Добавил:

fench Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Казанский национальный исследовательский технологический университет

Предмет:

Химия

Файл:

Карцев В.Г. - Избранные методы синтеза и модификации гетероциклов. Том 2 (2003)(ru)

.pdf

Скачиваний:

164

Добавлен:

16.08.2013

Размер:

4.97 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 4041 / 5741 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 > Следующая >>>

				Схема 14
			N	O
	MeOH/H2SO4		N
O	MeOH/H2SO4		H	O
O	19 : 1	+		O
N		+	MeO
O O		N
O O	17		18
16	17		18

Бис(оксазолидиндион) 12 легко раскрывает цикл под действием оснований. В результате реакции с КОН выделен (КОСОСОNH)2CH2, а с BuNH2 получен ди- н-бутил-метилен-бис-оксамид [18].

При взаимодействии оксазолидиндионов 19 с вторичными аминами происходит раскрытие как оксазолидинового цикла по связи С(2)-О, так и тиазинового цикла по связи С(3а)-N. Последующее дегидрохлорирование приводит к соедине-

нию 20 [19] (схема 15).

Схема 15

O	O			O
	O			O	N R''

		H
N	O	H		NH	R'
N	R	R' N R''		Cl	O
	R
Cl N S Cl		Cl	N	S
Cl N S Cl		Cl	N	S
19					R
			R' N	R''
			O	O
				O
			N	R
	−HCl	Cl N	S	O
		Cl N	S	O
			20

Реакция оксазолидиндионов 9 с ацетатом аммония в ледяной уксусной кислоте при 80–100°С приводит к образованию имидазолидиндионов 21. С более нуклеофильным аммиаком в ледяной уксусной кислоте образуются соединения 22. Бензиламин и морфолин в этой реакции образуют амиды оксаминовых кислот 23

[20] (схема 16).

Избранные методы синтеза и модификации гетероциклов, том 2

401

Схема 16

				R'	X	R
					N	O
			AcONH4		N	N
			AcONH4			N	O
					S	N	O
					S	N
					21	R" H
					O	NH2
R' X R		O			O		O
							O
N						N	R"
N	N		NH3			N	R"
	N		NH3				OH
	S		O
	S	O	AcOH	Cl	N	S
	R"	O		Cl	N	S
	R"				22
	9				22
	9					O
						O
					R O		N R"'
			R"'NH2		X	NH	H
			R"'NH2		X
				R'	N	S	O
				R'	N	S
					23		R"

Трициклические оксазолидиндионы 9 при обработке гидразингидратом в спирте претерпевают раскрытие оксазолидинового и тиазинового цикла по связям С(2)-О и N(10)-C(3a), с образованием гидразидов N-(пиридил-3)- и N-(пирими- дил-5)оксаминовых кислот 24. Под действием спиртового и эфирного раствора HCl последние количественно превращаются в соединения 25 [21, 22] (схема 17).

										Схема 17
	O	O			O					O
	O	O			R O	N NH2			R O
	R				R O	N NH2			R O	NH
X	N O		NH2NH2	X	NH	H	HCl	X	N	NH
X		R"	NH2NH2	X			HCl	X		R"
		R"				O				R"
R' N S			R'		N S	O	R'		N S
R' N S			R'		N S		R'		N S
	9				24	R"			25
	9				24				25

При нагревании оксазолидиндионов 19 в смеси PCl5 и POCl3 при 100–105°С атом водорода в положении 4 тиазинового цикла замещается на атом хлора с сохранением трициклической системы, и в результате образуются соединения 26

[23] (схема 18).

402	Серия научных монографий InterBioScreen

			Схема 18
O	O	O	O
N	O	N	O
	R	POCl3, PCl5	R
	R		R
Cl N S		Cl N S	Cl
19		26

В литературе описаны три примера термического разложения оксазолидинового цикла. Так, при нагревании соединений 1 до 90–110°С образуются азометины

[5] (схема 19).
				Схема 19
	R'

R	N	O	t°	R'
			R N	R'
	O	O	−CO, −CO2
	O		−CO, −CO2
	1
	1

Пиролиз в вакууме некоторых 2-метиленоксазолидин-4,5-дионов типа 6 при температуре 190–200°С приводит к образованию замещенных ацетилизоцианатов 27

[7] (схема 20).

