Реакции дихлоркарбена с ациклическими и циклическими N-алкилиминами

Никифорова, Татьяна Юрьевна

Реакции дихлоркарбена с ациклическими и циклическими N-алкилиминами тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

Никифорова, Татьяна Юрьевна АВТОР

кандидата химических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Санкт-Петербург МЕСТО ЗАЩИТЫ

1997 ГОД ЗАЩИТЫ

02.00.03 КОД ВАК РФ

Диссертация по химии на тему «Реакции дихлоркарбена с ациклическими и циклическими N-алкилиминами»

Автореферат диссертации на тему "Реакции дихлоркарбена с ациклическими и циклическими N-алкилиминами"

^ £

5» #

-^САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

на правах рукописи

НИКИФОРОВА Татьяна Юрьевна

РЕАКЦИИ ДИХЛОРКАРБЕНА С АЦИКЛИЧЕСКИМИ И ЦИКЛИЧЕСКИМИ 1Ч-АЛКИЛИМИНАМИ

02.00.03 - Органическая химия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Санкт-Петербург 1997

Работа выполнена на' кафедре органической химии химического фахультета Санкт-Петербургского государственного университета.

Научные руководители:

доктор химических наук, профессор Костиков Р.Р., кандидат химических наук, доцент Хлебников А.Ф.

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор Ивин БА, доктор химических наук, профессор Колдобский Г.И.

Ведущая организация:

Институт органической химии имени НД. Зелинского РАН, г. Москва.

Защита состоится 18 декабря 1997 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 063.57.03 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора химических наук в Санкт-Петербургском государственном университете по адресу: 199004, Санкт-Петербург, Средний проспект В. О., д. 41/43.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке имени А. М. Горького Санкт-Петербургского государственного университета.

Автореферат разослан ^ ноября 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета: 30, .й^ч^ сил». «А—

Ю. П. Арцыбашева.

Обшая характеристика работы

Актуальность темы. Реакции карбенов - высоко реакционноспособных сек-стетных интермедиатов - интенсивно исследуются в последние десятилетия. Одними из наиболее доступных среди них и в следствие этого часто используемых в синтетической практике являются дигалокарбены, которые вносят в молекулу атомы галогена, облегчающие ее последующую модификацию. Взаимодействие карбенов с гетероатомными молекулами является одним из методов получения или-дов - синтетических блоков, широко применяющихся для получения гетероцик-лов. В последние десятилетия стали изучаться реакции галогенкарбенов с азотсодержащими соединениями. Подробно исследованы реакции с рядом соединений, имеющих в своем составе ^-гибридизованный атом азота: ароматическими азотистыми гетероциклами, кетениминами, арилзамещенными иминами, - и продемонстрирован их высокий синтетический Ьотенциал. В частности, показано, что одним из главных направлений превращений илидов, образующихся при взаимодействии дигалокарбенов с ароматическими азотистыми гетероциклами и кетениминами, является 1,3-диполярное циклоприсоединение, тогда как для галогенза-мещенных илидов из арилзамсщснных иминов такие реакции не характерны, и основным направлением является циклизация в г&и-дигалогеназиридины. В то же время, реакции дигалокарбенов с алкилзамещенными и функциональнозамещен-ными иминами были изучены плохо и синтетически малополезны, поскольку, согласно данным, опубликованным до начала наших исследований, эти соединения, за редкими исключениями, в условиях генерирования дигалокарбенов осмоляют-ся.

Цель работы. Цель работы заключается в систематическом исследовании реакций илидов, образующихся при взаимодействии дихлоркарбена с И-алкилими-нами, и закономерностей их протекания для расширения возможностей синтеза азотсодержащих гетероциклов на их основе и включает решение следующих задач: » разработку карбеновых методов генерации иминиодихлорметанидов из Ы-ал-килиминов, включая Ы-алкилимины бензальдегида и бензофенона, Шиффовы основания аминокислот и неароматические гетероциклы, содержащие С=К связь;

» изучение путей превращения иминиодихлорметанидов - реакций 1,3-диполяр-ного циклоприсоединения, внутримолекулярной циклизации, изомеризации - и их связи со строением иминов и илидов; * исследование возможности модификации первичных продуктов, получающихся из галогенсодержащих илидов азота.

Научная новизна. Выявлены основные закономерности протекания реакций иминиодихлорметанидов, генерированных из ациклических и циклических иминов, содержащих алкильные, арильные, алкоксикарбонильные и другие группы.

Показано, что для исследованных илидов характерны: (а) 1,3-циклизация в геи-дихлоразиридины; (б) [2+3]-циклоприсоединение к диметилбутендиоатам с

образованием производных пиррола; (в) 1,4-Я-сдвиг от а-атома углерода С-замес-тителя, ведущий к енаминам. Выявлена связь между строением илидов и направлением их превращений, а также стерсохимическими особенностями реакций циклоприсоединения.

Изучены направления раскрытия гам-дихлоразиридинов, образующихся при взаимодействии дихлоркарбена с циклическими иминами и продемонстрировано существенное отличие реакций раскрытия трехчленного цикла конденсированного с шестизвенным циклом, от неконденсированных г&и-дихлоразиридинов.

Автор защищает достоверность полученного экспериментального материала, правильность его обработки и интерпретации, установленные закономерности и сделанные выводы.

Практическая ценность работы заключается в увеличении синтетического потенциала реакций дихлоркарбена с иминами, выразившемся, в частности, в разработке методов получения: 1) производных пиррола из дихлорзамещенных азоме-тин-илидов, 2) функциональнозамещенных дихлоразиридинов из производных аминокислот, 3) дихлоразирино[2,1-а]изохинолинов как основы для синтеза производных изохинолин-1-карбоновой кислоты (эфиров, амидов и циклических амидинов) и 3-бснзазспинов, 4) эфиров бензоксазин-3-карбоновой кислоты и 3-тригалогенметильных производных 3,4-дигидро-2Я-бензоксазина.

Апробация работы. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ. Результаты исследования докладывались на V Всесоюзной конференции по химии азотсодержащих гетероциклов (Черноголовка, 1991), V Всесоюзной конференции по химии карбенов (Москва, 1992 г.), конференции по синтезу и биологической активности малых циклов (Москва, 1996 г.); на международных симпозиумах "Напряженные циклы: синтез и свойства" (Санкт-Петербург, 1996) и "Межфазный катализ: механизм и применение в органическом синтезе" (Санкт-Петербург, 1997).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, посвященного обсуждению реакций галогенкарбенов с азотсодержащими соединениями и синтетическому использованию гам-дигалогеназиридинов, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов, приложения и списка литературы. Работа содержит 126 страниц, 6 таблиц, 1 рисунок. Библиография включает 186 наименований.

