Катализируемое комплексами переходных металлов метиленирование органических соединений с помощью диазометана тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

Б ОД РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

3 Шо ■ УФИМСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР

ИНСТИТУТ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

На правах рукописи

МАЛДАНОВА ИРИНА ОЛЕГОВНА

КАТАЛИЗИРУЕМОЕ КОМПЛЕКСАМИ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ МЕТИЛЕНИРОВАНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИИ С ПОМОЩЬЮ ДИАЗОМЕТАНА

02.00.03 - Органическая химия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Уфа - 1996

Работа выполнена в Институте органической химии Уфимского научного центра Российской Академии наук.

Научный консультант Научный руководитель

академик.РАН Г.А. Толстиков кандидат химических наук, старший научный сотрудник В.А. Докичев

Официальные оппоненты:

доктор химических наук Р-Н. Фахретдинов кандидат химических наук, старший научный сотрудник Р.Я. Харисов

Ведущая организация

Башкирский государственный университет

Защита диссертации состоится 7 июня 1996 г. в Ю00 на заседании диссертационного совета К 002.14.01 в Институте органической химии УНЦ РАН по адресу: 450054, Башкортостан, г.Уфа, проспект Октября, 71, зал заседаний.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке УНЦ РАН.

Автореферат разослан 6 мая 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат химических наук

Ф.А. Валеев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теыы. Диазометан является уникальным источником простейшего карбена - метилена, высокая реакционная способность которого позволяет рассматривать его как перспективный реагент для создания нетрадиционных химических технологий. Среди реакций диазометана, протекающих под действием катализаторов, недостаточно рааработашюй ишиштси риакции метилировании спиртов и аминов. Открытыми остаются также многие вопросы, связанные с разработкой универсального метода циклопропанирования алкенов.

Актуальность представляемой работы состоит в том, что в ней исследованы реакции диазометана со спиртами, аминами, каталитические методы циклопропанирования алкенов различной природа, изучена стереохимия /1+2/-циклоприсоединения метилена к производным норборнена.

Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ Института органической химии УНЦ РАН по темам: "Металлокомплексный катализ в органическом и металлоорганическом синтезе" (Jt гос. регистрации 01.9.10 053684) и "Целенаправленный органический синтез полициклических углеводородов и их производных с применением металлокомплексного катализа" (й гос. регистрации 01.9.40. 009076).

Цель работы. Поиск катализаторов реакции диазометана со спиртами, аминами и алкенами сложного строения. Разработка препаративных методов синтеза метиловых эфиров, метиламинов и цикло-пропановых производных бициклических монотерпенов, стероидов и линейных ненасыщенных кислот.' Изучение стереохимии катализированного циклоприсоединения метилена к производным норборнена и поиск путей управления стереоналравленностью процесса.

Научная новизна. Разработан новый эффективный катализатор сСосBFkз2-0Н2оз реакции метилирования спиртов и аминов диазомета-ном, позволяющий получать 0- и N-метильные производные в мягких условиях и с высокими выходами. Определены оптимальные условия и границы применения катализатора в реакциях метилирования.

Исследована реакция циклопропанирования диазометаном природных соединений - бициклических монотерпенов, стероидов и линейных ненасыщенных кислот, катализируемая комплексами меди и палладия. Изучено влияние строения субстрата и природы катализатора на ре-гио- и стереоселективность /1+2/-циклоприсоединения метилена, генерируемого из диазометана, к двойной связи. Установлено, что

стереоселективность циклопропанирования определяется природой переходного металла, но не зависит от его валентного состяния и ли-гандного окружения..

