«Обращение полярности нитроалканов в реакциях их катионных производных с -нуклеофилами» тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Смирнов Владимир Ольгердович

• Смирнов Владимир Ольгердович
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Смирнов Владимир Ольгердович

1 Реакция Нефа

1. 1 Реакция Нефа - «визитная карточка» нитроалканов

1.2 Реакция Реакция Нефа и реакция Мейера, кислотно-основные свойства нитроалканов. Механизм кислого гидролиза нитроалканов

2. а-Электрофильные интермедиаты из нитроалканов

2.1 Некатионные а-электрофильные интермедиаты из нитроалканов

2.1.1 Самоконденсация солей нитроалканов (нитронат-анионов)

2.1.2. Реакции углеродных нуклеофилов с ковалентными (нейтральными)

нитронатами

2.2 а-Электрофильность нитроалканов в катионах нитросоединений

2.2.1 Катионные а-электрофильные интермедиаты из нефункционализированных нитроалкенов и нитроалканов

2.2.2 Катионные а-электрофильные интермедиаты из функционализированных нитроалкенов

2.2.3 Модификация реакционной среды для а-электрофильных интермедиатов из нитроалканов

2.2.4 Механизм реакции катионных а-электрофильных интермедиатов из нитроалканов с аренами

3. Заключение. Постановка задачи

4. Приложение

5. Post Scriptum

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

1. Взаимодействие углеродных п-нуклеофилов с циклическими

алкилнитронатами

1. 1 Получение исходных циклических алкилнитронатов

1.2 Реакция шестичленных циклических алкилнитронатов с п-нуклеофилами

1.3 Реакция пятичленных циклических алкилнитронатов с силилкетенацеталем 3e

1.4 Механизм реакции циклических нитронатов 1 и 2 с 3e

1.5 Стереохимия взаимодействия углеродных п-нуклеофилов с циклическими алкилнитронатами

2. Взаимодействие углеродных п-нуклеофилов с ациклическими нитронатами

2.1 Получение исходных ациклических нитронатов

2.2 Реакция ациклических нитронатов с силилкетенацеталями

2.3 Трансформации аддуктов ациклических нитронатов с силилкетенацеталями

3. Заключение. Инверсия стандартной полярности нитроалканов

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Общие замечания

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ К ПУНКТУ 1.1. Получение исходных

циклических алкилнитронатов

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ К ПУНКТУ 1.2. Реакция шестичленных

циклических алкилнитронатов с п-нуклеофилами

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ К ПУНКТУ 1.3. Реакция пятичленных

циклических алкилнитронатов с силилкетенацеталем 3е

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ К ПУНКТУ 2.1. Получение исходных

ациклических нитронатов

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ К ПУНКТУ 2.2. Реакция ациклических

нитронатов с силилкетенацеталями

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ К ПУНКТУ 2.3. Трансформации аддуктов

ациклических нитронатов с силилкетенацеталями

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему ««Обращение полярности нитроалканов в реакциях их катионных производных с -нуклеофилами»»

ВВЕДЕНИЕ. Общая характеристика работы Актуальность проблемы

Планирование органического синтеза включает разбиение сложной молекулы на меньшие фрагменты (т.н. синтоны), которые в ходе синтеза сочетают согласно полярности определенных участков (электрофильные и нуклеофильные центры) в соответствии с наличием и расположением функциональных групп. Естественную полярность синтонов - например, а-нуклеофильность и Р-электрофильность синтонов с карбонильной группой - в ряде случаев можно инвертировать (т.н. «итро1и^»), что обогащает возможности синтеза. Методы инверсии полярности хорошо разработаны для карбонильных соединений.[1]

стандартная реакционная способность нитроалканов

Ее NH2

[H]

0^0"

+

нитроалкан

(Г+ о

реакция Нефа

НоО

НО + ОН

- HN(OH)2

бис(окси)иминиевый катион

задача диссертационной работы

.ISk - -X" R0 + О

R0 + OSiR'3

Nuc

R0'

N

NUq

4OSiR'3

силилированныи бис(окси)иминиевый катион

Схема 1. Задача диссертационной работы. Ее - углеродный электрофил, Nuc -углеродный нуклеофил, [H] - восстановление.

В нитроалканах углеродный атом, несущий нитрогруппу, выступает как нуклеофильный центр,[2] и его нуклеофильность, стандартная реакционная способность, хорошо охарактеризована количественно.^, 4] Этот же центр может быть трансформирован в электрофильный углерод карбонильной группы в результате т.н. реакции Нефа (схема 1, верхняя часть).[5, 6] Таким образом возможно формально инвертировать реакционную способность а-углеродного атома нитроалканов с нуклеофильной на электрофильную. Тем не менее реакция Нефа как инверсия реакционной способности (umpolung) нитроалканов имеет принципиальный недостаток.

Синтетические последовательности с участием нитросоединений, как правило, завершаются трансформацией нитрогруппы в аминогруппу, один из самых

востребованных функциональных фрагментов в органическом синтезе (схема 1, левая верхняя часть). Реакция Нефа по своему механизму приводит к утрате азотсодержащего фрагмента нитрогруппы (схема 1, правая верхняя часть). Это не позволяет рассматривать эту реакцию как способ обращения стандартной полярности нитроалканов при синтезе аминов и других азотсодержащих соединений. Попытки напрямую вовлечь электрофильные азотсодержащие интермедиаты реакции Нефа в образование С,С-связи имели очень ограниченный успех и сопряжены с привлечением жестких условий, резко сужающих круг возможных нуклеофилов.

Накопленные за последнее время сведения по процессам силилирования нитроалканов и их производных открывают возможности для преодоления недостатков реакции Нефа как инструмента инверсии полярности нитроалканов. Имеющиеся представления о механизме реакции Нефа описывают ее как гидролиз (т.е. реакцию с водой как нуклеофилом) бис(окси)иминиевого катиона (схема 1, правая верхняя часть)

- продукта таутомеризации и протонирования нитроалкана. Силилирование нитроалканов и их производных протекает - согласно современным представлениям [7]

- с участием катионов такого же типа, но с силильными группами («силилированный бис(окси)иминиевый катион», схема 1) вместо протонов в гидроксилах интермедиата реакции Нефа.

Генерация силилированных катионов производных нитроалканов в присутствии C-нуклеофилов может стать принципиально новым способом использования нитроалканов в образовании С,С-связи. (схема 1, нижняя часть) Реализация такого способа инверсии реакционной способности нитроалканов не сопровождается утратой азотной функции, которая может служить источником аминогруппы. Осуществление процесса в безводных условиях роднит его с альдольной реакцией Мукаиямы (Mukaiyama aldol addition), высокоэффективным востребованным синтетическим методом с обширной областью применения. Цель работы

Первой целью настоящей работы было реализовать взаимодействие углеродных п-нуклеофилов с циклическими алкилнитронатами в условиях силилирования. Такие объекты выбраны как модельные соединения с нитронатной функцией благодаря удобству работы с ними. Задача решалась на дигидро-1,2-оксазин-Ы-оксидах и изоксазолин-Ы-оксидах (шестичленные и пятичленные циклические алкилнитронаты, соответственно).

Второй целью настоящей работы была реализации обращения стандартной полярности нитроалканов. Задачи, которые решались в рамках этой цели, включали:

- реализацию реакции с углеродными п-нуклеофилами непосредственных производных нитроалканов: силилнитронатов и ациклических алкилнитронатов.

- исследование трансформаций продуктов такой реакции, с акцентом на возможность получения из них аминосоединений.

Научная новизна и практическая значимость работы

Реализована принципиально новая реакционная способность шести- и пятичленных циклических алкилнитронатов: присоединение углеродных п-нуклеофилов по третьему положению гетероцикла в условиях активации триалкилсилилтрифлатом.

Проанализированы стереохимические закономерности присоединения углеродных п-нуклеофилов к шести- и пятичленным циклическим алкилнитронатам и обнаружено, что при нуклеофильном присоединении к иминиевым катионам как систематическое явление имеет место антиперипланарное (транс-) расположение возникающей неподеленной электронной пары азота и нуклеофила. Такой анализ возможен благодаря образованию в продукте нуклеофильного присоединения редкой O-N-O системы с сильно замедленной инверсией азота.

С привлечением алкил- и силилнитронатов как ключевых промежуточных соединений разработан метод присоединения силилкетенацеталей к а-положению нитроалканов и таким образом реализована инверсия стандартной реакционной способности нитроалканов. В случае первичных силилнитронатов в реакцию могут быть вовлечены непосредственно нитроалканы (генерация активного интермедиата in situ)

Найдены условия для гидрирования продуктов С,С-сочетания силилкетенацеталя и нитроалкана в эфиры Р-аминокислот. С использованием дейтериевой метки показано, что при гидрировании образующийся при С,С-сочетании асимметрический центр может сохраняться.

Степень достоверности. Состав и структура соединений, обсуждаемых в диссертационной работе, подтверждены данными одномерной ЯМР спектроскопии на ядрах !Н, 13С, 29Si, двухмерной ЯМР-спектроскопии (COSY, HSQC, NOESY), рентгеноструктурного анализа и элементного анализа. Использованы современные системы сбора и обработки научно-технической информации: электронные базы данных Reaxys (Elsevier), SciFinder (Chemical Abstracts Service) и Web of Science (Thomson Reuters), а также полные тексты статей, монографий и книг.

