Реакции a-литиированных циклических нитронов с электрофильными реагентами

Аннотация
дипломной
работы

Название
“ Реакции
-литиированных
циклических
нитронов с
электрофильными
реагентами”

Государственный
рубрикатор
научно-технической
информации
31.21.27

Вуз
- Новосибирский
государственный
университет

Год
завершения
работы 2002

Объем
работы 64 стр.

Количество
приложений
9 стр.

Количество
иллюстраций
0.

Количество
таблиц 6.

Количество
источников
литературы
90.

Характеристика
работы

Цель
научной работы.
Изучение
синтетических
возможностей
последовательности
реакций литиирование
альдонитронов
– электрофильное
замещение как
метода синтеза
-замещённых
нитронов и его
ограничений
на примере
циклических
альдонитронов
ряда 3-имидазолин-3-оксида,
пирролин-1-оксида
и дигидроизохинолин-2-оксида.
Изучение химических
свойств синтезированных
соединений.

Методы
проведенных
исследований.
Традиционные
методы синтетической
органической
химии в сочетании
со специфическими
методами работы
с высокореакционноспособными
литийорганическими
соединениями.
Установление
строения
синтезированных
веществ осуществлялось
с применением
современных
физических
методов – ИК,
УФ, ЯМР (1Н, 13С)
спектроскопии,
РСА, масс-спектрометрии.

Основные
результаты
научного
исследования.
Изучены синтетические
возможности
исследуемой
последовательности
реакций литиирование
– электрофильное
замещение, в
частности,
показано, что:
-литиированные
производные
альдонитронов
реагируют с
a,b-ненасыщенными
карбонильными
соединениями
различного
строения по
типу 1,2-нуклеофильного
присоединения;
исследуемая
последовательность
реакций является
прямым методом
синтеза недоступных
ранее a-гетероатомзамещённых
нитронов, в
частности,
a-фенилселенил-
и a-дифенилфосфиноил
замещённых
нитронов; реакция
литиированного
производного
альдонитрона
1,2,2,5,5-пентаметил-3-имидазолин-3-оксида
с TsCl приводит
к образованию
a-хлорзамещённого
нитрона, а реакция
с TsF - к соответствующему
4-толуолсульфонильному
производному.
Обнаружено
неожиданное
превращение
1,2,2,5,5-пентаметил-4-хлор-3-имидазолин-3-оксида
в
4,4,5,6,6-пентаметил-5,6-дигидро-4Н-пирроло[3,4-с][1,2,5]­оксадиазол-­1-оксид.
Впервые синтезированы
a-ртуть-
и a-триэтилгермилзамещённые
нитроны, содержащие
связь a-углерод
– металл. Подобраны
условия, позволяющие
провести
литиирование
5,5-диметилпирролин-1-оксида,
содержащего
наряду с альдонитронной
группой, активную
метиленовую
группу, и последующую
реакцию с
электрофильными
реагентами
селективно
по альдонитронной
группе.

Обнаружено,
что рекция
металлированного
альдонитрона
3,3-диметил-3,4-дигидроизохинолин-2-оксида
с галогенпроизводными
проходит с
осложнением,
связанным,
видимо, со
склонностью
субстрата и
реагентов к
процессам
одноэлектронного
переноса. Обнаружено,
что в реакциях
-литиированных
производных
альдонитронов
с алкилгалогенидами
проявляются
не нуклеофильные,
а основные
свойства
литийорганических
соединений.

Наличие документа
об использовании
научных результатов
(да, нет)

/Шевелев
Т. Г. /

27.05.02

Новосибирский
Государственный
Университет

Факультет
естественных
наук

Кафедра
органической
химии

Специальность
органическая
химия

5 курс

Дипломная
работа

СтудентаШевелева
Т.Г.

ТЕМА:
Реакции -литиированных
циклических
нитронов с
электрофильными
реагентами.

Научный
руководитель
– к. х. н. Войнов
М.А.

Дата
представления
–

Дата
защиты -

Оценка
-

Новосибирск-2002

Оглавление.

Введение………………………………………………………………………………………3

1.
Реакции нитронов
с нуклеофильными
реагентами.
(Литературный
обзор). 5

1.1
Реакции с
С-нуклеофилами. 5

1.1.1
Реакции с
Mg-органическими
соединениями. 5

1.1.2.
Реакции с Li –
органическими
соединениями. 7

1.1.3.
Реакции
пространственно-затруднённых
нитронов с
металлоорганическими
реагентами.
8

1.1.4
Реакции
металлоорганических
соединений
с нитронами,
содержащими
другие функциональные
группы. 10

1.1.5.
Реакции с анионами
С-Н кислот. 11

1.2
Присоединение
нуклеофильных
реагентов к
хиральным
нитронам 13

1.3
Взаимодействие
с элеметоорганическими
соединениями. 14

2.
Взаимодействие
-литиированных
альдонитронов
с С-электрофилами. 16

2.1.
Взаимодействие
с a,b-ненасыщенными
карбонильными
соединениями. 16

2.2.
Взаимодействие
с карбонильными
соединениями. 20

2.3.
Взаимодействие
литиированных
производных
нитронов, содержащих
подвижные
атомы водорода,
с карбонильными
соединениями. 22

2.4.
Взаимодействие
с алкилгалогенидами. 25

3.
Синтез a-гетероатомзамещённых
нитронов. 27

3.1
Органические
производные
олова и ртути
как синтетические
эквиваленты
карбанионов
и их синтетические
возможности.
(Литературный
обзор). 27

3.1.1.
Оловоорганические
соединения. 27

3.1.2.
Ртутьорганические
соединения. 34

3.2
Синтез a-гетероатомзамещённых
нитронов. 38

Реакции
металлированного
производного
3,3-диметил-3,4-дигидро­изохинолин-2-оксида
с галогенсодержащими
электрофильными
реагентами.
48

4.
Экспериментальная
часть. 49

5.
Выводы. 58

6.
Список литературы. 59

7. Приложения……………………………………………………………………..65

Введение.

Нитроны, как
класс соединений,
привлекают
внимание
исследователей
на протяжении
последних
нескольких
десятилетий.
Это выражается
в постоянном
поиске новых
методов синтеза
нитронов, синтезе
новых, ранее
недоступных
представителей
этого класса
соединений
и выявлении
структур, обладающих
теми или иными
практически
полезными
свойствами
и представляющих
потенциальный
интерес для
использования
в различных
прикладных
областях знания.

Традиционно,
нитроны широко
используются
как исходные
соединения
в разнообразных
синтетических
стратегиях.1,2
Нитроны находят
применение
в качестве
светочувствительных
компонентов
различных
материалов,3
стабилизаторов
красителей
и полимеров.4
Кроме того,
нитроны обладают
широким спектром
биологической
активности5
и ингибируют
радикальные
процессы в
живых объектах.6
Широта областей
применения
нитронов делает
поиск новых
методов синтеза
представителей
этого класса
соединений
актуальной
синтетической
задачей. Сюда
же можно отнести
и поиск методов
химической
модификации
уже известных
представителей
этого класса,
с целью получения
новых производных,
содержащих,
в частности,
различные
заместители
у -атома
углерода нитронной
группы.

В последние
годы в Лаборатории
азотистых
соединений
НИОХ СО РАН
разрабатывается
новый подход
к синтезу
-замещенных
нитронов, основанный
на обращении
традиционной
(электрофильной)
реакционной
способности
альдонитронов.
Из литературы
известно, что
метиновый атом
водорода в
альдонитронах
обладает достаточно
высокой кислотностью
и может быть
отщеплён сильным
основанием7
с образованием
карбаниона,
стабилизированного
индуктивным
эффектом постоянно
действующего
диполя N-оксидной
группы.
8

Карбанионы
такого типа
в литературе
принято называть
дипольно-стабилизированными
карбанионами.9
Реакции металлированых
альдонитронов
с электрофильными
реагентами
позволили бы
синтезировать
ряд новых, ранее
неизвестных
соединений
данного класса,
отличающихся
заместителями
у -атома
углерода нитронной
группы, и расширили
бы представления
об этом классе
соединений
в целом. До начала
работ Лаборатории
азотистых
соединений
в литературе
отсутствовали
данные об
использовании
данного подхода
с целью химической
модификации
соединений,
содержащих
альдонитронный
фрагмент.

