книги из ГПНТБ / Фрейманис, Я. Ф. Химия енаминокетонов, енаминоиминов, енаминотионов
.pdf1. ПОЛУЧЕНИЕ Р-АМИНОВИНИЛКЕТОНОВ
Несмотря на значительную электрофильность атома Ср, вы шеупомянутое направление реакции не является единственно возможным. Например, исход конденсации некоторых |3-хлор- коричных альдегидов с пиперидином зависит от температуры
[317]:
* * * |
о |
2 0° |
|
С? |
СН, |
/ N |
|
. 1 |
| |
/ |
|||
А г - СI= СI-С Н О + |
-Н20 |
' |
Аг>-С = С~СН |
|||
се сн3 |
|
с н 3 |
'N |
|||
|
NH |
-§0° |
|
|||
Аг-С = С-СНО
N
О
Метод синтеза АВК из алифатических р-галогенвинилкетонов разработан в 30-х годах. Наиболее широкий набор исходных веществ и получаемых АВК охватывают два патента [279, 618]. Более подробно эта реакция исследовалась А. Н. Несмеяновым и Н. К. Кочетковым с сотрудниками (см. [79, 109] и др. их ра боты). Впоследствии с аминами были конденсированы р-хлор- акролеины [72,317].
Первый синтез АВК из циклических |
-галогенвинилкетонов |
относится уже к 1887 году [690]: |
|
сох |
со \ |
Вг + С6н 5н н 2 |
В г + НВр |
I |
I |
Вг |
n h c 6h 5 |
Ряд позднейших работ о синтезе инденовых АВК этим мето
дом упомянут в обзоре [174]. Описано получение и других, в том числе полихлорированных, циклопентеновых и инденовых АВК [719, 767, 771], а также енаминов типа 2-аминометиленин- данонов [554]. Синтез АВК на основе соответствующих |3-хлор-
винилкетонов оказался весьма удобным также для получения гетероциклических енаминов [49, 315, 333, 559] и соединений циклогексенового ряда [275,486].
Раньше мы видели, что промежуточный аддукт типа III мо жет превращаться в стабильное соединение первоначальным отщеплением положительной частицы в виде протона, галогенкатиона или карбкатиона (см. с. 8) от среднего атома угле рода С3(Са ) начального карбонильного соединения.
Совместный анализ всех методов синтеза АВК позволяет заключить, что промежуточное состояние XII или XIII может
12 |
ГЛАВА I. СИНТЕЗ СОПРЯЖЕННЫХ ЕНАМИНОВ |
стабилизироваться также отщеплением различных нуклеофиль ных частиц X.
О |
I N |
и |
|
- с - с н - с |
|
|
I |
хи |
XIII |
Вышеприведенные методы соответствуют случаю, когда X ра вен OR или галогену. Кроме того, Х©может быть цианогруппой [ПО], нитрит-ионом [111] или карбанионом [584]. Тонкий ме ханизм всех стадий синтеза АВК пока совершенно неясен.
Из $-кетоацеталей. Реакция может протекать по двум направ
лениям и в результате могут быть получены либо АВК [263, 279, 618, 631, 748, 758], либо продукты взаимодействия ацета лей по свободной кетогруппе [270, 339]:
r ,0 ^ c h - ch2- c JR2NH2 |
Ri° 4 c h - c h £- c = o R2NH2 |
i i i |
RaNH-c=c-c=o |
||
R,CK |
R,CK |
|
N-R* |
|
|
Эта реакция осуществлена и в инденовом ряду. Показано, что ее направление зависит от кислотности среды. АВК образу ется при нагревании кеталя в среде реагирующего амина [167] по данной ниже схеме, в то время как в среде уксусной кис лоты с амином взаимодействует свободная кетогруппа.