Личный вклад соискателя состоит в поиске, анализе и обобщении научной информации по тематике исследования, планировании экспериментов. Проведение экспериментов и выделение и очистка соединений осуществлялись соискателем лично либо под его непосредственным руководством. Соискатель принимал участие в установлении строения полученных соединений с помощью физико-химических и спектральных методов анализа, обрабатывал и интерпретировал полученные результаты. Соискатель также осуществлял апробацию работ на конференциях и выполнял подготовку публикаций по выполненным исследованиям. Публикации

По результатам работы опубликовано 5 статей в ведущих зарубежных и отечественных журналах и 3 тезиса докладов на российских конференциях. Апробация работы

Результаты диссертационной работы представлены на трех российских конференциях: Четвертый Всероссийский симпозиум по органической химии «Органическая химия - упадок или возрождение?» (Москва, 2003 г), II Молодежная конференция ИОХ РАН (Москва, 2006) и IX Научная школа-конференция по органической химии (Москва, 2006). Структура и объем работы

Материал диссертации изложен на 158 страницах и состоит из введения, обзора литературы на тему «Реакции углеродных нуклеофилов с нитросоединениями по а-атому в условиях кислотно-основных трансформаций», обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов и списка литературы. Диссертация включает 59 схем, 1 рисунок и 10 таблиц. Библиографический список состоит из 108 наименований.

Основное содержание работы представлено в двух главах, относящихся к циклическим нитронатам и ациклическим нитронатам; эти главы разделены на пять и три подраздела, соответсвенно конкретным аспектам взаимодействия обсуждаемых нитронатов с нуклеофилами, и после этих двух глав следует короткое обобщающее заключение.

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР. Реакции углеродных нуклеофилов с нитросоединениями по а-атому в условиях кислотно-основных трансформаций 1 1. Реакция Нефа

1.1 Реакция Нефа - «визитная карточка» нитроалканов.

Функциональным фрагментом нитроалканов является одновалентая трехатомная нитрогруппа ONO, соединенная с углеводородным остатком центральным атомом азота, с которым связаны два атома кислорода. Эта функциональная группа, наряду с карбонильной, исторически является одной из первых, с которыми имели дело химики-органики, и химия нитросоединений имеет уже более чем полуторавековую историю. Две классические характерные реакции нитроалканов, на которых и сейчас во многом базируется использование этого типа соединений в органическом синтезе, реакция Анри и реакция Нефа, были описаны еще в конце XIX века.

Реакция Анри описана в 1895 году и приводит к образованию ß-нитроспиртов, или нитроальдолей (отсюда другое ее название - нитроальдольная реакция). Первичный или вторичный нитроалкан (классификация идет по типу углеводородного радикала, несущего нитрогруппу) присоединяется по C=O двойной связи так, что остаток нитроалкана без протона в а-положении к нитрогруппе присоединяется по карбонильному углероду, а а-протон переносится на кислород карбонильной группы. (схема 1, верхняя часть)

Н N02

О

ОН

HNO

реакция Анри

реакция Нефа

Схема 1 Классические характерные реакции нитроалканов: реакция Анри и реакция Нефа, на примере нитроэтана и ацетальдегида.

За год до сообщения Анри Неф сообщил о другой реакции нитроалканов - их трансформации в карбонильные соединения при последовательном действии на нитросоединения основания и кислоты. а-Углеродный атом нитроалкана при этом становится карбонильным углеродом, а нитрогруппа нитроалкана трансформируется в нитроксил HNO. (Схема 1, нижняя часть).

1 Нумерация схем и соединений в литературном обзоре начинается с начала.

В результате реакции Нефа нитроалкан переходит в соединение (альдегид или кетон) совершенно другой природы, которое само может сочетаться с нитроалканом в реакции Анри. В современных терминах электрофильности/нуклеофильности (которые еще не были сформулированы во времена Нефа и Анри) можно сказать, что нитроалкан в нитроальдольной реакции выступает в качестве нуклеофила, а при реакции Нефа нуклеофильный центр нитроалкана, а-углеродный атом, становится электрофильным -углеродом карбонильной группы. Таким образом на нитроалканах осуществляется прием, известный как «обращение полярности».

В устоявшейся синтетической практике и изложении органической химии роль нитроалканов как а-С-нуклеофилов является первостепенной и широко представленной, а противоположная роль скорее подчиненной и в сильной степени находится в тени. Тем не менее трансформация нитроалканов в альдегиды или кетоны заняла свое место в органическом синтезе, тем более что со времени открытия ее эффективность и надежность были улучшены.

Любопытно, что эти две реакции нитроалканов, которые выявляют их две совершенно противоположные роли в органической химии, описаны практически одновременно - причем в то время, когда систематическое понимание строения соединений и их реакционной способности только начиналось. Такое раннее обнаружение (условно говоря, «наощупь») противоположных синтетических ролей позволяет предполагать, что за этим стоит некоторое очень общее и базовое свойство нитроалканов. Сопоставление реакции Анри и реакции Нефа показывает, что реакция Нефа является сочетанием совершенно удивительных и неочевидных явлений и особенностей.

Вообще можно сказать, что реакция Анри является частным примером общего случая реакции альдегидов с СН-кислотой в условиях генерации ее нуклеофильного аниона. Нитрогруппа при этом выступает фрагментом, определяющим СН-кислотность и стабилизирующим анион СН-кислоты; аналогичную роль в этом качестве в других соединениях могут выполнять и многие другие функциональные фрагменты, например, кетогруппа, цианогруппа и т.п.. Напротив, реакция Нефа в химии нитроалканов демонстрирует своеобразие и уникальный характер собственно нитрогруппы, и подобрать аналогию в химии других функциональных фрагментов крайне затруднительно.

Уникальность реакции Нефа можно описывать с разных точек зрения, и каждый новый угол зрения отражает общую картину по-своему. Мы отметим, для краткости,

лишь один поразительный аспект. Кислотность нитроалканов довольно высока и является исключительной для С-Н кислот с единственной функциональной группой, что позволяет генерировать их анионы в мягких условиях и в протонных растворителях. Реакция Нефа в первоначальном варианте состоит в последовательном действии основания и кислоты на нитроалкан, при этом нейтрализация промежуточной соли СН-кислоты приводит не к регенерации исходной СН-кислоты (что было бы очевидным ожидаемым результатом такой последовательности действий), а к ее необратимой трансформации. Последовательность депротонирование-протонирование, формально редокс-нейтральная комбинация, приводит к окислению углеродного атома, который несет нитрогруппу и подвергается депротонированию. Представляется поистине удивительным соотношение простоты воздействия на реагирующую систему и глубины ее трансформации.

Желательным представлялось бы использование ключевых мотивов реакции Нефа для реализации электрофильных свойств а-углеродного атома нитроалканов по отношению к углеродным нуклеофилам напрямую, без получения карбонильного соединения (в частности, так возможно сохранить атом азота, неизбежно теряющийся при реакции Нефа). Это дополняло бы стандартную роль нитроалканов в органическом синтезе как а-С-нуклеофилов и обновляло бы парадигму применения нитралканов в реакциях образования С,С-связи.

В этом направлении был достигнут определенный прогресс, однако достижения носят ограниченный характер, причем зачастую также разрозненный и рассеянный. В литературном обзоре рассматриваются реакции нитроалканов как а-электрофилов по отношению к углеродным нуклеофилам, подобные реакции Нефа. Более формально, обзор посвящен реакциям образования С-С связи, в которых осуществляется активация нитросоединения в результате кислотно-основного взаимодействия с явным участием нитрогруппы, при этом роль нитросоединения как а-электрофила ясна из природы реакционного партнера и строения продукта.

В обзоре существенное внимание уделено механизмам процессов, изложенных в оригинальных публикациях (в т.ч. и правдоподобности и аргументированности). По этой же причине в начале обзора рассмотрен механизм классической реакции Нефа и его особенности.

Постановка задачи диссертации будет сформулирована в заключительной части обзора.

1.2 Реакция Нефа и реакция Мейера, кислотно-основные свойства нитроалканов. Механизм кислого гидролиза нитроалканов.

Обсуждая реакцию Нефа, необходимо уточнить два момента, которые могут вызывать путаницу, а именно устранить некоторую неоднозначность в вопросе, что именно называть реакцией Нефа.

Во-первых, для наших целей необходимо различать реакцию Нефа как синтетический метод трансформации нитроалкана в карбонильное соединение вообще и реакцию Нефа в более частном смысле: последовательность процессов, протекающих при реакции в том виде, как она была описана Нефом в конце XIX века.

Реакция Нефа как синтетический метод, т.е. в общем виде превращение нитрогруппы с водородом в а-положении в карбонильную группу, за прошедшие более чем сто лет получила различные модификации, направленные на повышение эффективности, надежности и универсальности и на привлечение по возможности мягких условий, и эта трансформация является надежным и универсальным методом. Часть этих модификаций и вовсе не связаны напрямую с нейтрализацией солей нитроалканов кислотами. Эта трансформация снискала свою заслуженную долю внимания с синтетической точки зрения, и за практическим синтетическим взглядом на реакцию Нефа стоит обратиться к отличным обзорам [5, 6]. Мы не будем далее здесь обсуждать реакцию Нефа как синтетический инструмент, сфокусировавшись на механистических основах этого процесса в его оригинальном варианте (подкисление солей нитроаланов).

