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

Полифтор- и полихлорпиридины, содержащие диметиламиногруппы или пирролидиновые и пиперидиновые кольца, окисляются НМК только по атомам азота заместителей с последующей изо­ меризацией N-оксидов в замещенные гидроксиламины, причем в первую очередь атакуются заместители в положении 2 [95—97].

Изохинолины, содержащие удаленные от азота заместители — нитрогруппу [98], алкоксигруппу или хлор [99] — или хинолины с удаленными алкоксигруппой [100], хлором или нитрогруппой [101, 102] дают очень высокие выходы N-оксидов при окислении МНФК, тогда как для 2-хлоризохинолина при действии Н У К смог­ ли выделить только продукты превращения N-оксида [103]. Окис­ ление триптофана НМК [104] и акридина НБК и М Х Н Б К [105] сопровождалось размыканием гетероцикла и образованием слож­ ных смесей продуктов.

Окисление третичных атомов азота, входящих в гетероалициклические системы, идет очень легко; характерный пример — окис­ ление никотина [106]:

сн3 со3 н,с1 1 н2 3 со3 н

"гГ^ [К)б] ЧГ o / N C H „

О

40%

Из недавних работ приведем еще примеры использования N-окси­ дов в синтезах новых циклических систем [107, 108]:

N — - О 9H5NO

Впоследнем примере вместо четырехчленного 1,2-оксазети-

и ди-1Ч-оксидов, тогда как ди-еттгор-бутилпиразин ( I , R=emop - C 4 H 9 ) в тех же условиях окислялся в диоксид [109]. Монохлор- и дихлорпиразины окисляются Н У К или МНФК только до моноокси­ дов ( I I ) , а диоксиды ( I I I ) могут быть получены из последних дейст­ вием ТФНУК [110]. Любопытно, что для монооксида монохлорпиразина ( I I , Х = Н) при этом наряду с дальнейшим окислением наблюдается образование изомерного монооксида за счет окисли­

NH,

л-С1С6 Н4 С03 Н

X — н, сн,

Из 1,4-диоксипиразолов при действии НУК в результате окис­ ления как по азоту, так и по кетогруппе получили новую

319

Игг'бициклического и-диазина [ИЗ] и также трициклических фенантролина [ 1 1 4 ] и феназина [ 1 1 5 , 1 1 6 ] окислением НУК или НБК легко получают ди-И-оксиды, имеющие фармакологический интерес.

лина первичным продуктом окисления является гидроксиламин,

320

Обследование кинетики окисления анилина и замещенных ани линов Н У К с использованием спектрофотометрического контроля по образованию нитрозосоединений позволило Ион Раза и Эдвардсу установить для этой реакции механизм, основанный на участии полярного комплекса за счет нуклеофильной атаки амина на перекисный кислород [121]. Они полагают, что в полярных средах, содержащих воду и другие гидроксилыше растворители, переход­ ный комплекс включает молекулу растворителя, так как реакция ускоряется в водном диоксане. Добавка метилметакрилата, эффек­ тивно связывающего свободные радикалы, не снизила скорости окисления, поэтому свободнорадикалыюе течение этой реакции маловероятно [121].

К подобным выводам о механизме реакции пришли и авторы работы [122] на основании исследования кинетики окисления ароматических аминов НЛК.

Азоксисоединения образуются в результате вторичной реак­ ции между нитрозосоединениями, в которые быстро окисляются первичные продукты — гидроксиламины, и гидроксиламином. По­ этому активный окислитель и его достаточная концентрация в ре­ акционной среде способствуют исключительному получению нитрозосоединения с высоким выходом [121, 123—126]. Еще в работе Д'Анса было замечено, что при окислении анилина НУК медлен­ ное добавление окислителя ведет к возрастанию количества азоксисоединений [123]. Прилежаев (см. Введение) получил при окис­ лении разнообразных замещенных ароматических аминов при медленном прибавлении к ним НБК исключительно азоксисоеди­ нения [127]. Сообщают [122], что при окислении первичных аро­ матических аминов НЛК также получены с высоким выходом азо­ ксисоединения. По-видимому, имеет значение и строение окисляе­ мого амина. Так, при окислении НУК нитрозосоединения получа­ ют только из ароматических аминов, содержащих заместители в по­ ложениях 2,6 [126, 128], а из 4-метил-2-нитроанилина был получен

