,5-дигидро-4,5-диоксо 2-фенил-3-фурил)трифенилфосфонийхлорида, который подвергается быстрому гидролизу с образованием трифенилфосфонийхлорида бензоилпировиноградной кислоты [9].
Введение заместителя в молекулу 2,3-дигидро-2,3-фурандиона. Галогенированием 5-арил-2,3-Дигидро-2,3-фурандионов в среде инертного растворителя получены 5-арил-4-бром- и 5-арил-4-хлор-2,3-дигидро-2,3-фурандионы [10]. Карбонилирование, приводящее к 2,3-дигидро-2,3-фурандионам. При каталитическом карбонилировании 2-бром-1 -фенил-1,3 -бутадиена образуется 4-бензилиден-5-метилтетрагидро-2,3-фурандион, изомериизую-щийся на силикагеле в 4-бензил-5-метил-2,3-дигидро-2,3-фурандион [11,12].
При каталитическом карбонилировании а-винилкоричной кислоты в присутствии цианида никеля по схеме, близкой к вышеприведенной, но включающей промежуточное декарбоксилирование, также образуется 4-бензил-5-метил-2,3-дигидро-2,3-фурандион [12,13]. Физико-химические характеристики 4,5-дизамещенных 2,3-дигидро 2,3-фурандионов. В литературе имеются данные о длинах связи (в А) и углах между валентностями, найденные путем рентгеноструктурного анализа (РСА) 4-метоксикарбонил-5-«-хлорфенил-2,3-дигидро-2,3-фурандиона [14]. Как следует из этих данных [14], молекула этого фурандиона имеет плоскостное Рис.1 Длины связей (е А) е фурандионовом фрагменте 4-метокс икарбонил-5-п-хлорфенил-2,3-дигидро-2,3-фурандиона. Рис.2 Валентные углы (в градусах) в фурандионовом фрагменте 4-метоксикарбонил-5-п хлорфенил-2} З-дигидро-2,3-фурандиона.
В ИК спектрах 4,5-дизамещенных 2,3-дигидро-2,3-фурандионов имеются полосы валентных колебаний групп С2=0 и С3=0, причем полоса валентных колебаний лактонного карбонила находится в более высокочастотной области ИК спектров (vc=o=1810-I845 см"1) в отличии от полосы кетонного карбонила (vc=0=1710-1735 см"1) [4,6,7,10-13]. Положение полосы кетонного карбонила существенно зависит от природы заместителя у атома С4 [4,6,7,10-13].
В масс-спектрах 4,5-дизамещенных 2,3-дигидро-2,3-фурандионов, как правило, имеется пик молекулярного иона [10,11,14]. Основное направление его фрагментации — выброс молекулы оксида углерода (II) [10,14] с образованием ион радикала ацилкетена [R,COCR2=C=0]+ .
Пути стабилизации ацилкетенов при отсутствии партнеров по взаимодействию
Замещенные 2,3-дигидро-2,3-фурандионы являются веществами термически неустойчивыми и разлагаются при температурах, близких к температурам их плавления (130-140С). В растворах температура термолиза снижается на 50-70С.
Установлено, что замещенные 2,3-дигидро-2,3-фурандионы при нагревании подвергаются декарбонилированию (отщепляют молекулу оксида углерода (II)) и превращаются в реакционноспособные ацилкетены [6,10,27-30].
В 1984г К. Вентрупу с сотр. при помощи вакуумного флеш-пиролиза удалось спектрально охарактеризовать дибензоилкетен, полученный из 4-бензоил-5-фенил-2,3-дигидро-2,3-фурандиона [31], по полосе поглощения кетенового фрагмента при 2140 см"1, наблюдаемой при -196 С в ИК спектре [31]. При повышении температуры до -79С поглощение исчезает, что свидетельствует о неустойчивости дибензоилкетена.