Недавно
было показано,
что альдонитроны
ряда 3-имидазолин-3-оксида,
пирролин-1-оксида,
2Н-имидазол-1-оксида
и 2Н-имидазол-1,3-диоксида
металлируются
литийдиизопропиламидом
и вторичным
бутиллитием
и вступают
далее в реакцию
с электрофильными
реагентами,
в частности,
с карбонильными
соединениями
( альдегидами
и кетонами).10

Данная
работа является
продолжением
исследования
реакций литиированных
производных
нитронов с
электрофильными
реагентами.

Цель
представленной
работы

на примере
циклических
альдонитронов
различного
стороения
изучить синтетические
возможности
данного подхода
к синтезу
-замещённых
нитронов и его
ограничения.

В представленной
дипломной
работе были
изучены реакции
-литиированных
производных
циклических
альдонитронов
с ,-ненасыщенными
карбонильными
соединениями,
N,N-дизамещенными
амидами, хлорангидридами
кислот, алкилгалогенидами.
Кроме того,
была исследована
возможность
использования
данного подхода
для синтеза
нитронов, содержащих
связь -углерод-гетероатом.
В литературе
описано всего
лишь несколько
примеров синтеза
нитронов такого
типа. В работе
также была
исследована
возможность
использования
5,5-диметилпирролин-1-оксида,
содержащего,
наряду с альдонитронной
группой, активную
метиленовую
группу, в
последовательности
реакций литиирование
- электрофильное
замещение, и
подобраны
условия селективного
проведения
реакции по
альдонитронной
группе.

Поскольку
до последнего
времени одним
из наиболее
распространенных
подходов к
модификации
соединений,
содержащих
нитронную
группу, являлся
подход, основанный
на реакциях
нитронов с
нуклеофильными
реагентами,
первый литературный
обзор будет
посвящен превращениям
именно такого
типа.

Поскольку
один из разделов
дипломной
работы посвящён
синтезу нитронов,
содержащих,
в частности,
связь -углерод-металл,
целью написания
второго литературного
обзора является
попытка раскрыть
синтетические
возможности
полученных
нами соединений.

1.Реакции нитронов
с нуклеофильными
реагентами.
(Литературный
обзор).

Термин
“Нитрон” произведён
от выражения
“nitrogen
ketone”,
чтобы подчёркнуть
сходство в
химическом
поведении
нитронов и
карбонильных
соединений.11

Действительно,
из рассмотрения
электронных
строения нитронов
с точки зрения
резонанса можно
видеть определённое
сходство между
крайними структурами
б нитронов
и карбонильных
соединений.12
Исходя из такого
рассмотрения,
можно сделать
предположение,
что для нитронной,
как и для карбонильной
группы, должны
быть характерны
реакции нуклеофильного
присоединения
по схеме:

1.1 Реакции с
С-нуклеофилами.
1.1.1 Реакции с
Mg-органическими
соединениями.

Первое
сообщение о
присоединении
реактивов
Гриньяра к
нитронам было
сделано в 1911 году
итальянскими
исследователями.13

Дальнейшие
исследования
показали, что
присоединение
нуклеофилов
к нитронам
является общей
реакцией и
имеет большое
синтетическое
значение.

Альдонитроны
легко присоединяют
металлоорганические
соединения
с образованием
производных
гидроксиламина.
Так, пирролин-1-оксид
1 реагирует
с метилмагнийиодидом
с образованием
гидроксиламина
1а, последующее
мягкое окисление
которого приводит
к -кетонитрону
2. При
этом образование
изомерного
альдонитрона
3 не
наблюдается.14

присоединение
реактива Гриньяра
к замещённым
нитронам типа
4 приводит
к образованию
пространственно-затруднённого
производного
гидроксиламина
5, окисление
которого приводит
к стабильному
нитроксильному
радикалу 6.
Часто окисление
происходит
настолько
легко, что
нитроксильный
радикал является
основным продуктом
реакции и
гидроксиламин
не удаётся
выделить вообще.15

В настоящее
время реакции
нитронов с
металлоорганическими
соединениями
являются одним
из наиболее
удобных методов
синтеза нитроксильных
радикалов
различной
структуры.16,17,18

Нуклеофильная
атака по атому
углерода нитронной
группы происходит
со стороны
менее объёмного
заместителя,
поэтому в реакционной
смеси преобладает
изомер с транс
расположением
заместителей
7. Меняя
порядок введения
заместителей,
удаётся получить
и цис-изомер
8.9

1.1.2. Реакции с Li
– органическими
соединениями.

Хотя Li
– органические
соединения
являются более
реакционоспособными
в реакциях
нуклеофильного
присоединения,
их не используют
в случае

-метилнитронов,
т.к. литийорганические
соединения
проявляют свои
основные свойства,
литиируя
метилнитронную
группу. Так,
основным продуктом
взаимодействия
нитрона 9
с СН3Li
является продукт,
образующийся
в результате
нуклеофильного
присоединения
металлированного
нитрона 10
к нитронной
группе неметаллированной
молекулы
11.19

При взаимодействии
-этилнитронов
с литийорганическими
соединениями
продуктов
металлирования
нитронов не
наблюдается,
что связано,
видимо, с меньшей
кислотностью
атома водорода
метиленовой
группы.20

Производные
тетрагидрооксазин-N-оксида
12 способны
к присоединению
одного или двух
молей алкиллития
с образованием
циклического
13 или
ациклического
14 производного
гидроксиламина.
Последующее
окисление в
системе Сu2+/О2
позволило
авторамError: Reference source not found
получить
соответствующие
нитроксильные
радикалы 15
и 16.

В отличие
от литийорганических
соединений,
взаимодействие
12 с
метилмагнийиодидом
приводит к
образованию
неразделимой
смеси продуктов.
Error: Reference source not found

1.1.3. Реакции
пространственно-затруднённых
нитронов с
металлоорганическими
реагентами.

При взаимодействии
магнийорганических
соединений
с пространственно-затруднёнными
нитронами -
производными
3-имидазолин-3-оксида,
наряду с образованием
продуктов
присоединения
по атому углерода
нитронной
группы, возможен
процесс дезоксигенирования
нитронной
группы.21

При переходе
от CH3MgI
к PhLi
выход продукта
дезоксигенирования
19 снижается
с 75 до 8 %, в то время
как выход продукта
присоединения
18 возрастает
с 7 до 60 %.

Взаимодействие
магнийорганических
соединений
с нитроном 20
ряда 3-имидазолин-3-оксида,
содержащем
в составе цикла
нитроксильную
группу, происходит
с затрагиванием
радикального
центра.22
При этом образуются
продукты
восстановления
нитроксильной
группы
1-гидрокси-3-имидазолин-3-оксид
21 и
1-метоксизамещённое
производное
3-имидазолин-3-оксида
22.Error: Reference source not found

При использовании
избытка реактива
Гриньяра соединения
21 и 22
подвергаются
дальнейшим
превращениям.
Метоксипроизводное
22 присоединяет
реактив Гриньяра
по нитронной
группе с образованием
1-метокси-3-гидроксиимидазолидина
25, который
легко окисляется
в нитроксильный
радикал 26.
Соединение
21 реагирует
с реактивом
Гриньяра с
раскрытием
гетероцикла
и приводит к
продукту, которому
была приписана
структура
гидроксиламинооксима
23, окисление
которого избытком
двуокиси свинца
приводит к
нитроксильному
радикалу 24.
Образование
соединения
24 можно
объяснить
схемой, согласно
которой при
действии реактива
Гриньяра на
соединение
21 происходит
отщепление
протона от
гидроксиламиногруппы
с образованием
аниона 27
и последующее
раскрытие
цикла с образованием
оксиминонитрона
27a. Присоединение
реактива Гриньяра
по нитронной
группе соединения
27a и гидролиз
магниевой соли
приводит к
гидроксиламинооксиму
24.

1.1.4 Реакции
металлоорганических
соединений
с нитронами,
содержащими
другие функциональные
группы.

Если в молекуле
субстрата
наряду с нитронной
группой имеется
другая функциональная
группа, способная
реагировать
с нуклеофильными
реагентами,
то строение
конечного
продукта будет
определяться
относительной
скоростью
нуклеофильного
присоединения.

