Синтез труднодоступных пиррольных систем с участием ацетиленов

• Автор: Шабалин, Дмитрий Андреевич
• Шифр специальности: 02.00.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 150 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава Е Успехи и проблемы синтеза труднодоступных пиррольных систем
{литературный обзор)
El. Методы синтеза ЗЯ-пирролов
1.1.1. Модификация 1Я-пирролов
1.1.2. Синтез кольца путем формирования одной связи
1.1.3. Синтез кольца путем формирования двух связей
1.1.4. Синтез кольца путем формирования трех связей
1.2. Методы синтеза 1-[2-арил(гетарил)винил]пирролов -
пиррольных аналогов стильбенов
1.2.1. Синтезы с использованием комплексов переходных металлов
1.2.2. Синтезы на основе оксиранов
1.2.3. Другие методы синтеза
1.2.4. Нуклеофильное присоединение к ацетиленам
1.3. Успехи и проблемы в синтезе дипирролов, разделенных сопряженными гетероциклическими системами
Заключение к главе
Глава 2. Синтез труднодоступных пиррольных систем с участием ацетиленов
{обсуждение результатов)
2.1. Синтез ЗЯ-пирролов из кетоксимов и ацетилена
2.1.1. Оптимизация условий синтеза ЗЯ-пирролов на модельной реакции изопропилфенилкетоксима с ацетиленом
2.1.2. Возможности и ограничения синтеза ЗЯ-пирролов из кетоксимов и ацетилена
2.1.3. Квантовохимическое рассмотрение
2.1.4. Интермедиаты синтеза ЗЯ-пирролов из арил(гетарил)изоалкилкетоксимов и ацетилена
2.1.5. Минорные реакции, сопровождающие синтез ЗЯ-пирролов
2.1.5.1. Образование 1-винилпирролидона

2.1.5.2. Образование азиридинилпирролина
2.1.5.3. Образование этинилпирролинов
2.2. Гидроаминирование арил(гетарил)ацетиленов ЫН-пирролами:
синтез пиррольных аналогов стильбенов
2.2.1. Нуклеофильное присоединение ИН-пирролов к
арил(гетарил)ацетиленам в присутствии суперосновной системы КОН/ДМСО
2.2.2. Стереохимические аспекты синтеза
1 -[2-арил(гетарил)винил]пирролов
2.2.3. Спектроскопические и фотофизические свойства
1-[2-арил(гетарил)винил]пирролов
2.2.3.1. УФ спектры поглощения и флуоресценции
2.2.3.2. Фотоизомеризация
2.3. Синтез новых полисопряженных дипиррольных ансамблей
2.3.1. Основно-каталитическое [4+2]-циклоприсоединение ацетиленов к 3,6-ди(пиррол-2-ил)-1,2,4,5-тетразину
2.3.2. Новые пирроло-триазольные ансамбли из пиррол-2-карбонитрилов и гидразина
Глава 3. Экспериментальные подробности
3.1. Физические методы
3.2. Исходные реагенты
3.3. Синтез 377-пирролов из кетоксимов и ацетилена
3.4. Реакция пирролов с арил(гетарил)ацетиленами. Синтез пиррольных аналогов стильбенов
3.5. Синтез новых полисопряженных дипиррольных ансамблей
ВЫВОДЫ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Химия пиррола и его производных интенсивно развивается. Причина - ключевая роль пиррольных структур в жизнеобеспечивающих процессах (биопреобразование солнечной энергии, метаболизм кислорода в живых организмах). Пиррольное ядро входит в молекулы хлорофилла, гемоглобина, природных и синтетических антибиотиков. Стремительно развиваются такие области применения пирролов, как дизайн электропроводящих полимеров, оптоэлектронных материалов и сенсоров. Наряду с продолжающимся выделением и изучением природных пирролов, активно расширяются исследования в создании их синтетических аналогов и разрабатываются новые удобные методы синтеза ключевых «строительных блоков» - носителей пиррольного ядра.
Одним из немногих простых и универсальных способов получения замещенных пирролов является реакция кетоксимов с ацетиленами (реакция Трофимова), которая до сих пор не перестает удивлять своей многогранностью и все новыми приложениями к синтезу разнообразных пиррольных систем. Эта реакция стала звеном, связавшим химию пиррола и химию ацетилена - традиционной и динамично развивающейся областью органического синтеза.
Настоящая работа является дальнейшим развитием эффективных подходов к синтезу труднодоступных пиррольных систем с использованием реакций ацетилена и его производных в присутствии супероснований.
Исследования проводились в соответствии с планом НИР Иркутского института химии им. А. Е. Фаворского (ИрИХ) СО РАН по теме: «Разработка новых атом-экономных реакций ацетилена, его замещенных и производных, фундаментальных гетероциклов, элементного фосфора, фосфорорганических и фосфорхалькогеноорганических соединений, в том числе с участием активированных анионов, цвиттер-ионов, карбенов и радикалов с целью получения физиологически активных веществ и инновационных материалов

Пиррол (99) и индол (100) стереоселективно присоединяются к фенилацетилену (125) в присутствии каталитических количеств гидроксида цезия (Схема 1.47) [75]. В случае 1-(2-фенилвинил)пиррола (94)
2-стереоселективностъ составляет 100%, а в случае 1-(2-фенилвинил)индола (102) -92%.
Позже было показано, что в качестве основания в данной реакции может быть использован фосфат калия (Схема 1.48) [76], который, по-видимому, подвергается гидролизу, образуя в условиях реакции незначительные количества гидроксида калия.
Однако до наших исследований оставался нерешенным вопрос об общности данного подхода к синтезу различных А'-стирилпирролов, замещенных как в пиррольном, так и в бензольном кольце. Частично ответ был получен в ряде работ [77-79], которые были проведены одновременно и независимо от нас.
На примере реакции ацетиленов 128 (как терминальных, так и интернальных) с ИН-гетероциклами 129 было показано, что реакция успешно протекает в присутствии системы КОН/ДМСО, приводя к соответствующим аддуктам 130 с выходами до 99% (Схема 1.49) [77-79].
Схема 1.
+ РЬС=СН
СэОН (20 мол. %)
МП, 90-120 °С, 12-24 ч N

94 (79%) 102 (65%)
Схема 1.
+ РЬС=СН

ДМСО, 120 °С, 24 ч

94 (38%) 102 (84%)