Козловым А.П. с сотрудниками изучена кинетика химического декарбонилирования 5-арил-4-галоген-2,3-дигвдро-2,3-фурандионов методом волюмометрии и установлено, что полярные растворители несколько замедляют его скорость, что указывает на меньшую полярность переходного состояния реакции по сравнению с исходным состоянием. Сделан вывод, что декарбонилирование 5-арил-4-галоген-2,3-дигидро-2,3-фурандионов является реакцией хелетропного [я25+б28+б2з]циклоэлиминирования и что при введении атома галогена в молекулу 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандионов процесс их декарбонилирования становится менее согласованным по сравнению с таковыми 4-незамещенных аналогов без принципиальных изменений в механизме [10]. а-Замещенные ароилкетены, образующиеся при термолизе 4,5-дизамещенных 2,3-дигидро-2,3-фурандионов, могут вступать в реакцию [4+2]циклоприсоединения с альдегидами, кетонами, нитрилами, изоцианидами и различными гетерокумуленами [32], а в отсутствии партнеров по взаимодействию стабилизируются внутри- или межмолекулярно.
Наиболее распространенный путь стабилизации -реакция [4+2]циклоприсоединения, причем одна молекула ацилкетена участвует в реакции в качестве диена сопряженной системой связей 0=С-С=С=, а другая в качестве диенофила -С=С= связью кетенового фрагмента.
В случае циклического а-оксокетена, полученного из бензо[3,4]циклогекса[2Д-Ь]фуран-2,3-ДИОна, по описанной схеме образуется соответствующее гетероциклическое спиросоединение [6,33].
По аналогичной схеме с образованием замещенных 2-пиранонов происходит стабилизация ароил(фенил)- и ароил(метил)кетенов, генерируемых термолизом 5-арил-4-фенил- и 5-арил-4-метил-2,3 дигидро-2,3-фурандионов [6,27,28,34].
Аналогично, с образованием ароил(галоген)кетенов, протекает термолиз 5-арил-4-галоген-2,3-дигидро-2,3-фурандионов. Однако, у образовавшихся 3,5-дибром-6-арил-3-ароил-2,3-ішрандионов в процессе выделения из сферы реакции под действием влаги воздуха один атом брома электрофильно замещается на атом водорода и в качестве конечных продуктов выделены 6-арил-3-ароил-5-бром-4-гидрокси-2-пираноны. Димер, содержащий два атома галогена, выделен лишь в случае термолиза 3-/7-толил-4-хлор-2,3-дигидро-2,3-фурандиона. Авторы предполагают, что первоначально диазоалкан атакует обладающий наибольшей электрофильностью атом углерода кетенового фрагмента ароилкетена, образующегося при декарбонилировании 5-арил-4 бром-2,3-дигидро-2,3-фурандионов, а промежуточный диазобетаин разлагается с выделением молекулы азота с циклизацией в неустойчивый циклопропанон. Последний вновь подвергается рециклизации за счет разрыва связи в циклопропаноновом цикле, прочность которого ослаблена вследствие электроноакцепторного воздействия двух карбонильных групп в нем.
В случае термолиза 5-арил-4-метил-2,3-дигидро-2,3-фурандионов в присутствии дибензоилдиазометана образуются только 6-арил-3-ароил-3,5-диметил-3,4-дигидро-2//-пиран-2-оны - димеры ароилкетенов. По-видимому, как отмечают авторы, в условиях термолиза диазокетон подвергается разложению, что мешает протеканию реакции [4+2]циклоприсоединения между ним и ароилкетеном [29].
Таким образом, обзор литературных данных по методам получения и химическим свойствам 4-алкил-, 4-галоген- и 4-фенил-5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандионов свидетельствует о том, что методики их получения просты По исполнению и не требуют сложного оборудования, а выходы, как правило, хорошие [1,3,4-14]. В тоже время химическое поведение этих 4,5-дизамещенных 2,3-дигидро-2,3-фуранд ионов весьма интересно и разнообразно. На их основе можно получать гетероциклы, отличающиеся размером цикла, количеством и взаимным расположением гетероатомов [7,10,16-36], многие из которых весьма затруднительно получать иными способами, что придает особую ценность этим методам синтеза для химии гетероциклов.
Синтез 1-арил-1-триметилсилокси-2-фенилэтенов и гетероциклических енаминокетонов
Как видно из последних обзоров литературы [37,38], посвященных пятич ленным 2,3-диоксогетероциклам, основным методом замыкания фурандионового и пирролдионового циклов служит реакция енолов, енаминов или енаминокетонов с оксалилхлоридом. Представляло интерес разработать методы синтеза новых енолов и гетероциклических енаминокетонов ряда арил(бензил)кетона, 1,3- и 3,1-бензоксазинов, 4-хиназолонов и исследовать возможности синтеза на основе их взаимодействия с оксалилхлоридом новых пятичленных 2,3-диоксогетероциклов класса 4-фенил- и 4-гетерил-2,3-дигидро-2,3-фурандионов и гетерено[а]-2,3-дигидро-2,3-пирролдионов.