Практическая значимость работы. Разработан препаративный метод метилирования спиртов, первичных и вторичных аминов диазометаном. Найден катализатор, осуществляющий реакцию циклопропанирования бициклических монотерпенов. Предложены экономичные методы синтеза циклопропановых производных терпенов ряда пинана, камфа-на и карана, стероидов ряда прегнана и пентарана, а также высших непредельных .кислот. Разработан технологичный метод получения важного изопреноидного синтона - 5-бром-2-метил-2(Е)-пентенола.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на Всесоюзной конференции "Применение металлокомплексного катализа в органическом синтезе" ( Уфа, 1989 г.), на V Конференции по химии карбенов ( Москва, 1992 г.).

Публикации. По результатам диссертации опубликована I статья, тезисы 3 докладов на конференциях.. Получено 2 авторских свидетельства СССР.

Структура и объем диссертации. Работа изложена на 100 страницах машинописного текста, состоит из введения, литературного обзора на тему "Каталитическое метиленирование спиртов, аминов и непредельных соединений с помощью диазометана", обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов.

Материал диссертации включает 8 таблиц и список цитируемой литературы из 133 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

I. Каталитическое метилирование спиртов и аминов диазометаном

Метилирование диазометаном соединений, содержащих амико- к гидроксильные группы, является удобным и простым методом, позволяющим получать И- и О-метильные производные различного строения в мягких условиях. Эти реакции обычно проводятся с применением в качестве катализаторов кислот Льюиса - вр3-0Е12, А1С13, ЭпС!а и нвяи. Недостатками данных методов являются относительно низкие выходы целевых продуктов, невозможность метилирования спиртов и аминов, неустойчивых к действию кислых реагентов, необходимость

использования 50-200 кратного избытка диазометана и, как следствие, образование большого количества полиметилена. Мы изучили реакцию метилирования аминов и спиртов даазометаном в присутствии различных комплексов и солей переходных и непереходных металлов (Ма[В(СвНв)„], ИдС03, Д|(асао)3, А1С13, К2С1гС1в],

У0(асас)2, \/С13'вН20, СгС|3, Со(асас)2, Со(асас)3, Со(ВР„)2 'вН20, N{ (ВРц.)3'0Н20■ N1 (асас )2, Си(асас)2, СиС1 , СиБО*,

СиСсН3(СНя)1кС02]2, СиСп-НОСвНцСОг 32» ¿г(асас)и, 2г0С12-8Н3О,

Моо3. Мо(со)в, (?ьс|3-*н2о, &ь2(ср3соо)„). В этом ряду катализаторов наиболее эффективным оказался с<эс вр„ э2 '0Н20, который позволяет при небольшом избытке диазометана получать с высокими выходами метиловые эфиры спиртов и И-метильные производные аминов различного строения.

1.1. О-Метилирование спиртов

Основные закономерности метилирования спиртов даазометаном в присутствии тетрафторбората кобальта изучили на примере циклогек-санола (I). Были установлены оптимальные условия проведения реакции. Образование метоксициклогексана (14) протекает практически с количественным выходом в среде пентана при температуре 20°С и мольном соотношении (1):сн^2:катализатор равном 1:3:0,02.

аСоС ВР„ Э2 '0Н20 /—\

ОН ♦ СН2На -п-► ( У-0СН3 * N3

С5Н12, 20?-100%

I 14

Найденный нами катализатор оказался эффективным для метилирования даазометаном спиртов различного строения (табл.1). Первичные, вторичные и третичные спирты превращаются в соответствующие метиловые эФиры с высокими выходами (70-100%). В отличие от известных катализаторов, тетрафторборат кобальта позволяет также получать ненасыщенные метиловые эфиры (20,21,26).

Таблица I

Метилирование спиртов диазометаном в присутствии Со(вр„)2,вн:го 20°С, пентан, спирт:со(вр„)а-енао:сн2м2 = 1:0,02:3-5

Исходное соединение

Продукт реакции

Выход,%

сн

о

1

2

СН3СН2СН2СН2ОН

3

с2нБснс он эсн3

4

с СНз Э2СНСНа0Н

5

С2Н5СС СН3 ЭаОН

6

СНа=СН-СН2-0Н

7

СН=С-СН2-0Н

8

-СН2-0Н

9

СН2-СН-СН2-ОН

V ю

сн.