CON
)C -R 1
С
+ CHzOH- сн,он
I
R j— N — R 3
В реакции этинилкарбонильных соединений с аминами. Впер
вые эта реакция описана в 1904 году Уотсоном (цит. по [369]). В настоящее время все осуществленные синтезы могут быть обобщены в виде следующей общей схемы:
§ |
Ь® |
И |
|
r z- c - c = c - r 4+ h n |
- ^ R ,- C - C H = C . |
я г |
|
|
"R/i |
2 |
|
XIV
При этом в качестве Ri могут быть: Н, COOR, арильная или алкильная группа; гетероциклический остаток. Заместитель R2
I . ПОЛУЧЕНИЕ р-АМИНОВИНИЛКЕТОНОВ |
13 |
|
может принимать значения: |
Н; OR; |
COOR; —С= С—R; |
—СН = СН—; алкильная или |
арильная |
группа; гетероцикличе |
ский остаток. Нуклеофильными компонентами реакции могут служить: аммиак [746] или самые разные первичные и вторич
ные амины, в том числе азиридин |
[124], |
азетидин |
[352] и |
амины с большими кольцами [124]. |
работ |
цитируется |
в обзо |
Значительное количество ранних |
рах [223, 369]. Из более поздних исследований следует отме тить работы, посвященные изучению стереохимии и механизма процесса методом ЯМР.
Согласно распространенной точке зрения, нуклеофильные ре агенты к тройной связи С—С присоединяются преимущественно по транс-типу [504]. Тем не менее из ацетиленовых эфиров были получены как транс-, так и цис-аддукты [506]. Более подробно
стереохимия присоединения аминов к ацетиленам могла быть выяснена лишь при условии, если наблюдение за ходом реак ции велось с момента слияния реагентов, для чего реакционный сосуд помещался непосредственно в резонатор спектрометра
ПМР.
Оказалось, что нельзя довольствоваться установлением струк туры чистых АВК, выделенных из реакционной смеси, так как еще во время очистки N-незамещенные или N-монозамещенные p-аминоакриловые эфиры претерпевают цис-транс-пзоиериза-
цию по связи С=С . Поэтому равновесный состав смеси изоме ров не отражает стереохимии реакции присоединения.
В первом акте присоединения образуется аддукт, который может существовать в двух формах —>XVA и ХУБ.
R |
. \ |
..C0R2 |
1 |
с = < |
_____ „ |
|
© / |
<:--------: |
|
R4 |
ЖА |
о /of II
® /
R r f H
R,
©
■■с
\
c o r 2
XV б
Полагают, что формы XVA и ХУБ могут переходить одна в дру гую [506].
Первичные и вторичные амины с эфирами пропиоловой (XIV,
Ri = H) или ацетилендикарбоновой кислоты |
(XIV, Ri = COOCH3; |
||
R2 всегда ОСН3) образуют преимущественно продукты цис- при |
|||
соединения [506]. |
|
|
|
схемаI |
C0R2 |
\ |
cor2 |
V / |
> |
|
|
ХУА |
С - С 0 |
|
|
/с = с \
14 |
ГЛАВА I. СИНТЕЗ СОПРЯЖЕННЫХ ЕНАМИНОВ |
В этом случае перенос протона от аминоостатка осуществля ется с участием четырехчленного циклического комплекса [506, 783].
Напомним, что применительно к реакциям присоединения обозначения «цис-транс» относятся к положению заместителей
R] и COR2, а применительно к получаемым АВК — к группам COR2 и NR3R4. Механизм цнс-гранс-изомеризации АВК будет
подробнее рассмотрен в главе II.
Параллельно с цнс-аддуктом XVI образуются также и про дукты транс-присоединения XVII (схема 2) [506]:
н-о-
w c c x e M d 2 \ ©*•''’ |
^ ' \ |
/Н |
|
/ И |
||
-------- г * е = с |
\ |
— |
^ С = С |
-------5- |
/ |
С = С |
R -N H |
C0R2 |
/ |
\rnR |
\ |
||
|
R,-NH. |
|
N |
C -R , |
||
R, |
|
|
К ЧсРе<За |
|
0 ___ |
|
|
|
|
|
|
|
хуи |
Вероятно, кинетические преимущества схемы 1 связаны с меньшими пространственными трудностями в комплексе XVA.
Перенос водорода по схеме 2 осуществляется за счет прото нодонорных молекул среды — реагирующим амином [506] или протонным растворителем [350]. Например, если реакция про водится в условиях избытка амина или в среде этанола, то об разуются повышенные количества продуктов транс-присоедине
ния.
Если R3 или R4= H , полученные АВК XVI со временем или,
особенно, в присутствии катализаторов переходят в изомеры XVII, в которых возможно образование внутримолекулярной водородной связи [350, 506]. Поэтому термодинамически рав новесная смесь изомеров таких АВК резко отличается от. кине тически выгодной и содержит в основном грш-АВК XVII (т. е. транс-аддукт).
