С-фосфорилированные пирролиноны и пиридазоны : Синтез, структура и квантово-химические расчеты

• Автор: Просвиркин, Александр Вениаминович
• Шифр специальности: 02.00.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 126 с. : ил.

Введение.
Химия полифункциональнозамещенных гетероциклических соединений относится к инициативно-развивающейся области органической и эле-менторганической химии. Эти соединения служат благоприятным материалом для решения таких фундаментальных проблем как: электронные взаимодействия с участием различных гетероатомов и функциональных групп, стереохимия, участие в реакциях различных реакционных центров, демонстрируя огромные синтетические возможности.
Этим объясняется большое внимание, которое уделяется исслсдо-

ванием в области синтеза, изучения строения и реакционной способности полифункционально-замещенных гетероциклических соединений. Наиболее интересные в теоретическом и практическом отношении результаты получены благодаря вариации функциональных заместителей. Многие продукты находят широкое практическое применение.
Все вышесказанное относится к полифункциональным гетероциклическим соединениям, имеющим фосфорсодержащие заместители, хотя такие соединения практически не исследованы и отсутствуют надежные методы их синтеза. Разработка методов синтеза полифункционально-замещенных гетероциклических соединений, содержащих фосфорные заместители, тем более необходима, что полученные соединения особенно перспективны при поиске веществ с практически-полезными свойствами (различные виды биологической активности, комплексообразователи, антиоксиданты и др.)
К таким полифункциональным гетероциклам относятся 3,4-дихлорпирролиноны, 4,5-дихлорпиридазоны и их производные
наших исследований в литературе не было никаких данных о С-фосфорилированных производных этих гетероциклов; не было изучено их взаимодействие с фосфор-оргаиическими соединениями.
Можно было ожидать, что названные И-содержащие гетероциклы будут служить интересным исходным соединением в синтезе новых ФОС, а фосфорилированные производные, полученные на их основе, будут сочетать в себе полезные качества обоих классов соединений. Изучение реакционной способности дихлорпиридазонов и пирролинонов по отношению к различным фосфорилирующим агентам представляет интерес для решения теоретических проблем органической и элементоорганической химии и является перспективным для тонкого органического синтеза, т.к. позволит целенаправленно подойти к синтезу желаемых соединений.
Целью данной работы является:
1) изучение реакционной способности 3,4-дихлорпирролинопа и 4,5-дихлорпиридазона в реакциях с производными фосфора;
2) применение квантово-химических расчетов для определения активных центров в названных гетероциклических соединений по отношению к Р-пуклеофилам и установление соответствующих закономерностей;
3) разработка новых эффективных методов синтеза полифункциональ-ных С-фосфорилированных гетероциклов.
Научная новизна и практическая значимость состоит в том, что впервые проведено целенаправленное синтетическое и теоретическое исследование реакций фосфорилирования 3,4-дихпорпирролинонов и 4,5-дихлорпиридазонов. Исследования показали, что по своей реакционной способности И-содержащие гетероциклы (пирролиноны и пиридазоны)

чрезвычайно отличаются от Осодержащих аналогов (фураноны). На основании синтетического изучения и квантово-химических расчетов установлено, что во всех исследованных случаях (дихлор- фураноны, -пирролиноны, -пирвдазоны) имеет место орбитальный контроль реакционной способности. Значительные различия в их реакционной способности по отношению к мягким Р-нуклеофилам объясняется тем, что N-содержащие гетероциклы обладают заметно более высоко расположенной и, следовательно, менее восприимчивой к нуклеофильной атаке НСМО, чем О-содержащий гетероцикл (фуранон).
Получены первые С-фосфорилированные пирролиноны и пири-дазоны, содержапще 1 и 2 атома фосфора.
Найдены необычные перегруппировки и химические превращения.
Практическая значимость работы заключается в разработке новых высокоэффективных и региоселективных методов синтеза новых типов функционально-замещенных N-содержащих гетероциклических соединений - С-фосфорилированных пирролинонов и пиридазонов с различным расположением и различной координации атома фосфора в N-гетероциклах.
Апробация работы и публикации.
Основные результаты диссертационной работы докладывались на XI Международной конференции по химии фосфора (Казань 1996 г), на итоговой научной конференции КГУ (Казань 1998 г), на симпозиуме по химии и применению фосфор-, сера- и кремнийорганических соединений (С.-Пб. 1998 г).
Печатные работы опубликованы в соавторстве с научными руководителями д.х.н., е.н.с. Н.А. Полежаевой и д.х,н., профессором Г.А.

Из последнего пирролинона действием оксалилхлорида и затем триэти-ламина получают соответствующий кетен, который без выделения подвергают циклоприсоединению с различными азометинами. Эта реакция приводит к образованию цис-Р-лактамов с >99% диастереомерной чистотой. Абсолютная конфигурация энантиомериого р-лактама была установлена с помощью рентгеноструктурного анализа [68].
Интересно отметить, что аналогично И-замещенный пирролинон был получен при взаимодействии амино-р-лактама с 3,4,5-трихлорфураноном, но при этом получается диастереомерная смесь гидроксипирролинона [68]:

I о + рьк
-сна

н он
Авторами работы [71] было впервые исследовано взаимодействие 4-арил-2-пирролидонов с рядом эфиров а-хлоркарбоновых кислот, что привело к синтезу продуктов Н-алкилирования- эфиров 4-арил-2-оксопирролидин-а- карбоновых кислот:

| Ма, толуол
ИН 'о

/''© ' о

,® аснсоои {

К "СООВ