о-

-о

0СН3

и

ОСНз

15

СН3СН2СН2СН2ОСН3

16

с2нЕснс ОСНз х:н3

п

С СН3Э2СНСНаОСН3

18

С2НБСССНа Эа0СН3

19

СНа=СН-СНа-ОСН3

20

СН=С-СНа-0СНа

21

СНа-0СН3

22

СНа-СН-СНа-ОСН3

V

23

Ч^^-СНа-ОН

-100

'100

-100

-100

-100

81

-100

-100

-100

-100

СН3-ОСН3 —100

24

ОН

ОСН,

12

13

ОСН3

\

сня-осн3

26

-100

70

К сожалению, более сложные соединения, содержащие гидрок-сильные группы, такие как глюкоза, диацетонглккоза, диосгенин и холестерин практически не'метилируются в присутствии тетрафторбо-рата кобальта, что, вероятно, связано с образованием стабильных координационно-насыщенных комплексов кобальта.

Разработав новый катализатор метилирования спиртов, мы попытались применить его в реакции этанола с другими диазосоединения-ми: диазоуксусным эфиром (27), диазофлуореном (28), адамантаноил-диазометаном (29), диазодимедоном (30) и З-фенил-1-диазоацетоном (31). Установили, что внедрение по 0-Н связи наблюдается только в случае (27) и (28) с образованием .соответственно этилового эфира 2-этоксиуксусной кислоты (32) и 9-этоксифлуорена (33).

МаСНС02С2Нв 27

С,НБОН

[Со1, 20°С

С3Н80СНаС03С3Н5

32 60%

ОС,НЕ

33 55%

1.2. Н-Метилирование аминов

Применение Сосврцз2-вн2о в реакции метилирования аминов с помощью диазометана позволяет значительно увеличить выходы метиламинов в сравнении с известными литературными методами, где в ка-

честве катализаторов применялись cuci, cucn, bf3-oel2 и выходы целевых продуктов не превышали 55%. При детальном исследовании влияния условий на протекание реакции было обнаружено, что при использовании растворителей эфирного типа (ei2o, ТГФ) выхода целевых метиламинов возрастают. Так, при метилировании диэтиламина (34) в пентане метилдиэтиламин (43) получен с выходом 42%, проведение ке этого процесса в среде диэтилового эфира увеличивает выход (43) до 89« (табл.2).

. (Col 1

RR NH + CH,Na -в-» RR NCH3 + RNC СН3 }2 + N->

El20. 20 С

34-42 43-51

r =-алкил, арил. r1= н, алкил, арил

Tn/<minfj О

Метилирование аминов диазометаном в присутствии Co(bfu)2-oh2o 20°G, el2o, aMHH:coCBF„j2-eH2o:cHaN2 = 1:0,1:4-6

Исходный амин

Продукт реакции

Выход, %

2

с C2HS d2NH

34

С i-CaH7 JaNH

35 -nh2

36

NHCH3

37

Ph-CH2NH2

38

С C2HS :>2NCH3

43

С i-C3H7 32NCH3 44

-NHCH3 + <

37 45

1 : 1,1

<^)-NHCH3 + <^C^NCCH3i2

89

80

93

ncch352

45

~ioo

CHaNHCH3 + ^J^-CH2NC CH3 Эа 95 46 47

1 : 6,9

3

н

39

(/ \|-Н

40

ОЮ

н

41

42

88

¿На

48

(/ \|-СН3

49

ОЮ

СН3

50 СН3 Э2

51

100

87

87

Реакция метилирования первичных аминов протекает ступенчато с образованием смеси вторичных и третичных метиламинов. На примере Ы-метил-и-окта-2,7-диениламина (42) показано, что в присутствии с<зсВРкэ2-вн3о диазометан не реагирует с ОС связями, и кар-бен селективно внедряется по Л-В-связи.