Так, в случае
2,5,5-триметил-3-оксопирролин-1-оксида
28 присоединение
происходит
исключительно
по карбонильной
группе - продуктом
реакции будет
только
2,5,5-триметил-3-гидрокси-3R-пирролин-1-оксид
29. В случае,
когда R
= t-Bu,
выход составляет
92 %, а когда R
= Ph
- 84 %.23

При изучении
реакций магнийорганических
соединений
с 2-цианонитроном
30 было
обнаружено,
что в отсутствии
пространственных
затруднений
со стороны
заместителей
в третьем положении
пирролинового
цикла, присоединение
реактива Гриньяра
происходит
лишь по нитронной
группе. Гидролиз
продукта реакции
присоединения
31 происходит
с отщеплением
MgICN
и приводит к
образованию
-метилнитрона
32.24

В
случае
3,3,5,5-тетраметил-2-циано-пирролин-1-оксида
33, содержащего
объемные
гем-метильные
группы в третьем
положении
цикла, реакция
проходит лишь
по нитрильной
группе и приводит
к образованию
-кетоннитрона
34.

1.1.5. Реакции с
анионами С-Н
кислот.

Реакции
нитронов с
активными
СН-кислотами
в присутствии
оснований
позволяют с
высокими выходами
получать продукты
нуклеофильного
присоединения
по нитронной
группе.25,
26,
27

Очень
интересной
и полезной с
точки зрения
синтеза природных
соединений
является реакция
нитрона 38
с енолятом
лития 39,
генерируемым
“in
situ”
из триметилсилиленолового
эфира и метиллития,
приводящая
к образованию
продукта
нуклеофильного
присоединения
по нитронной
группе 40.
Продукт 40
претерпевает
дальнейшую
циклизацию
с образованием
изоксазолидиновой
гетероциклической
системы 41.28

Альдонитроны
легко присоединяют
цианид-анион
с образованием
производных
гидроксиламина,
которые в случае
ациклических
нитронов
самопроизвольно
дегидратируются.29
В случае пирролин-1-оксида
42 продукт
присоединения
43 может
быть выделен.
Циангидроксиламин
43 окисляется
до цианонитрона
45, который
в условиях
щелочного
гидролиза
образует смесь
карбоновой
46 и
гидроксамовой
47 кислот.

при
проведении
реакции в кислой
среде возможно
присоединение
молекулы синильной
кислоты.30
Продуктом
реакции является
гидроксиламин
43, окисление
которого приводит
к получению
-цианонитрона
45.

Недавно
был разработан
метод активации
нитронов, позволяющий
вводить их в
реакцию с такими
низкореакционноспособными
С-нуклеофилами,
как индолы.31
Длительное
кипячение в
органических
растворителях
нитрона 35
и индола 36
не приводит
к образованию
продуктов
присоединения
по нитроннной
группе. Проведении
реакции в присутствии
(CH3)3SiCl
позволяет
получить продукт
реакции 37
с выходом около
80 %. Error: Reference source not found

Активирующее
действие
триметилсилилхлорида
объясняют его
взаимодействием
по атому кислорода
нитронной
группы, что
способствует
увеличению
положительного
заряда на -атоме
углерода нитронной
группы и повышает,
таким образом,
его электрофильность.

1.2 Присоединение
нуклеофильных
реагентов к
хиральным
нитронам

Присоединение
нуклеофилов
к хиральным
нитронам позволяет
получать оптически
чистые гидроксиламины
49, которые
могут быть
использованы
в синтезе природных
соединений.32
Авторами данной
работы на
многочисленных
примерах показано,
что присоединение
нуклеофильных
реагентов к
хиральным
нитронам 48
происходит
диастереоселективно.Error: Reference source not found

Соотношение
продуктов син-
и анти-присоединения
зависит от
условий реакции.
Авторы показали,
что в обычных
условиях образуется
продукт син-присоединения,
но использовании
кислот Льюиса
(AlCl3,
BF3Et2O
и др.) позволяет
изменить направление
реакции в сторону
анти-
присоединения
50.

Таблица
1.

Кислота Льюиса	Время реакции	Соотношение продуктов присоединения
		Анти	Син
Без к-ты	30 мин	95	5
Et2AlCl	1 час	4	96

1.3 Взаимодействие
с элеметоорганическими
соединениями.

Нуклеофильное
присоединение
к нитронам
элементоорганических
соединений
приводит к
образованию
связи -углерод-гетероатом.

Обнаружено,
что в нейтральной
среде (в метаноле)
происходит
нуклеофильное
присоединение
P(OMe)3
к нитрону 51,
что приводит
к фосфороорганическому
соединению
52, а в
уксусной кислоте
происходит
дезоксигенирование
нитрона 53
- продуктом
реакции является
имин 54.33

Одним из
общих подходов
к синтезу
-алкоксинитронов
является реакция
окислительного
алкоксилирования.34
Так, реакция
1,2,2,5,5-пентаметил-3-имидазолин-3-оксида
с метанолом
в присутствии
PbO2
приводит к
образованию
-метоксинитрона
56. Однако,
реакцию не
всегда удаётся
остановить
на стадии образования
-метоксинитрона,
и тогда конечным
продуктом
реакции является
нитроксильный
радикал 57.

Механизм
этой реакции
до конца не
выяснен, однако,
одним из вариантов
является
нуклеофильное
присоединение
метилат-аниона
к нитронной
группе.35

В
литературе
имеется также
сообщение о
присоединении
гидрида германия.36

Таким
образом, реакции
нуклеофильных
реагентов с
нитронами
является довольно
распространенным
методом модификации
соединений,
содержащих
нитронную
группу. Однако,
в ряде случаев,
данная реакция
сопровождается
дальнейшими
превращениями
промежуточно
образующихся
аддуктов, что
ограничивает
её синтетические
возможности.
Кроме того,
данный метод
не даёт возможности
широко варьировать
структуру
заместителей,
вводимых к
-атому
углерода нитронной
группы. Наиболее
часто используемыми
реагентами
являются
C-нуклеофилы.
Использование
данного подхода
для образования
связи -углерод-гетероатом
ограничено
лишь несколькими
единичными
случаями, что
существенно
ограничивает
синтетический
потенциал
данного метода.

***

В
качестве объектов
исследования
в данной работе
были использованы
следующие
циклические
альдонитроны:
1,2,2,5,5 пентаметил-3-имидазолин-3-оксид
58,
3,3,5,5-тетраметилпирролин-1-оксид
59,
2,2,5,5-тетраметил-3-имидазолин-3-оксид
60,
3,3-диметил-3,4-дигидроксиизо­хинолин-2-оксид
61
и 5,5-диметилпирролин-1-оксид
62.

2.Взаимодействие
-литиированных
альдонитронов
с С-электрофилами.
2.1. Взаимодействие
с a,b-ненасыщенными
карбонильными
соединениями.

Ранее было
показано,Error: Reference source not found
что литиирование
циклических
альдонитронов
и последующая
реакция с
карбонильными
соединениями
приводит к
продуктам
присоединения
по карбонильной
группе. В реакцию
были введены
алифатические,
ароматические,
и гетероциклические
альдегиды и
кетоны.

В литературе
описан единственный
пример реакции
-литиированного
производного
альдонитрона
ряда 3-имидазолин-3-оксида
с a,b-ненасыщенным
карбонильным
соединением
– метилвинилкетоном.10

В данной
работе нами
было исследовано
взаимодействие
a-литиированных
производных
циклических
альдонитронов
с различными
a,b-ненасыщенными
карбонильными
соединениями.

Так при
взаимодействии
литиированного
производного
альдонитрона
58 с окисью
мезитила из
реакционной
смеси с выходом
92 % был выделен
маслообразный
продукт. В спектре
ЯМР 1Н
полученного
соединения
наряду с сигналами
протонов 8 метильных
групп, наблюдается
характерный
сигнал винильного
атома водорода
при 5.14 м.д. и атома
водорода ОН
группы при 7.85
м.д.. На основании
полученных
спектральных
данных и данных
элементного
анализа полученному
соединению
была приписана
структура
2-(1,2,2,5,5-пентаметил-3-имидазолин-3-оксид-4-ил)-бут-3-ен-2-ола
63.

.

Аналогичное
взаимодействие
в указанных
выше условиях
альдонитрона
59 - производного
пирролин-1-оксида
с окисью мезитила
приводит к
образованию
2-(2,2,4,4-тетраметилпирролин-1-оксид-2-ил)-бут-3-ен-2-ола
64 с выходом
83%.