Схема 20

O 190−200°C

NCO

R = H, Ph

При нагревании соединений 11 при температуре 150–175°С образуются ди-

гидроизохинолины 28 [17] (схема 21).

Схема 21

t°

−CO, −CO2

Избранные методы синтеза и модификации гетероциклов, том 2

403

О практическом применении оксазолидиндионов сведения отрывочны. Оксазолидиндионы 1 и 11 могут использоваться в препаративных целях для синтеза азаметинов [5] и дигидроизохинолинов [16, 17], соответственно. Сообщается об использовании оксазолидиндионов 9 в синтезе биологически активных соедине-

ний [15, 24].

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проекты № 01-03-32641,

№ 02-03-96411).

Литература

1.Feist F., Ber. Dtsch. Chem. Ges. 1914 47 1173.

2.Химия пятичленных 2,3-диоксогетероциклов, под ред. Андрейчикова Ю.С.,

Пермь, 1994, с. 147, с. 166.

3.Некрасов Д.Д., в кн. Азотистые гетероциклы и алкалоиды,

под ред. Карцева В.Г., Толстикова Г.А., М.: Иридиум-Пресс, 2001, т. 2, с. 217.

4.Андрейчиков Ю.С., Балыкова И.А., Ионов Ю.В., А. с. СССР 819 100,

Бюлл. изобрет. 1981 (13).

5.Андрейчиков Ю.С., Ионов Ю.В., Балыкова И.А., ХГС 1982 (8) 1126.

6.Bohme H., Ahrens K.H., Tippmann E., Arch. Pharm. 1977 310 (3) 242.

7.Speziale A.I., Smith L.R., J. Org. Chem. 1963 28 (7) 1805.

8.Spielman M.A., The Chemistry of Penicillin, Princeton, 1949, р. 239.

9.Skinner G.S., Miller C.B., J. Am. Chem. Soc. 1953 75 977.

10.Skinner G.S., Ludwig R.E., J. Am. Chem. Soc. 1956 78 4656.

11.Cheehan I.C., Corey E.I., J. Am. Chem. Soc. 1952 74 360.

12.Cheehan I.C., Buble E.L., Corey E.I., et al., J. Am. Chem. Soc. 1950 72 3828.

13.Федотова Н.Р., Тез. всесоюз. научн. конф. «Карбонильные соединения в синтезе гетероциклов», Саратов, 1989, ч. 1, с. 68.

14.Toda I., Seki M., Amano K., et al., Chem. Pharm. Bull. 1994 42 (3) 739.

15.Левковская Л.Г., Мамаева И.Е., Анисимова О.С., Сафонова Т.С., ХГС 1979

(2) 250.

16.Larsen R.D., Reamer R.A., Corley E.G., et al., J. Org. Chem. 1991 56 (21) 6034.

17.Bernotas R.C., Adams G., Nieduzak T.R., Synth. Commun. 1996 26 (18) 3471.

18.Gilbert E.E., J. Heterocycl. Chem. 1971 8 (2) 327.

19.Соловьева Н.П., Анисимова О.С., Переслени Е.М. и др., ХГС 1993 (8) 1125.

20.Левковская Л.Г., Мамаева И.Е., Сорочкина Л.А., Сафонова Т.С., ХГС 1986

(7) 992.

21.Левковская Л.Г., Мамаева И.Е., Биохина Л.А., Сафонова Т.С., А. с. СССР

638 068, Бюлл. изобрет. 1979 (43) 259.

22.Левковская Л.Г., Мамаева И.Е., Сорочкина Л.А., Сафонова Т.С., ХГС 1993

(4) 559.

23.Соловьева Н.П., Анисимова О.С., Переслени Е.М. и др., ХГС 1984 (9) 1191.

24.Келарев В.И., Силин М.А., Кошелев В.Н., Иванова Л.В., в кн. Азотистые гетероциклы и алкалоиды, под ред. Карцева В.Г., Толстикова Г.А., М.:

Иридиум-Пресс, 2001, т. 2, с. 139.

404	Серия научных монографий InterBioScreen

α-Нитрокарбонильные соединения, их производные и α,β-непредельные нитросоединения

в синтезе гетероциклов

Родиновская Л.А., Чунихин К.С., Шестопалов А.М.

Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН (ИОХ РАН) 119991, Москва, Ленинский проспект, 47

Химия нитросоединений, методы их получения и свойства достаточно хорошо изучены [1–8]. Синтез α-нитрокарбонильных соединений, особенности их химических свойств и применение в органическом синтезе представлены в обзорах [4, 5]. Синтезу и реакциям нитроенаминов и α-нитронитрилов посвящены обзоры

[6, 7].

Нитропроизводные гетероциклических соединений представляют значительный интерес и как исходные реагенты в органическом синтезе, особенно для получения аминов, и как практически полезные вещества. Некоторые из них могут быть получены прямым нитрованием соответствующих гетероциклов, например, N-окись 2-(диметиламино)пиридина селективно нитруется в положение 5 [9].

Ряд 4-гидрокси-2-оксопиридинов с высокими выходами переведен в 4-гидро- кси-3-нитро-2-оксопиридины [10]. Однако, этот метод не может быть общим для всех гетероциклов как из-за низкой реакционной способности многих из них в реакциях нитрования, так и из-за наличия в молекулах некоторых гетероциклов функциональных групп, неустойчивых к нитрующим смесям. По данным монографии [11], наиболее удобным методом синтеза нитроазинов – нитропиридинов, нитропиримидинов, нитропиразинов и др. − по сравнению с методами прямого нитрования, окисления соответствующих аминов и нуклеофильного нитрования является синтез на основе нитросодержащих строительных блоков. В настоящем обзоре рассматриваются методы синтеза гетероциклов на основе α-нитрокарбо- нильных соединений, их производных, таких как нитрилы и α,β-непредельных нитросоединений, причем особое внимание уделяется роли нитрогруппы в реакциях гетероциклизации.

1. Синтез гетероциклов на основе 2-нитро-1,3-дикарбонильных соединений

Рассмотрение 2-нитро-1,3-дикарбонильных соединений в настоящем обзоре обусловлено в первую очередь их структурой. Наличие двух карбонильных групп в молекулах этих соединений позволяет ожидать от них высокой реакционной способности по отношению к ряду реагентов с последующим образованием гетероциклов, содержащих нитрогруппу. Многие нитрозамещенные пирролы, пиразолы, изоксазолы, пиримидины, хинолины получены на основе нитромалонового диальдегида 1 (см. обзоры [12, 13]). Например, пиразолы 2 были получены реакцией альдегида 1 с гидразином в воде (схема 1).

Избранные методы синтеза и модификации гетероциклов, том 2

405

Схема 1

OH O					H
OH O			H2NNH2		N
						N
		H
NO	2	H		O2N
NO				O2N

1				2

По реакции нитромалондиальдегида 1 с цианотиоацетамидом получен недоступный методом нитрования пиридинтион 3, далее использованный в синтезе аннелированных нитрогетероциклов 4 [14, 15] (схема 2).

Схема 2

OH O		S	O2N	CN
H +	NC	NH2	N	S
NO2		NH2	N	S
NO2			H
1			3
	O	Br O2N	NH2	O
	Ar	Br O2N		O
	Ar

N S Ar

На основе 3-нитроацетилацетона и алкилгидразинов осуществлены синтезы 1-алкил-4-нитропиразолов[16, 17], а из медного комплекса 3-нитроацетилацетона 5 при реакции с этилендиамином получен макроцикл 6 [18] (схема 3).

Схема 3

NO2

H2N	NH2	N		N
H2N		O2N	Cu	NO2
O O		O2N	Cu	NO2
O O		N		N
Cu/2		N		N
Cu/2
5			6

При реакции нитромалонового эфира 7 с енаминами 1,3-дикетонов 8 образуются производные 3-нитро-2-(1H)-пиридона 9 [19] (схема 4).

406	Серия научных монографий InterBioScreen

					Схема 4
			O	OH
O	O	NH2 O	R		NO2
EtO	OEt +		R	N	O
	NO2			N	O
	NO2			H
	7	8		9

R = Me, OMe

Реакцией нитроэфира 7 с тиомочевиной получен нитропиримидинтион 10 [20], а с 2-аминоимидазолом 11 − 6-нитропроизводное имидазо[1,2-a]пиримиди- нона 12 [21] (схема 5).