Таким образом, нами разработан новый эффективный катализатор реакции метилирования простых спиртов и аминов даазометаном, по-зволящий получать метоксипроизводныв и метиламины с высокими выходами, в мягких условиях и небольшом (3-6 кратном) избытке сн2м2.

2. Каталитическое циклопропанирование непредельных соедгаенй с помощью диазометана

Как известно, каталитическое взаимодействие диазометана с непредельными соединениями является одним из эффективных способов получения циклопропансодержащюс углеводородов. С целью дальней-

шего развития этого, метода , а также выяснения влияния природы двойной связи и катализатора на направление и стереоселективность. циклопропанирования, мы исследовали взаимодействие бициклических монотерпенов, стероидов, эфиров высших непредельных кислот и углеводородов норборненового ряда с диазометаном под действием солей И КОМПЛеКСОВ Си, Ре1 и яь.

2.1.Циклопропанирование терпенов

а-Пинен (52), р-пинен (53), камфен (54), карен(55) и адетил-КареН (56) ЦИКЛОПрОПЭНИруЮТСЯ В ПРИСУТСТВИИ РсК ас ас Э2, СиСОТГЭя, СиС1 при 0°С в растворе диэтилового эфира или хлористого метилена, давая с высокими выходами соответствующие циклопропаны (57-62). Найдено, что наиболее эффективным катализатором циклопропанирования данного класса соединений является с<х от г з2 -

/1+2/-Циклоприсоединение метилена, генерируемого из снаыа, к а-пинену (52) на р<Касасз3 протекает с низкой стереоселектив-ностью, приводя к смеси транс- (57) и цис-изомеров (58) 2,7,7-триметилтрицикло/4.1.1.0г'4/октана с общим выходом 83% и соотношением (57) : (58) равном 9,4:1. Эта реакция является одним из примеров успешного циклоцропанирования тризамещенной двойной связи в присутствии палладийсодеркащего катализатора. Так же легко протекает циклопропанирование р-пинена (53) с образованием 6,6-диметилспиро{бицикло/3.1.1/гептан-2,I'-циклопропана} (59).

сн2и2, О С

кат!

52

57

58

Р«К ос ас

СиС0ТГЭ2

СиС1

75% 60% 10%

8% 10%

СН2М2, о°с

кат.

53

59

Р<* <зса<=:>2

70%

СиС ОТГЭ2.

100%

СиС|

100«

В аналогичных условиях (54, 55, 56) реагируют с диазометаном только при катализе соединениями меди. При взаимодействии карена (55) с сн2г<2 в присутствии сис от г э2 стереоселективно с выходом 78% образуется стерически наименее затрудненный транс-1,4,4-триметилтрицикло-/5.1.0.03,5/октан <§1). Введение ацетильной группы в а-положента к двойной связи (56) более, чем в два раза снижает реакционную способность последней, что проявляется в

уменьшении выхода продукта циклопропанирования (62)

54

60 95% 86%

СиС ОТ г э2 СиС|

61

78%

50%

СиСОТГЗ: СиС1

'а

СиСОТГЭ2 33%

СиС| 11%

Структура (57-62) установлена на основе данных ПМР и ЯМР 13С.

2.2. Циклопропанирование стероидов

Циклопропановые производные стероидов обладают, как правило, повышенной биологической активностью и являются важными интермеди-атами в синтезе метилпроизводных, образующихся - при раскрытии ци-клопропанового кольца.

Исследовав взаимодействие стероидов ряда прегнана и пентара-на с диазометаном в присутствии гомогенных ра- и Си-содержащих катализаторов, установили, что наиболее активным катализатором циклопропанирования этих соединений является РсКасао.,.

Взаимодействие 3р-ацетокси-16-првгненона-20 (63) и зр-аце-токси-5,16-прегнадиенона-20 (64) с снам2 в присутствии расасасэ, протекает неселективно, приводя к смеси продуктов моноциклопро-панирования (65,67) й соответствующим пиразолинам (66,68).