Литиирование
альдонитрона
58 s-BuLi
при -70 0С
и последующая
обработка
раствором
кумарина в
диэтиловом
эфире приводит
к образованию
соединения
с ярко выраженной
кислотной
природой: продукт
реакции не
удалось проэкстрагировать
из водной фазы
при pH »
10-11, образующейся
при разложении
реакционной
среды водой.
Подкисление
реакционной
среды уксусной
кислотой до
pH »
3 приводит к
изменению цвета
реакционной
смеси с интенсивного
малинового
до жёлтого.
Экстракция
из подкисленного
раствора и
последующая
отгонка растворителя
позволяет
получить
хроматографически
чистый продукт
жёлтого цвета.

В ик-спектре
полученного
соединения,
записанного
в растворе
СНCl3,
наблюдается
полоса при 3254
см-1,
отнесённая
к валентным
колебаниям
ОН группы,

а также
полосы колебаний
при 1576, 1597, 1612 и 1640 см-1.
Поскольку эта
область характерна
для валентных
колебаний
карбонильной
группы, сопряженной
с кратной связью,
валентных
колебаний
нитронной
группы и С=С
связей ароматического
кольца, однозначное
отнесение полос
колебаний
затруднено.

В спектре
ЯМР 1Н
полученного
соединения,
наряду с сигналами
протонов геминальных
метильных групп
имидазолинового
цикла и группы
N-CH3
при 1.4, 1.5 и 2.4 м.д.
соответственно,
наблюдаются
сигналы ароматических
протонов в
областях 7.6 –
7.9 м.д. и 7.1-7.5 м.д. Мультиплет
с центром при
8.00 м.д., представляющий
собой АВ-систему,
был отнесен
к резонансу
протонов фрагмента
H-C=C-H,
а уширенный
сигнал в области
7.6-7.8 м.д. был отнесён
к резонансу
протона ОН-группы.

На основании
полученных
спектральных
данных и данных
элементного
анализа полученному
соединению
была приписана
структура
3-(2-гидроксифенил)-1-(1,2,2,5,5-пентаметил-3-имидазолин-3-оксид-4-ил)-пропенона
65. Таким
образом, реакция
с кумарином
проходит по
типу 1,2-нуклеофильного
присоединения
по карбонильной
группе.

В спектре
ЯМР 13С
полученного
соединения
наблюдается,
в частности,
характерный
сигналы при
182.22 м.д., отнесённый
к резонансу
атома углерода
карбонильной
группы, сигнал
фенольного
атома углерода
при 157.35 м.д. и сигнал
при 141.65 м.д. атома
углерода нитронной
группы. Отнесение
сигналов атомов
углерода
ароматической
системы и двойной
связи было
сделано на
основании
сравнения
спектра со
спектром ЯМР
13С 4-(2
гидрокси­фенил)-3-бутен-2-она
66.

в спектре
ЯМР 1Н
полученного
соединения
наблюдается
спин-спиновое
взаимодействие
протонов группы
Н-С=С-Н с константой
ССВ 16 Гц. Такая
величина константы
ССВ характерна
для группы
Н-С=С-Н
с транс-расположением
атомов водорода,37
и, следовательно,
в полученном
соединении
заместители
находятся в
транс-положении
относительно
двойной связи.
Константа ССВ
для цис-a,b-ненасыщенных
карбонильных
соединений,
например, для
кумарина, составляет
12 Гц.38
Наличие полосы
колебаний в
ИК спектре при
977 см-1,
характерной
для соединений
с транс-расположением
атомов водорода
при двойной
связи, также
свидетельствует
о транс-конфигурации
двойной связи
в полученном
соединении
65.
39

Изменение
конфигурации
двойной связи
может происходить
как после
присоединения
нуклеофильного
реагента к
сопряжённой
карбонильной
группе, так и
во время обработки
реакционной
смеси кислотой.

При
взаимодействии
соединения
65 с иодистым
метилом в ацетоне
в присутствии
поташа происходит
практически
количественное
образование
продукта
алкилирования
по фенольной
группе 67. В спектре
ЯМР 1Н полученного
соединения
отсутствует
сигнал спиртовой
группы, но
присутствует
сигнал группы
ОСН3 при 3.66 м.д.

Спектр
ЯМР 13С полученного
продукта
алкилирования
практически
полностью
совпадает с
ЯМР 13С спектром
соединения
65 за исключением
появления
сигнала при
55.48 м.д., отнесённого
к резонансу
атома углерода
группы ОСН3.

Аналогично,
литиирование
альдонитрона
ряда пирролин-1-оксида
59 s-BuLi при -70 0С
и последующая
обработка
раствором
кумарина в
диэтиловом
эфире привели
к образованию
3-(2-гидроксифенил)-1-(3,3,5,5-тетраметилпирролин-1-оксид-2-ил)пропенона
65a. Взаимодействие
металлированного
альдонитрона
ряда 3,4-дигидроизохинолин-2-оксида
61 с кумарином
в указанных
выше условиях
привело к образованию
1-(3,3-диметил-3,4-дигидроизохинолин-2-оксид-1-ил)-3-(2-гидрокси­фенил)­­пропенона
65б с выходом
25 %. На основании
данных спектроскопии
ЯМР 1Н было
установлено,
что соединения
65а и 65б также
обладают
транс-конфигурацией
двойной связи.

Нами исследовано
взаимодействие
металлированного
альдонитрона
58 c
1-фенил-2-диметиламинометил-пропен-2-оном-1
68. Реакция
с
выходом 60% приводит
к образованию
соединения,
в спектре ЯМР
1Н
которого
присутствуют
сигналы 4 геминальных
метильных групп
при 1.01, 1.43, 1.46, 1.49 м.д., два
сигнала с
соотношением
интегральных
интенсивностей
2:1 при 2.26 и 2.29 м.д.,
отнесённые
к резонансу
атомов водорода
соответственно
групп N-(CH3)2
и N-CH3,
и сигналы
ароматических
протонов в
областях 7.2-7.4 м.д.
и 7.5-7.6 м.д. Мультиплет
с центром при
3.09 м.д., представляющий
собой АВ-систему,
был отнесен
к резонансу
протонов фрагмента
H-C-H (2J
= 12 Гц), два синглета
при 4.55 и 5.00 м.д. были
отнесены к
резонансу
атомов водорода
группы С=СH2,
а уширенный
сигнал в области
7.7 - 8.0 м.д. (в CDCl3)
был отнесён
к резонансу
атома водорода
ОН группы.
Таким образом,
на основании
спектральных
данных и данных
элементного
анализа полученному
соединению
была приписана
структура
2-диметиламинометил-1-(1,2,2,5,5-пентаметил-3-имидазолин-3-оксид-4-ил)-1-гидрокси-l-фенилпропена-2
69.

Аналогично,
в указанных
выше условиях
реакция литиированного
нитрона 59
с соединением
68 приводит
к образованию
2-диметиламинометил-1-(3,3,5,5-тетраметил-пирролин-1-оксид-4-ил)-1-гидрокси-l-фенилпропена-2
69а с
выходом 75 %.

Таким
образом, взаимодействие
литиированных
производных
альдонитронов
с a,b-ненасыщенными
карбонильными
соединениями
проходит
исключительно
по карбонильной
группе. Образование
продуктов
1,4-нуклеофильного
присоединения
не наблюдается,
что в общем
характерно
для литийорганических
соединений.

2.2. Взаимодействие
с карбонильными
соединениями.

Последовательность
литиирование
альдонитронов-электрофильное
замещение может
быть использована
в синтезе нитронов,
содержащих
карбонильную
группу в -положении.

Так, взаимодействие
-литиированного
производного
нитрона ряда
3-имидазолин-3-оксида
58 с
диметилформамидом
и последующая
обработка
реакционной
массы водой
позволили с
выходом 83 % получить
жёлтый кристаллический
продукт 70.
ИК, УФ и ЯМР 1Н
и 13С
спектры полученного
соединения
полностью
соответствуют
описанным в
литературе
спектральным
данным
1,2,2,5,5-пентаметил-4-формил-3-имидазолин-3-оксида,
синтезированного
ранее другим
способом.40

Таким
образом, взаимодействие
-литиированного
производного
нитрона с
диметилформамидом
является удобным
и элегантным
синтетическим
методом получения
-формилнитрона.