между нитрозосоединениями и избытком исходного амина. 4,4-Ди-

321

галоидзамещенные азобензолы получали с высоким выходом при окислении n-бром-и -иоданилинов ПУК [130]. Прилежаев наблюдал образование азобензола при медленном добавлении НБК к раст­ вору анилина в хлороформе [126].

Нитрозосоединения, хотя и с невысоким выходом, получали при окислении НУК 2-аминофлюорена [131] и его 3-замещенных [132], тогда как этот же окислитель в случае 4-аминобифенила привел к образованию смеси азо- и нитропроизводных [133]. Однако в другой работе [134] сообщается о получении нитрозосоединений при действии НУК на анилин, а-нафтиламин, 4-амино- бифенил и 2-аминофлюорен, причем максимальные выходы этих со­

сравнению с ароматическими, в высокой степени склонны к димеризации, а в случае нахождения первичных и вторичных атомов рядом с нитрозогруппой легко изомеризуются в оксимы [135]. Соединения с третичной нитрозогруппой более устойчивы, напри­ мер, алициклические нитрозосоединения типов V I I I и I X , которые с высоким выходом были получены окислением М Х Н Б К соответст­ вующих аминов [136].

R ^ N O C H s ^ / N O

ОQ

V I I I I X

( R = C H 3 , C 2 H 5 ) .

Джерасси и сотр. [137] использовали окисление М Х Н Б К и Н У К различных стероидных аминов (а- и 6-3,4,7-амино-5а-холестанов, 17а-амино-5а-андростана и некоторых терпеноидных аминов) до окрашенных в ярко-синий цвет нитрозосоединений для оптических исследований этих аминов методом «хромофорных производных».

Наконец, остановимся на исчерпывающем окислении первич­ ных аминов до нитросоедииений [138—142]. Эммонс [138] предло­ жил с этой целью окислять ароматические амины Н У К при ки­ пении, тогда как ранее Гриншпан получал при окислении Н У К на холоде не очень высокие выходы нитросоедииений [142]. В даль­ нейшем прекрасные результаты для большой гаммы ароматиче­ ских аминов были достигнуты при использовании ТФНУК [139], а также было показано удобство использования для этой цели МНМК [140] и М Х Н Б К [143]. Стероидные амины (с Па-аминогруп­ пой) окисляли до нитросоедииений действием НБК [141], однако лучшие результаты в случае окисления эпимерных 20-амино- производных были достигнуты с использованием избытка М Х Н Б К [143]; при этом окисление проходило с сохранением конфигурации

322

Окисление соединений, содержащих N = N - и С == N-связи

Здесь в первую очередь следует остановиться на окислении аро­ матических азосоединений, легко приводящем к соответствующим азоксисоединениям. Литература по более ранним работам сумми­ рована в обзоре [5]. Систематическое обследование кинетики окисления НБК разнообразных цис- и тракс-азосоединений ряда бензола [145, 146] и нафталина [147] показало, что ход реакции зависит от плотности электронов на N = N - C B H 3 H , так как цис-азо- бензол окисляется много быстрее mpawc-азобензола, у которого ввиду копланарности возможна делокализация электронов по всей молекуле [145], а бимолекулярная константа скорости реак­ ции для замещенных азобензолов возрастает для электронодонор-

замещенного транс-азобензола привели авторов к выводу о том, что эта реакция идет одностадийно, путем прямой атаки перекиси

ний с различным количеством заместителей, главным образом ато­ мов галоида, содержатся в работах [149—151]. Азосоединения, содержащие и-атомы хлора, легко окислялись Н У К [149, 150]. При окислении перфорированных производных потребовалось использование ТФНУК [151]. Окисление азота, входящего в азо­ группу, идет с не слишком большой скоростью (с константой ско­ рости порядка 10~2 —10~3 моль• л~г• сек~х) при комнатной темпера­ туре для НБК: поэтому окисление азосоединения, содержащего пиридиновый остаток, сопровождается частичным образованием N-оксида [152]:

•

О

+ x ^ - N = N - \ ^ > — N 0 2

\

Оо

323

Окисление надкислотами оснований Шиффа привело при низ­ ких температурах к прекрасным выходам изонитронов (оксазиранов) — азотистых аналогов 1,2-эпоксидов [153].

