книги из ГПНТБ / Прилежаева Е.Н. Реакция Прилежаева. Электрофильное окисление

соответственно енолацетат и енолпропионат фенилацетона. В даль­ нейшем выяснилось, что при окислении НК ненасыщенных кетонов могут образовываться и очень сложные реакционные смеси, как за счет различных направлений миграции групп в переход­ ном комплексе, так и за счет дальнейшего окисления енолацетатов

ираспада образовавшихся окисей.

Вкачестве примера можно привести окисление 3,4-дифенил-З- бутен-2-она и 1,3-дифенилпропен-2-она-1 [188] (см. стр. 197).

Однако при окислении 2-циклоалкенонов преимущественное направление миграции также определяется наличием С=С-связи,

врезультате чего 2-циклогексенон [189] и фенилзамещенные 2-циклопентеноны [190] образуют следующие продукты:

Направление миграции групп при окислении буферированной НУК а-алкилиденалканонов (А) также определяется местополо­ жением двойной связи: образуются лактоны типа Б или продукты

3,4 - О С Н о О ; п = 1,2).

19«

их дальнейшего превращения, но не лактоиы типа 15 или япокиси типа I [191].

Другими примерами окисления но Байеру—Виллигеру, но характеризующегося главным образом содействием со стороны двойной связи, могут служить еще и следующие реакции [192 — 1941:

о6 тт5 (Сн=си)..сосо(С11^сй)2С6 Н50 "Н О г С С в Н , С 0 ^

Интересно, что при окислении кетонов циклопропенильного ряда промежуточно образуются дизамещенные ацетилены. Так, на­ пример, для случая И = С 6 Н 5 почти половину продуктов состав­ ляет дифенилацетилен; дальнейшая реакция идет по схеме окис­ ления НК ацетиленовой связи (см. главу I I I , раздел «Окисление ацетиленов»). В большинстве рассмотренных работ проведены встречные синтезы соответствующих эпоксикетонов и доказано, что полученные продукты реакции не образуются при действии на эти эпоксиды НК.

199

Известны, однако, случаи, когда окисление по Прилежаеву является существенным или даже единственным направлением в окислении а,р-ненасыщенного кетона. Наиболее простой пример такого рода — окисление НУК окиси мезитила, при котором, согласно данным работы [195], удается выделить до 14% эпокиси, идентичной получаемой при окислении Н 2 0 2 в присутствии осно­ ваний, а также моноацетат соответствующего кетогликоля. Дру­ гие продукты реакции в этой работе не исследовались, однако позже [196] было показано, что наряду с эпоксидом образуется значительное количество эпоксиенолацетата; очевидно, образу­ ется и енолацетат, который дальше окисляется быстрее, чем ис­ ходный кетон:

Суммарная скорость окисления окиси мезитила довольно велика: указывается, что для завершения этой реакции под действием НУК в среде хлороформа при комнатной температуре требуется 4—5 час [196]. Алифатические кетоны с концевой С=С-связью окисляются много медленнее: так, из метилвинилкетона при окис­ лении НУК при комнатной температуре за 26 дней получено 22% эпоксикетона и 10% сложного эпоксиэфира. При окислении метилизопропенилкетона индивидуальных продуктов выделить не удалось. При окислении НК метилвинил-сс-арилкетонов основны­ ми продуктами реакции являются эпоксид и продукт Байера — Виллигера, полученный за счет миграции метила [184]:

( R = A l k ) .

Примерами исключительного окисления двойной связи нена­ сыщенного кетона под действием НК являются: окисление 16,17-

пулегона, описанное Прилежаевым ( см. Введение) и в самое по­ следнее время — эпоксидирование цис- и mpawc-флавиндогени- дов (3-арилиденфлаванонов) под действием М Х Н Б К и ПННБК [198].