Содержание работы

В первой части работы рассмотрены реакции дихлоркарбена с ациклическими и циклическими Ы-алкилиминами и их синтетичекие возможности, обсуждаются основные химические свойства азометин-илидов и влияние их строения на направление и стереоселективность реакций. Вторая часть работы посвящена синтетическому использованию азирино[2,1-а]изохинолинов и обсуждению раскрытия трехзвенного кольца в соединениях с конденсированным азиридиновым циклом.

Состав и строение продуктов реакций подтверждены данными элементного анализа, 'Н, 13С ЯМР, ИК и масс-спектрами.

Для генерации дихлоркарбена применяли следующие методы: термокаталитическое разложение трихлорацетата натрия с использованием в качестве катализатора межфазного переноса бензилтриэтиламмонийхлорида (БТЭАХ) - метод А, взаимодействие хлороформа с пэдроксидом калия в присутствии катализатора межфазного переноса БТЭАХ или тетрамстиламмонийбромида - метод Б.

1. Реакции азометин-илидов из дихлоркарбена и ациклических имипов Взаимодействие дихлоркарбена с М-алюитминами

Ы-Алкилимины бензальдегида 1а-в с первичными алкильными заместителями в условиях генерации дихлоркарбена как термическим (метод А), так и щелочным (метод Б) межфазно-каталитическим способом осмоляются. Однако, проведение реакции имииов 1а-в в присутствии диметиловых эфиров малеиновой или фу-маровой кислот 2а,б (при использовании тех же методов генерации дихлоркарбена) приводит к соответствующим 2-хлордигидропирролинам 4а-в с транс-конфигурацией фенильной и вицинальной метоксикарбонильной групп. Последние при выделении из реакционной смеси колоночной хроматографией на силикагеле гид-ролизуются до смесей лактамов 5а-в и ба-в с общим выходом 27-66%. При медленной кристаллизации соединения 5а (т/>дяс-расположенные метоксикарбониль-ные группы) из эфира получается изомер 6а (цис-конфигурация), который при растворении в хлороформе постепенно (быстрее при нагревании) изомеризуется в соединение 5а (по данным ПМР конверсия более 95%).

Схема 1

1а-в

11 /с

За-в

МсО,С 2«,б

РЬЧ

МсО,С 'СОзМе Мс02С 4а-в

м.

7в

н,0

СОгМе

МеО,С'' 'СО^Ме 6а-»

Мс03С "СОДОе Ме02с 'СОгМе 5а-в 8в

Я=Ме (а), Е1 (б), РИСН2 (в).

При использовании избытка источника дихлоркарбена в тех же условиях из имина 1а с выходом 32% был получен пиридон 9а.

Y'yci

MeOf' С Ог Me

MeOjC С O; Me

H;0

MeOjC'

СОгМе 9a

В случае имина 1в в реакции с дихлоркарбеном (метод А) в присутствии диме-тилфумарата помимо основного продукта 5в с выходом 1.5% образуется стерео-изомер 8в с чис-расположенными фенильной и метоксикарбонильной группами.

Стереохимия соединений 4а-в, 5а-в, ба-в, 8в, 9а установлена на основании сравнения спектров ПМР этих веществ и родственных соединений, описанных в литературе.

В отличие от иминов 1а-в, стерически более загруженные имины - N-изопро-пил-, N-циклогексил- и М-т/>е/и.-бутил-К-бензилиденамины lr-е, а также N-трет.-б)тил-К-(4-хлорбензилиден)- и Ы-(2,4-дихлорбензилиден)амины 1ж,з в условиях генерирования дихлоркарбена методом Б дают азиридины 10а-д Последние при выделении колоночной хроматографией на силикагеле гидролизуются до амидов 11а-д (выходы 16-53%). Добавление в реакционную смесь диполярофила 2а не меняет направления реакции. Азиридин 10д вьщелен в чистом виде (выход 63%), но при длительном хранении на воздухе он гидролизуется до амида 11д.

Аг

■со, —N h

Аг +/са2 N \

I R

Аг,

Аг ,0

^ И

a NHR

а а

lr-з Зг-з Юа-д 11а-д

1,3: Ar=Ph, R=/'-Pr (г), с-С6Нп (д); R=í-Bu, Ar=Fh (е), 4-С1С6Н4 (ж), 2,4-С12С6Н3 (з) 10,11: Ar=Ph, R=/-Pr (а), с-С6Нм (6); R=/-Bu, Ar=Ph (в), 4-С1С6Н4 (г), 2,4-С12С6Н5 (д)

N-Бензгидрилиденбснзиламин 12 реагирует с дихлоркарбеном, генерирован-ньщ методом Б, аналогично иминам 1г-з с образованием азиридина 13.

Ph -СП, Ph. Гп

72%

-N

Ph., ci а

Однако из Ы-бенз11лиден-К-т/>е/л.-бутиламинов 1е-з в условиях термического разложения трихлорацетата натрия получены 3,3-дихлоразетидин-2-оны 14а-в.

Аг.

1е-з

Q3CCO;Na

С1-

-X

С1

14а - 48 146 - 52 14в - 5%

14а-в

Аг = Ph (le, 14а), 4-CIQ,H4 (1ж, 146), 2,4-С1С6Н3 (1з, 14в).

При использовании меченого трихлорацетата натрия (СС1з|3С02№) из соединения 1е получен продукт 14а с изотопной меткой при С2 азстидинонового цикла. В спектре ЯМР 13С интенсивность сигнала углерода группы СО (161.6 м.д.) увеличена в 10 раз по сравнению с природным содержанием углерода и соответствует содержанию метки в исходном трихлорацетате натрия.

Реакция дихлоркарбена с №алкилиминами, содержащими функциональные группы

И И

РЬ }-со2к Р11 )-со2к

_"-'г »

Р|/ (метод Б) РЬ ^

С1 С1

15я-г 16 »-г

15,16: К=К'=Ме (а); Я=Ме, К'=Е1 (6); ]?=СН2=СНОН2, И-Ме (к); К=РйСН2, ¡Г=Ме (г).

При генерации дихлоркарбена методом Б из иминов 15а-г, производных эфи-ров аминокислот, с выходами 46-98% получены соответствующие гаи-дихлорази-ридины 16а-г. При использовании избытка дихлоркарбена из имина 15в наряду с азиридином 16в образуется диаддукт 17.

