книги из ГПНТБ / Фрейманис, Я. Ф. Химия енаминокетонов, енаминоиминов, енаминотионов
.pdfЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО УСТАНОВЛЕННЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА №
ЩИМ агентом обычно является уксусный ангидрид или хлори стый бензоил. -
ХХУ |
- |
ш |
LXH |
|
•tv |
|
\ |
После присоединения ацилирующего агента к иминному азоту образуется катион LXII, превращающийся после выброса про тона в LXI. Упомянутый катион может распадаться и другим образом. Так, параллельно с ацилпродуктом, имеющим сопря жение по пятичленному циклу LXI, при R = H выделяют и изо мерный N-ацил-р-диимин (LXIII).
N(C0R2 y2
|
|
|
С6н5^ |
N |
6 |
5 |
N . |
1МНС0С Н |
|
|
|
г C6 HsCO |
|
|
6 5 |
|
|
|
: СОС Н |
|
|
|
С4Н5СО |
|
LXV |
|
LXVI |
Последний при нагревании в целлосольве переходит в более устойчивый сопряженный изомер LXI. N-Моноацил-АВИ в бо лее жестких условиях способны ацилироваться дальше с обра зованием Ы,Хт,Г\['-триацилпрризводных LXIV или же, в цикло гексановом ряду, Х,1Ч'-диацилпроизводных LXV и LXVI. Струк тура ацилпроизводных доказана спектроскопически, а также тем, что все N-ацилированные АВИ могут быть гидролизованы до соответствующих, уже ранее полученных N-ацилированных АВК LVII или LVIII [163].
nhco r2 |
|
NHCOR, |
|
@СNH^СбНг |
I Q |
0_ |
|
|
|
C6 H5 |
|
LX1,R=H |
|
LVII |
|
. N(C0R2 ) 2 |
|
|
NHR, |
|
N(C0R2 ) 2 |
a) R,=H |
|
H® . |
|
LXVII |
|
|
5) R(=C6H5 |
||
v ‘s H20 ' |
|
|
|
|
|
|
|
n c o r 2 |
|
|
|
LXIV
Ш О ГЛАВА VI. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЕНАМИНОКЕТОНОВ
Циклогексеновые ацилпроизводные могут быть таким обра зом расщеплены до соответствующих АВК LXVII.
Аналогично N-ацилированным АВК удалось наблюдать деацилирование производных АВИ щелочными агентами. При этом моноацилпроизводные образуют исходные соединения XXV, в то время как деацилирование триацетилпроизводных LXIV происходит постепенно.
NHR
-с6н5
NR
X X V
Ш
LXIV +Г.Н
LXVII1 NHCGRi
Как явствует из приведенной схемы, протонирование анионов LXVIII определяет структуру конечного продукта. Диацилпроизводное LXIX, подобно LXIII, при нагревании пере ходит в более устойчивую енаминную форму с сопряжением по пятичленному циклу LXX. ЦМ'-Диацилированные инденовые АВИ под действием алкоголятов еще способны далее отщеп лять ацильные группы вплоть до образования соединения XXV, R = H. Полученные соединения дииминного строения LXIII и LXIX бесцветны.
$-Амин,овинилтионы. Единственные данные об ацилировании
енаминотионов получены на примере инденового АВТК [101]:
NHCJ4
NHC6H5
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО УСТАНОВЛЕННЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА |
201 |
Структура S-ацилпроизводного LXXI доказана при помощи ИК-спектроскопии и подтверждена фактом превращения его в дальнейшей нуклеофильной реакции в АВИ известной струк туры XXV6. Напомним, что аналогичная реакция осуществлена также с 3-фенилимино-2-фенил-1-этилмеркаптоинденом-1 [101].
Результаты алкилирования и ацилирования инденовых■АВТК [101] позволяют предполагать, что атом серы является глав ным, если не единственным центром электрофильного замеще ния этого вида енаминов.
