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:

172

Добавлен:

16.08.2013

Размер:

4.97 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 4849 / 5749 50 51 52 53 54 55 56 57 > Следующая >>>

MeNO2, ∆

−H2O O2N

Выделение соединения 60 подтверждает, что и в предыдущей конденсации промежуточно образуется аналогичный триарилметан.

При сплавлении морфолиналей замещенных салициловых альдегидов 1 с 2-метилиндолом, наряду с ожидаемыми замещенными основаниями Манниха 62 были выделены необычные продукты конденсации 63 [35] (схема 29).

Схема 29

			R''
		N	R'
		N
	∆	H	OH
		HN	OH
		HN	N R
R	R		N R
R	R		R
R N	N R		R
R N	N R		62
	OH
R''	R'		R''
R''	R'
1	2	N	R'
		N
		H	OH
	∆	HN	OH
	∆	HN	N R

NR2	= N O	R
	2	R
	63

Известно [19b], что обмен гидроксила на аминогруппу легко протекает в фенолах, способных к фенол-хиноидной таутомерии. Наличие в соединении 62 ВВС делает возможным обратимое отщепление морфолина, которое приводит к тому же результату, что и фенол-хиноидная таутомерия – замене фенольного гидроксила карбонильной функцией хинонметида 64. Предполагаемая последовательность реакций между компонентами этого равновесия, приводящая к конечным продуктам 63 изображена на схеме 30.

Избранные методы синтеза и модификации гетероциклов, том 2

481

						Схема 30
	H		H
	N		N
	O			O		N
R'	O	R'		+		H
R'	N	R'		+
	N			N
	O H			N
	O H		O	H
R			R
62			64	H
				H
H	H			N
N	N	H
		N
		O	R'
	O	O		OH		63
	O			OH	N	63
				N	N	−H2O
R'	R			N	H
R'	R			R
				O

5. Реакции азотистых производных ароматических о-гидроксиальдегидов с циклическими кетонами и енаминами

Известно, что аминометилированию по Манниху подвергаются различные соединения с подвижным атомом водорода, в том числе, кетоны, а ключевыми интермедиатами реакции Манниха, непосредственно реагирующими с этими соединениями являются аминали [18]. Аминали замещенных салициловых альдегидов типа 1 быстро реагируют при нагревании с циклогексаноном 65, образуя производные 4а-аминотетрагидроксантена 66 [6]. Такой результат, однако, полностью исключает протекание реакции Манниха, которая должна была бы привести к производным 9-амино-1,2,3,4-тетрагидро-9Н-ксантена 67 (схема 31).

Схема 31

R	R	∆	R''
R	R
R N	N R	O		O	N R
	OH	+	R' 66 R		N R
R''	R'	+	R	N R
R''	R'	65	R	N R
1		65	R''
		∆	R''
NR2 = N	X			O
NR2 = N	X		R'	67
			R'	67

482	Серия научных монографий InterBioScreen

Механизм описываемого взаимодействия приведен на схеме 32, все стадии которой подтверждены экспериментально [6], включает последовательное образование в качестве промежуточных соединений о-хинонметида 68, енамина 69 и гексагидроксантена 70. Последний, отщепляя молекулу амина превращается в тетрагидроксантен 66, который в случае отщепления второй молекулы амина должен переходить в дигидроксантен 71 (схема 32).

R R

R N N R

R'' R'

R N R

R''

∆R''

−

N	R'
H
NR2 = N	O

Схема 32

	R N	R	O
	R''	X	O
∆	R''	X	65
∆		+	65
	O	+	∆
		N	∆
		N
	R'	H
	R'
	68
R N R			R N R
	циклопри-	R''
	соединение
			O
	69	R'	R N R
	69		70

∆R''

O			X	O
O			−	O
66 R	N	R	N	R'
66 R		R	H	71
			H

Тетрагидроксантены 65, производные 5-нитросалицилового альдегида, получены также из фенолятов 37 и енаминов 69 (схема 33).

Схема 33

−

H2NR'2

O2N

O−

H2NR'2

Избранные методы синтеза и модификации гетероциклов, том 2

483

−	+
O	+
O	H NR'	2
O2N	2	2	O2N
O2N			O2N	+ R'2NH
O		−H2O	O	+ R'2NH
		−H2O
	N R			N R
R	N R		R	N R
			65
		NR2 = N	X

Реальность последней стадии схемы подтверждена синтезом 4а-морфолино- 7-нитро-2,3-дигидро-1Н-ксантена 71а (схема 34).