Во-вторых, мы будем различать реакцию Нефа и реакцию Мейера, которые часто не различают (точнее, вторую рассматривают как вариант первой и не обособляют). Описанная Виктором Мейером в 1873 году, за двадцать лет до реакции Нефа, реакция состоит в превращении первичных нитроалканов RCH2NO2 в карбоновые кислоты RCO2H и соль гидроксиламина при нагревании в кислоте (с промежуточным образованием гидроксамовых кислот RCONHOH), в то время как реакция Нефа с теми же субстратами дает альдегиды (схема 2). Это смешение, видимо, связано с тем, что альдегид и карбоновая кислота с препаративной точки зрения гораздо ближе друг к другу, чем каждый из этих продуктов к нитроалкану, а условия этих реакций отчасти схожи, хотя реакция Мейера отличается более жесткими условиями. Кроме того, некоторые современные модификации реакции Нефа также приводят к образованию карбоновых кислот в случае первичных нитроалканов, что добавляет путаницы. Тем не

менее мы будем строго различать эти реакции, поскольку в их механизмах есть различие, существенное для наших целей.

Р.

О

м

+ О

1. основание 2. кислота

кислота, нагревание

Н

о

реакция Нефа

^ .он

т

о

реакция Мейера

Схема 2. Реакции нитроалканов в кислых условиях: реакция Нефа и реакция Мейера

Нитроалканы, аналогично карбонильным соединениям, существуют в таутомерном равновесии с так называемыми нитроновыми кислотами (также называемыми аци-формой, в то время как сами нитроалканы в виде СН-кислоты иначе называют нитро-формой), в которых протон перенесен от а-углеродного атома на кислород нитрогруппы, а ее двойная связь N=0 заменена на C=N двойную связь. Анионы нитроалканов называются нитронаты как анионы этих таутомерных кислот. На схеме 3 это равновесие представлено на примере первичного нитроалкана в общей форме. Типичные величины кислотности рКа простых нитроалканов (термодинамически стабильная таутомерная форма) в воде составляют 10.2...7.7, нитроновых кислот - 3.3.5.3, константы таутомерного равновесия - от 10-7 до 10-3 (на примере нитрометана, нитроэтана и 2-нитропропана, [8])

Р.

О

м

-9-0"

Р.

0

1

+ о

р.

-он

0

1

+ он

нитроновая кислота

нитроалкан нитронат-анион

Схема 3. Таутомерия нитроалканов

Особенностью равновесия на схеме 3 является то, что при кислотностях, достижимых в водных средах, это равновесие не катализируется кислотами (в отличие от кето-енольной таутомерии), и оно даже в сильнокислых средах устанавливается через диссоциацию до нитронат-аниона.[8] Это приводит к тому, что в сильнокислых водных средах изомеризация даже в заметной степени ингибируется из-за снижения активности воды, которая выступает основанием в данном процессе. [9,10,11]

Кислый катализ таутомерного равновесия подразумевает первоначальный перенос протона на субстрат и последующее депротонирование образовавшегося катиона в альтернативном участке молекулы. Для равновесия аци- и нитро-форм таким катионом должен быть протонированный нитроалкан RN02H+, и отсутствие такого

катализа в водных средах связано с низкой основностью нитрогруппы, затрудняющей ее протонирование в присутствии воды как более сильного основания. Сколь-нибудь заметное протонирование нитросоединений можно реализовать в безводных условиях: в децимолярном растворе в 100-процентной серной кислоте нитрометан протонирован примерно на 10 % (определено кондуктометрически).[12] Исключительная кислотность среды в суперкислотах HF-BFз и HF-SbF5 [13] или HSOзF-SbF5 [14] позволяет полностью запротонировать нитроалканы и наблюдать соответствующие катионы методом ЯМР; хотя использование более слабой системы, чистой HSOзF без пентафторида сурьмы, [14] еще не позволяет получить разрешенный ЯМР-спектр (по причине обменного уширения) из-за недостаточно полного протонирования. Сгенерированные в этих суперкислых средах протонированные нитроалканы RN02H+ стабильны при —60 °С и разлагаются при повышении температур ближе к 0 °С.

Другой особенностью таутомерного равновесия нитроалканов является то, что протонирование нитронат-аниона по углеродному центру протекает намного медленнее, чем по кислородному центру (кш << кш, схема 3), и явление кинетического и термодинамического контроля при нейтрализации нитронат-аниона имеет выраженный характер. Нитроновая кислота, кинетический продукт протонирования, изомеризуется в стабильную форму нитроалкана (термодинамический продукт протонирования) через диссоциацию до нитронат-аниона.[9,15]. Нитроновая кислота может присутствовать в реакционной среде продолжительное время и даже может быть выделена в индивидуальном виде, если заметная кислотность среды препятствует диссоциации и изомеризации; напротив, регенерация нитроалканов из их солей может представлять заметную проблему.[16]

Неравновесное кинетическое О-протонирование нитронат-анионов является ключевым явлением при реакции Нефа в ее классическом варианте, при действии примерно одномолярной водной кислоты на соли нитроалканов. Общепринятый механизм (схема 4, верхняя часть) состоит в образовании нитроновой кислоты и ее кислотно-катализируемом гидролизе как замещенного имина в соответствующее карбонильное соединения. Ключевым интермедиатом, ответственным за кислотный катализ гидролиза нитроновой кислоты, выступает бис(гидрокси)иминиевый катион, реакция которого с водой приводит к образованию альдегида и дигидроксиамина, который в далее трансформируется в закись азота N20.

таутомеризация

О

ОН" О

ОН

I

м

нитроалкан

нитронат-анион

Et30+BF4"

-Н30+ - HNO

этилнитронат

О

I

FL ^О

Схема 4 Общая схема классической реакции Нефа (верхняя часть) и подтверждение участия нитроновой кислоты (нижняя часть)

Изящную иллюстрацию справедливости такого механизма предложил Натан Корнблюм. Корнблюм «заморозил» нитронатный фрагмент нитроновой кислоты образованием ее этилового эфира: он действовал на соли нитроалканов солью Меервейна (Et3O+BF4-) и получал этиловые эфиры нитроновых кислот2 (схема 4, нижняя часть).[17] Таким образом он и придал однозначность строению реагирующего интермедиата, и исключил проблему таутомеризации (которая может затруднять интерпретацию результатов.3), заменив генерируемую in situ нитроновую кислоту, которая подвержена прототропной лабильности, модельным соединением схожей структуры. Как и следовало ожидать из схемы выше, действие разбавленной (~2М ) серной кислоты на такие этилнитронаты дает карбонильные соединения так же, как и прямое подкисление солей соответствующих нитроалканов (схема 4, нижняя часть).[15]

Более тонким моментом кислотного гидролиза генерируемых in situ нитроновых кислот и этилнитронатов оказалась зависимость строения продуктов от кислотности среды. На ряде примеров продемонстрировано, что действие концентрированной (85%, ~16М ) серной кислоты как на соли нитроновых кислот, так и на их эфиры приводит к образованию гидроксамовых кислот (схема 5, на примере п-нитрофенилнитрометана).

2 Необходимо отметить, что в большинстве случаев алкиловые эфиры нитроновых кислот имеют ограниченную стабильность даже при комнатной температуре, их разложение сопряжено разрывом связей N-O.[17] Это сильно ограничивает их востребованность и применение в химии, однако не было препятствием в цитируемой работе.[15]

3 Нитроновая кислота может таутомеризоваться в нитроалкан, который в условиях реакции инертен. В общем случае эффективность реакции Нефа определяется балансом кинетической стабильности нитроновой кислоты и ее же реакционноспособностью в гидролизе; некоторые нитроновые кислоты оказываются вовсе инертны к гидролизу разбавленными кислотами, и попытки провести реакцию Нефа подкислением их нитронатов оборачиваются выделением исходного нитроалкана.[9,15]

Из этих результатов Корнблюма следовало, что образование гидроксамовых кислот протекает через такой же интермедиат (бисоксииминиевый катион, схема 4), что и реакция Нефа, но увеличение кислотности среды «запускает» альтернативный канал реакции. [15]

Схема 5 Действие концентрированной серной кислоты на нитронаты нитроалканов на примере п-нитрофенилнитрометана

Подчеркнем, что этот факт является нетривиальным: характер продукта катализируемой реакции определяется концентрацией катализатора. В сходных условиях действие кислоты разной концентрации приводит к образованию качественно различных продуктов (не связанных друг с другом трансформацией в условиях реакции) из одинаковых исходных соединений через общий интермедиат.

Более подробное исследование [9,10,11] кислотного гидролиза нитроалканов позволяет составить ясную общую схему протекающих процессов (схема 6). Часть схемы, отмеченная как «реакция Нефа», уже обсуждалась выше. После образования нитроновой кислоты и ее протонирования в бисгидроксииминиевый катион (общая часть реакции Нефа и реакции Мейера) в разбавленных кислотах происходит его гидролиз до карбонильного соединения (реакции Нефа). Повышение кислотности приводит к отщеплению фрагментов воды от двух гидроксилов этого катиона с образованием оксоиминиевого катиона, который затем депротонируется до нитрилоксида, причем скорость дегидратации резко растет с увеличением кислотности. Образование гидроксамовой кислоты происходит в результате гидролиза нитрилоксида через образование гидроксинитрилиевого катиона в результате равновесного протонирования нитрилоксида.[10] Стоит подчеркнуть, что дегидратация бисгидроксииминиевого катиона не приводит напрямую к образованию гидроксинитрилиевого катиона. [9]

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Смирнов Владимир Ольгердович, 2023 год

- > —

р

Р"

Р'

-о м

о-м (0+

Р

Р'

0=Ы О

X

Р МР"

Р'(0)С

О

/

м о

- м

Р ЫНР"

33 35

/ = (Р'С0)20, Е13М 26-75 %

Схема 16. Сочетание изонитрилов с ацилнитронатами

При реакции изонитрилов с нитростиролами (протекает в воде при 80 °С) требуется два эквивалента нуклеофила: одна молекула изонитрила вступает в формальное [1+4]-присоединение с нитростиролом как гетеродиеном, в результате чего образуется имидат 37, циклический аза-аналог ацилнитроната. Присоединение второй молекулы изонитрила и ряд перегруппировок приводит к образованию 3-карбоксамидо-5-амино-изоксазола 38 (схема 17).[37]

Аг

РЫС 34

N0,

Аг

РЫ

О

N-0

/ +

ъ

о

РЫС 34

36

37

80-93%

Схема 17. Реакция изонитрилов RNC с нитростиролами.