Ме02С

:СС12 РЬ. / \ _

15, -16в + ^-м N-7

(метод Б) РЬ У У

а а С1 а

Из бензофенонимина18, полученного из аминоциклопропанкарбононитрила, при взаимодействии с дихлоркарбеном, генерированным методом Б, также образуется соответствующий геи-дихлоразиридин 19 (выход 80%).

РЬ V -ггк Р1ч

2 » Х-N СЫ

(метод Б) РИХ

РЬ С1 С]

18 19

Иминопроизводное р-аланина 20 с дихлоркарбеном, генерированным методом Б, с выходом 93% дает азиридин 21.

\ :СС12 \гьМе

С02Ме -СО,Ме

РЬ (методБ) ,п

20 С1 С1 21

В отличие от производных аланина 15а-г, производные глицина 15д,е в тех же условиях не дают азиридинов, что, вероятно, связано с более высокой СН-кислот-ностьго производных глицина и их депротонированием под действием гидроксида

калия, применяемого в методе Б. При использовании "нещелочного" метода А для генерации дихлоркарбена из иминов 15д,е получены азиридины 16д,е с выходами 71% и 64% соответственно. При реакции имина 15е наряду с азиридином 16е с небольшим выходом (4.5%) выделен азетидинон 22а. При увеличении стериче-ской загруженности С=Ы связи выход азетидинонов увеличивается, и при реакции иминов 15б,г соединения 22в,г становятся основными продуктами.

РЬ

15а-е

:ССЬ (метод А)

16 а-е +

РИ"

а-

N С02Я'

15,16: И = Н, Я' = Ме (д); Я « Н, Я' = & (е);

22: Я = Н, Я' = Е1 (а); Я » Ме, Я' = Ме (6); Я = Ме, Я' =

а О

22 а-г

Е1 (в); Я = РЬСН2, Я' = Ме (г).

Из нитрила 18 при использовании метода А наряду с азиридином 19 получен азетидинон 23.

:СС12 РЬ--N СЫ

18 -19 +

(метод А)

РЬ" СГ

42%

а о

23 25%

Добавление в реакционную смесь диполярофила - диметилмалеата - не изменяет направление реакций при использовании для генерации дихлоркарбена как метода А, так и метода Б.

2. Реакции дихлоркарбсиа с циклическими шишами

Для выяснения особенностей поведения циклических иминов бьии исследованы реакции дихлоркарбена с замещенными 3,4-дигидроизохинолинами, 2#-1,4-бензоксазинами и 2//-дигидропирролом.

Взаимодействие дихлоркарбена с 3,4-дигидроюохиполинами

3-К-3,4-Дигидроизохинолины 24а,б, как и М-бензилиденалкиламины 1а-в, в условиях генерации дихлоркарбена как методом А, так и Б осмоляются. Добавление в реакционную смесь диметилмалеата (метод А) приводит к образованию цис-1,10Ь-продукгов 26а,б. Выделенные методом флеш-хроматографии эти соединения очень быстро и с заметным осмолением гидролизуются на воздухе до соединений 27а,б, 28а,б. Гидролиз, проведенный в метаноле в присутствии соляной кислоты, проходит без осмоления с общим выходом изомеров 36% (а) и 55% (б).

Лактамы 27 и 28 находятся в равновесии друг с другом: из эфирного раствора соединения 27а при 5-10°С медленно кристаллизуется изомер 28а, который при

растворении в хлороформе превращается в изомер 27а. В данной реакции также в небольших количествах образуются и шестичленные лактамы 29а,б. Стереохимия соединений 27, 28 установлена на основании спектров ПМР.

Схема 2

В отличие от 3-К-3,4-дигидроизохинолинов 24а,б, при взаимодействии ди-хлоркарбена (метод А щи Б) с 1-метил- и 1,3-диметил-3,4-дигидроизохинолинами 24в,г получены 1-метилен-2-формил-1,2,3,4-тетрагидроизохинолины 31а,б, а при взаимодействии с избытком дихлоркарбена - спиро[изохинолин-1,Г-циклопропа-ны] 32а,б (30-42%). Добавление диполярофила 2 в реакционную смесь не влияет на ход и продукты реакции. Первичные продукты 31 зафиксированы методами ТСХ и хромато-масс-спектрометрии, а соединение 316 выделено в чистом виде.

Схема 3

3,3-Дизамещенные- и 1,3,3-тризамещенные-3,4-дигидроизохинолины 24д-н присоединяют дихлоркарбен, генерированный как методом А, так и Б, с образованием азириноизохинолинов ЗЗа-д с выходом 60-80%. В присутствии диполярофи-лов 2 направление реакции соединений 24д-и с дихлоркарбеном не изменяется.

24д-н 25д-и ЗЗа-д

R'=H, R2=R)=Me (14л, 15а, 33а); R'=RJ-R5=Me (24е, 25е, 336); R'=CH2Ph, R2-R3=Me (24ж, 25ж, ЗЗв); R'=Me, R2+R3=-(CH2)4- (24з, 25з, ЗЗг); R'=Me, R2+R] =-(СН2)5- (24и, 25н, ЗЗд).

Взаимодействие дихлоркарбена с 3-арил-2Н-1,4-бензоксазипами

Соединения 36а,б были синтезированы с выходами 54% и 21% соответственно из 3-арил-2#-1,4-бензоксазинов 34а,б и дихлоркарбена, генерированного в условиях межфазного катализа из хлороформа и порошкообразного едкого кали.

а?

N* "~Аг

N ~Ar "CCI2

35a,б

,Ar Ar=Ph (a),

Ai=4-BIC6H5 (6)

34а,б 35а,6 36а,б

Взаимодействие дихлоркарбена с метил-3,4-дигидро-2Н-пиррол-2-карбоксилатом

В условиях генерации дихлоркарбена методами А и Б соединение 37 осмоляет-ся. Однако, в присутствии диметилмалеата при взаимодействии дихлоркарбена (метод А) с имином 37 выделен аддукт 39 (32%), строение которого было установлено на основании ШЕБУ спектра и других спектральных данных.

Phx^N^CQ2Mc :СС12|

СС12

С02Ме Ме02С. А^О

Ph'

'С02Ме

3. Влияние строения дихлорзамещенных азометин-илидов на направление и стереоселективпость реакций

Патученные в настоящей работе данные согласуются с промежуточным образованием при взаимодействии дихлоркарбена с М-алкилзамещенными азометина-

ми дихлорзамещенных азометин-илидов, которые могут претерпевать три типа превращений: 1) 1,3-диполярное присоединение к диполярофилам, 2) 1,3-циклизацию и 3) 1,4-Я-сдвиг. Реализация того или иного направления "стабилизации" илида определяется его структурой. Для выяснения структурных особенностей илидов проведены квантово-химические расчеты илидов За-г,е,и-л, 25а-е, 35а, 38 методом МПДП.