Если нуклеофильным агентом является вторичный амин, товыход транс-аддукта зависит от взятого основания. В случае
использования пиперидина АВК типа XVII составляет не более 10% образующегося енамина, и со временем даже это не
большое количество г^нс-формы превращается в пространст венно более выгодный, устойчивый транс-изомер XVI (т. е. puc-аддукт). В то же время в реакции эфира бутин-2-овой кис лоты [350] с азиридином образуется 40% транс-аддукта, при
чем состав изомерной смеси со временем не меняется. До сих пор это единственная известная кинетически контролируемая реакция аминов с ацетиленовыми карбонильными системами.
Имеющиеся данные о скорости процесса присоединения чи сто описательны. Например, найдено, что эфиры пропиоловой
1. ПОЛУЧЕНИЕ Р-АМИНОВИНИЛКЕТОНОВ |
15 |
кислоты менее активны, чем производные адетилендикарбоновой кислоты [523]; алифатические амины по связи С =С присоеди няются гораздо быстрее, чем ароматические [14, 523].
В реакции циклизации $-карбамидоэфиров. Реакция применя
лась для синтеза АВК, являющихся производными изохино лина [281, 336, 635]. Конденсирующим агентом обычно явля ется пятиокись или хлорокись фосфора.
СН2 |
'С Н 2 |
|
|
[Q |
NH |
||
N H -C O -CH -C O O R |
|||
|
I |
|
|
|
I |
R-C-COOR |
|
|
Р |
||
К этой реакции |
близок синтез трициклического АВК [648]: |
||
При взаимодействии $-кетонитрилов с магнийорганическими соединениями. Реакция идет по следующей общей схеме [431,
433, 456, 457, 596, 685]:
|
|
I /N H 2 |
- C O - C H -C = N + R M cjX ------- |
► |
-C O -C = C . |
|
|
^ •R |
До сих пор исследовались циануксусные эфиры или цикли ческие ct-цианкетоны. При этом в качестве R могут выступать группы: С2Н5, Н-С3Н7; H-C4H9, ЦЗО-С4Н9; С6Н5.
При гидрогенолизе $-кетоксимов и изоксазолов. Эти реакции
тесно связаны, так как изоксазолы могут быть рассмотрены как ангидропроизводные гипотетической енольной формы р-ке- токсимов:
|
|
з |
- С - С = С - |
-Н 20 > - с - с |
|
II |
I |
М5 |
NL |
ОН |
/ с - |
|
ОН |
0,4 |
Основной особенностью этого метода является гидрогеноли тическое расщепление связи N—О. р-Кетоксимы инденового
16 ГЛАВА I. СИНТЕЗ СОПРЯЖЕННЫХ ЕНАМИНОВ
ряда восстанавливаются в среде водной щелочи |
дитионитом |
натрия [189]: |
|
И© |
|
R 1) НагБгОц |
СО\ |
.C-R |
|
2) Н® |
I |
II |
|
NOH |
n h2 |
Кроме того, 3-гидроксиламинометиленоксиндолы каталитиче
ски восстанавливаются до 3-аминометиленоксиндолов [776]. Каталитический гидрогенолиз изоксазолов исследован во мно
гих вариантах [342, 345, 346], например:
R'7P t CH2lP :r R |
r - c - |
c h ,c o c h7- c - c h , c o r •ABK |
и |
z z и |
|
N— О N—О |
NH |
NH |
Если изоксазольная система содержит в положении 5 атом кислорода, то в результате восстановления образуются |3-ими- нокарбоновые кислоты (по современным представлениям, р-карб- оксиенамины) или же продукты их превращения [547, 676], например:
|
2Н, |
R — С — СН — С — R |
♦АВК |
|
V |
V N' |
1 II |
I II |
|
NH |
СООН NH |
|
||
R, |
R, |
|
|
|
Принципиально важной является реакция восстановления изоксазолов при помощи магнийорганических соединений, най денная Н. К. Кочетковым и С. Д. Соколовым [81]. В приводи мой ниже схеме формулы получаемых АВК записаны согласно современным представлениям об их структуре.
|
|
|
|
h |
|
с с ___ Х Н 3 |
|
се |
'О У N-. |
МсрС |
|
R / |
\ |
2C2HsM(jX |
-с-с=с-сн3 |
|
|
х о х |
|
II |
I |
R |
|
|
о |
n h 2 |
|||
XVIII
1, ПОЛУЧЕНИЕ р-АМИНОВИНИЛКЕТОНОВ |
17 |
Наиболее вероятно, что восстановление происходит с уча стием шестичленного циклического комплекса XVIII [81] и что при этом выделяется молекула углеводорода R—R.