ГАЛОГЕНИРОВАНИЕ
$-Аминовинилкетоны. Реакция галогенирования АВК проте
кает с образованием по крайней мере одного относительно ста бильного промежуточного продукта. Обычно из реакционной смеси выделяется осадок, который непосредственно в реакци онном сосуде обрабатывается водой с получением конечного продукта [23, 37, 51, 183, 189]. Высказано предположение, что промежуточным соединением является а,|3-дигалогенид [264, 361, 720]; указано, что более или менее продолжительное время он может существовать лишь при пониженных температурах
[720].
Тогда первым актом реакции является насыщение двойной углерод-углеродной связи, и весь процесс должен протекать noj следующей схеме:
X X
|
сн3- |
ВгВт |
|
СН—N(CH3\ |
|
|
N |
=0 |
|
|
N |
LXXIV |
LXXV |
СбН5. |
LXXIli |
Вчистом виде выделен только промежуточный продукт
бромирования 4-аминометилен-3-метил-1-фенилпиразолона — LXXI1I [120]. Далее, аддукт LXXII либо отщепляет элементы галогеноводорода с образованием галогенированного р-амино- винилкарбонильного соединения LXXV [288, 295, 720], либо полностью гидролизуется до галогенированного р-дикарбониль- ного соединения LXXIV [361, 486]. Кроме того, наиболее реак ционноспособные системы в реакционной среде могут подвер гаться дальнейшим превращениям [720].
202 |
ГЛАВА VI. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА' ЕНАМИНОКЕТОНОВ |
В свое время было высказано мнение, что продукт бромирования или хлорирования [3-аминокротонатов может иметь струк туру N-галогенированного производного исходного енамина LXXVI [288]. Это соединение существует в двух изомерных формах, окисляет раствор йодистого калия и при нагревании с разбавленной серной кислотой переходит в а-галогенирован- ны?й ацетоуксусный эфир:
NHX
разб. H2SQq
CH3-C=CHCOOR нагреб CH3COCHXCOOR+NH4Ce
Х = Вг‘,СР
LXXVI
Поскольку всем наблюдаемым фактам соответствует как фор мула LXXV, так и LXXVI, вопрос о строении промежуточных продуктов галогенирования аминокротонатов пока остается от крытым. Ясно только, что галогенирование, в отличие от дру гих реакций электрофильного замещения, является многоста дийным процессом.
Из карбоциклических АВК галогенировались инденовые сое динения [23, 183, 189]. Как правило, при этом образуются только 2-галоген-2-замещенные индандионы-1,3. В гетероцикли ческом ряду интересным примером является бромирование 2-амино- или 2-ациламинохромонов. Продукт замещения (типа LXXV) выделяет йод из растворов KJ [37]. Хлорирование 2- ациламинохромонов осуществлено при помощи хлористого сульфурила [48].
$-Аминовинилими.ны. Исторически первым примером галоге
нирования АВИ является бромирование диазепинов LXXVII [290, 592] до LXXVIII или LXXIX:
|
/СН3 В!рь |
/СН3 |
/С Н 3 |
|
K v - N - |
C |
|||
r N H < V г в * , Rs |
С х ^/В п |
|||
] |
Вр2 |
|||
© :С~Вр |
|
|
R, IN—
' сн.