Схема 5

			S	O2N	O
		H2N	NH2	O2N		NH
		H2N	NH2			NH
				HO	N	S
O	O				H
O	O		NH2		10
			NH2		10
EtO	OEt	N	NH		H
	NO2				H
	NO2		11	O	N	N
	7			O2N		N
						N
					OH
					OH
					12

2. Синтез гетероциклов на основе нитромонокарбонильных соединений

Интерес к α-нитрокарбонильным соединениям обусловлен одновременным наличием в молекуле по меньшей мере двух реакционноспособных фрагментов – активной метиленовой и карбонильной групп. В некоторых случаях возможны химические превращения, затрагивающие нитрогруппу.

2.1 Синтез гетероциклов на основе эфиров, нитрила и амидов нитроуксусной кислоты

Особое значение в применении нитроуксусного эфира для синтеза гетероциклических систем имеет генерирование на его основе нитрилоксида. Например, этилнитроацетат 13 образует этоксикарбонилнитрилоксид 14 при кипячении с

Избранные методы синтеза и модификации гетероциклов, том 2

407

п-толуолсульфокислотой в ксилоле, или под действием этилхлорформиата, п-то- луолсульфохлорида в присутствии триэтиламина. Нитрилоксид 14 нестабилен и взаимодействует в момент образования с олефинами, изонитрилами и 1,3-ди- кетонами, образуя изоксазолы, изоксазолины и 1,2,4-оксадиазолы [22–24]. Нитрилоксид 14 легко подвергается димеризации с образованием фуроксана 15, который, в свою очередь, сам присоединяет олефины, образуя интермедиаты 16, трансформирующиеся далее в N-окиси изоксазолинов 17. Последующее присоединение второй молекулы олефина приводит к образованию бициклов 18, помимо которых в реакционной смеси были обнаружены также изоксазолы 19, являющиеся продуктами отщепления воды от N-окисей [25] (схема 6).

Схема 6

	O		O			O	O		R
	O		O			EtO		OEt	R
						EtO		OEt
EtO	−H2O	EtO	N+ −			N	N+	−
	NO2			O			O	O
	13		14				15
	EtO2C	CO2Et				O
	EtO2C	CO2Et					OEt	R
							OEt	R
	N		R			+
	O	N O	−NCCO2Et		R O N		O−
		16				17
			O	OEt		O
						R	OEt
		R	O N	R	+	N
			O N	O		N
						O
			18			19

Эфиры нитроуксусной кислоты также используются в синтезе производных изоксазола. При взаимодействии нитроуксусных эфиров 20 с карбонильными соединениями в присутствии основных катализаторов образование изоксазольной системы происходит через промежуточные продукты – эфиры 2,4-динитроглу- таровой кислоты 21, которые, как правило, без выделения претерпевают циклизацию в N-окиси изоксазолинов 22 с элиминированием одной из нитрогрупп [26] (схема 7).

408	Серия научных монографий InterBioScreen

							Схема 7
	O		OR' R"	OR'	R"	O
	O		OR' R"	OR'			OR'
	O						OR'
	O
R'O	+ H R"	O		O	O	+
	+ H R"		−	NO2		N	O	−
	NO2		NO2	NO2	R'O	O	O
	20		21		R'O	22
	20		21			22

Другой способ получения производных изоксазола основан на 2-нитроакри- ловых эфирах, получаемых путем конденсации нитроуксусных эфиров 20 и оснований Шиффа. Механизм циклоконденсации α-нитроакриловых эфиров сходен с механизмом циклизации нитроуксусных эфиров с альдегидами. В ходе циклизации возможно отщепление воды от N-окисей изоксазолинов, с последующим образованием изоксазолов [27, 28].

Взаимодействие метилнитроацетата 23 с енаминоальдегидами 24 и енаминокетонами подробно изучено в работе [29] (схема 8).

Схема 8

R' = Alk, R" = H

O2N

MeO

N R'

NO2

R' = R" = Alk

MeO2C

CO2Me

N+ O

O −

O−

N O

MeO2C CO2Me

R' CO2Me

O N

Енаминоальдегиды 24 присоединяют три молекулы метилнитроацетата 23, в результате чего происходит циклизация в оксазолин 25. При использовании енаминокетонов 26 вместо енаминоальдегидов 24 исход реакции зависит от

Избранные методы синтеза и модификации гетероциклов, том 2

409

строения амина. В случае первичных аминов происходит циклизация в пиридоны 27, применение вторичных аминов приводит исключительно к изоксазолинам 28.