2.2 а-Электрофильность нитроалканов в катионах нитросоединений 2.2.1 Катионные а-электрофильные интермедиаты из нефункционализированных

нитроалкенов и нитроалканов

Рассмотренные выше примеры а-электрофильности нитроалканов реализуются через участие некатионных интермедиатов: нитронат-анионов, нитрилоксидов, ковалентных нитронатов. Эти реакции довольно разнообразны, при этом, как можно видеть из схемы 6, их структуры соответствуют интермедиатам, вовлеченным в реакции Нефа и Мейера. Однако такие структуры сами по себе еще не относятся к частицам, непосредственно взаимодействующим с водой; такими частицами являются катионные формы, бис(гидрокси)иминиевый и гидроксинитрилиевый катионы. Активация за счет протонирования, очевидно, повышает электрофильность частиц, однако такие условия ограничивают круг совместимых нуклеофилов. Тем не менее такая реализация электрофильности нитроалканов исследована в наибольшей степени и, что важно, более систематическим образом.

Протекание реакции Мейера при действии сильных кислот на нитроалканы, с одной стороны, и известная низкая основность нитрогруппы (т.е. необходимость привлечения сильнокислых условий для сколь-нибудь заметного воздействия на нитросоединения), с другой стороны, по-видимому, и сдерживали интерес к раскрытию синтетического потенциала нитросоединений в сильнокислых средах в течение долгого времени. Существенный сдвиг в этой области, по сути запустивший новую ветвь исследований в химии нитроалканов, произошел в конце 1980-х годов, причем поведение нитросоединений не являлось собственно предметом интереса, а служило инструментом исследований в другой области.

В 1986 году группа японских химиков под руководством профессора Шудо (Shudo) из Японии, систематически исследуя образование поликатионов различных органических субстратов в сверхкислых условиях, обнаружила, что Р-нитростирол (39, Я = Н) растворяется в трифторметансульфоновой кислоте с образованием оранжевого раствора, который стабилен в течение более чем 3 часов при 0 °С, и при разбавлении водой из него количественно выделяется исходный Р-нитростирол. Комбинация криоскопических измерений, спектров ЯМР и применения изотопных меток привела авторов к заключению, что при этом Р-нитростирол подвергается дипротонированию (схема 18) по обоим кислородным атомам нитрогруппы с образованием дикатиона 40; так же ведет себя и Р-метил-Р-нитростирол (39, Я = Ме).[38] Несколько позже те же авторы сообщили о наблюдении такого же обратимого двойного протонирования нитрогруппы по кислородным атомам с образованием стабильных дикатионов и в случае 1-нитро-2-метилпропена-1 Ме2С=СНЫ02 (т.е. при наличии двух метильных заместителей в Р-положении нитроалкена вместо одного фенильного), но дикатионов из

нитропропена МеСН=СНЫ02 и нитроэтилена ШС=СНЫ02 по ЯМР наблюдать не удалось.[39]

ТЮН, О °С

),0°С

39

[4 = Н, Ме

40

Схема 18. Двойное обратимое протонирование нитростиролов.

Действие трифторметансульфоной кислоты CFзSOзH на нитроалкены 41 в присутствии бензола (большой избыток, растворитель) приводит к образованию замещенных дезоксибензоиноксимов 42 (схема 19); таким образом не только углеродный атом в Р-положении к нитрогруппе, но и второй, а-углеродный атом двойной связи нитроалкена становятся электрофильными центрами по отношению к бензолу. Близкие результаты этого химического превращения в случае нитростиролов агсн=снм02 [40] и в случае нитроэтилена Н2С=СНЫ02 и нитропропена МеСН=СНМ02 [39] убедили авторов, что и в последнем случае, несмотря на отсутствие соответствующих данных ЯМР, также образуются дважды протонированные катионы типа 40. Тригалометилнитроэтилены YзCCH=CHNO2 (43, Y = F, С1, Вг) также в аналогичных условиях реагируют с бензолом и другими донорными аренами, при этом в сопоставимых случаях выходы для трифторнитропропена заметно лучшие, чем для двух других тригалометилнитроэтиленов. Образование изомеров по ароматическому кольцу при неоднозначной ориентации может осложнять реакцию.[41]

и

О

41

РЖ

РЬ

РЖ/ТЮН, о °с

РИ

Ы'

42

„ОН

Р = Н, Ме, РЬ, р-МеС6Н4, Р-СЮ6Н4, р-МеОС6Н4

87-100%

- АгН N --

О ТЮН/СН2С12, 20 °С

43

У= Р, С1, Вг

Аг

N

-ОН

Аг 44

АгН = Р1пН ( 95-99 %) АгН = 1,4-Ме2С6Н4 (48-94 %) АгН = 1,2-(МеО)2С6Н4 (23-59 %) АгН = 1,3,5-Ме3С6Н3 (65-96 %)

Схема 19 Реакции нитроалкенов с ароматическими субстратами в условиях двойного протонирования.

Нитроалкены оказались хронологически первыми и при этом значимыми примерами в реализации электрофильной природы а-углеродного атома

нитросоединений в кислых средах. Однако присутствие сопряженной с нитрогруппой ^^двойной связи делает анализ их реакционной способности нетривиальным; для составления согласованной картины поведения нитрогруппы предпочтительным является использование более простых объектов, собственно нитроалканов.

В уже процитированной литературе, которая посвящена поведению нитроалкенов, имелся единичный и неоптимизированный подобный пример: реакция соли фенилнитроэтана с бензолом в избытке его смеси с трифторметансульфоновой кислотой CFзSOзH (схема 20, верхняя строчка).[40] Более систематические работы появились позже: группа профессора Жакузи (Jacquesy) из Франции показала, что предварительно выделенные натриевые соли простых нитроалканов уже при пониженной температуре реагируют с ароматическими субстратами в безводной ОТ, при этом образуются оксимы бензальдегида и ацетофенона (при реакции солей нитометана и нитроэтана, соответственно), а региоселективность реакции для толуола, фенола и анизола соответствует электрофильному ароматическому замещению. Иначе говоря, эту реакцию можно рассматривать как вариацию ацилирования по Фриделю-Крафтсу. Интересно, что в реакции инертен не только нитробензол, что ожидаемо для такого процесса, но и анилин не вступает в реакцию из-за протонирования в условиях среды и деактивации (схема 20 , вторая строчка).[42]

РИ

^ Р^Н рь к

М02№ ____.._...' "^-^ЫОН

РЬк

СРзБОзН, РШ

26%

Р ^1МО?Ма

АгН

НР, -50. .0 °С

Аг

к шн

57-78%

Р = Н, Ме Аг = РИ, С6Н4Ме, С6Н4ОМе, С6Н4ОН

Р ""М02Ыа

РШ

СР3803Н-СР3С02Н 0...5 °С

РИ

Л

Р^ЫОН

35-74%

Р = Н, Ме, Е1, РИСН2

Схема 20. Арилирование солей нитроалканов с суперкислых средах.

Близкие результаты были получены группой профессора Шудо при взаимодействии нитронатов натрия с бензолом в растворе трифторметансульфоновой кислоты в трифторуксусной кислоте (Схема 20, нижняя строчка).[43] Стоит отметить, что такая реакционная среда является гораздо более удобной и безопасной в использовании, чем безводный фтороводород, хотя и более дорогой.

Вместо выделенных солей нитроалканов можно использовать сами нитросоединения. В случае нитроалканов с акцепторными заместителями, этилнитроацетата или нитроацетофенона, промотируемая трифторметановой кислотой реакция [43,44] протекает практически в тех же условиях, что и реакция с солями нитроалканов (Схема 21, верхняя строчка). При реакции а-нитрокетонов RCOCH2NO2 45 (ацилнитрометанов) с аренами монооксим дикетона RC(=O)C(=NOH)Ar 46 образуется с хорошими выходами в случае ароматических остатков R при кетогруппе нитрокетона (10 примеров, 68-90 %) и с посредственными в случае алкильных ^ = iBu, 21%; R = Е^ 28 %).[45] Реакция нефункционализированных нитроалканов 47 (нитрометан, нитроэтан, нитропропан) требует нагревания (Схема 21, нижняя строчка);[46] такое отличие в условиях реакции связывают с меньшей легкостью реализации равновесия между аци- и нитро-формами нитроалкана.

Аг х = ОЕ^ РИ

АгЩЮед), Х>Лмпи Аг=РИ,С6Н3Ме2,

О " СРзБОзН (10 ер) ^ ШН С6Н4ОМе

45 5...10°С 4б 68-86%

Аг р = н, Ме, Е1

рГ"^М02 АгН(Зед) > Д. Аг=РЬ, С6Н4Р,

СРзвОзН (7 ед) С6Н4Ме, С6Н4ОМе

47 75 °с 48

34-96 %

Схема 21. Арилирование нитроалканов с суперкислых средах.