Реакция термического декарбонилирования [хелетропного
циклоэлиминирования молекулы оксида углерода (II)] 2,3-дигидро-2,3-фурандионов и 2,3-дигидро-2,3-пирролдионов является удобным методом генерирования функциональнозамещенных ацилгетерокумуленов -ацилкетенов, имидоилкетенов, ацил(имидоил)кетенов. Особенно интересны с практической точки зрения именно ацил(имидоил)кетены, поскольку у них имеются альтернативные возможности участия в межмолекулярных реакциях циклоприсоединения как ацилкетеновым, так и имидоилкетеновым фрагментами. Представляло интерес исследовать реакции термического декарбонилирования новых 2,3-диоксогетероциклов и возможности генерирования на их основе новых представителей класса гетерокумуленов, а именно, фенил(гетерил)замещенных ароилкетенов, стабилизирующихся путем реакций [4+2] циклоприсоединения в качестве диенов с активными диенофилами.
Синтез арилбензилкетонов (1а-в) - предшественников 1-арил-1 триметилсилокси-2-фенилэтенов - проводили по известной методике [39] ацилированием по Фриделю-Крафтсу ароматичесісих углеводородов хлорангидридом фенилуксусной кислоты в присутствии хлорида алюминия.
Нами была предложена теоретически и осуществлена следующая схема синтеза 2-(-2-арил-2-гидрокси-1 -этенил)-4Я-3,1 -бензоксазин-4-онов (5).
В литературе описаны два удобных метода получения амидов ароилуксусных кислот - ароилацетилирование аминов [41] и амидов [42] ароилкетенами, генерируемыми при термолизе 6-арил-2,2-диметил-4//-1,3-диоксин-4-онов, и реакция этилбензоилацетата с ариламинами [43]. Нами для получения о-карбоксианилидов ароилуксусных кислот 4 использовался первый из двух вышеописанных методов.
Необходимые для реакции 6-аршт-2,2-диметил-4//-1,3-диоксин-4-оны (За-е) получали по известной методике [41] — термолизом 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандионов в присутствии ацетона.
При термолизе диоксинонов (За-е) в присутствии антраниловой кислоты, проводимом путем кипячения растворов реагентов в л -ксилоле при 138-140С в течение 10-15 мин, происходит элиминирование молекулы ацетона и генерирование ароилкетенов, ацилирующих антраниловую кислоту по атому азота аминогруппы с образованием о-карбоксианилидов ароилуксусных кислот (4а-е) [44].
Термолиз 4-арил-3-ароил-1,2,4,5-тетра гидропирроло[1,2-а J хнназолин-1,2,5-трионов как метод генерирования ароил{хиназолин-2-ил)кетеиов
Нами, при взаимодействии фурандионов (12а,в) с л-диметиламино-бензонитрилом, проводимом путем выдерживания раствора реагентов в среде даутерма А при температуре 140-145С в течение 20-30 минут, выделены 6-арил-2-(и-диметиламинофенил)-5-фенил-4Я-1,3-оксазин-4-оны (29а,б) [85].
Соединения (29а,б) бесцветные кристаллические вещества, легкорастворимые в хлороформе, труднорастворимые в 2-пропаноле, нерастворимые в алканах и воде.
В ИК спектрах соединений (29а,б) поглощение в области выше 3000 см"1 отсутствует, присутствуют полосы валентных колебаний лактамной карбонильной группы 1,3-оксазин-4-онового цикла в области 1660-1680 см 1 и связи C=N оксазинонового цикла в области 1620-1621 см"1, причем положение полос хорошо согласуется с таковым в ИК спектрах 5-незамещенных аналогов [95].
В спектрах ЯМР Н соединений (29а,б), снятых в растворе в ДМСО-ёб, присутствуют синглеты протонов метильных групп при 2.32 и 2.42 м.д. [у соединения (296)], синглет протонов диметиламиногруппы в области 3.07-3.12 м.д. и группа сигналов ароматических протонов в области 6.60-8.08 м.д.