Кримм описал получение широкой гаммы этих соединений окис­ лением Н У К и частично надмасляной кислотой [153]. Детальное обследование кинетики процесса при окислении разнообразных шиффовых оснований замещенными НБК [154], а также М Х Н Б К в различных растворителях [155] привело к представлению о ме­ ханизме этого процесса, сводящемуся к синхронной передаче протона через комплекс НК и шиффова основания с участием мо­ лекулы протонного растворителя. Таким образом, эти окислитель­ ные реакции также следует отнести к типу нуклеофильных заме­ щений по перекисному кислороду.

Окисление замещенных бензоилиминов идет по этой же схеме, обычно сопровождаясь последующей изомеризацией в дибензоиламины [156, 157]:

Дальнейшее окисление оснований Шиффа под действием НК приводит к расщеплению молекулы оксазирана с образованием димеров нитрозосоединений [158], что является прекрасным спосо­ бом их получения:

Окисление оксимов ТФНУК представляет прекрасный метод получения питросоединений [159, 160], причем было показано, что окисление 2-замещенных циклогексаноноксимов приводит пре­ имущественно к образованию ^ис-изомеров [160]:

но—N

R

C F 3 C O 3 H _

Механизм этой реакции, как полагают, [159], также включает об­ разование комплекса с передачей электронов от нуклеофильного

324

азота на перекисныи кислород.

и Пойзакер [161] полагают, что эта реакция, гладко приводящая для чисто ароматических гидразонов к образованию азоксисоединений, идет через предварительную изомеризацию в азосоединения. Действительно, они нашли прямую зависимость между электронодонорными свойствами заместителя в ароматическом ядре (Аг'), связаном с «крайним» атомом азота, и бимолекулярной константой

Позже для этой реакции допустили несколько иной механизм, однако также сводящийся к электрофилыюму окислению по атому азота [162]. При окислении НУК гидразонов с незамещенной N H 2 - группой получили диазосоединения [163], а из гидразонов али­ фатических кетонов в результате атаки аниона на промежуточное азосоединение получают азо- и азоксиацетаты [164].

Даже беглое перечисление, приведенное в этом параграфе, показывает те широкие возможности, которые представляет электрофильное окисление НК в ряду азотсодержащих соединений.

О К И С Л Е Н И Е Д Р У Г И Х Г Е Т Е Р О А Т О М Н Ы Х СОЕДИНЕНИЙ

Надкислоты могут с успехом использоваться и для окисления других соединений, содержащих поляризуемые и обладающие нуклеофильной природой гетероатомы. Так, имеются указания на возможность получения из селенидов селеноксидов [57] и селенонов [57, 165].

[165]

Механизм окисления НУК и НБК органических иодидов с об­ разованием иодозосоединений был предметом дискуссии между Арбузовым [57] и Безекеном [166], в результате было показано, что оба окислителя в инертных растворителях дают с высоким

325

выходом иодозосоединения:

Обзор по этому вопросу имеется в работе Сверяа [5J. Более новые данные свидетельствуют о возможности получения широкой гаммы иодозосоединений в виде ацетатов при использовании 40%-ной Н У К [167].

Могут окисляться также соединения фосфора [ 1 , 2]; окисление фосфинов Н У К или НБК дает фосфиноксиды [57]. Эти же соедине­

Таким образом, можно констатировать, что диапазон полезных реакций с использованием активных электрофильных окисли­ телей— органических надкислот — поистине неограничен.

326

327