По данным работы [30], из альдегидов и нитроуксусных эфиров 20 изоксазолины 22 образуются в виде лишь одного диастереомера с транс-ориентацией заместителей в положениях 4 и 5. Восстановление сложноэфирной группы изоксазолинов 22 до гидроксиметильной с помощью боргидрида натрия протекает с сохранением конфигурации и исключительно по положению 5.

При реакции между нитроуксусным эфиром 13 и эпоксиальдегидом 29 образуется изоксазолин-N-оксид 31 также с преобладанием транс-изомера [31]. Механизм превращения включает, по-видимому, образование продукта присоединения нитроэфира по альдегидной группе 30 и его дальнейшую трансформацию в 31. Стереоселективность процесса, по-видимому, определяется на стадии образования интермедиата 30 (схема 9).

Схема 9

		O	OEt			OH
	O	O	OEt
	O	O H		OH		OH
EtO	+	O2N			O +	OH


	NO2	O	O		N	OEt
	NO2	O	O	H	O −	OEt
						O
	13	29	30		31

Присоединение этилнитроацетата 13 к α,β-непредельным кетонам 32 протекает по реакции Михаэля с образованием аддукта 33, который далее восстанавливают S,S-диоксидом тиомочевины с последующей циклизацией в замещенные пирролы 34 [32] (схема 10).

Схема 10

	R'		O		R'
R		Ar +	EtO		R	Ar
O				NO2	O	O
					O2N	OEt
	32		13		33	OEt
	SO2		R'			O	H
H2N	NH2		R'			O	H
H2N	NH2	R		Ar	EtO		N	R
		R		Ar				R
Et3N, i-PrOH			O
Et3N, i-PrOH				O		Ar		R'
				O
			H2N	OEt
				OEt			34

410	Серия научных монографий InterBioScreen

<<< < Предыдущая 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 4041 / 5741 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете Химия

#
16.08.2013291.31 Кб31Каретникова Н.В.Низкотемпературная окислительная делингификация древесины.Оптимизация пероксидной варки.pdf
#
16.08.2013245.89 Кб22Каретникова Н.В.Низкотемпературная окислительная делингификация древесины.Оптимизация состава варочного раствора.pdf
#
16.08.2013148.55 Кб25Каретникова Н.В.Низкотемпературная окислительная делингификация древесины.Растворение окисленного лингина.pdf
#
16.08.201320.99 Mб65Каррер П. Курс органической химии Л. ГНТИХЛ, 1960.djv
#
16.08.20135.66 Mб117Карцев В.Г. - Избранные методы синтеза и модификации гетероциклов. Том 1 (2003)(ru).pdf
#
16.08.20134.97 Mб164Карцев В.Г. - Избранные методы синтеза и модификации гетероциклов. Том 2 (2003)(ru).pdf
#
16.08.20135.78 Mб73Карцев В.Г.Избранные методы с-за и модифик. гетероциклов т.1 , 2003.pdf
#
16.08.20133.82 Mб63Карцев В.Г.Избранные методы с-за и модифик. гетероциклов т.2 , 2003.pdf
#
16.08.201317.54 Mб20Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии; 1961.djvu
#
16.08.201336.98 Mб14Кельнер АХ. Проблемы и подходы том 2.pdf
#
16.08.20138.86 Mб26Кельнер Р. Аналитическая химия т.2 2004.djvu

			S	O2N	O
		H2N	NH2	O2N		NH
		H2N	NH2			NH
				HO	N	S
O	O				H
O	O		NH2		10
			NH2		10
EtO	OEt	N	NH		H
	NO2				H
	NO2		11	O	N	N
	7			O2N		N
						N
					OH
					OH
					12

			S	O2N	O
		H2N	NH2	O2N		NH
		H2N	NH2			NH
				HO	N	S
O	O				H
O	O		NH2		10
			NH2		10
EtO	OEt	N	NH		H
	NO2				H
	NO2		11	O	N	N
	7			O2N		N
						N
					OH
					OH
					12

			S	O2N	O
		H2N	NH2	O2N		NH
		H2N	NH2			NH
				HO	N	S
O	O				H
O	O		NH2		10
			NH2		10
EtO	OEt	N	NH		H
	NO2				H
	NO2		11	O	N	N
	7			O2N		N
						N
					OH
					OH
					12