Схема 34

1c +	N	PhCN, ∆ O2N
1c +	N	O
		5 ч	O
	69a		O
	69a		71a (33 %)

Использование циклопентанона 72 и циклогептанона 74 приводит к производным циклопента- 73 и циклогепта[b]-2Н-хроменов 75 соответственно [36] (схема 35).

Схема 35

R	R	O	Cl
		72
R N	N R
		120°C, 2 мин		O
	OH	(R = R' = Cl)			N
			Cl	R		R

R''	R'	O	73 (58%)
			R''
1d (R = R' = Cl);		74

		145°C, 2 мин
1e (R = R' = Br)				O
					N R
			R'	R
	NR2 = N	O	75a R' = R'' = Cl (47%);
			75b R' = R'' = Br (39%)

Эти же соединения можно получить из аминалей и енаминов (схема 36).

Схема 36

1d + O N	145°C	73 (70%)
1d + O N	1 мин	73 (70%)
	76a

484	Серия научных монографий InterBioScreen

Ксовершенно иным результатам приводит взаимодействие циклогептанона 74,

атакже циклооктанона 77 с морфолиналем 5-нитросалицилового альдегида 1с. Вместо циклогепта- и циклоокта[b]-2Н-хроменов, аналогов 75, были выделены 2,2'-спиробихромены 82 [36]. Первые стадии предполагаемого механизма этих реакций (схема 37) вплоть до соединения 80 аналогичны приведенному на схеме 32 и включают [4+2]-циклоприсоединение между хинонметидом 76 и енаминами 78

споследующим превращением аддуктов 79 в аннелированные хромены 80, которые можно рассматривать как ангидрооснования соответствующих 2,3-поли- метиленбензопирилиевых солей. Конденсация таких солей и салициловых альдегидов с последующей обработкой основаниями – известный метод синтеза 3,3'-полиметилен-2,2'-спиробихроманов [37]. В нашем случае ангидрооснования 80 присоединяют молекулу хинонметида 78 к двойной связи, сопряженной с 2Н-хро- меновой структурой, после чего происходит отщепление морфолина от промежуточного соединения 81 и образование продукта 82. Выше было отмечено, что 4а- морфолино-7-нитро-1,2,3,4-тетрагидро-4аН-ксантен отщепляет морфолин лишь при длительном кипячении в бензонитриле. По-видимому, у его аналогов 79 с 7- и 8-членными насыщенными кольцами этот процесс протекает гораздо легче, чем и объясняется столь разительное отличие в конечных результатах (схема 37).

											Схема 37
O			R		R R		R		R N R
O	∆		R	N	R R	N	R	O2N
1c +	∆	O N		N	+	N		O2N
1c +		O N			+						O
( )n			2								O
( )n									O	(	)n −2
				O		( )n			R	N R	N
74 n = 3;			78		76b n = 3;					79	H
74 n = 3;			78		76b n = 3;					79
77 n = 4					76c n = 4
							NO2				NO2
			O
n( )					N
		O	78	n( )			O		n( )		O
		O					O	O			O
							O	O			O
								−
								N
								H
O2N											NO2
	80				81		NO2				NO2
	80				81					82a n = 3;
			NR2 = N O							82b n = 4
Избранные методы синтеза и модификации гетероциклов, том 2											485

Замещенные основания Манниха 20f и 83 превращаются в гексагидроксантены 84 как в реакциях с 1-морфолиноциклогексеном, так и с циклогексаноном

[36] (схема 38).

								Схема 38
	R		O			R
	R	O				R		H
O2N		O			O2N			H
O2N	N		N	150−170°C	O2N			N
	N	+	N	150−170°C				+
	O H	+		2 мин		O		+
				2 мин				O
							N	O
							N
							O
	20f или 83					84a (36 %);
						84b (82 %)
	R =	(20f,	84a),	N	Me (83, 84b)
				N
				H
		O
	20f или 83	+		130−140°C	84a	(66%) или 84b (51%)
	20f или 83	+		2 мин.	84a	(66%) или 84b (51%)
				2 мин.
		2d
В синтезе тетрагидроксантенов 85 были использованы азометины 5-нитро-
салицилового альдегида [36] (схема 39).
								Схема 39
		N R	O
	O2N	+		120−155°C		O2N
		+		1−2 мин			O
		OH		1−2 мин
		OH
	3						HN	R
	3						85
	R = Et (a); Pr (b);			(c); Bn (d);		(e)
						O

Предполагается, что первая стадия этой реакции – переаминирование с образованием 5-нитросалицилового альдегида 86 и соответствующего азометина циклогексанона 87. Эти соединения реагируют друг с другом (азометины – в енаминной форме), давая гексагидроксантены 88, которые дегидратируются в тетрагидроксантены 85 (схема 40).