В масс-спектре соединения (29а) имеются пики следующих ионов [m/z] CU, %): 368 (5) [M]+, 146 (100) [H-(CH3)2NC6H40N]+.
Образование соединений (28, 29) происходит, по-видимому, вследствие термического декарбонилирования фурандионов (12) с образованием ароил(фенил)кетенов Иб, участвующих в реакции [4+2]циклоприсоединения ароилкетеновым фрагментом С=С-00 в качестве диена по C=N связи дициклогексилкарбодиимида или C=N связи и-диметиламинобензонитрила.
Выдерживание раствора 2-бензил-2,5,6-трифенил-4#-1,3-диоксин-4-она (23г) в среде инертного апротонного растворителя (даутерма А) при температуре 230-235С в течение 5-Ю минут приводит к образованию 4-бензоилокси-3,5,6-трифенил-2#-пиран-2-она (22а), идентифицированного путем сравнения с заведомо известным образцом, полученным нами ранее.
При выдерживании раствора диоксинона (23г) в даутерме А при 240-242С в течение 20-25 минут в присутствии ариламинов образуются ариламиды бензоил(фенил)уксусной кислоты (30а,б) [62].
Амиды (30а,б) - бесцветные кристаллические вещества, легкорастворимые в хлороформе, этилацетате, труднорастворимые в 2-пропаноле, нерастворимые в воде и алканах.
В ИК спектрах амидов (30а,б) присутствуют полосы валентных колебаний группы NH в области 3300-3320 см"1, амидной карбонильной группы С1=0 в области 1668-1670 см"1, кетонной группы С3=0 в области 1689-1690 см , полоса «амид II» в области 1560-1570 см .
В спектрах ЯМР Н амидов (30а,б), снятых в растворе в ДМСО- 16, присутствуют синглет протонов метил ьной группы при 2.28 м.д., синглет протонов метоксигруппы при 3.70 м.д., синглет метинового протона С2Н в области 5.90-5.94 м.д., группа сигналов ароматических протонов в области 6.85-8.05 м.д. и синглет протона группы NH в области 10.10-10.29 м.д.
Структура амида (30а) подтверждена встречным синтезом — термолизом л-толиламида 2,4-диоксо-3,4-дифенилбутановой кислоты [7].
Образование соединений (22, 30) происходит, по-видимому, вследствие ретро-реакции Дильса-Альдера: отщепления молекулы бензилфенилкетона из диоксинона (23г) и генерирования бензоил(фенил)кетена И6, вступающего в реакцию [4+2] цикло димеризации с образованием соответствующего димера или ацилирующего ароматические амины с образованием амидов.
Термолиз 2-(2-арил-4,5-диоксо-4,5-дигидро-3-фурил)-4гУ-3,1 бензоксазин-4-онов как метод генерирования а роил (3,1 -бензоксазин-2-ил)кетенов [4+2/циклодимеризация ароил(3,1-бензоксазин-2-ил)кете-нов Известно, что ароил(3-арилхиноксалин-2-ил)кетены, генерируемые при термическом декарбонилировании 5-арил-4-хиноксалинил-2,3-дигидро-2,3-фурандионов, стабилизируются путем [4+2] цикл одимеризации, причем одна молекула кетена играет роль диена имидоилкетеновым фрагментом, а другая - диенофила - связью С=С кетенового фрагмента, с последующей [1,3]миграцией ароильной группы и образованием 4-ароил-3-ароилокси-5-арил-2-(3-арил-2-хиноксалинил)-1Я-лиридо[1,2-а]хиноксалин-1-онов [98], структура которых подтверждена данными РСА. выдерживании растворов 2-(2-арил-4,5-диоксо-4,5-дигидро фурил)-4/7-3,1-бензоксазин-4-онов (14а,б) в среде инертного апротонного растворителя (n-ксилола) при температуре 135-140С в течение 2 часов получены 4-ароил-3-ароилокси-2-(4-оксо-4/Г-3,1-бензоксазин-2 -ил )-1,6 дигидропиридо[ 1,2-а] [З Д ]бензоксазин-1,6-дионы (31а,б).