Данные квантово-химических расчетов илидов методам МПДП'

Ил ид Я1 Я3 а е/ 02 Щ -МЯ/

За Ме Н - 126 27 66 70.1 26.9

36 Ег н - 123 28 62 69.0 24.0

Зв РЬСН2 н - 124 30 61 99.7 24.8

Зг 1-Рг н - 123 34 61 65.3 23.9

Зе /-Ви н - 113 50 59 76.2 13.9

Зи РЬСН2 РЬ - 121 40 64(79) 130.3 19.4

Зк СН2С02Ме РЬ - 122 38 64(77) 24.3 17.4

Зл СНМеС02Ме РЬ - 117 47 65(72) 29.9 9.7

25а Н н н 122 11 8 59.2 32.0

256 Н Ме н 121 3 10 58.2 29.8

25в Ме н н 123 32 31 59.6 25.4

25г Мс н Ме 122 39 32 ОО 23.1

25д Н Ме Ме 117 36 6 67.7 21.5

25е Ме Ме Ме 117 49 6 68.1 14.8

35а - - - 124 44 75 66.9 17.0

38 - - - 128 9 72 -18.5 26.6

Примечание, "а - валентный угол С12 С-М=С, 0; и 9 диэдральные утлы между плоскостью С12С-И~С и плоскостями С12С- и РИ-групп, соответственно; АН;- энтальпия образования нлида (ккал/моль); ААН; - энтальпия образования илида из дихлоркарбена и азометина (ккал/моль).

Сопоставление расчетных данных с химическим поведением илидов показывает, что для илидов, в которых дихлорметиленовый фрагмент мало выведен из плоскости илида С^С-С^ (угол 9/ < 30'), характерны реакции циклоприсоеди-иения (илиды За-в, 25а,б и 38). Причем в рядах родственных соединений меньшему углу поворота, как правило, соответствует больший выход продукта цикло-присоединсния. В то же время, для илидов, в которых дихлорметиленовый фрагмент существенно повернут относительно плоскости С12С-;У=С (угол 0/ > 34'), наиболее свойственны реакции циклизации в ге.и-дихлоразиридины (илиды Зг,е,и-л, 25д,е, 35а). Кроме того, в неплоских ил идах при наличии в илиде метильной группы, пространственно сближенной с С12С-группой, может реализоваться дополнительный канал "стабилизации" илида - 1,4-//-миграция (илиды 25в,г).

Рассчитанные параметры илидов позволяют также интерпретировать экспериментально наблюдаемую стереоселективность циклоприсоединешш интермедиатов За-в, 25а,б и 38. В илидах За-в и 38 стерическое отталкивание повернутой фе-

нильной группы илида (угол = 59-72') и метоксикарбонильной группы диполя-рофила 2 приводит к тому, что переходное состояние циклоприсоединения с "/^"-ориентированными фенильной и метоксикарбонильной группами будет иметь большую энергию, чем переходное состояние с "транс"-ориентацией, этих групп (40, 41). Поэтому в этих реакциях образуются адцукты с экзо-ориентацией сложноэфирной группы.

,С1

Е Е 42

Е=С02Мс

а......

а...,

гн ~

Р N-11

Образование стереоизомера 39 при реакции имина 37 с дихлоркарбеном и ди-метилмалеатом объяснимо с тех же позиций.

В отличие от илидов За-в и 38, в илидах 25а,б, образующихся из 3,4-дигид-роизохинолинов, ароматическое кольцо находится практически в плоскости С12С-С=М и при "чис"-ориентации ароматического ядра и сложноэфирной группы сте-рическое отталкивание в переходном состоянии 46 мало. Реакция протекает эндо-стсрсосслсктивно в следствие действия стабилизирующих вторичных взаимодействий между я-системами арильного кольца и метоксикарбонильной группы.

СЙ

/а ^С!

Е=СОгМе

-- О

С1

"Е

Первичные продукты циклоприсоединения - дихлориды типа 42, 44, 47 - в условиях реакции легко отщепляют НС1 с образованием производных пиррола 4, 26, содержащих достаточно активную по отношению к дихлоркарбену енаминную двойную связь. Присоединение карбена к последней и раскрытие трехчленного цикла далее приводит к производным пиридина 9, 29. а-Хлорзамещенные дигид-ро- и тетрагидропирролы 4, 26, 45 легко гидролизуются до соответствующих лак-тамов 5, 27, 39. Изменение конфигурации а-углеродного атома в лактамах происходит, по-видимому, через соответствующий енольный таутомер (схемы 1, 2).

Енамины 30, образующиеся в результате 1,4-//-миграции в илидах 25в,г, могут либо взаимодействовать с дихлоркарбеном, давая соответствующий циклопропан 32а,б, либо гидролизоваться до соответствующего формамида 31а,б (схема 3).

Как отмечено выше, реакция М-(арилметилен)-Т^-от;?е/я.-бутиламинов и 14-бензгидрилиден производных аминокислот в условиях термокаталитического разложения трихлорацетата натрия протекает необычно. Вместо ожидаемых геи-дига-логеназиридлнов или наряду с ними получены соответствующие азетидиноны. Сохранение изотопной метки в азетидиноне - продукте реакции Ы-бензилиден-!Ч-трет-бутиламина с меченым трихлорацетатом натрия (С^СС'-ОзЫа) указывает на то, что образование азетидинонов происходит не по илидному механизму.

Увеличение стсричсской загруженности имина понижает скорость взаимодействия его с дихлоркарбеном. По литературным данным, избыток дихлоркарбена, образующийся при необратимом разложении трихлорацетата натрия, приводит к образованию хлорангидрида и ангидрида трихлоруксусной кислоты. В этих условиях основания Шиффа превращаются в 3,3-длхлоразстидиноны. При этом в качестве галофильного агента, приводящего к соединению типа А, выступает три-хлорметильный анион.

Г-Ви

РИ

С13С-С* \

С1

РИ

С13С

/-Ви / ч

с*=о /

С13(Г СС14

С1.

РЬ

/-Ви

/ N

\ с»=о -/

С1;С . .

РИ

С1-

Г-Ви

/ •ы

С1 О

4. Модификация продуктов реакций галогензамещенных иммопиевых илидов

Раскрытие азиридинового цикла в системах с "изохинолииовым " фрагментом

Раскрытие трехчленного кольца в азириноизохинолинах 33 в зависимости от условий реакции может происходить по любой из неэквивалентных связей.