Эти результаты, полученные двумя группами, группой профессора Шудо из Японии и группа профессора Жакузи и затем профессора Кустарда (Coustard) из Франции, по сути заложили и сформировали новое направление химии нитроалканов, связанное с реализацией электрофильности их а-углеродного атома с углеродными нуклеофилами в сильнокислых условиях. Дальше это направление развивалось, в основном, в двух воплощениях.

2.2.2 Катионные а-электрофильные интермедиаты из функционализированных

нитроалкенов

Один вариант развития состоял в усложнении строения нитросоединений, которые вовлекают в реакции с аренами в кислых условиях. В существенной степени такое развитие фокусировались на использовании нитроалкенов с гетероатомом (одним или двумя), сопряженном с нитрогруппой нитроалкена.

Вовлекаемые в реакции с аренами нитроалкены с одним гетероатомом на противоположном к нитрогруппе конце двойной связи представлены в-

нитроенаминами. Их получение основано на образовании донорно-акцепторной двойной связи в результате конденсации нитроалкана (в исследованных вариантах -нитрометана) и ацеталя амида. Вообще реакции таких Р-нитроенаминов с бензолом при действии трифторметансульфоновой кислоты чувствительны к природе заместителей в аминном фрагменте, протекают не очень эффективно и приводят к образованию смесей продуктов.[47] Однако при действии ТГОН внутримолекулярная реакция для нитроенаминов 49, содержащих нуклеофильный арильный заместитель в своем составе, протекает вполне гладко (схема 22, выход 50 приведен на нитроенамин 49).[48]

1ЧОН

ос^

СШ

ТГОН,

о °с

49

50

тго

/= 1. (Ме0)2802 2. ЕЮЫа; /'/ = СН3Ы02

п = 2,3,4: 85-98% п = 5: 19 %

Схема 22. Циклизация ^алкилфенилнитроенаминов.

Реакции в кислой среде с аренами более представительно исследованы для нитроалкенов с двумя гетерозаместителями в Р-положении к нитрогруппе. Бис(метилтио)нитроэтилен 51, получаемый конденсацией сероуглерода CS2 и нитрометана CHзNO2 с последующим метилированием, при действии ТГОН реагирует с бензолом и анизолом с образованием, после добавления метилмеркаптана, оксимов ортотиоэфиров арилглиоксилатов 52 (Схема 23, верхняя часть ).[49] Алкилирование первичного аддукта сероуглерода и нитрометана фенилалкилбромидом РЦСШ)пВг с последующим метилированием дает нитрокетен^^-ацетали 53, для которых ТГОН вызывает внутримолекулярную реакцию с образованием циклов различного размера (Схема 23. нижняя часть ).[50]

Аг

Мев

+„0 N

БМе О 51

АгН, МеБН ТГОН, 0 °С

Мев Мев

N

БМе 52

-ОН дг = РЬ, 62 %

Аг = 4-МеОС6Н4, 53 %

1. ТГОН, 0 °С

2. МеОН

БМе

53 54

Схема 23. Реакции нитрокетен^^-ацеталей в ТГОН

п = 1, 70 % п = 2, 74 % п = 3, 82 % п = 4, 28 %

Бис(метилтио)нитроэтилен 51 (диметилнитрокетен^^-ацеталь) является ключевым интермедиатом при получении ряда других нитроацеталей и производных нитроуксусной кислоты, способных претерпевать синтетически значимые трансформации в кислых условиях. Взаимодействие с ариламинами приводит к замещению одной метилтиольной группы, и полученные 1-(М-ариламино)-1-метилтио-2-нитроэтилены 55 в трифторметансульфоновой кислоте с невысокими выходами циклизуются в метилтиоиндолон оксимы 56 (схема 24). [51] Щелочной гидролиз нитрокетен-Ы^-ацеталей дает замещенные 2-нитроацетанилиды 57, которые в серной кислоте циклизуются в изатин 3-оксимы 58. Использование более дорогой трифторметансульфоновой кислоты позволяет заметно улучшить выходы (схема 24). [52] Интересно, что в присутствии бензола реакция нитрокетен-Ы^-ацеталей 55 с трифторметансульфоновой кислотой протекает как межмолекулярное арилирование с образованием 59, хотя внутримолекулярная циклизация на аминоарильный фрагмент с образованием 56 может конкурировать с фенилированием бензолом (схема 24). [53]

ШН

51

К

О

п

N. -+ О

БМе

ТГОН

БМе

Р

14 = Н, Ме, Р,

С1, Вг, ОМе 12-30 %

Р

РЖ, ТГОН

36-77 %

РИ^^ОН N БМе

55

КОН,

56

Р

О

II

9-е"

или ТГОН

NOH

О

Р

Р = Н, Ме, Р, С1, Вг 42-60 % (Н2804) 62-89 % (ТГОН)

59

57

58

Схема 24. Получение и реакции в кислой среде 1-(М-ариламино)-1-метилтио-2-нитроэтиленов 55. Выходы приведены для стадии образования оксимов.

Третичные нитроацетамиды 60 из диалкиламинов 59 также дают неплохие выходы оксиминолактамов 61 при циклизации в трифторметансульфоновой кислоте с образованием семи-, восьми- и девятичленных циклов (Схема 25) Однако циклизация в шестичленный цикл протекает с низким выходом и сопровождается дополнительными трансформациями продуктов, общий выход при этом составляет 17 %.[54]

РЬ,

Н N

Т1 V

1.1Х

'ОН мо2 кон, ,вМе Н20

РЬ N.

,он

п = 2,3,4: 61-66%

60

61

Схема 25. Внутримолекулярная циклизация нитроацетамидов 60 Выходы приведены для стадии образования оксимов 61.

Замещение обеих метилтиольных групп в 51 аминными дает нитрокетенаминали, которые, при подходящем расположении арильного кольца, также способны к циклизации в результате его внутримолекулярного оксиминирования. Использование диаминов 62 дает циклические нитрокетенаминали 63 и, соответственно, полициклические бензаннелированные оксимы амидинов 64 (схема 26, верхняя часть ) [55]. Стоит отметить сходство этого процесса и реакции на схеме 22. Тиолметильные группы также могут быть замещены постадийно двумя разными аминами (схема 26, нижняя часть).[56] Конечные продукты этих циклизаций 64 и 66 выделяют в виде солей, протонированых по амидиновому фрагменту.

51

Н

Р^М>ГпЫН2 62

Н

И, N.

М02 N

ЫН

ТГОН,

60 °С

ИОН

63

п = 1,2

т = 2,3,4: 62-90% т = 5: 12-13%

ТГО

N0,

02И РЬ

ЭМе МеИН;

>Гп

N.

ТГОН, ^НМе 60 °С

NOH

NHMe

ТГО

п = 2, 62 % п = 3, 93% п = 4, 43 %

65

66

Схема 26. Внутримолекулярная циклизация нитрокетенаминалей. Выходы приведены для стадии образования оксимов.

Общей характерной чертой реакций аренов с гетерофункционализированными нитроалкенами, отличающей их от реакций на схеме 19, является однократное присоединение арильного нуклеофила к нитроалкену, только по а-углеродному атому. Нефункционализированные нитроалкены при действии такой сильной кислоты, как трифторметансульфоновая CFзSOзH, проявляют электрофильность, достаточную для реакции с аренами по обоим атомам двойной связи нитроалкена (схема 19). В то же время наличие гетероатомного заместителя (заместителей) в Р-положении нитроалкена снижает электрофильность этого центра, и продуктом реакции является иминиевая

(схема 22) либо амидиновая (схема 26) соль или продукт присоединения гетеронуклеофила (более активного, чем арен; схема 23).

2.2.3 Модификация реакционной среды для а-электрофильных интермедиатов из

нитроалканов

Другое развитие исследований а-электрофильной активности катионов из нитросоединений связано с альтернативными условиями реализации этих процессов. Трифторметансульфокислота CFзSOзH оказалась фактически стандартной средой для таких реакций, однако ее недостатком является дороговизна, заметная при использовании в существенном избытке или в качестве растворителя. В ряде случаев можно успешно применять раствор CF3SO3H в трифторуксусной кислоте CF3CO2H, [43,45] однако и такая система представляется дорогостоящей. Концентрированная серная кислота зачастую дает существенно худшие выходы (см., например, [51,52]). Безводный фтороводород, также иногда применявшийся в качестве реакционной среды (как таковой [42,44] или с добавкой SbF5 [49]), крайне токсичен и, кроме того, требует особой аппаратуры для использования, что делает его использование в лабораторных условиях непрактичным. Эти соображения делают обоснованным поиск других подходящих реакционных сред и условий.

