Реакции дихлоркарбена с ациклическими и циклическими N-алкилиминами

• Автор: Никифорова, Татьяна Юрьевна
• Шифр специальности: 02.00.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 126 с. : ил.

Введение

Актуальность темы. Реакции карбенов - высоко реакционноспособных сек-стетных интермедиатов - интенсивно, исследуются в последние десятилетия. Одними из наиболее доступных среди них и вследствие этого часто используемых в синтетической практике являются дигалокарбены, которые вносят в молекулу атомы галогена, облегчающие ее последующую модификацию. Хорошо изучены реакции дигалокарбенов с непредельными углеводородами, ведущие к циклопропанам. Меньше исследованы реакции дигалокарбенов с гетероатомными молекулами. Вместе с тем, взаимодействие карбенов с такими соединениями является одним из методов получения илидов - синтетических блоков, широко применяющихся для получения гетероциклов.
В последние десятилетия стали изучаться реакции галогенкарбенов с азотсодержащими соединениями. Подробно исследованы реакции ряда соединений, имеющих в своем составе ц)2-гибридизованный атом азота: ароматических азотистых гетероциклов, кетениминов, арилзамещенных иминов, - и был продемонстрирован их высокий синтетический потенциал. В частности, показано, что одним из главных направлений превращений илидов, образующихся из дигалокарбенов и первых двух типов соединений, является 1,3-диполярное присоединение, тогда как для галогензамещенных илидов из арилзамещенных иминов такие реакции не характерны, и основным направлением является циклизация в гелг-дигалогеназири-дины. В то же время, реакции дигалокарбенов с алкилзамещенными и функцио-нальнозамещенными иминами были изучены плохо и синтетически малополезны, поскольку, согласно данным, опубликованным до начала наших исследований, эти соединения, за редкими исключениями, в условиях генерирования дигалокарбенов осмоляются.
Цель работы. Цель работы заключается в систематическом исследовании реакций илидов, образующихся из дихлоркарбена и ТЧ-алкилиминов, и закономерностей их протекания для расширения возможностей синтеза азотсодержащих гетероциклов на их основе и включает решение следующих задач:
* разработку карбеновых методов генерации иминиодихлорметанидов из 14-алкилиминов, включая Х-алкилимины бензальдегида и бензофенона, Шиф-
фовы основания аминокислот и неароматические гетероциклы, содержащие С=М связь;
* изучение влияние строения иминов на направления превращения иминио-дихлорметанидов - реакций 1,3-диполярного циклоприсоединения, внутримолекулярной циклизации, изомеризации;
* исследование путей модификации первичных продуктов, получающихся из галогенсодержащих илидов азота, с целью повышения синтетического потенциала развиваемого карбен-илидного подхода.
Научная новизна. Выявлены основные закономерности протекания реакций иминиодихлорметанидов из ациклических и циклических иминов, содержащих алкильные, арильные, алкоксикарбонильные и другие группы.
Показано, что для исследованных илидов характерны: (а) 1,3-циклизация в гем-дихлоразиридины; (б) [2+3]-циклоприсоединение к диметилбутендиоатам с образованием производных пиррола; (в) 1,4-Я-сдвиг от а-атома углерода С-замес-тителя, ведущий к енаминам. Выявлена связь между строением илидов и направлением их превращений, а также стереохимическими особенностями реакций циклоприсоединения.
Выяснены направления раскрытия гелг-дихлоразиридинов, образующихся при взаимодействии дихлоркарбена с циклическими иминами и продемонстрировано существенное отличие реакций раскрытия трехчленного цикла конденсированного с шестизвенным циклом, от неконденсированных гем-дихлоразиридинов.
Практическая ценность работы заключается в увеличении синтетического потенциала реакций дихлоркарбена с иминами, выразившемся, в частности, в разработке методов получения:
1) производных пиррола циклоприсоединением дихлорзамещенных азометин-
илидов,
2) функциональнозамещенных дихлоразиридинов из производных аминокислот,
3) дихлоразирино [2,1-я] изохинолино в как основы для синтеза 3-бензазепинов
и производных изохинолин-1-карбоновой кислоты: эфиров, амидов и циклических амидинов.
Структура диссертации. Диссертация состоит из литературного обзора, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов, списка литературы, приложения.
В литературном обзоре обсуждаются реакции галогенкарбенов с азотсодержащими соединениями, а также синтетическое использование гем-дигалогеназириди-нов.
В первом разделе второй части работы рассматриваются результаты исследования реакций дихлоркарбена с ациклическими и циклическими М-алкилиминами, обсуждаются механизмы процессов и основные химические свойства азометин-илидов. Второй раздел посвящен синтетическому использованию азирино[2,1-д]-изохинолинов и обсуждению раскрытия трехзвенного кольца в соединениях с конденсированным азиридиновым циклом.
В третьей части работы представлены методики синтезов новых соединений их физические и спектральные характеристики.
Апробация работы. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ. Результаты исследования докладывались на V Всесоюзной конференции по химии азотсодержащих гетероциклов (Черноголовка, 1991), V Всесоюзной конференции по химии карбенов (Москва, 1992 г.), конференции по синтезу и биологической активности малых циклов (Москва, 1996 г.); на международных симпозиумах “Напряженные циклы: синтез и свойства" (Санкт-Петербург, 1996) и “Межфазный катализ: механизм и применение в органическом синтезе” (Санкт-Петербург, 1997).

Последующий разрыв связи приводит к карбкатионному интермедиату
[138, 141], способному присоединять нуклеофильные реагенты (воду, галогенид-ионы, спирты [136, 145]), вступать в реакцию Фриделя-Крафтса [137].

РЬ —1|— Аг РЬСНУ- '
ОР X X
Х=С1, Вг; У=Х, 018; Г1=Ме, Е1
с/ СІ РИ ЫНАг'
25-48%
Стабилизация катиона может происходить также путем элиминирования протона в случае, если С-заместитель в азиридине содержит а-водородный атом [138, 141, 143].
РИ Аг рь о
А1кЛ-/ * _)—і
у К— ЫНАг

АІк=Ме, Еі /- Рг.
1.2.3. Получение производных имидовых кислот.
Метанолиз гем-дигалогеназиридинов при действии метилата натрия в метаноле приводит к получению с высоким выходом эфиров имидовых кислот [136, 146, 147].
РЬ ИРИ УУ~Р1п МеОН/МеО С| !
X7 X У ОМе
Х=С1, Вг; У=С1, ОМе.
К интересному результату приводит метанолиз в случае 1,3-дифенил-2-метил-2-хлоразиридина. Продукт образуется в результате раскрытия кольца по связи С-М, а не С5-1Ч, как наблюдалось в случае гелг-дигалогеназиридинов. Предполагают [146], что реакция идет через промежуточный азиридин 15.