При взаимодействии
-литиированного
производного
нитрона 58
с хлористым
бензоилом из
реакционной
смеси с выходом
87 % был выделен
кристаллический
продукт. В ЯМР
1Н спектре
полученного
соединения
наряду с сигналами
5 метильных
групп 3-имидазолин-3-оксидного
фрагмента,
наблюдаются
сигналы в области
7.2-7.9 м.д., отнесённые
к резонансу
атомов водорода
фенильной
группы. В спектре
ЯМР 13С
присутствует
характерный
сигнал при
188.53 м.д., отнесённый
к резонансу
атома углерода
карбонильной
группы. Наличие
интенсивной
полосы колебаний
в ИК спектре
при 1651 см-1
также свидетельствует
о присутствии
в составе молекулы
сопряжённой
карбонильной
группы.

На основании
данных элементного
анализа и
спектральной
информации
полученному
соединению
была приписана
структура
1,2,2,5,5-пентаметил-4-бензоил-3-имидазолин-3-оксида
71.

Из анализа
литературных
данных известно,
что взаимодействие
металлоорганических
реагентов со
сложными эфирами
и хлорангидридами
кислот осложняется
образованием
третичных
спиртов.41
Считается, что
препаративным
методом синтеза
кетонов является
взаимодействие
литийорганических
соединений
с N,N-дизамещёнными
амидами, так
как R2N,
в отличие от
Hal
и AlkO,
является плохой
уходящей группой,
вследствие
чего продукт
нуклеофильного
присоединения
по карбонильной
группе амида
не взаимодействует
с ещё одним
эквивалентом
литийорганического
реагента.

Однако
в приведённой
выше реакции
бензоилирования
не наблюдалось
образование
третичного
спирта, а бензоильное
производное
71 было
получено практически
с количественным
выходом. Данный
факт можно
объяснить
низкой температурой,
при которой
проводилась
реакция (около
–700С),
пониженной
реакционной
способностью
образующегося
сопряжённого
кетона, что
отражено резонансной
структурой
71а, а
также наличием
стерических
затруднений
со стороны
геминальных
метильных групп
имидазолинового
цикла для атаки
нуклеофильным
реагентом.

2.3. Взаимодействие
литиированных
производных
нитронов, содержащих
подвижные атомы
водорода, с
карбонильными
соединениями.

Нами
исследована
возможность
использования
в данной синтетической
последовательности
реакций
5,5-диметилпиролин-1-оксида
(ДМПО) 62.
В этом соединении
литиирование
может идти по
двум положениям
- альдонитронной
и метиленовой
группам. Металлирование
по альдонитронной
группе (путь
A) может
приводить к
образованию
карбаниона,
стабилизированного
индуктивным
эффектом N-оксидной
группы (диполь-стабилизированный
карбанион) 62a,
а металлирование
по метиленовой
группе
(путь B)
- к образованию
резонансно-стабилизированного
карбаниона
62б.

В
эксперименте
по дейтерообмену
([CD3ONa] = 5·10-3
моль/литр, [ДМПО]
= 1·10-4
моль/литр)
обнаружено,
что интегральная
интенсивность
мультиплета
в области 2.6-2.8
м.д., отнесённого
к резонансу
атомов водорода
метиленовой
группы в положении
3 пирролинового
цикла, уменьшается
за 4 часа на 2/3, а
интегральная
интенсивность
триплета при
7.1 м.д., относящегося
к резонансу
метинового
атома водорода
нитронной
группы, уменьшается
за то же время
примерно на
5 %. Через сутки
наблюдается
полный обмен
атомов водорода
метиленовой
группы и метинового
атома водорода
альдонитронной
группы на дейтерий.

Таким
образом, атомы
водорода метиленовой
группы являются
кинетически
более кислыми
по сравнению
с метиновым,
что согласуется
с литературными
данными. Так,
известно,42
что обработка
ДМПО трифенилметилнатрием
в качестве
основания
приводит к
образованию
соединения
72 в результате
металлирования
метиленовой
группы в третьем
положении
пирролинового
цикла с образованием
производного
62б и его
последующего
присоединения
по альдонитронной
группе нитрона
62.

Однако
мы обнаружили,
что литиирование
альдонитрона
62 одним
эквивалентом
s-BuLi
в течение 5 минут
при температуре
–70 0С
и последующее
взаимодействие
с бензальдегидом
приводит к
неразделимой
смеси продуктов.
При увеличении
времени литиирования
до 30 минут в тех
же условиях
из реакционной
смеси с выходом
50 % было выделено
кристаллическое
соединение.
В спектре ЯМР
1Н
полученного
продукта реакции
присутствуют
характерные
триплетные
сигналы при
1.94 и 2.45 м.д., отнесеные
к резонансу
атомов водорода
метиленовых
групп в положении
3 и 4 пирролинового
цикла соответственно,
уширенный
сигнал ОН
группы при 7.15
м.д. и сигналы
в области 7.1-7.5
м.д., отнесённые
к резонансу
ароматических
атомов водорода.
На основании
спектральных
данных и данных
элементного
анализа соединению
была приписана
структура
(5,5-диметилпирролин-1-оксид-2-ил)-фенилметанола
73.

Образование
продукта реакции
73 даёт
нам основание
утверждать,
что при увеличении
времени металлирования
до 30 минут происходит
образование
термодинамически
более стабильного
продукта литиирования
по альдонитронной
группе, что
даёт возможность
селективно
провести
взаимодействие
с электрофильным
реагентом по
альдонитронной
группе на фоне
кинетически
более кислой
метиленовой
группы.

В последовательность
реакций
металлирование-электрофильное
замещение может
быть введено
производное
3-имидазолин-3-оксида
60, содержащее
вторичную
аминогруппу
в первом положении
имидазолинового
цикла. В данном
случае для
литиирования
альдонитрона
было использовано
два эквивалента
s-BuLi.

взаимодействие
литиированного
производного
альдонитрона
60 с
бензальдегидом
с выходом 15 %
приводит к
образованию
продукта
нуклеофильного
присоединения
по карбонильной
группе 73а.

ИК спектр
полученного
соединения
по набору частот
колебаний
практически
полностью
совпадает со
спектром описанного
ранее соединения,
содержащего
группу CH3
в первом положении
имидазолинового
цикла.Error: Reference source not found
В спектре ЯМР
1Н
полученного
соединения
наряду с сигналами
протонов геминальных
метильных групп
при 1.04, 1.42, 1.56 и 1.59 м.д.
и уширенного
сигнала атома
водорода вторичной
аминогруппы
при 1.8 м.д., наблюдается
дублет при 5.34
м.д., соответствующий
фрагменту НСОН,
а также мультиплетные
сигналы в области
7.2-7.6 м.д., отнесённые
к резонансу
атомов водорода
ароматической
системы.

К сожалению,
использование
нитрона 60
в качестве
субстрата в
последовательности
реакций
литииирование–электрофильное
замещение
приводит к
существенному,
по сравнению
с другими
альдонитронами,
снижению выхода
целевого продукта.
возможно,
что снижение
выхода продукта
реакции происходит
за счёт побочных
процессов,
протекающих
в результате
раскрытия
имидазолинового
цикла после
отщепления
протона от
вторичной
аминогруппы.

2.4. Взаимодействие
с алкилгалогенидами.

При взаимодействии
литиированного
производного
альдонитрона
58 с
децилбромидом
с выходом 47 % было
получено
кристаллическое
соединение,
в ИК-спектре
которого наблюдается
полоса при 1584
см-1,
отнесённая
к валентным
колебаниям
группы С=NO.
Спектр ЯМР 1Н
полученного
соединения
не соответствует
продукту
взаимодействия
децилбромида
с литиированным
альдонитроном
58, так
как в спектре
присутствуют
два синглетных
сигнала при
2.22 и 2.33 м.д., характерные
для резонанса
атомов водорода
группы N-CH3;
соотношение
интенсивностей
протонов двух
групп N-CH3 к
интенсивности
остальных
сигналов в
области резонанса
алифатических
протонов составляет
1:4, что также не
соответствует
соотношению
интенсивностей
в ожидаемом
продукте
алкилирования
альдонитрона
58.

В спектре
ЯМР 13С
можно выделить
8 сигналов атомов
углерода в
алифатической
области (23-30 м.д.),
отнесённых
к резонансу
атомов углерода
метильных
групп, удвоенный
набор сигналов
узловых атомов
углерода во
втором и пятом
положениях
имидазолинового
цикла при 62.04,
64.62 и 81.76, 88.02 м.д. соответственно,
и сигнал при
145,7 м.д., отнесённый
к резонансу
атома углерода
нитронной
группы.