Очевидным шагом является использование кислот Льюиса вместо протонных кислот, однако достижения в этом направлении являются скромными. Так, реакция нитрометана, нитроэтана или 1-нитропропана с избытком бензола, толуола или мезитилена промотируется трихлоридом алюминия А1С13, однако выходы арилоксимов 67 при этом на уровне 40 % (Схема 27, верхняя часть).[57] В качестве курьеза можно отметить, что, по-видимому, впервые подобная реакция описана еще в 1949 году на единичном примере взаимодействия нитрометана с бензолом как подтверждение случайно наблюденного факта, при этом был получен бензальдоксим (10%) и анил бензальдегида (также 10 %).[58] Спустя же почти полвека авторы более систематического, целенаправленного исследования из такой реакции в похожих условиях уже просто «не сумели выделить бензальдоксим ... из-за низкого выхода и посторонних продуктов».[57]

В реакции с аренами в избытке также можно брать и нитроалкан: трихлорид алюминия также промотирует образование салицилоксимов 68 из различных замещенных фенолов в нитрометане как растворителе, при этом SnCl4, ТЮЦ, ВСЬ и ZnCl2 дают выходы заметно ниже или вовсе не работают. (Схема 27, нижняя часть).[59]

+ - АгН (~ 5 еЧ)

К N -"

О А1С13 (2.5 ед), 80 °С

Аг

рА'он

67

Р = Н, Ме, Е1 АгН = РЖ, РИМе, 1,3,5-Ме3С6Н3 (25-55 %)

ОН МеЫ02 (избыток) А1С13 (2 ед), 80 °С

ШН

Р = З-Ме, 4-Ме, 3-МеО, 2,4-Ме2, 4-пС9Н19 (38-80 %)

68

Схема 27 А1СЬ-промотируемая реакция нитроалканов с аренами.

Более заметные и разнообразные результаты были получены группой российских химиков во главе с профессором Аксеновым при использовании полифосфорной кислоты (ПФК) в качестве реакционной среды для реакции нитроалканов с аренами.

Нагревание избытка нитрометана в полифосфорной кислоте с толуолом, фенолом, анизолом, пирокатехином, вератролом или 1,4-диметоксибензолом приводит к введению карбоксамидной группы в ароматическое кольцо, предположительно, в результате образования оксима, его дегидратации в нитрил и гидролиза в амид 69 при водной обработке реакционной массы. (Схема 28, верхняя строчка) Вместо амидов 69 можно выделять с практически теми же выходами соответствующие бензойные кислоты, если при водной обработке реакционной массы добавлять нитрит натрия. [60] В случае 6-аминоперимидина 70 ацилирование различными нитроалканами в полифосфорной кислоте дает замещенные пирролоперимидины 71 в результате циклизации промежуточных оксимов на соседнюю аминогруппу (схема 28, нижняя строчка).[61]

Ме1\Ю2 (4 ед) ПФК, 95 °С

N01-1

К,

СЫ

Р = Ме, ОН, МеО, = (МеО)2, (ОН)2 ~~С01ЧН2 (46-67%)

69

ПФК, 85-135 °С

Р' = Н, Ме, РЬ)

Р = Н, Ме, ^Нц, РИ, СН2РИ (52-71 %)

70

Схема 28. Реакция аренов с нитроалканами в ПФК

В то же время использование полифосфорной кислоты для получения собственно арилоксимов имеет существенные ограничения, хотя, например, реакция нитроэтана с пара-крезолом в полифосфорной кислоте, аналогично трифторметансульфоновой кислоте, и позволяет получить оксим соответствующего ацетофенона (схема 29, верхняя строчка).[62] Существенное отличие этих двух кислых сред состоит в том, что в трифторметансульфоновой кислоте такие оксимы протонируются по азоту и стабильны,[46] а в полифосфорной кислоте они O-фосфорилируются и претерпевают перегруппировку Бекмана, при этом условия образования оксимов и их перегруппировки очень близки. С одной стороны, это препятствует использованию ПФК для направленного получения арилоксимов, с другой стороны, это позволяет реализовать одну из магистральных практических трансформаций оксимов без их предварительного выделения, однореакторно (one pot). Так можно осуществить электрофильное аминирование самого бензола и его метил- и оксизамещенных производных с образованием ацетанилидов при реакции с эквивалентным количеством нитроэтана с хорошими и отличными выходами (схема 29, вторая строчка); так же ацетамидируются полициклические ароматические системы: антрацен (81 %), индол (38 %) и перимидин (72 %).[63]

„ОН ■ NOH

ОН

EtNOo

ПФК, 90 °С

EtN02 (1.1 eq)

ПФК, 105-110 °С

NOH

_0_

А

R = Н, Me, ОН, МеО, R2 = Ме2, (МеО)2 (63-92 %)

ОН RCH2N02 ПФК, 100 °С

оно

N-^R Н

ПФК, 135 °С

О N

R = Me, Et, n-C5H11, Ph, CH2Ph

(67-74 %)

Схема 29. Аминирование аренов нитроалканами к ПФК.

Кроме того, ПФК является стандартной средой для конденсаций в различные гетероциклические системы, что при наличии подходящим образом замещенной ароматической системы позволяет, после первоначальной реакции нитроалкана с образованием арилоксима и его перегруппировки, сразу получать из фенолов бензоксазолы (Схема 29, нижняя строчка) и, в случае бисфенолов, бензобисоксазолы. [62]

Таким образом в полифосфорной кислоте первичные нитроалканы вместо роли углеродного а-электрофила выступают в качестве ^электрофильного амидирующего агента. С формальной точки зрения, вводимый в ароматическую систему амидный остаток соответствует электрофильному амидированию гидроксамовой кислотой, [64, 65] являющейся продуктом реакции Мейера с используемым нитроалканом, хотя процесс протекает без ее участия. Более того, при использовании 2-нитропропана атом азота нитрогруппы в реакции с донорными ароматическими субстратами выступает как электрофильный аминирующий центр дважды, и реакция с аренами позволяет выделить диариламины. Ароматический субстрат должен быть активирован не менее чем двумя метильными группами (толуол остается инертным, но уже орто-ксилол дает продукт со выходом 24 %), предпочтительна активация алкоксигруппой: например, анизол дает дианизиламин с выходом 76 % (Схема 30).[66] Механизм такого превращения не является тривиальным и будет обсужден далее (см раздел обзора 4.Приложение)

Схема 30. Аминирование аренов 2-нитропропаном в ПФК

Впрочем, необходимо признать, что использование полифосфорной кислоты для реакции нитроалканов с аренами, хотя и позволяет получать весьма интересные продукты, не является адекватной заменой трифторметансульфоновой кислоте именно в отношении реализации а-электрофильности нитроалканов с углеродными нуклеофилами. Оно оказывается неизбежно сопряжено с весьма глубокими трансформациями первоначальных продуктов, что затрудняет продуктивное лаконичное рассмотрение этих процессов как образование С,С-связи в результате взаимодействия нуклеофила и электрофила — не говоря о том, что не всегда само образование углерод-углеродной связи можно отследить в продукте реакции нитроалкана с аренами в ПФК.

Подводя черту под обсуждением практических результатов реакций нитроалканов с углеродными нуклеофилами в кислых средах, можно заключить, что, с одной стороны, этот вариант реализации а-электрофильности нитроалканов в наибольшей степени привлек внимание и усилия исследователей, с другой стороны, он все-таки имеет существенные ограничения по кругу вовлекаемых никлеофилов, оставаясь ограниченным только аренами, предпочтительно донорными. Это

ограничение происходит из необходимости чрезвычайно высокой кислотности реакционной среды: используемые сильные кислоты должны быть безводными. Причины таких ограничений становятся ясны при детальном рассмотрении этих трансформаций.

2.2.4 Механизм реакции катионных а-электрофильных интермедиатов из

нитроалканов с аренами

Две группы, стоявшие у истоков систематического изучения взаимодействия нитросоединений с аренами в кислых условиях, японская группа профессора Шудо и французская группа профессора Жакузи, а впоследствии перенявшая это направление группа профессора Кустарда, сформулировали не только саму эту область химии, но и взгляды на механизм протекающих процессов, который, впрочем, понимали и аргументировали несколько по-разному. Далее мы рассмотрим обе точки зрения и их аргументацию и сопоставим их.

Группа из Японии, на основании общей аналогии с реакцией Нефа (как в целом характерной реакции нитроалканов и их производных в кислых условиях) представляла механизм следующим образом (Схема 31, часть схемы вне пунктирной рамки). Первоначально образуется нитроновая кислота B из нитросоединения A тем или иным образом (в результате O-протонирования соли нитросоединения A, самопроизвольной аци-нитро таутомерии или после присоединения нуклеофила к протонированному нитроалкену), затем в кислой среде она протонируется и образуется бисоксииминиевый катион C. Этот катион, хотя является непосредственно электрофильным интермедиатом по отношению к воде в реакции Нефа (см. раздел 1.2, схема 4), недостаточно активен для взаимодействия с ароматическими соединениями (реакция не протекает в чистой трифторуксусной кислоте и требует наличия трифторметансульфоновой кислоты,6 [43]), и предполагается дополнительная активация катиона C протонированием в дикатион D. После взаимодействия дикатиона D с ареном ArH катион E (при условии, что один из геминальных к азоту заместителей является водородом, R' = H) претерпевает депротонирование, дегидратацию и образует арилоксим F (схема 31). Такую последовательность стадий для краткости, по типу реагирующей частицы, далее назовем «бис(окси)иминиевым механизмом».

6 Буквально по ссылке [43] приведены следующие соображения: «However, the reaction with benzene is not catalyzed by trifluoroacetic acid, which is sufficiently acidic to monoprotonate a nitronic acid to the protonated aci-nitro form. The reaction requires a stronger acid, trifluoromethanesulfonic acid, suggesting intervention of the dication formed by O,O-diprotonation of aci-nitroalkanes rather than the monoprotonated aci-nitroalkane.»