R i = H R , A N= C' |
1 r? b ? r J4 n = c / ЧВг |
|
чги |
* |
Ч н 3 |
LXXVII иНз |
|
|
|
|
|
LXXVIII |
|
LXXIX |
|
R3= H |
а) |
R2= H |
|
б) |
R2= B r |
||
|
В среде сухого эфира диазепин LXXVII — а соединение LXXVII.6, ввиду своей более низкой основности, также в при-: сутствии воды — может бромироваться без предварительной ионизации. Показано, что константа скорости бромирования енамин« LXXVII& на 9 порядков больше, чем эта величина для, протонированной формы,' соответствующего: диазепина [290].:
3.; ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО" УСТАНОВЛЕННЫЕ "ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА |
2Ш |
В инденовом ряду галогенирование АВИ вообще протекает только со свободными основаниями [165]:
кони.НСР |
X |
|
с*н. |
|
о. |
|
X=Bp( LXXXII) |
|
Х=Н с LXXXIIО |
Для LXXX, LXXXI X = Br, Cl; a) Ri = H; б) Ri = Br; в) |
R, = C1. |
. В зависимости от условий реакции удается получить: либо моно-, либо тригалогенпроизводные; при этом два атома брома или хлора вступают в N-фенильные кольца. Структура галогенпроизводных LXXXI доказана спектроскопически; в ИК-спект- рах соединений исчезает характерная полоса поглощения со пряженной системы и появляются полосы |3-дииминной группи ровки (см. работу [165] и с. 39). 2-Бром-2-фенил-1,3-б«с- арилиминоинданы (LXXXIa, б) при нагревании с концентриро ванной соляной кислотой отщепляют иминные группы и ча стично 2-бром-атом с образованием смеси 2-бром-2-фенилиндан-
диона-1,3 (LXXXII) и 2-фенилиндандиона-1,3 (LXXXIII).
В связи с электроноакцепторным эффектом двух азометинных остатков [95] атом галогена в дииминах LXXXI поляризован положительно. Соединения LXXXI окисляют водно-спиртовые
растворы йодистого калия или солянокислого гидразина |
[165], |
и в случае Х = Вг реакция LXXXI->-LXXX может быть |
реали |
зована препаративно. На способность С-бромированных солей: АВИ отщеплять положительный ион брома и тем самым высту пать в качестве галогенирующего агента указано также в ра боте [576].
Направление реакции С-галогенированных АВИ с алкоголятами зависит от типа исходного вещества. Так, 6-бромдиазе- пины-1,4 (LXXVII6) в этих условиях реагируют по обычному типу нуклеосЬильного замещения, с заменой брома алкоксигруппой [592]. В тех же условиях 1,3-быс-1\[-арилимино-2-фениЛ-2- галогенинданы (LXXXI6, в) отщепляют атом галогена с ''обра зованием ранее неизвестных 1,3-бис-арилимино-2-фенилинДа'нов LXXXIV6, в. Предполагается, что в реакционный центр входят ион алкоголята, исходное вещество и молекула спирта [165]:
Образование тримолекулярного комплекса при галогенйрЪвании АВИ доказано ранее [290]. 1,3-быс-Н-Фенилимино-2-фёнйл- индан LXXXIa образуется и при взаимодействии 3-анилйдб-2- фенил-Т-фенилиминоиндена-2 (LXXXa) с йодом в воДном
204 |
ГЛАВА VI. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЕНАМИНОКЕТОНОВ |
LXXXIV
этаноле в присутствии бикарбоната натрия. Очевидно, в этом слу чае образуется промежуточное производное LXXXIa, X =J, ко торое из-за крайней неустойчивости связи С—J тотчас сольволитически расщепляется до б«с-азометина LXXXIYa. С-Йоди- рованные АВИ или АВК пока не выделены, хотя такая реакция и предполагается возможной [165, 290]. Указано, что в систе мах с положительно поляризованным галогеном связь С—J наи менее устойчива [ИЗ]. О некоторых других химических свойст вах р-дииминов LXXXI и LXXXIV см. в главе II.
В реакции галогенирования N-замещенных АВИ ипденового ряда LXXX остается неясным, не существует ли какой-то пер вичный продукт замещения АВИ до образования 2-галоген-2- фенил-1,3-дииминоиндаиов LXXXI. Такое предположение воз никает на основе результатов галогенирования N-незамещен- ных АВИ [168]. При этом из исходных соединений LXXXV об разуются только N-галогенпроизводные LXXXVI:
Отсюда можно предположить, что при галогенировании сво бодных оснований АВИ первичным продуктом является кине тически выгодный, но термодинамически малоустойчивый N-ra- логен-р-аминовинилимин LXXXVII. При наличии других N-за- местителей это соединение могло бы перегруппировываться в
С-галогенпроизводное, а при отсутствии их — галогенироваться дальше по азоту.
