Синтез и превращения 2-бутадиинилзамещенных ариламинов и енаминов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.03, кандидат химических наук Сорокоумов, Виктор Николаевич

• Сорокоумов, Виктор Николаевич
• кандидат химических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат химических наук Сорокоумов, Виктор Николаевич

1. Введение

2. Обзор литературы (Синтез 5-ти и 6-ти членных азотистых гетероциклов с участием ацетиленовых соединений)

2.1 Межмолекулярные реакции

2.2 Внутримолекулярные реакции

3. Обсуждение результатов

3.1 Реакции 1-литио-1,3-диинов с нитрилами

3.2. Синтез и превращения 2-алка-1,3-диинилариламинов

4. Экспериментальная часть

4.1 Получение 1-литио-1,3-диинов и их взаимодействие с бензонитрилами.

4.2 Синтез бутадиинилзамещенных аренов и гетаренов

4.3 Исследование циклизации о-алкадиинилариламинов в условиях реакции диазотирования

5. Выводы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Синтез и превращения 2-бутадиинилзамещенных ариламинов и енаминов»

Ацетилен и его производные по праву занимают одно из ведущих мест во многих областях органической химии: это связано с их огромным синтетическим потенциалом, выраженным склонностью С=С связи к реакциям электрофильного, нуклеофильного, радикального и согласованного присоединения, за счет чего тройная углерод углеродная связь может быть достаточно легко конвертирована в различные функциональные группы [1, 2]. Использование ацетиленовых соединений с терминальной тройной связью в реакциях кросс-сочетания, катализируемых комплексами переходных металлов, является одним из наиболее востребованных на данный момент методов создания С-С связи [3]. Хорошо известно также использование диацетиленовых соединений в синтезе феромонов и эйкозаноидов [4] и их антибактериальная и антигрибковая активность [5]. Производные ацетилена находят все большее применение для получения материалов, необходимых медицине, электронике, лазерной технике, с другой стороны, многие природные и синтетические соединения, содержащие тройные связи, обладают заметным гипотензивным (паргилин, бензомопин), фунгицидным (капиллин) и физиологическим действием. Обнаружено, что длинноцепные дизамещенные диацетилены проявляют жидкокристаллические свойства [6]. Кроме того, открытое в 1969 г. Вегнером явление топохимической полимеризации сопряжённых диинов [7], в результате которой образуются полимерные кристаллы с высокой степенью сопряжения, стереорегулярным расположением заместителей и необычайной чистотой, привлекает к данному классу соединений внимание ученых различных областей науки. Соединения, в молекулах которых одновременно присутствуют ацетиленовая и гетероциклическая фуппировки, могут проявлять высокую биологическую активность [8]. С этой точки зрения ацетиленовые производные азотистых гетероциклов являются весьма перспективными. Синтез подобных соединений и изучение реакций образования цикла с участием функционально замещенных ацетиленов актуальная и интенсивно развивающаяся область органической химии [9, 10]. В литературном обзоре данной диссертации приведены данные об использовани как моно-, так и диацетиленовых производных в синтезе 5-ти- и 6-тичленных ароматических азотистых гетероциклов. Гетероциклизация вицинальных функционально замещенных арил и гетарилацетиленов приобретает все более возрастающее значение как метод синтеза конденсированных полиядерных гетероциклов, которые трудно- получить другими методами. В отличие от моноацетиленов, известны лишь немногочисленные функциональных закономерностей примеры производных циклизации с реакций диинов, участием гетероциклизации хотя с участием общих исследование диацетиленовых соединений достаточно актуально как для разработки новых синтетических подходов к получению моно- и полиэтинилзамещенных гетероциклов, так и для выявления корреляции структура- свойства. По всей видимости, причиной этого является малая доступность функционализированных диинов, поэтому разработка методов синтеза фу нкционализированных диинов представляется достаточно актуальной задачей: В синтезе моноацетиленовых производных широкое применение нашли ацетилениды лития. Это связано как с удобством и простотой их получения, так и с их способностью к образованию комплексов и ассоциатов, обеспечивающих лучшую хемо- и стереоселективность по сравнению с другими нуклеофилами. Реакция «ацетиленовой молнии» дизамещенных диацетиленов, впервые осуществленная в 1986 г. под действием 2-аминоэтиламида лития [И], служит не только удобным методом синтеза терминальных диинов, но одновременно и способом генерации in situ 1-литио-1,3-диинов. Их последовательные реакции с электрофильными реагентами позволяют функционализировать диацетилены, исключая стадии выделения и металлирования лабильных промежуточных соединений [12, 13]. Было обнаружено, что при использовании в качестве электрофильной компоненты бензонитрила вместо ожидаемого кетона былвыделен ендииниламин, содержащий первичную аминогруппу, который при хроматографировании на силикагеле или в присутствии минеральных кислот превращался в замещенный пиридин, имеющий в качестве заместителей три тройных связи [14]. Детальное исследование данной реакции, а также возможности использования высоко реакционноспособых ендииниламинов в реакциях образования гетероциклов не проводилось. На немногочисленных примерах было показано, что комбинация реакции "ацетиленовой молнии" дизамещенных диацетиленов как метода получения алка-1,3-диинов с реакцией Соногаширы позволяет синтезировать 1-арил-1,3-