24е,ж + яЙн2-СС[2 5»

336,в

49: Я ■

' Н (а); Я = РИ (б).

Я 49а, б

При нагревании азиридинов 336,в в о-ксилоле в присутствии 1,4-диазабицик-ло[2.2.2]октана (ДАБЦО) раскрывается связь С'-С® и образуются 1-метилен-2-формил-1,2,3,4-тетрагидроизохинолины 49а,б (26% и в0% соответственно). В то же время при кипячении 336,в в ксилоле в присутствии водного 1,2-диаминоэтана

формально происходит разрыв двух связей (С'-С1® и С'-Ы), и выделены изохино-лины 24е,ж (67% и 74% соответственно).

Последовательность реакций, ведущая к продуктам 49а,б, включает обратимое образование азометин-илидов 25е,ж, которые претерпевают 1,4-Я-сдвиг, давая ена-мины 48. Последние гидролизуются до формамидов 49а,б. Переход от третичного амина (ЦАБЦО, Е13Ы) к первичному (водный этилендиамин) приводит к тому, что изохинолины 24е,ж, образующиеся в первом случае лишь в небольших количествах, становятся основными продуктами во втором (тот же результат получен при термолизе 336 в о-ксилоле в присутствии морфолина). В присутствии амина происходит перенос группы СС12 с атома азота илидов 25 на атом азота амина с образованием изохинолинов 24е,ж и аммониевых илидов типа 50. При этом, если в случае третичного амина этот процесс является обратимым, то относительно легкий //-сдвиг в аммониевом илиде из первичного или вторичного амина и последующий гидролиз делает перенос СС1г необратимым, направляя реакцию в сторону образования продуктов формального разрыва двух связей в азиридинах 336,в. В следствие этого попытка уловить свободный дихлоркарбен путем проведения термолиза азиридина 336 в циклогексене не удалась.

Гидролиз 1,1-дихлор-1,3,4,8Ь-тетрагидроазирино[2,1-й]изохинолинов 33а,б^ц в гетерофазной системе приводит к соответствующим З-бензазепин-2-онам 51а-в в результате расширения цикла при разрыве связи противолежащей группе

СС12. Такое направление раскрытия трехчленною кольца наиболее характерно для неконденсированных гем-дихлоразиридинов.

Ю-Н, 1У-1У-Ме (33а,51»); К'=К!=К!=Мс (336,516); №=Ме, К2+К3=-(СН2)5- (33д,51а).

При нагревании азиридина 336 в ацетоиитриле в присутствии триэтиламина также происходит раскрытие азиридинового цикла по связи N-0® и в результате в качестве основного продукта выделен метиленазепинон 52 вместе с небольшим количеством хлорзамещенного азепинона 516.

33а, бд

51а-в

Ме

+ 516

74% 52

В полярном растворителе в присутствии нуклеофилов наблюдается раскрытие азиридинового кольца в 33 по связи К-СС12, которое облегчается протонировани-ем атома азота азиридина хлористым водородом. Так, при кипячении азиридинов

ЗЗб-д в спиртах происходит раскрытие азиридинового цикла по связи С'-К и образуются эфиры 1,2,3,4-тетрагидроизохинолин-1-карбоновой кислоты 53а-е. При реакциях 336 наряду с соответствующими соединениями 53 с выходом 6-18% выделен бензазепинон 516, продукт раскрытия трехчленного кольца по связи N-0®.

ЗЗб-д

53: 111=112=КЗ=11<=Ме (а);

114он Г 1Т Г Я*

ш на

чсо2к*

53 а-е

Я'^РЬСНг, Я^^^Ме (б);

516

Я^Я^К^Ме, ЯМ-Рг (в), Я'=Я2=Я3=Ме, ЯМ-Пи (г); Я'=Я4=Ме, Я2+Я3=-(СН2)4- (д); Я'=Я4=Ме, Я!+Я3=-(СН2)5- (е).

Нагревание азириноизохинолина 336 с аминами в присутствии воды дает соответствующие амиды 54а,б (выходы 29% и 69% соответственно). В то же время реакция 336 с безводными 1,2-диаминоэтаном и 1,3-диаминопропаном приводит к циклическим амидинам 55а,б с выходом 60%.

Ме

ОЗг

Ме С(ЖН11

54а, 6

54: Я = РЬСН2 (а), Я = Н2ЫСН2СН2 (б); 55: п = 2 (а), п = 3 (б)

55а,6

-<СН2)П

Восстановление азиридина 336 с помощью алюмогидрида лития протекает с сохранением азиридинового цикла. Кипячение соединения 336 с 1лА1Н4 в эфире привело к монохлоразиридину 56, а в диоксане - к 3,3,8Ь-триметил-1,3,4,8Ь-тетра-гидроазирино[2,1-а]изохинолину 57.

УА!Н4 1ЛА1Н4 „Ме -- 336 - "

N Н.20

Ме"^ 57 53%

Ме Ме

Раскрытие азиридинового цикла в системах с "хинолиновым " фрагментом

При переходе от соединений с "изохинолиновым" атомом азота (типа 33) к системам с "хинолиновым" азотом (типа 36) происходит увеличенияя жесткости бкциклической системы, так как в последнем случае азиридиновый цикл связан с ароматическим ядром ("элементом жесткости") более короткой связью, и наблюдается затруднение раскрытия азиридинового цикла по связи С-'-Ы, противолежа-шей дихлорметиленовой группе, что подтверждено расчетом методом МПДП.

Проведенные эксперименты показали, что в отличие от 1,3,3-тризамещенных азириноизохинолинов ЗЗа-д гсл<-дихлоразирино[с]бензоксазин 36а во всех исследованных условиях не дает продуктов расширение цикла. Наблюдается лишь нуклео-фильное раскрытие азиридинового цикла по связи К-СС^.

ООс".:59

59 + 60

Соединения 58 и 59 реагируют с метанолом с образованием эфира 60. Раскрытие цикла облегчается кислотой НХ, либо хлористым водородом, являющимся одним из продуктов реакции.

МеОН

МеОН .„ РИ -«- 60

СС12Вг

aq.Hr МеОН

N11 сС1з 59

МеОН

Данная схема согласуется с рядом нуклеофильности анионов Вг" > СГ > Р : образование бромдихлорида 58 при реакции с НВг, трихлорида 59 при реакции с НС1, но образование трихлорида 59 при проведении реакции с НР и метанолом. В последнем случае соединение 59 образуется в результате взаимодействиия с выделяющимся в реакциях хлористым водородом.