АсО

ch3n3, о с

EL30, PdCacac Э3

82%

64

В отличие от (63,64) Зр-гидрокси-1б-прегненон-20 (69) реагирует с сн2ы3 исключительно по схеме /1+2/-циклоприсоединения, образуя с общим выходом 98% Зр-гидрокси-16а,17а-циклопропанпрег-нанон-20 (70) и зр-гидрокси-16р,17р-циклопропанпрегнанон-20 (71) в соотношении примерно 2:1 соответственна.

ch3n2, о с

Е t30. PdC acac }3

та

63%

ZI 35%

Высокое стереоселективное действие палладиевых катализаторов обнаружено нами при циклопропанировании диазометаном стероида (72) ряда Жнтарана. Циклоприсоединбние метилена к двойной связи дополнительного D'-циклогексенового кольца в присутствии

PdC acac Э3 ПрОХОДИТ "С ТЫЛа" И ПрИВОДИТ К Преимущественному Образованию ацетата 3'а,4'а-метано-16а,17а-циклогексанопрегн-5-ен-зр-ол-20-она (73).-

I] сн2м2, о°С

EL3ot PdC acac Э2

92%

з>

73

87%

5%

Как видно, тризамещенные двойные связи в кольцах В стероидов (64,72) с сн2м2 не реагируют. Реакция проходит региоселективно по С=С связям колец Б и Б', причем, циклоприсоединение карбена к двойной связи протекает преимущественно со стерически наименее затрудненной а-области стероидной молекулы.

Ди-, три- и тетразамещенные эндо- и экзо-циклические двойные связи в стероидах соласодине (75), диосгенине (76), О^-диацетат-псевдосоласодине (77), прогестероне (78), З-ацетокси-5-андросте-ноне-17 (79), 3,Б-андростадиеноне-17 (80), З-гидрокси-5,14,16-прегнатриеноне-20 (81), в тритерпене 3-ацетоксиланостерине (82) и алкалоидах платифилине (83) и триходеслине (84) не реагируют в выбранных условиях с диазометаном.

Строение полученных стероидов (65, 67, 70-74), пиразолинов (66, 68) и их изомерный состав устанавливали на основании спектров ЯМР 1Н и 13С высокого разрешения. В определении ориентации циклопропанового кольца бтностительно стероидного остова наиболее диагностичны спектры ЯМР 13С. Так, 7-гош-эффект 16а,17а-сн2-груп-пы на химический сдвиг (ХС) атома С-14 в (67) составляет -9,0 м.д. относительно ХС С14 в ацетате андростан-Зр-ола, а 7-анти-эффект 1бр,17р-сна-группы - достигает II м.д.

2.3. Циклопропанирование эфиров высших непредельных кислот

В природе довольно широко распространены циклопропановые кислоты и их производные, обладающие определенной биологической активностью. Получение их синтетических аналогов является важной задачей.

Исследовав взаимодействие сн2м2 с этиловым эффом олеиновой кислоты, обнаружили, что реакция проходит как на раса=асэа, так и на сис от г >2 цис-стереоспецифично с образованием этилового эфира 9,10-метиленоктадекановой кислоты (86).

кат.

СНЭС СНа )7 с сна э7со2сн3

СН3С СН2 Э7 с сн2 з7соасн3

86

33%

44%

РсК ас ос

СиСОТГЭ2

'а

Метиловый 'эфир арахидоновой кислоты (87) образует только мо-ноциклопропанпроизводное по двойной связи, наименее удаленной от карбоксильной группы (88).

87 88

PdC ас ас 52

92%

CuCOTOj Ю%

cuci 3%

Циклопропанирование метилового эфира кумалиновой. кислоты (89), этиловых эфиров [t'(2,4-дифторфенил)амино]метилен)пропанди-овой кислоты (90) и 1-аллил-6,7-дифтор-1,4-дигидро-4-оксо-3-хино-линкарбоновой кислоты (91) с помощью диазометана на палладиевых и медных катализаторах не привело к положительным результатам.