Заключение диссертации по теме «Органическая химия», Сорокоумов, Виктор Николаевич

5. Выводы

1. При исследовании реакции 1-литио-1,3-диинов, образующихся in situ в результате многопозиционной прототропной изомеризации диацетиленовых углеводородов и спиртов, с нитрилами установлено, что:

• в случае бензонитрилов реакция приводит к образованию малоустойчивых ендииниламинов, которые при выделении частично или полностью димеризуются и циклизуются в соответствующие З-бутадиинил-4-этинил-2,6-бисдиарилпиридины. В случае ароматических нитрилов с донорными заместителями пиридины образуются с хорошими суммарными выходами.

• алифатические нитрилы неактивны в условиях данной реакции.

2. Структура продуктов взаимодействия 1-фенил-2-бутадииниленаминов с а-ацетиленовыми кетонами зависит от условий реакции:

• взаимодействие в бензоле в присутствии каталитических количеств кислого AI2O3 и силикагеля приводит к образованию этинилзамещенных пиридинов.

• в этаноле, без использования катализаторов, образуются аддукты присоединения по Михаэлю.

3. Реакция Pd/Cu-катализируемого кросс-сочетания 1,3-диинов с арил(гетарил)иодидами проходят гладко, независимо от природы заместителя в ароматическом ядре, с образованием функционализированных 1-арил(гетарил)-1,3-диинов. В случае 2-иодбензойной кислоты реакция сопровождается циклизацией с образованием 3-(алк-2-инилиден)фталида.

• Разработан метод синтеза 1-арил(гетарил)-1,3-диинов, в том числе, 2-алкадиинилзамещенных ариламинов, поли(алкадиинил)замещенных аренов и гетаренов с использованием реакции "ацетиленовой молнии" как метода получения алка-1,3-диинов.

• Изучена сравнительная реакционная способность галогенов в различных положениях пиридинового цикла в условиях Pd/Cu - катализируемого кросс-сочетания с 1,3-диинами и показана возможность селективного введения бутадиинильных заместителей в пиридиновый цикл.

4. Основными продуктами реакции Рихтера в ряду 2-алкадиинилариламинов являются З-алкинил-4-хлорциннолины. Наряду с ними, в зависимости от условий проведения диазотирования, образуются продукты восстановительного дезаминирования и 3-(алк-1-инил)-4-гидроксициннолины, претерпевающие в условиях реакции циклизацию в 2-алкилфуро[3,2-с]циннолины. При диазотировании 2-алкадииниланилинов в среде НВг, наряду с З-алкинил-4-бромциннолинами возможно образование продуктов их бромирования как по тройной связи, так и в бензольное ядро.

5. З-Алкинил-4-хлорциннолины менее реакционноспособны в реакции Соногаширы по сравнению с З-алкинил-4-бромциннолинами. Взаимодействие З-алкинил-4-хлорциннолинов с терминальными ацетиленами проходит только при использовании Рё(РРЬз)4 и длительном нагревании. В результате реакций впервые в ряду циннолинов получены производные, содержащие ендииновый фрагмент.

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Сорокоумов, Виктор Николаевич, 2005 год

1. Stand P.J., Diederich F. Modern Acetylene Chemistry//Weinheim, VCH, 1995.

2. Темкин O.H., Шестакое Т.К., Грегер Ю.А. Ацетиленовая химия: Механизмы и Технология // Химия, Москва, 1991.

3. Anastasia, L., Negishi, ЕЛ. Palladium-Catalyzed Alkynylation // Chem. Rev. 2003. Vol. 103(5). P. 1979-2018.

4. Евстигнеева Р.П., Мягкова Г.И. Лейкотриены природные биологически активные метаболиты полиненасыщенных кислот // Успехи химии. 1986. Т. 55(5). С. 843-873.

5. Wegner G. l .Mitt: Polymerization von 2,4-Hexadiyn-1,6-diols im kristallinen Zustand // Z. Naturforsh. 1969. В. 24B. N 7. S. 824-829.