Выводы

1. Проведено систематическое изучение и выявлены закономерности взаимодействия дихлоркарбена с Ы-алкилиминами (включая Ы-алкилимины бензаль-дегида и бензофенона, Шиффовы основания аминокислот и неароматические гетероциклы, содержащие C=N связь). Найдены условия генерации дихлор-замещенных азометин-илидов и показано, что для них в зависимости от строения (структурные параметры азометин-илидов оценены методом МПДП) характерны: (а) 1,3-циклизация в гьи-дихлоразиридины; (б) [2+3]-циклоприсое-динение к диметилбугендиоатам с образованием производных пиррола; (в) 1,4-Я-сдвиг от а-атома углерода С-заместителя, ведущий к енаминам.

1.1. Стерически малозагруженные имины (М-алкилимины бензальдегидов с первичными алкильными заместителями) в реакции с дихлоркарбеном дают азо-метин-илиды, для которых основным направлением превращений является сте-

реоселективное присоединение к активированным олефинам с образованием 2-хлорпирролинов. В присутствии избытка дихлоркарбена последние превращаются в производные пиридина.

1.2. С увеличением объема или числа заместителей у C=N связи наиболее характерной для дихлоразометин-илидов становится 1,3-циклизация. N-Алкилимины ароматических альдегидов со вторичными и третичными алкильными заместителями, а также N-алкилимины бензофенона (включая производные аминокислот) реагируют с дихлоркарбеном с образованием гем-дихлоразиридинов.

1.3. При использовании трихлорацетата натрия в качестве источника дихлоркарбена из стерически загруженных иминов (М-арилиден-т/>ет.-бугнламинов и производных N-бензгидрилиденаминокислот) вместо г&н-дихлоразиридинов или наряду с ними получены 3,3-дихлоразетидиноны. Показано, что образование азетидинонов происходит не по илидному механизму.

1.4. Для 3,4-дигидроизохинолинов в зависимости от положения и числа заместителей реализованы все три типа превращений промежуточных илидов, позволяющие синтезировать азирино[2,1-о]изохинолины, 1-метилен-2-формамидо-изохинолины, 2-формамидоспиро[циклопропан-1,Г-изохинолины].

2. Обнаружено существенное отличие химического поведения гаи-дихлоразириди-нового цикла, конденсированного с шестизвенным циклом, от неконденсиро-ванных аналогов. Показано, что раскрытие трехчленного кольца в азиринозохи-нолинах в зависимости от условий проведения реакции может происходить по любой из неэквивалентных связей трехчленного цикла.

На основе проведенного изучения предложены методы синтеза замещенных 1) 3-бензазепинов и производных изохинолин-1-карбоновой кислоты: эфиров, амидов и циклических амидинов ряда имидазола и пиримидина 2) эфиров бенз-оксазин-3-карбоновой кислоты и 3-тригалогенметильных производных 3,4-ди-гидро-2#-бензоксазина.

Основное содержание диссертации изложено п следующих публикациях:

1. Хлебников А.Ф., Никифорова Т.Ю., Костиков P.P. Реакции азометин-илидов из дихлоркарбена и ациклических и циклических N-алкилиминов.// ЖОрХ. 1996. Т. 32. Вып. 5. С. 746-760.

2. Никифорова Т.Ю., Хлебников А.Ф., Новиков М.С., Костиков P.P. Новые превращения гем-дихлоразирино[2,1-а]изохинолинов. // ЖОрХ. 1997. Т. 33. Вып. 6. С. 951-961.

3. Khlebnikov A. F., Nikiforova Т. Yu., Novikov М. S., Kostikov R. R. A Convenient Synthetic Route to Derivatives of 1,2,3,4-Tetrahydroisoquinoline-l-carboxylic Acide. // Synthesis. 1997. N 6. P.677-680.

4. Хлебников А.Ф., Костина Т.Ю., Костиков P.P. Синтез азотсодержащих гете-роциклов из азометин-илидов, генерированных . реакцией N-алкилбензилиденаминов и дихлоркарбена. // Тез. док. V Всесоюзной конферен-

ции по химии азотсодержащих гетероциклических соединений. Черноголовка. 1991. С. 216.

5. Костина Т.Ю., Хлебников А.Ф., Костиков P.P. О взаимодействии дихлоркарбе-на с 3,4-дигидроизохинолинами. // Тез .док. V Всесоюзной конференции по химии карбенов. Москва. 1992. С. 33.

6. Никифорова Т.Ю., Хлебников А.Ф., Новиков М.С., Костиков P.P. Новые превращения гем-дихлоразирино[2,1-а]изохинолинов. // Тез. док. Международного симпозиума "Напряженные циклы: синтез и свойства". Санкт-Петербург. 1996.

7. Никифорова Т.Ю., Хлебников А.Ф., Поликарпова И.В., Костиков P.P. Синтез замещенных азирино[с]бензоксазинов в условиях МФК и необычные превращения. // Тез. док. Международного симпозиума" Межфазный катализ: механизм и применение в органическом синтезе". Санкт-Петербург. 1996. С. 57-58.

С. 52.

Текст научной работы диссертации и автореферата по химии, кандидата химических наук, Никифорова, Татьяна Юрьевна, Санкт-Петербург

¿7/ /¿3- V

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

на правах рукописи

НИКИФОРОВА Татьяна Юрьевна

РЕАКЦИИ ДИХЛОРКАРБЕНА С АЦИКЛИЧЕСКИМИ И ЦИКЛИЧЕСКИМИ 1Ч-АЛКИЛИМИНАМИ

02.00.03 - Органическая химия

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата химических наук

Научный руководитель: доц., к.х.н. Хлебников А.Ф.

Сан кт- Петербург 1997

Введение

В последние десятилетия стали изучаться реакции галогенкарбенов с азотсодержащими соединениями. Подробно исследованы реакции ряда соединений, имеющих в своем составе луР-гибридизованный атом азота: ароматических азотистых гетероциклов, кетениминов, арилзамещенных иминов, - и был продемонстрирован их высокий синтетический потенциал. В частности, показано, что одним из главных направлений превращений илидов, образующихся из дигалокарбенов и первых двух типов соединений, является 1,3-диполярное присоединение, тогда как для галогензамещенных илидов из арилзамещенных иминов такие реакции не характерны, и основным направлением является циклизация в гем-ди гал о геназ и р и -дины. В то же время, реакции дигалокарбенов с алкилзамещенными и функцио-нальнозамещенными иминами были изучены плохо и синтетически малополезны, поскольку, согласно данным, опубликованным до начала наших исследований, эти соединения, за редкими исключениями, в условиях генерирования дигалокарбенов осмоляются.