На
основании
спектральных
данных и данных
элементного
анализа полученному
соединению
была приписана
структура
1,2,2,5,5,1',2',2',5',5'-декаметил-1,2,4,5,2',5'-гексагидро-1'H-[4,4']биимидазолил-3-ол-3'-оксида
74.

Соединение
74 образуется
также при обработке
литиированного
производного
альдонитрона
58 бромистым
аллилом. Соединение
74 может
храниться при
-5 0С
длительное
время без каких-либо
следов разложения.
Соединение
74, растворённое
в органическом
растворителе
и оставленное
при комнатной
температуре,
постепенно
окисляется
на воздухе с
образованием
сопряжённого
динитрона 75,
строение которого
было подтверждено
сравнением
его ИК, УФ и ЯМР
1Н спектров
с описанными
в литературе
спектральными
данными.43
В частности,
характерной
чертой ИК-спектра
соединения
75 является
положение
полосы колебаний
нитронной
группы при 1500
см-1.

Образование
соединения
74 можно
объяснить
следующим
образом. Взаимодействие
литиированного
производного
альдонитрона
с децилбромидом
происходит
недостаточно
быстро, что
даёт возможность
литийорганическому
соединению
проявить свои
основные свойства
и приводит к
отщеплению
протона из
a-положения
алкилгалогенида
с образованием
исходного
альдонитрона
58. В результате
металлированная
молекула альдонитрона
получает возможность
реагировать
по электрофильной
альдонитронной
группе неметаллированной
молекулы. Ранее
при проведении
реакции димеризации
альдонитрона
58 образование
гидроксил­амино­­производного
74 не
наблюдалось:
в качестве
единственного
продукта реакции
было выделено
соединение
75.Error: Reference source not found

3. Синтез a-гетероатомзамещённых
нитронов.
3.1 Органические
производные
олова и ртути
как синтетические
эквиваленты
карбанионов
и их синтетические
возможности.
(Литературный
обзор).
3.1.1. Оловоорганические
соединения.

Введение.

Взаимодействие
литий- и магнийорганических
соединений
с электрофильными
реагентами
широко используется
в современной
органической
химии. Однако
высокая реакционная
способность
органических
соединений
щелочных и
щелочноземельных
металлов налагает
серьёзные
структурные
ограничения
на доступность
этих металлоорганических
соединений.

В
последние
несколько
десятилетий
сформировалось
новое направление
в химии металлоорганических
соединений,
основанное
на использовании
в препаративном
органическом
синтезе менее
реакционоспособных
органических
соединений,
содержащих,
в частности,
связь C-Sn,
C-Ge, C-Hg и C-Al. Находят
применение
и некоторые
другие металлоорганические
реагенты.

Пониженная
реакционная
способность
данных соединений
по отношению
к электрофильным
реагентам
является следствием
более ковалентного
характера связи
углерод – металл.
Однако использование
специфического
катализа комплексными
соединениями
переходных
металлов и
нуклеофильных
катализаторов
позволяет на
несколько
порядков увеличить
реакционную
способность
данных «скрытых»
нуклеофилов.

Успешной
реализацией
данного подхода
является разработка
нового препаративного
метода синтеза,
основанного
на использовании
оловоорганических
соединений.
Взаимодействие
органостаннанов
с электрофильными
реагентами,
катализируемое
комплексными
соединениями
Pd(0), получило
именное название
реакции Стилле.
Отличительной
особенностью
реакции Стилле
является высокая
толерантность
как молекулы
реагирующего
нуклеофила
(органостаннана),
так и электрофила
к наличию различных
функциональных
групп. В литературе
имеются многочисленные
примеры успешного
проведения
реакции Стилле
в присутствии
сложноэфирной,
нитрильной,
альдегидной
и даже гидроксильной
группы.

Большим
преимуществом
работы с органостаннанами
является возможность
выделения и
очистки оловоорганического
соединения.
Реакция не
чувствительна
к кислороду
воздуха и влаге,
таким образом,
отпадает
необходимость
использования
только абсолютизированных
растворителей,
сухих камер
и инертных
газов.

Анализ
литературных
данных показывает,
что различные
группы обладают
различной
миграционной
способностью
в реакции Стилле,
причём, наименьшей
способностью
обладают алкильные
группы.

Таким
образом, вводя
в реакцию Стилле
триалкилзамещённые
органостаннаны,
можно практически
всегда получить
продукт взаимодействия
четвёртой
(неалкильной)
группы с электрофильным
реагентом.

Реакции
алкилирования
органостаннанов.

Одним
из наиболее
распространённых
методов образования
связи С-С является
алкилирование
металлоорганических
соединений.
В качестве
алкилирующих
агентов в реакции
алкилдестаннилирования
используют
различные
алкилгалогениды,
алкилтрифлаты,
эфиры серной
кислоты.

Взаимодействие
активных алкилирующих
реагентов с
оловоорганическими
соединениями,
содержащими
сильные
электроноакцепторные
группы, происходит
и без участия
катализатора.44
Так, взаимодействие
триметил-9-цианофлуоренилстаннана
76 с иодистым
этилом в ГМФТА
приводит к
образованию
соответствующего
продукта
алкилирования
77 и без участия
катализатора
с выходом 50 %.

В
реакции
алкилдеметаллирования
инденилтриметилстаннана
78 наряду с
ожидаемым
1-метилинденом
79а образуется
и некоторое
количество
3-метилиндена
79б.

Взаимодействие
бензилбромида
с тетраметилоловом
в присутствии
каталитических
количеств
комплексных
соединений
палладия (0) с
высоким выходом
приводит к
образованию
фенилэтана.45

На примере
оптически
активного
дейтеробензилбромида
80 было показано,
что алкильный
заместитель
входит в молекулу
со стороны,
противоположной
уходящей группе.
Считается, что
каталитический
цикл реакции
включает в себя
стереоспецифичное
образование
интермедиата
82, происходящее
с обращением
конфигурации
на стадии
окислительного
восстановления;
последующая
реакция восстановительного
элиминирования
протекает с
сохранением
конфигурации
и приводит, в
конечном счёте,
к образованию
продукта реакции
81.46

Взаимодействие
аллибромидов
с аллилоловоорганическими
реагентами
осложняется
образованием
продуктов
аллильной
перегруппировки.47
Соотношение
продуктов
реакции принципиально
можно изменить,
варьируя заместители
уходящей группы
оловоорганического
реагента, а
также используя
различные
катализаторы,
сокатализаторы
и растворители.

Несмотря
на возможные
осложнения,
реакция активно
используется
во многих
синтетических
стратегиях,
в том числе в
синтезе природных
соединений,
так как необычная
совместимость
металлоорганической
части молекулы
с активными
функциональными
группами
(гидроксильная,
нитрильная,
альдегидная)
предоставляет
неограниченные
возможности
конструирования
молекул. Реакция
проходит регио-
и стереоспецифично
с сохранением
конфигурации
двойной связи
алкена.Error: Reference source not found

Реакции
арилирования
оловоорганических
соединений.

Деактивированные
винил- и арилгалогениды
имеют достаточно
низкую реакционную
способность
для того, чтобы
использовать
их в качестве
электрофильных
реагентов в
реакциях с
литий- и магнийорганическими
соединениями.
Если же реакция
и идёт, то не
как нуклеофильное
замещение, а
по механизму
присоединение
– элиминирование,
или же через
промежуточное
образование
дегидробензола.Error: Reference source not found

Взаимодействие
оловоорганических
реагентов с
арил- и винилгалогенидами
проходит в
очень мягких
условиях в
присутствии
каталитических
количеств
комплексных
соединений
палладия (0).

Так,
винилгалогениды
взаимодействуют
с винилорганостаннанами
при комнатной
температуре
с образованием
арилсодержащих
диенов.

Особенно
успешной оказалась
реализация
реакции Стилле
в синтезе биарилов.
Биарильный
фрагмент входит
в состав многих
соединений,
представляющих
большой синтетический
и практический
интерес: биарильный
остов можно
найти в составе
природных
соединений,
полимеров,
жидких кристаллов.48
В реакцию синтеза
биарилов успешно
вводятся различные
ароматические
и гетероциклические
органостаннаны.

Таблица
2.