200

Тщательное обследование стереохимии процесса [198] показало, что основным препятствием для атаки НК С=С-связи арилиденфлаванона является 2-фенильная группа. Поэтому полностью или частично образуется торанс-эпоксидное кольцо (по отношению к этой группировке), в то время как конфигурация заместителей при С=С-связи, как обычно при реакции Прилежаева, сохраня­ ется. Интересно, что 3-арилиденфлаванон с 2,2-фенильными за­ местителями НК не окисляется.

Полученные результаты помогли авторам [198] сделать неко­ торые заключения о характере взаимодействия групп в переход­

реакция, известная для ненасыщенных кетонов еще из работы Вейтца и Шеффера [199], имеет большие удобства с синтетической точки зрения, так как обычно она дает эпоксикетоны с высоким выходом. Однако она совершенно не отражает стерических со­ отношений групп в исходном соединении, так как благодаря свое­ му цвиттерионному механизму всегда приводит к продуктам, содержащим громоздкие заместители в транс-положении.

По этой причине реакция эпоксидирования под действием НК по Прилежаеву, всегда строго стереоспецифичная и отражающая стереохимию исходного продукта, является абсолютно незаме­ нимой в стереохимических исследованиях. В тех случаях, когда необходимо получить эпоксикетон заведомой конфигурации, мож­ но применять такой прием, как восстановление кетогрупп (алюмогидридом лития [200] или гидридом бора [201]). После гладко протекающего эпоксидирования полученного спирта окисление С г 2 0 3 в присутствии пиридина приводит к искомому эпоксикетону:

201

В других случаях, как, например, для получения недоступного прямым окислением эпоксида дегидроноркамфоры исходили из соответствующего адетоксипроизводного [202]:

или использовали ацетальную защиту [202]:

Этот тип защиты часто применялся в стероидном ряду (см. гла­ ву I V ) .

Переходя к кетонам с более удаленными С—С-связями, отме­ тим, что уже В-, у-связь в некоторых случаях дает устойчивые эпоксиды при действии НК. Такой случай отмечен, например,

8 2 %

Интересно, что использование надбензимидиновой кислоты по Пайну позволяет эпоксидировать также двойную связь аллил- 2-циклогексанона, который при действии НУК окисляется по

202

Байеру — Виллитеру [205]:

Однако если имеется сильное экранирование р\у-связи действием кетогруппы, то может идти исключительное окисление но СО-связи, как, например, в случае Д5 -холестенона [206] или дегидроноркамфары [207]:

Описан также пример синтетического использования сравнитель­ ной нестабильности р\7-эпоксикетопов в кислой среде. Так, на­ гревание с кислотой эпоксидов р,у-ненасыщенных кетонов с алициклическими группировками без их выделения позволило легко перейти к фурановым производным, а от них через стадию полу­ чения дикетонов — к искомым ненасыщенным бициклическим кетонам [208]:

203

Варианты, аналогичные случаю ^^-ненасыщенных кетонов, воз­ можны и для кетонов с 7,б-С=С-связью. Например, окисление 4-циклооктенона буферированной НУК привело с количествен­ ным выходом к получению эпоксикетона 1209]:

82%

В то же время окисление кетонов с незамкнутой цепочкой общей формулы I протекает очень сложно и только при очень осторож­ ном действии НК одного моля на монометильный аналог ( R ' " = = СН 3 , R = R ' = R " = H ) удается вызвать окисление изолированной С=С-связи [210]

Действуя избытком МХНБК, авторы получили в результате экзотермической реакции преимущественно производные 2,7- диоксабицикло(2,2,1)гептана ( I I I , I V , V I , V I I ) или дигидрофурановые производные (V), которые, как видно из схемы, являются результатом вторичной реакции ацетализации окисляющейся кетогруппы под действием эпоксида [211]. В результате этой реак­ ции образуются также циклические ортоэфиры типа V I I I [211] (схема А).

Большое число примеров по эпоксидированию С=С-связей, находящихся в значительном удалении от С=0 - грушшровок, описано в разделе «Стероиды» (см. главу I V ) .