Цель работы. Цель работы заключается в систематическом исследовании реакций илидов, образующихся из дихлоркарбена и ]Ч-алкилиминов, и закономерностей их протекания для расширения возможностей синтеза азотсодержащих гетероциклов на их основе и включает решение следующих задач:

* разработку карбеновых методов генерации иминиодихлорметанидов из М-алкилиминов, включая 1Ч-алкилимины бензальдегида и бензофенона, Шиф-

фовы основания аминокислот и неароматические гетероциклы, содержащие связь;

* изучение влияние строения иминов на направления превращения иминио-дихлорметанидов - реакций 1,3-диполярного циклоприсоединения, внутримолекулярной циклизации, изомеризации;

* исследование путей модификации первичных продуктов, получающихся из галогенсодержащих илидов азота, с целью повышения синтетического потенциала развиваемого карбен-илидного подхода.

Научная новизна. Выявлены основные закономерности протекания реакций иминиодихлорметанидов из ациклических и циклических иминов, содержащих ал-кильные, арильные, алкоксикарбонильные и другие группы.

Показано, что для исследованных илидов характерны: (а) 1,3-циклизация в гем-дихлоразиридины; (б) [2+3]-циклоприсоединение к диметилбутендиоатам с образованием производных пиррола; (в) 1,4-Я-сдвиг от а-атома углерода С-замес-тителя, ведущий к енаминам. Выявлена связь между строением илидов и направлением их превращений, а также стереохимическими особенностями реакций циклоприсоединения .

Выяснены направления раскрытия гел-дихлоразиридинов, образующихся при взаимодействии дихлоркарбена с циклическими иминами и продемонстрировано существенное отличие реакций раскрытия трехчленного цикла конденсированного с шестизвенным циклом, от неконденсированных г ем -дихлоразиридинов.

1) производных пиррола циклоприсоединением дихлорзамещенных азометин-

илидов,

2) функциональнозамещенных дихлоразиридинов из производных аминокислот,

3) дихлоразирино[2,1-а]изохинолинов как основы для синтеза 3-бензазепинов

и производных изохинолин-1-карбоновой кислоты: эфиров, амидов и циклических амидинов.

Структура диссертации. Диссертация состоит из литературного обзора, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов, списка литературы, приложения.

В литературном обзоре обсуждаются реакции галогенкарбенов с азотсодержащими соединениями, а также синтетическое использование гем-дигалогеназириди-нов.

В первом разделе второй части работы рассматриваются результаты исследования реакций дихлоркарбена с ациклическими и циклическими ]Ч-алкилиминами, обсуждаются механизмы процессов и основные химические свойства азометин-илидов. Второй раздел посвящен синтетическому использованию азирино[2,1-д]-изохинолинов и обсуждению раскрытия трехзвенного кольца в соединениях с конденсированным азиридиновым циклом.

В третьей части работы представлены методики синтезов новых соединений их физические и спектральные характеристики.

Часть I. Обзор литературных данных.

1.1. Галогенкарбены в синтезе азотсодержащих соединений.

Развитие химии карбенов привело к разработке нового синтетического приема, включающего использование в качестве синтетических блоков илидов, образующихся из карбенов и молекул с гетероатомами. В органическом синтезе галогенкарбены используются чаще, чем другие карбены, что связано с их относительной доступностью и синтетическим использованием получаемых с их помощью соединений. Кроме того, реакции с участием галогенкарбенов открывают путь к нестабильным илидам, как правило недоступным с помощью традиционных способов. Участие илидов в карбеновых процессах фиксируется спектральными методами или с помощью реакций 1,3-диполярного циклоприсоединения. В данном разделе рассмотрено применение галогенкарбенов в синтезе различных классов азотсодержащих соединений.

1.1.1. Построение ациклических фрагментов азотсодержащих соединений.

Взаимодействие дигалогенкарбенов с атомом азота субстрата проходит через промежуточное образование илидов азота, дальнейшее превращение которых определяется типом илида и методом генерации карбена.

1.1.1.1. Образование амидов.

Анилы простых кетонов с дихлоркарбеном дают азометин-илиды, в которых происходит 1,4-миграция водорода от а-углеродного атома С-заместителя [1]. Образующийся при этом енамин гидролизуется до Ы-алкенилформамида, а в присутствии избытка дихлоркарбена дает соответствующий формамидодихлорцикло-пропан.

Аг

:СС1,

Р'-

..Аг

ССЬ

К=Ме, с-Рг, Я-Н, Ме.

РГ

С1

}

Аг

СНС12

:СС12 Н20

Н20.

Аг

СНО

Я АГ N

СНО -60%

Аналогично, 5-метил-4-азагомоадамант-4-ен при действии дихлоркарбена, генерированного в условиях межфазного катализа, превращается в 4-формил-5-метилен-4-азагомоадамантан [2].

-СС1?

~СНС12

сно

66%

Реакции галогенкарбенов с ароматическими азотистыми гетероциклами приводят к соответствующим циклоиммониевым илидам. В случае орто-ал-килзамещенных илидов наблюдается перегруппировка с переносом водорода из боковой цепи [3].

и.

¡Г Ме "СС12

N1'

:СС12 ТЬО^

СНС12

В присутствии спирта получены продукты взаимодействия илидов из дихлоркарбена и хинолинов [4] или изохинолинов [5] с нуклеофилами. При этом нуклео-фил взаимодействует с С-атомом илида, не содержащим хлор. Не исключено, однако, что эта реакция включает стадию нуклеофильного раскрытия промежуточного дихлоразиридинового цикла [4].

(Ю

СНО 57-76%

Реакции карбенов с третичными аминами протекают через промежуточные аммониевые илиды. При взаимодействии триэтиламина с дихлоркарбеном, генерированным из хлороформа и /я/?ет.-бутилата калия, выделены два продукта, образующиеся в результате превращений промежуточного илида [6] по двум направлениям: р-элиминирование этилена с последующим гидролизом, приводящим к ди-этилформамиду, и перегруппировка Стивенса (сдвиг этильной группы от азота к углероду), ведущая в конечном итоге к 1Ч,1^-диэтил-а-хлорпропиоамиду.