R1	R2	R3	X	Катализатор	Выход, %	Ссылка
Н	Н	Ph	Br	BnPd(PPh3)2Cl2	78	Error: Reference source not found
H	п-Me	Bu	N2+BF4-	Pd(OAc)2	56	49
H	п-NO2	Me	I	ArPd(PPh3)2I2	83	50
2-CHO	п-COMe	Bu	OTf	Pd2(dba)3/AsPh3	25	51

Органостаннан
83 – производное
тиазола, селективно
реагирует с
4-бромхлорбензолом
по атому углерода,
замещённому
бромом, с образованием
хлорсодержащего
продукта реакции
84 с выходом
80 %.52

Соединение
85, содержащее
наряду с оловоорганическим
фрагментом
остаток борной
кислоты, селективно
реагирует по
станнильной
группе (реакция
Стилле), но не
по остатку
борной кислоты
(реакция Сузуки,
также катализируемая
комплексными
соединениями
палладия).53

Во
многих проблемных
случаях увеличение
препаративного
выхода продукта
реакции достигается
использованием
добавок солей
меди.54

Авторами
данной работы
предложена
удобная модификация
реакции с
использованием
доступного
катализатора
– палладия на
твёрдом носителе
углероде (Pd/C).
При использовании
в качестве
электрофильного
реагента
арилгалогенидов,
содержащих
метоксигруппу,
наблюдалось
образование
бифенила, являющегося
продуктом
побочной реакции
диметоксилирования.
На примере
реакции
трибутилфенилстаннана
87 с пара-иоданизолом
88 подобраны
оптимальные
условия проведения
реакции. Оказалось,
что использование
добавок 10% CuI
и 20% AsPh3 позволяет
практически
полностью
подавить реакцию
образования
бифенила, а
выход целевого
продукта 89
составил 88 % в
отличие от 46 %
выхода, наблюдаемого
при использовании
только лишь
Pd/C.

Оловоорганические
гидроксиды,
полученные
взаимодействием
едкого калия
с бензотрихлоридоловом,
были успешно
использованы
в синтезе биарилов
в водной среде.55

Особенно
эффективен
данный метод
при использовании
сильнополярных
арилгалогенидов,
содержащих
кислые атомы
водорода (карбоновые
кислоты, фенолы
и др.). Выходы
при проведении
данной реакции
составляют
от 60 до 98 %.

Реакции
ацилирования
органостаннанов.

В 1942 году
советскими
химиками было
показано, что
алкил- и арилстаннаны
реагируют с
ацилирующими
агентами в
присутствии
AlCl3.56

Взаимодействие
хлорангидридов
кислот с органостаннанами
в присутствии
нуклеофильных
катализаторов
Et4N+Br-
и Et4N+Cl-
позволило
авторам провести
реакцию в отсутствии
хлорида алюминия.
При этом выход
кетона 89 составил
100 процентов.

Хлорангидриды
кислот реагируют
с органостаннанами
в условиях
реакции Стилле
с образованием
кетонов. Реакция
не осложняется
образованием
третичных
спиртов, что
зачастую наблюдается
при взаимодействии
литий- и магнийорганических
соединений
с хлорангидридами
кислот.Error: Reference source not found

Хлорангириды
ароматических,
алифатических
и гетероциклических
кислот могут
быть введены
в реакцию Стилле;
выходы данной
реакции составляют
от 75 до 100%, а время
проведения
реакции не
превышает
одного часа.

Таким
образом, например,
были получены
кетоны ацетиленового
ряда.57

Взаимодействие
триалкилпиридилстаннанов
с хлорангидридами
кислот открыло
новый перспективный
способ получения
производных
пиридина, многие
из которых
являются биологически
активными
соединениями.58

Интересно
отметить, что
взаимодействие
2-триметилстаннилпиридина
с бензоилхлоридом
при комнатной
температуре
происходит
за 3 часа с выходом
70% даже без участия
катализатора,
в то время как
3- и 4-замещённые
производные
пиридина реагирует
только в присутствии
катализатора
за 10 часов.

Авторы
предлагают
возможную
интерпретацию
данного неожиданно
лёгкого ацилирования
во второе положение
пиридинового
цикла: реакция
начинается
с нуклеофильной
атаки атома
азота пиридинового
цикла на карбонильную
группу хлорангидрида
кислоты с
образованием
четвертичной
соли с последующей
миграцией
ацильной группы
к -атому
углерода с
образованием
продукта реакции.

Реакция
образования
кетонов активно
используется
в синтезе природных
соединений.
Так, ключевой
интермедиат
в синтезе антибиотика
пуренофорина
был получен
по реакции
Стилле, причём
реакция происходит
с сохранением
Z-конфигурации
реагирующего
,-ненасыщенного
сложного эфира.59

Симметричные
1,2-дикетоны могут
быть получены
из хлорангидридов
ароматических
кислот. Реакция
проводится
с Ѕ эквивалента
Et6Sn2,
взаимодействие
которого с
хлорангидридом
бензойной
кислоты 91 приводит
к образованию
оловоорганического
реагента 92,
взаимодействие
которого в свою
очередь с
хлорангидридом
кислоты 91 приводит
к образованию
продукта реакции
93.

3.1.2. Ртутьорганические
соединения.

Ртутьорганические
соединения
находят несравненно
меньшее применение
в современном
органическом
синтезе по
сравнению с
оловоорганическими
соединениями,
несмотря на
то, что ртутьсодержащий
заместитель
также проявляет
исключительную
совместимость
с различными
функциональными
группами.

Ртутьорганические
соединения
являются очень
слабыми основаниями,
и в отличие от
сильноосновных
магний- и литийорганических
соединений,
чувствительных
даже к незначительным
количествам
влаги, протонирование
ртутьорганических
соединений
осуществляется
только сильными
минеральными
кислотами.

Следует
подчеркнуть,
что в ранних
работах по
протонированию
ртутьорганических
соединений
основной упор
был сделан на
изучении механизма
реакции электрофильного
замещения в
ряду алифатических
соединений.60
Некоторое
применение
нашли реакции
селективного
введения изотопных
меток при разложении
ртутьорганических
соединений
дейтерированными
минеральными
кислотами.61

Реакция
галогенирования
ртутьорганических
соединений
является удобным
методом получения
галогенсодержащих
органических
соединений.
Однако, данная
реакция крайне
чувствительна
к условиям
проведения
процесса. В
зависимости
от структуры
исходного
ртутьорганического
соединения,
полярности
растворителя,
присутствия
влаги или света,
механизм реакции
может измениться,
и процесс будет
проходить по
радикальному
механизму, что
во многих случаях
приводит к
образованию
продуктов
реакции изомеризации
и перегруппировки.

Так,
при взаимодействии
6-бромомеркурогексена-1
95 с йодом наряду
с ожидаемым
продуктом
электрофильного
замещения 96,
происходит
образование
циклического
продукта 97. 62

Однако,
при проведении
реакции галогенирования
бромом, продукты
перегруппировок
наблюдаются
в меньшей степени.
А при проведении
реакции в
абсолютированном
растворителе
и в инертной
атмосфере
образование
продуктов
реакции рацемизации
вообще не
наблюдается.63

Реакции
алкилирования
ртутьорганических
соединений
проводят обычно
в достаточно
жёстких условиях
в присутствии
катализаторов,
в роли которых
могут выступать
комплексные
соединения
палладия или
же кислоты
Льюиса. В реакцию
эффективно
вступают только
активированные
электрофильные
реагенты, поэтому
успешные примеры
проведения
реакции алкилирования
были получены
только при
взаимодействии
с трифенилметилгалогенидами
и бензилгалогенидами.64
При использовании
данных алкилирующих
реагентов
зачастую наблюдаются
процессы отщепления
ртутьгалогенидной
группы с последующей
реакцией образования
двойной связи.65

Ртутьорганические
соединения
вступают в
реакцию ацилирования.
В качестве
ацилирующих
агентов используют
ацилгалогениды
в присутствии
каталитических
количеств солей
палладия или
же кислот Люиса.
Выходы соответствующих
кетонов обычно
достаточно
велики и составляют
от 70 до 100 %.66

Реакции
ацилирования
ароматических
меркурохлоридов
в присутствии
кислот Льюиса
зачастую приводят
к образованию
продуктов
ацилирования
по бензольному
кольцу.67

Взаимодействие
ртутьорганических
соединений
с α,β-ненасыщенными
карбонильными
соединениями
происходит
исключительно
как 1,4-нуклеофильное
присоединение.
Реакция проводится
в кислой среде
(активирование
карбонильного
соединения)
в присутствии
каталитических
количеств солей
палладия в
условиях межфазного
переноса.