Значительно меньше внимания уделено в литературе реакциям НК с ненасыщенными альдегидами. При легкой окисляемости альдегидной группы естественно, что избыток НК легко окисляет альдегиды в кислоты, однако а,|3-ненасыщенные альдегиды в мяг­ ких условиях могут реагировать с образованием эпоксиальдегидов и более сложных продуктов. Прилежаев первым указал на примере цитраля [57] (см. Введение) на преимущественное окис­ ление НБК С=С-связи, удаленной от альдегидной группы, и на образование при избытке окислителя эпоксиальдегида, содержа­ щего на один атом углерода меньше, чем исходный. Образование последнего он считал результатом окисления цитраля в енольной форме. Однако позже Каррер и Хааб [212] объяснили этот ход

204

С х е м а А

меры такого деструктивного окисления действием НБК были уже ранее известны для ароматических альдегидов [213] и фурфураля [214]. Систематическое изучение окисления ряда замещенных а,р-ненасыщенных альдегидов в работе [215] позволило обосно­ вать общую схему реакции, объясняющую как основные, так и побочные продукты. Она основана на представлении о том, что ввиду более сильных электронооттягивающих свойств альдегид­ ной группы по сравнению с кетонной в этом случае окисление ни­ когда не начинается с сопряженной С=С-связи (см. стр. 206).

Вбольшинстве опытов наряду с енолформиатом выделяли

примерно равное количество его эпоксида, а также альдегиды и кетоны с укороченной на один углерод цепочкой. Однако кисло ты с той же длиной цепочки практически не образовывались (н? пример, при окислении этил-2-гексеналя их найдено не более 3% [216]). Известно, что при окислении насыщенного альдегида — этил-2-гексаналя— образуется до 40% соответствующей карбоновой кислоты и только 20—30% продукта Байера — Виллигера

205

[216]. Таким образом, двойная связь, сопряженная с альдегидной группой, не окисляясь сама, способствует преимущественному присоединению НК по альдегидной группе, очевидно, за счет повышения ее электроотрицательности и склонности к протонированию.

Однако удаленные от альдегидной группы С=С-связи могут быть с успехом эпоксидированы при действии НК, если они об­ ладают достаточно высокой нуклеофильностью. Пример, изучен­ ный Прилежаевым (окисление цитраля), уже упоминался выше. Так же идет окисление одним эквивалентом НК 1,2-диметил-4-фор- милциклогексена [217]:

Интересно, что при гидролизе его ягранс-эпоксида образовались два изомерных гликоля, из которых один, судя по спектральным данным, существовал в виде внутриацетализованной полуацетальной формы за счет транс-диаксиального расположения его ОН-групп.

206

Примеры окисления полифункциональных соединений с одной или несколькими С = С-связями

Окисление некоторых соединений, имеющих несколько функ­ циональных групп и одну С=С-связь, уже было описано выше (например, окисление галоидкислот, галоидэфиров). Здесь мы остановимся на нескольких специальных аспектах этого вопроса.

Интересным примером являются легко енолизируемые вещест­

что подобные вещества легко окисляются НК с использованием более чем одной (до трех) молекул окислителя, причем в конечном счете наблюдается деструкция молекулы. Безекен и Якобе [220]

бонильные соединения с незамещенной метиленовой группой меж­ ду карбонилами, т. е. наиболее легко енолизирующиеся. Неко­ торые реакционные схемы, предложенные этими авторами, приве­ дены ниже.

\/|

О ОН

НООС—СООС2Нб + СН2ОН—СН2СООС2Н6

Было также замечено, что с НУК экзотермично реагирует диметилдигидрорезорцин, как полагают тоже в енольной форме [220], а также ацетонилацетон; в последнем случае была вы­ делена щавелевая кислота в количестве, эквивалентном исполь­ зованному окислителю.

Каррер и сотр. предлагают следующую схему для окисления ацетоуксусного эфира, его бензоильного аналога и дибензоилметана одним молем НБК, считая, что первоначально образую-

207