6. Vasilevsky S.F., Tretyakov E.V., Elguero J. Synthesis and Properties of Acetylenic Derivatives of Pyrazoles // Advances in Heterocyclic Chemistry. 2002. Vol. 82, P. 1-99.

7. Maretina I. A., Tro/imov B.A. Diacetylene and its derivatives // Advances in Heterocyclic Chemistiy. 2002. Vol. 82. P. 157-254.

8. Trofimov B.A. New Intermediates for Organic Synthesis Based on Acetylene // Zeitschrift Chem. 1986. Vol. 26. P. 41-49.

9. Балова И.А., Ремизова Л.А., Фаворская И.А. Прототропная изомеризация диацетиленовых соединений. // ЖОрХ. 1986. Т. 22(11). С. 2459-2460.

10. И.Балова И.А., Ремизова Я.А., Макарычева В.Ф., Румянцева Е.Г., Фаворская И.А. Синтез длинноцепных диацетиленовых соединений // ЖОрХ. 1991. Т. 27(1). С. 64-66.

11. Балова И.А., Морозкина С.Н., Воскресенский С.Ф., Ремизова Л. А. Последовательные реакции диацетиленов: «ацетиленовая молния» и оксиалкилирование 1-литио-1,3-диинов как путь синтеза а- и Р-диацетиленовых спиртов II ЖОрХ. 2000. Т. 36(10). С. 1466-1473.

12. Балова И.А., Морозкина С.Н. Образование 3-(1,3-диинил)-4-(2-инил)замещенных пиридинов в реакциях 1-литио-1,3-диинов с бензонитрилом // ХГС. 2000. №7 с. 933-994.

13. Balova I.A., Morozkina S.N., Knight D. W., Vasilevsky S.F. A one-pot synthesis of l-arylalka-l,3-diynes by sequential acetylene zipper and Sonogashira reactions // Tetrahedron Lett. 2003. Vol. 44(1). P. 107-109.

14. Трофимов Б.А. Гетероатомные производные ацетилена. Новые поли функциональные мономеры, реагенты и полупродукты // М.: Наука, 1981. С. 319.

15. Trofimov В.A. New Intermediates for Organic Synthesis Based on Acetylene // Zeitschrift Chem. 1986. Bd. 26. S. 41-49.

16. Трофимов Б.А., Михалева А.И. Реакции кетоксимов с ацетиленом: новый общий метод синтеза пирролов // ХГС. 1980. №10. Р. 1299-1312.

17. Schulte К.Е., Reisch J., Walker H. Eine neue Pyrrolsynthese aus Butadiin-Derivaten// Chem. Ber. 1965. Bd. 98. S. 98-103.

18. Chalk A.J. A new pyridine synthesis and its redirection to a pyrrole synthesis with cuprous chloride // Tetrahedron Lett. 1972. Vol. 13(33). P. 3487-3490.

19. Мацоян С.Г., Дарбинян Е.Г., Митарджян Ю.Б. Синтез замещенных пиразолов конденсацией диацетиленовых соединений с гидразином // Арм. Хим. Ж. 1968. Вып. 21. №9 С. 998.

20. Vol. 10. P. 2265-2272. 2%.Moody C.J., Bagley M.C. Studies on Thiopeptide Antibiotics: Synthesis of an Oxazole-Thiazole-Pyridine Fragment related to Promothiocin A. // Synlett. 1998. Vol. 1998(4). P. 361-362.

21. Bagley M.C., Bashford K.E., Hesketh C.L., Moody C.J. Total Synthesis of the Thiopeptide Promothiocin A. // J. Am. Chem. Soc. 2000. Vol. 122(14). P. 3301-3313.

22. Васильева ЕД., Котляревский ИМ., Файерштейн Ю.М. Пиридиновые основания на основе винилацетшгена. Сообщение 8. Каталитическая конденсация ацетиленовых спиртов с кетонами и аммиаком // Изв. АН СССР Сер. Хим. 1965. Т. 2. С. 322-330.

23. Первеев Ф.Я., Афонина И.И. Взаимодействие 2,5,5-триметил-1-гексен-3-инкарбонитрила с аминами // ЖОрХ. 1972. Т. 8(10). С. 2026-2028.

24. ЪЬ.Кирилова М.А., Зайченко Ю.А., Маретина И.А:, Петров А.А. Синтез производных пиридина на основе ениновых эфиров и аминов // ЖОрХ. 1972. Т. 8(8). С. 1575-1578.

25. Беляева А.Н., Маретина И.А., Петров А.А. Реакции ениновых эфиров и их замещенных гетероаналогов с несимметричными диалкилгидразинами // ЖОрХ. 1972. Т. 8(8). С. 651.