Данный
литературный
обзор не претендует
на охват всего
огромного
массива знаний,
накопленного
в химии олово-
и ртутьорганических
соединений,
однако, показаны
наиболее интересные
с точки зрения
автора и относительно
новые направления
развития химии
металлоорганических
соединений,
а внимание
читателя
принципиально
акцентировано
на использовании
олово- и ртутьорганических
соединений
в качестве
“скрытых”
нуклеофилов,
являющихся
синтетическими
эквивалентами
соответствующих
карбанионов.
На многочисленных
примерах показаны
преимущества
работы с данными
соединениями,
в частности,
химическая
толерантность
металлоорганической
части молекулы
к присутствию
активных
функциональных
групп, в том
числе содержащих
подвижные атомы
водорода.

***

3.2 Синтез a-гетероатомзамещённых
нитронов.

В
литературе
описано всего
лишь несколько
примеров синтеза
нитронов, содержащих
связь a-углерод-гетероатом.
К ним относятся
алкоксинитроны,68
хлорнитроны,69
фосфононитрон,70
аминонитроны71
и меркаптонитроны72.
Мы использовали
последовательность
реакций литиирование
альдонитронов
- электрофильное
замещение с
целью синтеза
различных
неизвестных
и недоступных
ранее a-гетероатомзамещённых
нитронов.

Так, взаимодействие
литиированного
нитрона 58
с пара-толуолсульфохлоридом
с высоким выходом
приводит к
образованию
соединения,
дающего положительную
пробу Бельштейна
на присутствие
атома галогена.
В спектре ЯМР
1Н
полученного
соединения
наблюдаются
лишь сигналы
протонов геминальных
метильных групп
имидазолинового
цикла при 1.1 и
1.3 м.д. и
протонов группы
N-CH3 при
2.2 м.д. В
спектре ЯМР
13С
полученного
соединения
наблюдаются
лишь сигналы
атомов углерода
геминальных
метильных групп
при 23.43 и 23.75 м.д. и
группы N-CH3
при 27.25 м.д.,
сигналы атомов
углерода в
положении 2 и
5 имидазолинового
цикла при 63.28 и
90.26 м.д., и сигнал
при 132.46 м.д., отнесённый
к резонансу
атома углерода
нитронной
группы. В масс-спектре
полученного
соединения
имеется пик
молекулярного
иона с массой
190.08729 м.д., соответствующей
соединению
с брутто формулой
С8Н15N2OCl.
На основании
данных элементного
анализа и
спектральной
информации
полученному
соединению
была приписана
структура
4-хлоро-1,2,2,5,5-пентаметил-3-имидазолин-
3-оксида 100.

В перекристаллизованном
виде a-хлорнитрон
100 может
храниться при
-5 0С
длительное
время без каких-либо
следов разложения.
Однако, хлорнитрон
полностью
разлагается
в течение суток
в органическом
растворителе
при комнатной
температуре.

При попытке
замещения атома
хлора в -хлорнитроне
100 на
фтор в условиях
межфазного
катализа, было
получено, по
данным тонкослойной
хроматографии,
слабополярное
соединение,
в котором, по
данным спектра
ЯМР 13С,
отсутствовал
3-имидазолин-3-оксидный
фрагмент. В
двухфазной
системе гексан
- 2 % водная уксусная
кислота (1:1) из
a-хлорнитрона
в течение 30 минут
образуется
то же соединение,
которое и было
выделено из
реакционной
смеси с выходом
80 %. Данное
превращение
не наблюдается
в сухом гексане
в присутствии
уксусной кислоты.

Спектр
ЯМР 13С
полученного
соединения
содержит сигналы
атомов углерода
в алифатической
области при
22.41, 24.33 и 25.54 м.д., и сигналы
при 58.57, 59.21, 168.54 и 117.13 м.д..
Сигналы в области
55-70 м.д. характерны
для резонанса
четвертичных
атомов углерода,
находящихся
в соседнем
положении к
атому азота,73
и их наличие
наводит на
мысль о существовании
фрагмента 101
в структуре
молекулы и об
отсутствии
3-имидазолин-3-оксидного
фрагмента.
Сигнал при
168.54 м.д. был отнесён
к резонансу
атомов углерода
группы С=N,
а при 117.13 м.д. - к
резонансу атома
углерода фрагмента
С=NO.
В масс-спектре
синтезированного
соединения
имеется пик
молекулярного
иона с массой
197.11648 а.е.м., соответствующей
брутто формуле
C9H15N3O2.
Имеющиеся
спектральные
данные позволили
идентифицировать
полученное
соединение
как
4,4,5,6,6-пентаметил-5,6-дигидро-4Н-пирроло[3,4-с][1,2,5]оксадиазол-1-оксид
102. ИК-спектр
полученного
соединения
по набору колебаний
подобен спектру
производного
фуроксана 103,
полученного
ранее независимым
способом.74
В частности,
характерной
чертой ИК спектров
обсуждаемых
соединений
является наличие
интенсивной
полосы колебаний
при 1666 см-1.

В спектре
ЯМР 13С
обращает на
себя внимание
большая разница
в химических
сдвигах атомов
углерода
фуроксанового
цикла, составляющая
51 м.д.. Как известно
анизотропные
эффекты практически
не влияют на
положение
сигнала в спектре
ЯМР 13С,
поэтому, по
мнению ряда
авторов,Error: Reference source not found
дополнительное
экранирование
достигается
за счёт повышения
электронной
плотности на
атоме углерода,
примыкающем
к N-оксидной
группе, благодаря
значительному
вкладу в резонансный
гибрид структур
типа I.

Образование
производного
фуроксана 102
может быть
объяснено
следующей
схемой. На первой
стадии реакции
происходит
гидролиз
a-хлорнитрона
100 с
образованием
a-хлороксима
d. Элиминирование
молекулы НСl
из a-хлороксима
приводит к
образованию
окиси нитрила
e, димеризация
которой приводит
к формированию
фуроксановой
гетероциклической
системы.75
Протонирование
метиламиногруппы
и последующее
отщепление
метиламина
приводит к
образованию
третичного
карбокатиона
h,
нуклеофильная
атака которого
атомом азота
группы NHCH3
с последующим
депротонированием
приводит
к образованию
конечного
продукта реакции
102 (см.
Схема 1).
Мы считаем, что
образование
продукта 102
связано
с низкой гидролитической
устойчивостью
имидазолинового
цикла.

Схема 1

Реакция
литиированного
производного
альдонитрона
58 с
пара-толуолсульфофторидом
приводит к
образованию
кристаллического
соединения,
в масс-спектре
которого имеется
пик молекулярного
иона с массой
310.13482 а.е.м., соответствующей
брутто-формуле
C15H22N2O3S.
В спектре ЯМР
13С
полученного
соединения
наряду с сигналами
атомов углерода
геминальных
метильных групп
и группы N-CH3
при 23.92 и 24.27
м.д. при 26.60 м.д.
соответственно
и сигналами
узловых атомов
углерода
имидазолинового
цикла при 64.73 м.д.
и 92.73 м.д., наблюдаются
сигналы ароматических
атомов углерода
при 129.23, 129.13, 135.20, 142.67 м.д.,
и метильной
группы толуолсульфонильного
фрагмента при
21.63 м.д., а также
сигнал при
145,37 м.д., отнесенный
к резонансу
атома углерода
нитронной
группы.

На основании
спектральных
данных и данных
элементного
анализа полученному
соединению
была приписана
структура
1,2,2,5,5-пентаметил-4-(толуол-4-сульфонил)-3-имидазолин-3-оксида
104. Таким
образом, взаимодействие
литиированного
производного
альдонитрона
58 с
пара-толуолсульфофторидом
приводит к
образованию
продукта замещения
фтора на имидазолиновый
остаток.

Полученный
нами результат
находится в
соответствии
с литературными
данными, согласно
которым реакции
литийорганических
соединений
с фторангидридами
сульфоновых
кислот приводит
к образованию
соответствующих
сульфонов, а
при взаимодействии
с хлорангидридами
сульфоновых
кислот происходит
образование
соответствующих
хлорзамещённых
производных.76
Различная
реакционная
способность
TsF и TsCl связана,
видимо, с большей
электротрицательностью
атома F, что приводит
к увеличению
чувствительности
атома серы к
атаке нуклеофильным
реагентом.