Н+ Н(ХГ0Н Н+

Сон кун

Схема 31. «Бис(окси)иминиевый» (вне пунктирной рамки) и «гидроксинитрилиевый» (включая часть в пунктирной рамке) механизмы реакций аренов с нитросоединениями.

Французская группа исследователей модифицировала предполагаемый механизм реакций ароматических нуклеофилов с нитроалканами и их производными (Схема 31, включая часть внутри пунктирной рамки) в специально посвященной этому публикации, [44] и отличие касается собственно ключевой стадии образования ^^связи между нуклеофилом и нитросоединением. В рамках их схемы катион D с тригональным sp2-гибридизованным углеродом не реагирует с нуклеофилом напрямую (как в предыдущем варианте механизма), а претерпевает дегидратацию с образованием линейного гидроксинитрилиевого катиона Е' с углеродом в sp-гибридизации, и именно такой катион Е' и образует связь с нуклеофилом. Это рассмотрение (которое для краткости далее назовем «гидроксинитрилиевым механизмом») было подкреплено следующими свидетельствами. [44]

Во-первых, учет кислотности среды и сравнение с реакциями Нефа и Мейера: в растворах сильных кислот, в противоположность действию разбавленных кислот при реакции Нефа, нитроалканы превращаются в гидроксамовые кислоты через протонированный нитрилоксид. Этот момент подробно обсуждался ранее в разделе 1.2 этого обзора.

Во-вторых, для сопряженных оснований гидроксинитрилиевых катионов, нитрилоксидов, крайне характерным процессом является димеризация в фуроксаны. Такие димеры депротонированных гидроксинитрилиевых катионов образуются в условиях реакции при отсутствии аренов в реакционной среде. Так, действие

концентрированной серной кислоты на этилнитроацетат приводит к образованию 3,4-бис(этоксикарбонил)фуроксана - димера соответствующего нитрилоксида EtO2CCNO -в тех же условиях, в которых в присутствии бензола происходит арилирование. [44] Образование нитрилоксидов из нитроалканов также наблюдается в полифосфорной кислоте. [67] Кроме того, образование фуроксанов является побочным процессом при реакции с аренами, если кислотность среды недостаточна. [44]

В-третьих, известно, что нуклеофильное присоединение к нитрилиевым катионам в условиях кинетического контроля приводит к образованию единственного из двух возможных изомеров по C=N связи, с транс-расположением образующейся неподеленной пары азота и присоединяющегося нуклеофила.[68] Именно такая ситуация является общей при кислотно-катализируемой реакции ароматических соединений с нитроалканами или их солями, что соответствует взаимодействию нуклеофила с гидроксинитрилиевым катионом.

Те же авторы позже расширили этот круг аргументов дополнительными свидетельствами. Гидроксинитрилиевые катионы, образующиеся из первичных нитросоединений в суперкислых условиях, наблюдались прямо методами ЯМР. При растворении сопряженных нитроалкенов 51, 54 и 73 с различными гетерозаместителями в Р-положении к нитрогруппе в трифторметансульфоновой кислоте наблюдается С,0-протонирование при пониженных температурах, а при повышении температуры до 0 °С или с течением времени такие дикатионы 2Н+51, 2Н+54 и 2Н+73 элиминируют молекулу воды и трансформируются в дикатионы 72 и 74 с гидроксинитрилиевым фрагментом (Схема 32, первая и вторая строки). Образование этого фрагмента детектируется по сигналу его sp-углерода в 13С-спектре ЯМР в области 25-31 м.д. причем этот сигнал слабый и существенно уширен, что может затруднять его наблюдение.[47, 49, 53,] Установление по данным ЯМР конфигурации оксимино-фрагмента (транс-расположение неподеленной пары азота и арила, соответствующее нуклеофильному присоединению аренов по С-№ тройной связи гидроксинитрилиевого катиона), дополнилось рентгеноструктурным анализом.[48, 54, 69]

+ о тюн X

N -

БМе О

51 (X = вМе) 54 (Х= МНРИ)

-30 °С

Н Н

гон-'

п о °с

БМе О

2Н+51 2Н+54

X.

¿.он

ЭМе

72

X = БМе: 5(13С) = 30.7 м.д. X = 1МНР1"1: 5(13С) = 26.4 м.д.

_ + Н Н

Me2NVv^+.0 ТЮН МегМ^Х+ЛЭН

п О

-20 °С

73

и

О

2Н+73

0°С

Ме21\1;

м'0Н

74

5(13С) = 27.7 м.д.

+„о тюн

N --

п .20 °С

+ .ОН Ме0Н-

Ма2С03/Н20

БМе 76

6(13С) = 24.9 м.д.

Схема 32. Свидетельства участия гидроксинитрилиевых катионов в реакциях нитроалканов. Звездочкой (*) отмечен атом углерода, характеризуемый приведенным химсдвигом.

Помимо характеризации гидроксинитрилиевого катиона ЯМР-спектром, в случае нитроенаминов типа 75 формирование в условиях реакции такого фрагмента в 76 подтверждается образованием продуктов типа 78 в результате внутримолекулярного [3+2]-циклоприсоединения нитрилоксида 77 (депротонированной формы катиона 76) при нейтрализации кислотности среды. Необычным является то, что диполярофилом выступает ароматическая система и реакция сопровождается потерей ее ароматичности с образованием циклогексадиенового фрагмента (Схема 32, третья строка).[70]

По совокупности свидетельств вариант французских авторов представляется намного более убедительным и аргументированным, чем вариант их японских коллег, и его следует рассматривать как предпочтительный и первоочередный. Даже с логической точки зрения их описание является более общим и как частный случай включает эволюции нитросоединия до взаимодействия с ареном в «бис(окси)иминиевом» варианте (схема 31) - так же, как эволюции нитроалканов до взаимодействия с водой в реакции Нефа можно считать «подмножеством» реакции Мейера (схема 6). Поэтому мы настоятельно рекомендуем придерживаться взглядов французских химиков.

Стоит подчеркнуть, что область интересов японских авторов (группа Шудо) скорее относилась к поведению органических субстратов в суперкислых средах вообще, а нитросоединения были лишь одним из ряда таких объектов. Исчерпание интереса к ним хронологически совпало с выходом статьи французской группы с контргипотезой о механизме процесса, и следующая публикация на похожую тему от участников группы профессора Шудо (насколько мы смогли найти) вышла через 18 лет, в 2009 году от группы профессоора Охвада (Ohwada) (впрочем, и там авторы хотя упоминают «гидроксинитрилиевый» механизм, придерживаются своих первоначальных взглядов).[45] В то же время французские авторы исследовали реакции нитросоединений в кислых средах более детально и систематически и в течение более продолжительного времени, хотя и подключились к этой теме через пару лет после японской группы.

Однако японские авторы являются первопроходцами в части реакции нуклеофилов с нитросоединениями в суперкислых условиях, опубликовавшими результаты в более цитируемых журналах, и их хронологически первая гипотеза широко цитируется и часто рассматривается как базовая. В то же время взгляды французских авторов остаются в тени мнения пионеров и ими зачастую пренебрегают. Даже в недавнем обзоре [18] (авторы которого в своих оригинальных работах также предпочитают цитировать бис(окси)иминиевый механизм) такое рассмотрение цитируется с существенным искажением: вместо гидроксинитрилиевого катиона постоянно изображается сам по себе нитрилоксид, хотя французские исследователи подчеркивают разное их поведение.

Детальное обсуждение механизмов, которому посвящен этот подраздел, заслуживает внимания не только как умственное упражнение, как более гладко объяснить и аккуратнее отобразить процессы на схемах, но имеет ряд существенных прямых практических следствий.

Различие в двух механистических схемах проявляются, в первую очередь, в описании реакций производных вторичных нитроалканов. «Бис(окси)иминиевый механизм» оставляет неясным, что будет, если ни один из геминальных к азоту заместителей не будет протоном (Схема 31, R Ф Н, R' Ф Н). Согласно этой схеме, образование С,С-связи предшествует стадии, на которой оказывается существенно, чтобы один из этих заместителей оказался протоном. Соответственно, хотя из аци-форм В вторичных нитросоединений в реакции с аренами невозможно образование оксимов F, образование какого-то продукта из интермедиата Е с новой С,С-связью она

предполагает (схема 31, вне пунктирной рамки). «Гидроксинитрилиевый механизм» в таком случае напрямую запрещает образование С,С-связи вовсе, так как нет возможности для образования реагирующего катиона Е'. По аналогии с реакцией Мейера (Схема 6) следует ожидать, что катиону Е' предшествует катион D' (схема 31, внутри пунктирной рамки), и в случае производных вторичных нитроалканов в этих условиях будут иметь место какие-то реакции этого катиона D'.

Интересно, что несколько примеров, касающихся поведения производных вторичных нитроалканов в суперкислых условиях, имеется. Во-первых, еще в начале исследований электрофильности нитросоединений в кислых средах авторы из Японии, которые были пионерами в этой области и предложили свой механизм, имели два соответствующих примера и трактовали их довольно сложным образом. Однако позднее ни эти авторы, ни их последователи к ним не обращались, и эти примеры оказались вытеснены на задворки массива фактов по а-электрофильности нитросоединений, хотя как раз как примеры исключительного свойства они заслуживают первоочередного внимания.

Во-вторых, аминирование аренов при реакции с 2-нитропропаном в полифосфорной кислоте (схема 30) является другим примером такого рода. [66] Его описание авторами в оригинальной работе также включает ряд сложных перегруппировок и, как представлятеся, недостаточно детально проанализировано с механистической точки зрения. Хотя оно формально является непротиворечивым, нам оно представляется неоднозначным.