26. Зайченко Ю.А., Маретина И.А., Петров А.А. Новый синтез пиридинов из диацетилена// ЖОрХ. 1972. Т. 8. С. 1328.

27. Bowden К., Jones E.R.H. Researches on acetylenic compounds. Part IX. Heterocyclic compounds derived from ethynyl ketones I I J.Chem.Soc. 1946. P. 953-954.

28. Sainte F., Serckx-Poncin В., Hesbain-Frisque A.M., Ghosez L. A Diels-Alder route to pyridone and piperidone derivatives // J. Am. Chem. Soc. 1982. Vol 104(5). P. 1428-1430.

29. Cohen M.A., Kidd D.R., Brown T.L. Structures of dodecacarbonyltetracobalt and undecacarbonyl(trimethyl phosphite)tetracobalt in solution // J. Am. Chem. Soc. 1975. Vol. 97(15). P. 4408-4409.

30. Varela J. A., Saa C. Construction of Pyridine Rings by Metal-Mediated 2 + 2 + 2. Cycloaddition//Chem. Rev. 2003. Vol: 103. P. 3787-3801.

31. Varela J.A., Castedo L., Maestro M., Mahia J., Saa C. Regiocontrolled One-Step Synthesis of 3,3'-Disubstituted 2,2-Bipyridine Ligands by Cobalts-Catalyzed Cyclotrimerization // Eur. J. Org. Chem. 2001. Vol. 7(23). P. 52035213.

32. Takahashi Т., Tsa F-Y.i, Kotora M. Selective Formation of Substituted Pyridines from Two Different Alkynes and a Nitrile: Novel Coupling Reaction of Azazirconacyclopentadienes with Alkynes // J. Am. Chem. Soc. 2000. Vol. 122. P. 4994-4995.

33. Stephens R.D., Castro C.E. The Substitution of Aryl Iodides with Cuprous Acetylides. A Synthesis of Tolanes and Heterocyclics // J. Org. Chem. 1963. Vol. 28(12). P. 3313-3315.

34. Сладкое A.M., Ухин Л.Ю., Коршак В.В. Взаимодействие ацетиленидов меди с галойдными производными // Изв. АН СССР Сер. Хим. 1963. Т. 12. С. 2213-2215.

35. Sonogashira К., Tohda Y., Hagihara N. A convenient Synthesis of Acetylenes: Catalytic Substitution of Acetylenic Hydrogen with Bromoalkenes, Iodarens and Bromopyridines 11 Tetrahedron Lett. 1975. Vol. 50. P. 4467-4470.

36. Villemin D., Goussu D. Palladium Homogeneous and Supported Catalysis: Synthesis of Functional Acetylenics and Cyclisation to Heterocycles I I Heterocycles. 1989. Vol. 29(7). P. 1255-1261.

37. Ezquerra J., Pedregal C., Lamas C. Efficient Reagents for the Synthesis of 5-, 7-, and 5,7-Substituted Indoles Starting from Aromatic Amines: Scope and Limitations // J. Org. Chem. 1996, Vol. 61. P. 5804-5812.

38. Larock R.C., Yum E.K. Synthesis of Indoles via Palladium-Catalyzed "Heteroannulation of Internal Alkynes // J. Am. Chem. Soc. 1991. Vol 11(3). P. 6689-6690.

39. Roesch K.R., Zhang H., Larock R.C. Synthesis of Isoquinolines and Pyridines by the Palladium-Catalyzed Iminoannulation of Internal Alkynes // J. Org. Chem. 2001. Vol. 66. P. 8042-8051.

40. Dai G., Larock R.C. Synthesis of 3-Substituted 4-Aroylisoquinolines via Pd-Catalyzed Carbonylative Cyclization of o-(l-Alkynyl)benzaldimines // Org. Lett. 2002. Vol. 4(2). P. 193-196.

41. Cacchi S., Fabrizi G., Pace P., Marinelli F. 6-Aryl-l lH-indolo3,2-c.quinolines through the Palladium-Catalyzed Carbonylative Cyclization of o-(o-Aminophenyl)trifluoroacetanilide with Aryl Iodides // Synlett. 1999. Vol. 1999(5). P. 620-622.

42. Vasilevsky S.F., Mshvidobadze Е. V., Elguero J. Study of the heterocyclization of vic-substituted hydrazides of acetylenylpyrazole carboxylic acids into N-amino pyrazolopyridines //J. Het. Chem. 2002. Vol.39. P. 1229-1233.