Согласно данным, приведенным в таблице 34, протонированные АВИ способны к электрофильному замещению только по
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО УСТАНОВЛЕННЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА |
205 |
среднему атому углерода пентады N—С—С—С—N. В согласии с этим перхлорат тетраметилтриметинкарбоцианина брониру ется бромсукцинимидом с образованием LXXXVIII [576]. В этом случае нельзя исключить и радикальный механизм замещения.
lxxxvh:
При галогенировании солей диазепинов LXXXIX образуются 6-монозамещенные соединения [278, 290, 592], например:
LXXXIX LXXVIII
Изучение скорости бромирования или йодирования этих соеди нений показало, что агентом бромирования может быть как мо
лекула брома, так и отрицательный трибромид-ион |
[290]. Если |
в LXXXIX R3 = H, то в качестве промежуточного |
соединения |
предполагается двухзарядный катион с одним атомом брома в положении 6 диазепиновой системы. В случае йодирования в тримолекулярном переходном комплексе участвуют исходный катион, ион J© и отрицательный ион буфера; например ион СН3СОО©. Предполагается, что в этом случае ацетат-ион спо собствует отщеплению протона от атома в положении 6 диазепинового кольца [290].
При бромировании соли бенздиазепина-1,5 в уксусной кис лоте галоген вступает в бензольное кольцо [593], так же как при галогенировании инденовых N-арилзамещенных АВИ [165].
хс
206 |
ГЛАВА VI. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЕНАМИНОКЕТОНОВ. |
|
Нормальный же продукт бромирования .такого бенздиазепина (ХС) получен при галог.енировании соответствующего основа* ния в нитрометане в присутствии уксусной кислоты [ 6 9 6 ] т. е. при этом реакции замещения подвергается также катион.
Таким образом, несмотря на то, что галогенирование АВИ протекает сложнее, чем аналогичные реакции замещения АВК, все же удается изолировать достаточно стабильные азотосо держащие соединения.
НИТРОВАНИЕ И НИТРОЗИРОВАНИЕ
fi-Аминовинилкетоны. Многие исследователи связывают эти реакции с наличием свободных электрофильных частиц NO2®
либо NO® или, по меньшей мере, реагентов, которые легко спо собны отщеплять эти катионы [12, 522].
Нитрование 2-ациламинохромонов было осуществлено нитра том меди в среде уксусного ангидрида [37, 47]. В этом случае, видимо, |3-аминовинилкарбонильное соединение нитруется без предварительной ионизации. Полученные N-ацилнитроенамины XCI являются сравнительно сильными кислотами и растворя ются в водном бикарбонате натрия:
О NHC0R
XCI
В остальных случаях нитрование связано с большим избытком водородных ионов в реакционной смеси, так что в полярной среде АВК должны существовать в виде сопряженных катио нов XXXII. Это доказано в работе [108]; авторы исследовали структуру-реагирующего соединения в той же среде, в которой проводят нитрование енамина.
В катионе XXXII наиболее вероятным местом электрофильной атаки судя как по заряду на атомах, так и по энергиям локализации — является центральный атом углерода пентады N С С С О (см. с. 179) и работу [12]). В сильнокислой среде сохранить в продуктах одновременно аминный азот и нит рофункцию удалось в веществе с возможной структурой ХСП [295] и в циклогексановых соединениях ХСШ [108].