2.4. Стереохимия циклопропанирования норборненов диазометаном под действием комплексов переходных металлов

В большинстве исследований, касающихся каталитического присоединения метилена к полициклическим непредельным соединениям, достаточно подробно изучался и изомерный состав образующихся ци-клопропановых адцуктов. Однако, обсуждение стереохимии присоединения метилена носило частный характер, обусловленный конкретной циклической системой, и практически не связывалось с возможностью злияния природы катализатора на степень экзо- или эндо-дослоприсоединения метилена.

Мы исследовали взаимодействие норборнена (92), спироСцикло-1ропан-1,7'-бицикло/2.2Л/гепт-2-ена} (93), экзо- (94) и эндо-грицикло/3.2 Л. О2' 4/окт-6-енов (95) и норборнадиена (96) с ch2n2 з присутствии соединений cu, Pd и Rh. Опыты осуществляли путем фибавления раствора диазометана в ch2ci2 к раствору олефина и ;атализатора в том ке растворителе при 0°С и мольном соотношении :н^2:олефин:кат. равном 1:1:0,01.

Циклопропанирование норборнена (92) в присутствии палладие-1ых катализаторов протекает с высокой конверсией и стереоспеци-

фичностыв ( 100 %). При переходе к соединениям меди и родия выходы снижаются и наряду с экзо- (97) наблюдается образование эндо-йзомера (98) (табл. 3).

сн3ы3, о°с

92

СН3С1 .

кат.

экзо-

.97 эндо- 98

Таблица 3

Стереохимия циклопропанирования норборненовых углеводородов диазоматаном под действием различных катажзаторов

Исходный олефин Прод. р-ции ? / ■уг £ е- Г в* *

Л 92 97:98 100:0 100:0 100:0 98:2 97:3 97:3 90:10

общий выход 87 81 78 73 58 38 18

93 99;100 100:0 100:0 99:1 99:1 97:3 98:2 77:23

общий выход 32 36 18 23 38 ' 18 20

Ж 94 101;102 99:1 100:1 99:1 95:5 86:14 96:4 74:26

общий выход 83 • 90 71 56 78 55 20

Л 96 94:95 99:1 99:1 99:1 75:25 70:30 64:36 58:42

оощии выход 52 54 48 34 48 36 19

100:101 98:2 99:1 98:2 72:28 65:35 62:38 53:47

общий выхдд 16 16 14 9 12 9 4

При циклопропанировании спщю {циклопропан-1,7'-бицикло-/2.2.1/гепт-2-ена} (93) заметно снижается реакционная способность двойной связи, что проявляется в уменьшении общих выходов про-

дуктов циклопропанирования (99,100) до 10-40 % независимо от используемых катализаторов. При этом, соотношение эндо- и экзо-изомеров на палладиевых и медных катализаторах остается таким же, как и при циклопропанировании норборнена (92), в то время как в присутствии трифторацетата родия, доля эндо-изомера (100) возрастает до 23 %. у,

V

\

93

СН2М2, о°с сн2с13, кат.

Ду

99

100

Экзо-стереоспецифичность циклопропанирования (92) и (93) под действием палладиевых катализаторов связана с механизмом протекания этой реакции, т.е. со способностью норборненовых углеводородов первоначально образовывать координированные х-комплексы с центральным атомом металла, реагирующие далее с диазометаном. При этом, в связи с эндо-деформацией винильных атомов водорода, эта координация, весьма чувствительная к электронному состоянию двойной связи, протекает исключительно в экзо-положение. В случае же медных и особенно родиевых катализаторов, атака на двойную связь осуществляется первоначально сформировавшимся металл-карбеновым комплексом, в результате чего взаимодействие карбено-вог'о центра с двойной связью оказывается менее чувствительным к ее электронному состоянию, и присоединение карбена частично протекает в эндо-положение.