486	Серия научных монографий InterBioScreen

Схема 40

	O	O	N R	HN R
3a−e +	∆ O2N	H +
3a−e +		H +
	86	OH		87
	86			87
	OH
	O2N			85
			−H2O	85
	O		−H2O
	HN R
	88

Образование аналогов 88 при конденсации салициловых альдегидов с енаминами описано ранее Пакеттом и Штуки [38].

Все рассмотренные выше реакции циклических кетонов легко объясняются сопряженным образованием енамина и о-хинонметида и их циклоприсоединением. Формальная схема предполагает диссоциацию аминаля или замещенного основания Манниха на хинонметид и амин и конденсацию последнего с циклическим кетоном в енамин. Возможность такой диссоциации подтверждается спектральными данными [3, 6, 30]. Известно, однако, что получение енаминов – процесс длительный с многочасовым кипячением компонентов в толуоле. Продолжительность реакций в описываемых случаях – десятки секунд. Эти факты заставляют думать, что в действительности образование енамина и процесс циклоприсоединения проходят в комплексе, образованном азотистым производным салицилового альдегида и циклическим кетоном. В комплексообразовании участвуют циклические структуры с ВВС. Предполагаемый механизм, включающий такой внутримолекулярный кислотный катализ, приведен на схеме 41.

Схема 41

R' R R			R'		H
R''	N		R''		H
R''	H	O	R''	H	O
O	H	O	O	H	O
89					NR2
		R'			R'
R''			R''
−H2O		O NR2			O NR2
		O NR2			O NR2
Избранные методы синтеза и модификации гетероциклов, том 2						487

При R' = NR2, 89 – комплекс аминаля, если R' – органический радикал – комплекс замещенного основания Манниха.

Мы предполагаем, что и при образовании тетрагидроксантенов 85 перенос протона на карбонильный кислород и циклоприсоединение происходят в аналогичном комплексе 90, образованном циклической альдегидной структурой с ВВС и енамином (схема 42).

Схема 42

	H	OH
O2N	O	O2N
	O H	O
	R NH	R NH
	90

O2N

	−H2O	85
O
	NH
R

6. Реакции бензимидазол-2-карбальдегида с енаминами

Использование вместо салициловых альдегидов в реакциях с енаминами гетероциклических альдегидов с имидным водородом в о-положении позволяет рассчитывать на получение новых азотсодержащих гетероциклов. Бензимидазол-2-кар- бальдегид, формально отвечающий этому требованию, имеет в действительности структуру циклического полуаминаля 91 без имидного водорода [39]. Тем не менее он гладко реагирует при нагревании с 1-морфолиноциклогексеном 69а, образуя 4а,11-диморфолино-1,2,3,4,11,11а-гексагидро-4аН-индоло[1,2-a]бензими- дазол 92 [40], т.е. реакция идет так, как можно было ожидать для соединения с имидным водородом. Она сопровождается заменой гидроксильных групп на морфолильные, что, по-видимому, предшествует циклоприсоединению. Известно, что гидроксилы в 91 легко замещаются диалкиламиногруппами при нагревании со вторичными алифатическими аминами [39]. Оказалось, что столь же легко этот процесс протекает и с енаминами. Нагревание с 68а морфолильного производного, предварительно полученного из 91 и морфолина, также приводит к 92 (схема 43).

Предполагаемый механизм такого взаимодействия изображен на схеме 44. На атомах N(5) и N(12) и C(6) и C(13) указаны заряды (q), полученные в результате квантово-химического расчета по методу РМ3 для молекулы 91, в которой гидроксильные группы замещены на остатки морфолина.

488	Серия научных монографий InterBioScreen

						Схема 43
					O
		OH		O	N	O
		OH			N	O
N		N	+ 4	N	N	+ 2
		N		N
	N				N
	N		N		N
			N			N
		OH				N
		OH
		91		68a	92	O

Схема иллюстрирует лишь возможность протекания циклоприсоединения по периферии этой молекулы, без ее предварительной диссоциации. При этом вовсе не имеется в виду согласованная реакция с неароматическим (тем более – антиароматическим) переходным состоянием.

Схема 44

								O
O N		N		O				N
								N
	N				∆		N
	N	13 N					N
	12	13 N				2
	N	6	5			2	N
	N	6	5				N
	N		N					N
	N			N O				N
O				N O
	q						92	O
N(5,12)	-0.052						92
N(5,12)	-0.052
C(6,13)	0.065

В реакции 91 с 1-морфолиноциклопентеном образуются два продукта: ана-

лог 92 – 4-аза-3а,10-диморфолино-1,2,3,3а,4,9а,10,10а-октагидропенталено[1,2-a]-

бензимидазол 93 и 2(2-морфолино-4,5-дигидрофульвенил)бензимидазол 94 [40, 41] (схема 45).