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО УСТАНОВЛЕННЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ____ 207
)N=C-C=C-0H |
N0* |
|
|
соч |
ио2 |
|
|
|
V |
nr |
|
>0Ш |
2 |
BNH |
0 |
с о ' |
|
0 ЫН |
|
|
|
||
|
Ш |
|
|
XQV |
|
|
|
|
а) |
R = CH3 |
|
|
|
|
б) |
R= C6H5 |
|
В других случаях енаминный, азот в ходе реакции отщепля ется. При нитровании енаминов инденового ряда удалось выде лить лишь соответствующие 2-нитро-2-замещенные дикетоны XCIV [23, 184]. Не исключено, что при этом 2-метилзамещен- ный З-аминоиндон-1 гидролизуется еще до нитрования. Из ре акционной среды с количественным выходом можно выделить нитрат аммония. Реакция в ряду инденов всегда сопровожда ется окислительными процессами, так как наряду с 2-нитро-2- метилиндандионом-1,3 (XCIVa) всегда удается выделить и 2-нитрозопроизводное XCVIII, даже если из нитрующей смеси тщательно удалить окислы азота.
Несколько более подробно изучена реакция нитрозирования АВК. Обычно в качестве нитрозирующих агентов используются азотистая кислота, окислы азота, хлористый нитрозил или эфи ры азотистой кислоты. Поскольку реакция протекает обычно в кислой, иногда сильнокислой среде, нитрозированию более ос новных АВК может предшествовать протонирование. В любом случае единственным продуктом является нитрозоили изонитрозопроизводное по центральному атому углерода характери стической группировки сопряженного енамина. В качестве при мера можно назвать реакцию нитрозирования циклогексановых
енаминов |
LXVII [487, 488]. |
Из образовавшихся изонитрозо-р- |
|
кетриминов XCV можно получить изонитрозодимедон XCVI. |
|||
|
+ HN0, |
|
Н„0 |
О |
|
NR, |
|
NHR. |
N0H |
||
|
|
N0H |
|
|
LXYII |
XCV |
Ж71 |
Аналогично синтезировано ациклическое изонитросоединение из
4-бензиламинопентен-3-она-2 |
(XCVII) [692]. |
/СНАН, |
|
N |
V - |
СН,-С-С-С0С!-!3 |
|
•' |
ЙОН |
’ XCVII
208 |
ГЛАВА VI. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЕНАМИНОКЕТОНОВ |
Изучено нитрозирование инденового енамина XXIX, R= CH3 [184]. Продуктом этой реакции является димер 2-нитрозо-2-ме-
0
тилиндандиона-1,3 (XCVIII), идентичный препарату, получен ному независимым способом. Совершенно по-иному протекает нитрозирование енамина XXIX, R = C6H5 [382]. На этом при мере удалось доказать возможность N-нитрозирования. Кертин с соавт. [382] считают, что первичным продуктом является диазониевый катион 1C, который далее распадается с образова нием различных безазотистых производных инданона. С-Нит- розирование енамина XXIX, R= C6Hs, идет лишь в незначи тельной мере, причем в качестве реагента выступает изоамилнитрит. О таком направлении реакции свидетельствует выде ляемый с малым выходом 2-нитро-2-фенилиндандион-1,3- (XCIV6).
N-Нитрозирование |3-аминокротонового эфира еще в 1903 году описали X. Эйлер и А. Эйлер [435]. Из указанного енамина и амилнитрита в среде эфира авторы получили соединение, ко торому в свете новых воззрений на структуру подобных ве ществ следует приписать строение
flONH„
Ch'3-C—С- С°°С.Ч5
N -N 0
С
fi-Аминовинилимйны. Ввиду своей большей основности АВИ в
эту реакцию всегда вступают в протонированной форме. Пря мым нитрованием до сих пор получены а-нитропроизводные триметинцианина CI [576] и диазепинов СП [277] (см. ниже).
Нитрозирование солей АВИ проверено на бенздиазепинах [276]. Показано, что при этом можно выделить как N-нитрозо-, так и С-изонитрозопродукты (соответственно CIII и CIV).