Таким образом, можно было предположить, что норборненовые соединения с различной деформацией винильных С-Н-связей будут давать соответсвующие циклопропаны с разным соотношением экзо- и эндо-изомеров. И действительно, экзо-трициклооктен (94) на палладиевых катализаторах' реагирует с диазометаном с высокой стерео- • селективностью, приводя к экзо,экзо-тетрациклоСЗ.3.1.02'^6'8]^-нану (101) с выходом 72-88 % при селективности 99-100 %. Однако, в присутствии медных и родиевых катализаторов в значительных количествах ( до 26 %) образуется и экзо.эндо-изомер (102).

\

CHjN2, 0°C

94

ch2ci2, кат

101

102

В случае эндо-изомера трициклооктена (95) независимо от природы катализатора наблюдается стереоспецифичное циклопропаниро-вание с образованием экзо,эндо-изомера (102), однако, выход его не превышает 52 %. Стереоспецифичность в данном случае, вероятно, обусловлена стерическими препятствиями, создаваемыми • эндо-циклопропановым фрагментом.

Из литературы известно, что в присутствии соединений палладия, циклопропанирование норборнадиена (96) протекает как экзо-циклоприсоединение, приводя к продуктам моно- и дициклопропаниро-вания. Тщательное изучение состава образующихся аддуктов норборнадиена (96) с диазометаном на лалладиевых катализаторах показало, что действительно с 98-99 % селективностью образуются соответствующе экзо-изомеры (94, 100). Однако, в присутствии медных и родиевых катализаторов' доля эндо-изомеров- (95, 101) достигает беспрёцедентного для норборненовых соединений значения 42-47 Ж.

эндо-эндо

95

102

Повышенное содержание эндо-изомеров (95,101), по-видимому, связано с особенностями геометрии двойных связей норборнадиена. Угол эндо-деформации винильных С-Н связей в норборнадиене меньше, чем в норборнене (2,3 и 4,9° соответственно), и для него повышается вероятность атаки двойной связи карбеновым комплексом со стороны эндо-положения.

Таким образом, различия в стереохимии циклопропанирования норборненовых двойных связей подтверждают различный механизм реакции в зависимости от природа катализаторов, который в случае соединений палладия согласуется с определяющим влиянием образующихся тс-олефиновых комплексов, реагирующих далее с диазометаном, а в случае соединений родия - с участием карбеновых комплексов, взаимодействующих с олефинами по схеме [1+23-циклоприсоединения. Соединения меди занимают промежуточное положение и в зависимости от природы аниона преимущественно действуют в рамках первого (сильноосновные анионы) или второго (слабоосновные анионы) механизма .

Циклопропилоксираны обладают высокой реакционной способностью и представляют собой ценные синтетические интермедиаты для синтеза гетероциклов и изопреновдов с E-конфигурацией двойной связи.

Нами разработан новый метод синтеза 2-мэтил-2-циклопропил-оксирана (103), основанный на каталитическом циклопропанировании 2-винил-2-метилоксирана (102) с помощью диазометана в присутствии PdC асос 32. Катализируемое PdC асас »

взаимодействие ch2n2 с (102) при 0°С в среде диэтилового эфира приводят к образованию 2-метил-2-циклопропилоксирана (103)с выходом 72%.

3. Новый метод синтеза изопреноидного синтона

PdC асас Э2 , 72%

102

103

Применение рлоасэ2, с PhCN ?2Pdci 2, cuc отгэ2, cuci уменьшает зыход (103) и дает сложную смесь продуктов.

С целью разработки альтернативного пути получения 2-метил-2-циклопропилоксирана (103) наш была исследована реакция моноци-клопропанирования изопрена (104) с последугацим окислением образующегося изопропенилциклопропана (105) надфталевой кислотой.