Все до сих пор упомянутые способы синтеза объединяет то,
что исходное вещество |
уже содержит |
готовые фрагменты |
С—С—С, О—С—С—С |
или всю цепочку |
N—С—С—С—О ко |
нечного р-аминовинилкарбонильного соединения. К этой группе методов синтеза АВК относится также реакция гидролиза р-аминовинилиминов. Она удобна в том случае, если легкодо ступны исходные АВИ [260]; подробнее этот вопрос будет рас смотрен на с. 225—226.
Остальные методы синтеза АВК основаны на принципе сое динения фрагментов N—С + С—С—О или О—С + С—С—N, а также на реакции циклоприсоединения.
При ацилировании енаминов. Принцип этого синтеза АВК
дан Сторком [741], который разработал метод ацилирования кетонов через енамины хлорангидридами кислот. В нижесле дующей схеме этой реакции получение АВК возможно в том случае, когда промежуточный иммониевый катион (XIX) может депротонироваться:
Кетон
К
X IX
R2= aunji
Ряд работ, посвященных этому способу, цитируются в обзоре [231]; см. также некоторые более новые исследования [308,
583].
В качестве электрофильной компоненты может служить также сложноэфирная группа [636] (см. ниже).
Подобная, только спонтанная, конденсация p-углерода енамина с карбэтоксильным остатком предполагается в работах: [320] и, очевидно, [240].
2 — 1446
18 |
ГЛАВА I. СИНТЕЗ СОПРЯЖЕННЫХ ЕНАМИНОВ |
О
В реакции енаминов с кетеном. Данный метод разработан в
1961 году и заключается в присоединении кетена к енамину с последующим расщеплением полученного циклобутанона [231, 496, 645]. Лучше всего реакция идет с енаминами альдегидов, например:
|
О |
|
RCH2C =0 |
|
|
R -C H ... |
С |
R -C H -C = 0 |
СН |
|
R-C-COCH, |
11 + 11— * I | |
— - / |
+ |
II |
||
/ с н - |
СН, |
СН-СН, |
СН |
|
СН |
а |
|
а |
6 |
|
6 |
Было отмечено, что аналогичные продукты могут быть полу чены также из ацилхлоридов при избытке енамина. Предпола галось, что прямо в реакционной среде образуется кетен, кото рый затем реагирует с енамином [645]. В препаративном ва рианте этого синтеза в качестве исходных веществ используют енамин, хлорангидрид и триэтиламин [644]. Впоследствии реак ция применялась для расширения кольца енаминов циклических кетонов [341].
Описано ацилирование альдиминов кетеном [280]. Не исклю чено, что и эта реакция протекает по вышеприведенной схеме, так как альдимины могут содержать также енаминную тауто мерную форму.
В реакции Вильсмайера—Хаака. В этой реакции замещенный
формамид с фосгеном, треххлористым или трехбромистым фос фором сначала образует катион XX (см. формулу ниже), где X
равен Cl, ОРОС12 [255, 257, 316] и, очевидно, Вг [253]:
(СН3)г N = СН —X ■*-------^ (СН3)г N ~ СНХ
XX
Катион XX взаимодействует с рядом альдегидов и их произ водных; суммарно синтез АВК может быть представлен следую щей общей схемой [257, 258]:
1. ПОЛУЧЕНИЕ р-АМИНОВИНИЛКЕТОНОВ |
19 |
|
RCHzCHO |
1 |
|
|
|
|
^OR., |
>+ (CH3)2 NCHO coce2 |
^ (c h 3)2 n - c h = c - c h o |
RCH.,CH^ |
||
RCH=CH-OR„ |
или POC?3 |
R |
|
|
|
При помощи аналогичных превращений удалось получить также а-алкокси-р-Ы-метиланилиноакролеины [429].