Критический разбор этих примеров, альтернативное описание процессов и их сопоставление является отчасти оригинальной работой, требует заметного места и является вспомогательным к основной цели обзора, поэтому мы вынесли его в отдельное приложение в конце обзора (раздел 4. Приложение). Как резюме этого анализа можно указать, что и в этих случаях - для реакций производных вторичных нитросоединений -механизм, основанный на «гидроксинитрилиевом» варианте (а именно, на основе участия оксоиминиевого катиона D'), выглядит более согласованным для совокупности известных фактов.

Вторая причина, по которой различие в этих двух механистических схемах существенно и заслуживает внимания, состоит в практической доступности альтернативных источников непосредственных реакционных интермедиатов а-электрофильности нитроалканов. «Бис(окси)иминиевый» механизм однозначно указывает на уникальность нитросоединений как исходных соединений, поскольку иные

источники для системы бисоксииминиевого катиона неизвестны и вряд ли когда-либо будут обнаружены с сопоставимой доступностью предшественника. Напротив, нитрилоксиды, которые в «гидроксинитрилиевом» механизме являются сопряженным основанием ключевого интермедиата, гидроксинитрилиевого катиона, можно генерировать, например, из а-галогеноксимов. Так, хлороксимы ароматических альдегидов в присутствии АЮэ реагируют с ароматическими субстратами по типу реакции Фриделя-Крафтса с образованием оксимов замещенных бензофенонов,[71] реакция, предположительно, протекает через образование комплексов нитрилоксидов с трихлоридом алюминия, а условия очень близки к представленным на схеме 26. Поскольку нитрилоксиды можно генерировать из нитроалканов при действии стехиометрических количеств водоотнимающих реагентов типа ДЦК (дициклогексилкарбодиимид),[2] использование для этих целей большого избытка очень сильных кислот может быть неоптимально. Соответственно, условия взаимодействия нитроалканов и аренов могут быть оптимизированы, если двоякую роль сильнокислой среды (дегидратация нитроалкана в нитрилоксид и его активация) ограничить активацией нитрилоксида, а для генерации непосредственно нитрилоксида использовать иной подход. 3. Заключение. Постановка задачи

Электрофильная активность а-углеродного атома нитроалканов может быть реализована через широкий спектр интермедиатов (которые аналогичны интермедиатам реакций Нефа и Мейера), при этом каждый интермедиат характеризуется своей реакционной способностью и своими условиями генерации и существования. Эти условия определяют совместимость с нуклеофилом, вторым партнером реакции С,С-сочетания, а реакционная способность - возможность самой реакции. Оказывается, что, несмотря на разнообразие интермедиатов, спектр реализуемых реакций довольно узок, т.к. затруднительно обеспечить благоприятное сочетание активности и условий существования реагентов. Отметим, кроме того, что среди известных примеров отсутствуют реакции вторичных нитроалканов как а-электрофилов, которые приводили бы к образованию при атоме азота третичного углеродного центра.

На одной стороне спектра электрофильных интермедиатов находятся депротонированные нитроалканы, и в этом случае скорее удивительно, что они вообще проявляют электрофильные свойства, так они больше известны своими нуклеофильными свойствами.[3, 4] Противоположный участок спектра принадлежит гидроксинитрилиевым катионам, условия существования которых едва ли совместимы

с нуклеофилами, отличными от ароматических соедиений, - и то те из них, что более нуклеофильны (например, анилины), могут, напротив, деактивироваться из-за протонирования. Бис(гидрокси)иминиевые катионы (протонированные нитроновые кислоты), вопреки первоначальным сообщениям, по-видимому, вовсе не реагируют с совместимыми углеродными нуклеофилами, а заявленные реакции с их участием требуют дополнительной активации (см. сноску6 на стр. 35) и, по-видимому, в действительности протекают после их трансформации в гидроксинитрилиевые катионы.

Между этими двумя крайностями находятся ковалентные интермедиаты из нитроалканов. Нитрилоксиды - это реакционноспособные соединения, которые склонны димеризоваться в фуроксаны. Они не реагируют (без дополнительного протонирования) с нуклеофилами, совместимыми с генерацией через дегидратацию первичных нитроалканов в кислых средах, но реагируют с алкиллитиевыми соединениями, если генерируются при их действии на силилнитронаты первичных нитроалканов. Впрочем, и в этом случае один эквивалент литийорганического соединения уходит «впустую», выступая просто как сильное основание для элиминирования силанола, а выходы невысоки. Наиболее интересными а-электрофильными интермедиатами нитроалканов нам представляются ковалентные нитронаты, и особенно стоит отметить реакции, представленные на схемах 14 и 15.

В то же время имеются свидетельства, что ковалентные нитронаты, в первую очередь силилнитронаты, под действием силильных кислот Льюиса, в результате переноса силильной группы на отрицательно заряженный кислород нитроната, образуют силилированные бисоксииминевые катионные интермедиаты (схема 33), аналогичные бисоксииминевому иону, являющемуся интермедиатом реакции Нефа (схема 4). Такие силилированные катионы постулировались как интермедиаты силилирования нитроалканов, приводящего (в результате их депротонирования) к образованию ^№бис(силокси)енаминов (схема 33). Эти соединения обладают весьма интересной химией, обладая Р-нуклеофильными свойствами енаминов и Р-электрофильными свойствами нитрозоалкенов, для которых они могут служить прямыми предшественниками.^]

От таких катионов следует ожидать бОльшей электрофильности, чем от упомянутых выше ковалентных нитронатов. При этом условия их образования совместимы с широким кругом синтетически полезных и востребованных нуклеофилов, таких как силиленоляты и силилкетенацетали.[72]

Целью настоящей работы является изучение реакций ковалентных нитронатов с нуклеофилами в условиях генерации таких катионов. Решение такой задачи позволяет использовать нитроалканы в качестве а-электрофилов, т.е. осуществить обращение традиционной реакционной способности нитросоединений как а-нуклеофилов.

О^ + .О ^14

К

нитроалкан

N Ме331Х

л

р

ковалентный нитронат

-X"

Р(Х + Х>31Ме3

л

к

силилированнный

Ы,Ы-бисокси-иминиевый катион

н+ Ме331(Х^Х>31Ме3

Ы,Ы-бис(силилокси)енамин [Р=31Ме3]

Ыи"

Р(Х^031Ме3

К

1Чи

Схема 33. Формулировка задачи диссертации. № - углеродный нуклеофил

4. Приложение

В литературе имеются отдельные примеры реакций, которые можно трактовать как реакции производных нитроновых кислот вторичных нитроалканов с аренами. Механизмы этих трансформаций в оригинальных работах дополнительными исследованиями не подкреплялись, предполагались на основании аналогии с реакцией Нефа и по сути являются умозрительными. Поскольку мы считаем, что совокупность рассмотренного в обзоре материала дает основания для альтернативного описания протекающих процессов, мы выносим эти соображения, вместе с кратким описанием оригинальных гипотез, в этот отдельный раздел. Мы считаем, что сами по себе предлагаемые альтернативные механизмы по степени аргументации не уступают оригинальным рассуждениям, а бОльшая согласованность между собой и с общим описанием поведения нитроалканов в кислых средах (схема 6) позволяет их считать строго предпочтительными.

Одна серия примеров таких реакций базируется на реакциях аренов и нитроалкенов с заместителем при нитрогруппе. Первоначальное взаимодействие для таких систем иллюстрируется реакцией 2-нитропропена 79 с бензолом в трифторметансульфоновой кислоте при пониженной температуре (схема 34, верхняя часть): происходит однократное присоединение бензола по дальнему от нитрогруппы атому углерода двойной связи и образование кетонной функции в фенилацетоне 83 на месте нитрогруппы в результате реакции Нефа (гидролиза кактиона 81) при обработке реакционной массы. Такой процесс может быть реализован и для ряда других ароматических субстратов и а-замещенных нитроалкенов, в том числе для Р-метил-Р-нитростирола 80 с участием катиона 82 (схема 34, верхняя часть).[73]

Та же реакция при более высокой температуре и в течение бОльшего времени для 2-нитропропена 79, через предполагаемое образование ^№бис(гидрокси)иминиевого катиона 81, дает 3-метилбенз-1,2-оксазин 84 (схема 34, средняя строчка).[74] В то же время в аналогичных условиях реакция Р-метил-Р-нитростирола 80 приводит к образованию трифенилметана и оксима ацетофенона (схема 34, нижняя строчка). Замещение в арильном фрагменте нитростирола 80 дает монозамещенный арилдифенилметан (Р-метил-Р-нитро-иара-хлорстирол дает монохлорированный трифенилметан) и тот же оксим ацетофенона, (схема 34, средняя часть) а Р-этил-Р-нитростирол дает трифенилметан и оксим пропиофенона (на схеме не показан).[40] Очевидно, что для нитростиролов 80 при реакции происходит фрагментация исходной молекулы по двойной связи нитроалкена и нуклеофильное присоединение арена к атому

углерода при нитрогруппе, однако последовательность этих стадии из такого эксперимента не ясна.

R

79

80 (R -

PhH

NO2

:Н) Ar)

CF3SO3H, -40 X, 1-5 мин, затем MeOH и H2O

R

81 ^

82 (R ■

:Н) Аг)

R

О

83

R = Н, 85 % R = Ph, 65 %

PhH

79

CF3SO3H, PhH 18 °С, 10 ч

ОН

81

N

I

О

84

77%

X