CH2N2, о°С /}\/\ [0]

el2o, кат. 60%

104 88-95% 105 103

Установлено, что наиболее активными и региоселективными катализаторами циклопропанирования изопрена являются комплексы палладия. tB их присутствии процесс /1+2/-моноциклоприсоединения метилена, генерируемого из даазоыетана, протекает селективно по синильной двойной связи с выходом 88-95% (105) и полной конверсией изопрена. Эпоксидирование (105) надфталевой кислотой приводит с выходом 60% к 2-метил-2-циклопропилоксирану (103). Разработанный нами подход был использован для получения важного изопреноидного синтона - (Е)-5-брон-2-метилпентен-2-ола-1 (106) с 96%-стереоселективностыо и общим выходом 90%.

°чАл

-на- _ *\/\//

л Л /0«

0°С, 1 Ч, 90%

103 108

Выводы

1. Найден эффективный катализатор метилирования спиртов, первичных и вторичных аминов действием диазометайа. Показано, что новый, катализатор - Сосвр,, з2 'ОН2о - является селективным и не катализирует взаимодействие диазометана с двойными связями и эпок-сигруппой.

2. Установлено, что сисотг>2 является активным катализатором циклоцропанирогания бвдиклкческкх мояотарпенов I ~гзг?л<?г:~:м по у чать циклопроишавые производные ряда пинана, Кс^ава и кчрака.

3. Разработан препаративный метод синтеза циклопропилсодер-защих стероидов ряда прегнана и пентарана и цинлопропановых производных линейных непредельных кислот.

4. Исследована стереохимия /1+2/-циклоприсоединения метилена к производным норборнена под действием соединений меди, палладия, родия. Установлено, что стереоселективность реакции определяется природой переходного металла и не зависит от его валентного состояния и лигандного окружения.

5. Разработан экономичный метод получения ванного изопрено-идного синтона - 5-бром-2-метил-Е(Е)гпенте1}ола-1.

Материалы диссертации изложены в-следующих публикациях:

1. Докичев В.А., Майданова И.О. Каталитическе метилирование а?,танов и спиртов диазометаном // Тезисы докладов Всесоюзной конференции "Применение металлокомплексного катализа в органическом синтезе". - Уфа.- 1989. - С.86.

2. Джемилев У.М., Докичев В.А., Майданова И.О., Казыргалин И.Р., Нефедов О.М., Томилов Ю.В. Стереохимия циклопропанирования непредельных соединений диазометаном в присутствии катализаторов на основе Си, Pd, Eh // Тезисы докладов V Конференции по химии кар-бенов. - Москва.- 1992. - С.115.

3. Докичев В.А., Джемилев У.М., Майданова И.О., Нефедов О.М., Томилов Ю.В., Левина И.М., Камерницкий A.B. "Катализируемое комплексами Си и Pd циклопропанирование стероидов и эфиров высших непредельных кислот" //Тезисы докладов V Конференции по химиикарбе-нов. - Москва.- 1992. - С.116.

4. A.C. Ä 1699995, СССР. Способ получения метиламинов //Докичев В.А., Майданова И.О., Джемилев У.М., Толстиков Г.А. - Опубл. 23. 12.91.- Бюлл. изобр.- 1991.- й 47.

5. A.C. jS 1699992, СССР. Способ получения простых .метиловых эфиров // Докичев В,А,, Джемилев У.М., Майданова И.О., Толстиков Г.А. - Опубл. 23.12.91. - Бюлл. изобр.- I9SI.- й 47.

6. Джемилев У.М., Докичев В.А., Майданова И.О., Нефедов О.М., Томилов Ю|В. Взаимодействие диазоалканов с непредельными соединениями. Стереохимия циклопропанирования норборненов диазометаном

под действием комплексов переходных металлов // Изв. АН. Сер. хим. - 1993. - Л 4. - С.733-735.

9

Соискатель —Майданова И.О.

//

С/