43. Knight D.W., Lewis P.B.M., Malik A.K.M., et al. On the diverse outcomes of base-induced cyclisations of 2-alkynylphenylhydroxamic acids // Tetrahedron Lett. 2002. Vol. 43. P. 9187-9189.

44. Vasilevsky S.F., Mshvidobadze E.V., Elguero J. Heterocyclization of vic-substituted hydroxamic acid salts of acetylenylpyrazoles: A new procedure for the preparation of pyrazolo3,4-c.pyridin-7-ones // Heterocycles. 2002. Vol. 57. P. 2255-2260.

45. Suginome M., Fukuda Т., Ito Y. New Access to 2,3-Disubstituted Quinolines through Cyclization of o-Alkynylisocyanobenzenes // Org.Lett. 1999. Vol. 1(12). P. 1977-1979.

46. Kanekiyo N., KuwadaT., Choshi Т., NobuhiroJ., Hibino S. Total Syntheses of p-Carboline Alkaloids, (R)-(-)-Pyridindolol Kl, (R)-(-)-Pyridindolol K2, and (R)-(-)-Pyridindolol // J. Org. Chem. 2001. Vol. 66(26). P. 8793-8798.

47. Metier 1 Т., Uchida A., Miller S. /. Syntheses with diacetylenic ketones 5-Membered rings by anti-michael addition // Tetrahedron. 1968. Vol. 24(11). P. 4285-4297.

48. Faust R., Weber C., Fiandanese V., Marchese G., Punzi A. One-Step Synthesis of Dialkynyl-l,2-diones and their Conversion to Fused Pyrazines bearing Enediyne Units//Tetrahedron. 1997. Vol. 53(43). P. 14655-14670.

49. Saito S., Uchiyama N., Gevorgyan V., Yamamoto Y Palladium-Catalyzed cross-Benzannulation of Aminoenynes with Diynes. Highly Regioselective Synthesis of Polysubstituted Anilines // J. Org. Chem. 2000. Vol. 65(14). P. 4338-4341.

50. SA.Rasmussen L., Jorgensen С. K. Palladium (II) Complexes. I. Spectra and Formation Constants of Ammonia and Ethylenedi amine Complexes I I Acta Chem. Scand. 1968. 22. P. 2313.

51. Tieke W. Advanced in Polymer Sci. // Ed. by H-J.Cantow. Berlin, New-York: Springer-Verlag. 71. 1985. P. 79.

52. Ames D.E., Bui D. Some reactions of 3-halogenocinnolines catalysed by palladium compounds // Tetrahedron. 1982. Vol. 38(3). P. 383-387.

53. Singerman G.M. The Chemistry of Heterocyclic compounds // New York: ed.

54. R.N. Castle, 1972. Vol. 27. 91 .Danishefsky S.J., Shair M. D. Observations in the Chemistry and Biology of Cyclic Enediyne Antibiotics: Total Syntheses of Calicheamicin уII and Dynemicin // J. Org. Chem. 1996. Vol. 61(1). P. 16-44.

55. Ueda I., Sakurai Y., Kawano Т., Wada Y., Futa Mi. An Unprecedented Aryicarbene Formation in Thermal Reaction of Non-Conjugated Aromatic Enetetraynes and DNA Strand Cleavage // Tetrahedron Lett 1999. Vol. 40. P. 319-322.

56. Dimitrakopoulos C.D., Purushothaman S., Kymissis J., Callegari A., Shaw J. V. Low-Voltage Organic Transistors on Plastic Comprising High-Dielectric Constant Gate Insulators // Science. 1999. Vol.283. P. 822-824.

57. Chodkiewiz W. Cadiot P. Preparation d'alcools diacetileniques vrais // C.r. 1954. Vol. 239(15). P. 885-887.

58. Василевский С.Ф., Шварцберг M.C. О циклизации амидов вицинальных ацетиленовых производных пиразолкарбоновой и бензойной кислот // Изв. АН СССР. Сер. Хим. 1990. Т. 9. С. 2089-2093.

59. Брюстер Р., Каротерс В., Мак-Ювен В. I/СОП. Т. 2. С. 271.

60. Michel A., Norton L.M. Ueber die Einwirkung des Chlojods auf aromatische

61. Amine//Ber. 1878. Vol. 11. P. 107-116. 9%.Chattaway F.D., Constable A.B. XVII.-Derivatives of p-iodoaniline // J. Chem.

62. Soc. 1914. P. 124-131. 99.Балова И.А., Ремизова JI.A., Фаворская И. А. Алкилирование терминальных диацетиленов бромидами аллильного и пропаргильного типов //ЖОрХ. 1988. Т. 26 (4). С. 729-731.