							Схема 45
			R		R		R
R		R	R	N	R		N
				N			R
	N		N			N	R
	N		N			N
91 +			N			+	NH
			N				NH
		NR2 = N O	93	R N		R	94
		NR2 = N O	93				94
Избранные методы синтеза и модификации гетероциклов, том 2							489

Предполагается, что к образованию соединения 94 может приводить как прямая конденсация, аналогичная описанной для алифатических и ароматических альдегидов [42], так и гидролиз 93, являющегося циклическим аминалем, с последующей дегидратацией и отщеплением молекулы морфолина.

7. Реакции 4-морфолино-1,2-нафтохинона с енаминами

1,4-Циклоприсоединение о-хинонов к олефинам – один из методов синтеза бензо- 1,4-диоксанов [43]. Кратковременное нагревание 57 [33] с избытком енаминов 68 приводит к образованию 7а-амино-5-морфолино-7а,8,9,10,11,11а-гексагидробен-

зо[b]нафто[1,2-е][1,4]диоксинов 91 [44] (схема 46).

Схема 46

						δ−
O		O			+	δ+
O	N	−O	N +		+	N
O	N	−O	N +	O		N
		O		O		X
						X
		57				68

	O−	O
		O
N	N+	N O	N
	O		O
X		X	91
			91
	X = O (a), CH2 (b), NMe (c)

Соединения 91 имеют 2 асимметрических атома углерода, что делает возможным их существование в виде диастереомеров. Однако спектры ЯМР 1Н свидетельствуют о диастереоселективности реакции.

С о-фенилендиаином хинон 57 конденсируется при нагревании в уксусной кислоте, давая 5-морфолинобензо[a]феназин 92 (схема 47).

490	Серия научных монографий InterBioScreen

<<< < Предыдущая 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 4849 / 5749 50 51 52 53 54 55 56 57 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете Химия

#
16.08.2013291.31 Кб35Каретникова Н.В.Низкотемпературная окислительная делингификация древесины.Оптимизация пероксидной варки.pdf
#
16.08.2013245.89 Кб25Каретникова Н.В.Низкотемпературная окислительная делингификация древесины.Оптимизация состава варочного раствора.pdf
#
16.08.2013148.55 Кб28Каретникова Н.В.Низкотемпературная окислительная делингификация древесины.Растворение окисленного лингина.pdf
#
16.08.201320.99 Mб70Каррер П. Курс органической химии Л. ГНТИХЛ, 1960.djv
#
16.08.20135.66 Mб128Карцев В.Г. - Избранные методы синтеза и модификации гетероциклов. Том 1 (2003)(ru).pdf
#
16.08.20134.97 Mб172Карцев В.Г. - Избранные методы синтеза и модификации гетероциклов. Том 2 (2003)(ru).pdf
#
16.08.20135.78 Mб75Карцев В.Г.Избранные методы с-за и модифик. гетероциклов т.1 , 2003.pdf
#
16.08.20133.82 Mб66Карцев В.Г.Избранные методы с-за и модифик. гетероциклов т.2 , 2003.pdf
#
16.08.201317.54 Mб27Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии; 1961.djvu
#
16.08.201336.98 Mб19Кельнер АХ. Проблемы и подходы том 2.pdf
#
16.08.20138.86 Mб32Кельнер Р. Аналитическая химия т.2 2004.djvu

			R''
		N	R'
		N
	∆	H	OH
		HN	OH
		HN	N R
R	R		N R
R	R		R
R N	N R		R
R N	N R		62
	OH
R''	R'		R''
R''	R'
1	2	N	R'
		N
		H	OH
	∆	HN	OH
	∆	HN	N R

			R''
		N	R'
		N
	∆	H	OH
		HN	OH
		HN	N R
R	R		N R
R	R		R
R N	N R		R
R N	N R		62
	OH
R''	R'		R''
R''	R'
1	2	N	R'
		N
		H	OH
	∆	HN	OH
	∆	HN	N R

			R''
		N	R'
		N
	∆	H	OH
		HN	OH
		HN	N R
R	R		N R
R	R		R
R N	N R		R
R N	N R		62
	OH
R''	R'		R''
R''	R'
1	2	N	R'
		N
		H	OH
	∆	HN	OH
	∆	HN	N R