При конденсации карбонильных соединений с имидохлори-
дами или иминоэфирами. Реакция идет по нижеприведенной об
щей схеме [319, |
446, 539, 580, |
727, 780] и осуществлена |
как в |
условиях синтеза |
Гаттермана |
(у = Н; Rx= R2= Н; Х = С1) |
[446, |
780], так и с применением натриевых производных малонового
или ацетоуксусного |
эфира |
(Ri = apwi; R2= C6H5; Х = Cl; |
y = Na; |
||||
R4= COOC2H5; R3= CH3 или OC2H5) [539, 580, 727]. |
|
||||||
^ NRa |
|
yCOR: |
n r 2 |
n h r 2 |
|
||
: |
+\ |
1 V |
Ч |
Rr C -C H -C O R 3 |
■R, —C =C -C O R , |
||
|
|
Я ц |
i |
J |
|||
|
|
|
|
R-ч |
|
||
Иминоэфир, синтезированный из капролактама, конденсиру ется с малоновым или циануксусным эфиром при простом на гревании компонент (Ri+ R2= — (СН2)5—; Х= ОСН3; R4= = —C= N или СООС2Н5; R3= ОС2Н5) [319].
При конденсации амидов, амидинов и тионамидов с карбо нильными соединениями. Высказано предположение, что в этом
случае синтез идет по альдольному типу [335, 507] согласно суммарной реакции
У |
/ |
COR, |
R z \ |
/ R 3 |
|
1 |
|||
|
|
|
N |
|
R,-C. |
+ с н , |
" AH > R<- C = C -C O R i| |
||
\ N -R , |
|
|
|
R B |
|
|
|
|
|
R2 |
|
|
|
|
Ri = R3 или R2¥=R3
Иногда для осуществления реакции необходим щелочной конденсирующий агент [507]. При помощи вышеупомянутого метода получены АВК из форманилидов, диэтилсукцината или ацетофенона (Ri = H; А = 0; R2= C6H5; R3= aлкил; R4= C6H5 или ОС2Н5; R5 соответственно Н или СООС2Н5) [507], из N.N-ди-
алкилбарбитуратов и различных амидов или тионамидов (R4+ R5 входят в состав цикла барбитуровой кислоты; В[ = ал
2»
20 |
ГЛАВА I. СИНТЕЗ СОПРЯЖЕННЫХ ЕНАМИНОВ |
кил; |
Н; R2 и R3= H, алкил; А = 0 или S) [335]; далее, из |
ГфИ-дифенилформамидина и индандиона [540] или пиразоло нов и амидинов [57, 567], а также из изоксазолонов и N.N-ди- фенилформамидина [655].
Остальные методы. Прочие методы получения р-аминовинил-
карбонильных соединений менее известны. Например, описан синтез некоторых АВК методом циклоприсоединения енаминов к а-винил- или а-этинилзамещенным карбонильным соедине
ниям |
[331], или же инаминов к дифенилциклопроненону |
[458]. |
||||
Известна конденсация нитрилов |
с кетонами по общей |
схеме |
||||
|
|
0 |
NH |
о |
ынг |
|
|
-СОСН3 + N = C - |
И |
И |
- с - с н = с - |
|
|
|
- с - с н 2- с - |
|
||||
При |
помощи этого метода |
получены |
циклические |
АВК |
[362, |
|
7 l 2i-
Отмечен один пример внутримолекулярной сложноэфирной конденсации гетероциклического имина [747] и реакция ацили рования кетонов солями N-тетраалкилформамидиния [262] в присутствии щелочных агентов. Можно еще упомянуть реакцию дегидрирования р-аминоальдегидов [462] и различные способы синтеза инденовых АВК из галогенили эпоксинданонов [375,
378].
Наконец, следует отметить еще синтез АВК из а-бром-а,р-не- насыщенных кетонов по схеме [5, 52, 373]
Вг> О |
|
|
I |
о |
I и |
|
|
II |
|
- С Н = С - С - |
+ н О |
гн в Г |
- с = с н - с - |
|
|
|
|
||
Очевидно, могут существовать еще другие способы построе ния пентады АВК. Из сделанного выше обзора следует, что в настоящее время возможно осуществление синтеза любой p-аминовинилкарбонильной системы с самыми разными заме стителями и скелетом атомов.
2. ПОЛУЧЕНИЕ р-АМИНОВИНИЛИМИНОВ
Синтез первого р-аминовинилимина, или енаминоимина, опи сан в 1901 году [725], и до нашего времени получено довольно много сопряженных енаминов этого вида. АВИ, в связи с их повышенной основностью (см. с. 192), обычно выделяются из реакционной среды в виде солей с кислотами. В отличие от