:СС12 Е13Ы -

EtзN—СС12

сн2=сн2 Н20 лгп,

—-^ Е1:2МСНС12 Е^СНО 15%

-»► Е^ЫСС^ -»►Е^ЫСО 12%

СНСЮНз

Амины, которые содержат группы, легко мигрирующие по Стивенсу (например, бензильную), дают только продукты перегруппировки. Так, из бензилдимети-ламина и дихлоркарбена был получен 1Ч,1Ч-диметиламид фенилуксусной кислоты [6].

РЬСН2ЫМе2

СНОз/МЗиОК

Р11СН2ЫМе2 СС12

Н20

РЬСН2СЫМе2

Результаты реакции третичных аминов с дигалогенкарбенами нередко зависят не только от строения амина, но и от способа генерации карбена. Направление превращения промежуточного илида в реакции триэтиламина с дихлоркарбеном изменяется, если карбен генерировать термолизом (трихлорметил)фенилртути [7]. В этом случае образуется только 1Ч,Ы-диэтил-]М-(трихлорвинил)амин.

РЖдСОз Гс + :СС12 __-ЕЮ!

В3Ы [Е^—ССЬ " 2 > Е13ЫСС12-СС12) - > Е12МСС1=СС12

Направление распада аммониевых илидов, образующихся из карбенов и циклических третичных аминов, главным образом зависит от размера цикла. Одним из основных продуктов реакции И-фенетилазиридина с дихлоркарбеном, генерированным действием ш/>ет.-бутилата калия на хлороформ, является замещенный формамид, который получается при взаимодействии промежуточного илида с трет.-бутилатом калия [8]. Второй продукт, дихлорметиленфенетиламин, образуется при отщеплении этилена от илидного интермедиата.

;ысн2сн2рь

:СС12

+ .СС12 ;<

СН2СН2РИ

Р11СН2СН2ЫСНО

+ CI2C=NCH2CH2Ph +СН2=СН2 ¿-ВиОСН2СН2С 20%

30%

В алкалоидах, содержащих (2-фенетил)аминный структурный фрагмент, в тех же условиях генерации дихлоркарбена происходит раскрытие шестизвенного цикла

[9].

Ме(Х МеО-^^\ОН2СН2М(СНО)Ме

МеО

Ме Ме

:СС12

57%

Реакция дихлоркарбена с 5,7-дифенил-1,3-диазаадамантан-6-оном сопровождается разрывом мостика и образованием соответствующего М,1чГ-диформильного производного [10].

^-м—сно

СНС13,ЫаОН ац

23%

При взаимодействии дихлоркарбена с аллиламинами получаются продукты как присоединения карбена по кратной связи, так и формального внедрения карбена в аллильную С-М-связь, с образованием соответствующих амидов кислот [11, 12].

Р2МСН2СН=С(Ме)2-^|* Р2ЫСН2

Ме + ЕЪ1МСОСН2СН=СМе2

С1 С1

Выход циклопропана увеличивается с уменьшением основности атома азота. Образование амида происходит через промежуточный илид, претерпевающий перегруппировку.

Процесс взаимодействия ряда вторичных аминов с дихлоркарбеном в условиях межфазного катализа изучался в работах [6, 13-15]. Было показано, что в двухфаз-

ной системе хлороформ - 50% водный №ОН в присутствии БТЭАХ в качестве катализатора различные вторичные амины с хорошими выходами превращаются в 1ч[,1Ч-дизамещенные формамиды. Реакция включает образование илидов с последующим 1,2-Я-сдвигом и гидролизом образующихся а-галогенаминов.

ГС К ГС К

ы-н -^ 1ЧН-СС12 -1ЧСНС12 —^ СНО

/ / / . / « И к к

Р,ГС=А1к, АН, с-А1к, Р1г

Из циклических аминов (пиперидина [16], азетина, морфолина, пирролидина [17]) в условиях межфазного катализа с использованием в качестве катализаторов солей четвертичных аммониевых оснований, краун-эфиров и триалкиламинов были получены соответствующие Ы-формилпроизводные. В реакции 1,2,3,4-тетрагидрокарбазола с дихлоркарбеном, генерированным в условиях межфазного катализа, наряду с 11-дихлорметилкарбазоленином образуется 4а-дихлорметил-2,3,4,4а-тетрагидрокарбазол-9-карбальдегид [ 18].

С12НС С12НС

:СС12

N" ^ "N" v ^

H СНО

22% 15%

Результатом реакции дихлоркарбена со вторичными аминами в присутствии сульфида натрия является 1Ч,1^-диалкилтиоформамид [19].

R2nh -¡ф* r2nchs

Проведение данной реакции в присутствии алкоголятов в инертном растворителе приводит к соответствующим амидам ортомуравьиной кислоты [20].

OR'

*РГЧ I

R2NH 2 > НС—OR'

R'O" |

NR2 50%

Генерация дихлоркарбена в условиях межфазного катализа в присутствии вторичных аминов и кетона позволяет с высокими выходами получить амиды а-аминокислот [21].

^N4144 + (^ССЖг + Р5ЫНК6

:СС1,

«Эх

К/

О ^ —С—С—1\Г

70-100%

В реакциях дихлоркарбена с некоторыми первичными аминами, например, 3-аминопропанолом и частично М,М-диметилпропан-1,3-диамином также наблюдается образование амидов [22]. В последнем случае наряду с формамидом получают 3-(1чГ,1ч[-диметил)пропилизоцианид.

СНС13,КОН

Ме2^СН2)3МН2

н,о

Ме2Ы(СН2)3М=С + Ме2Ы(СН2)зМНСНО

1.1.1.2. Образование изоцианидов и нитрилов.

Образование изоцианидов - наиболее характерная реакция первичных аминов с дигалогенкарбенами [23-25]. Она широко используется в синтетической практике (карбиламинный синтез Гофмана). Особенно удобна модификация этой реакции, в которой дигалогенкарбен генерируется в условиях межфазного катализа [25].

1=МН2—СС12

По-видимому, по аналогичной схеме протекает реакция амидинов с дихлор-карбеном, генерированным межфазным методом. В работе [26] предполагают, что механизм реакции включает образование аммониевого илида, который в щелочной среде превращается в иминоизоцианид. Последний в условиях реакции переходит в нитрил.

.N1-1

к—с

:СС1,

N1-12

N1-1

К—С

ын2—СС12

и-

N1-1

N=0

Удобным способом синтеза нитрилов может служить реакция дихлоркарбена, генерируемого щелочным гидролизом хлороформа, с амидинами, амидами, тиоа-мидами, альдоксимами, 1,1-дизамещенными мочевинами [26-28].

13-

N42

ын2

:СС12 РСЕЕМ

РСН=МОН

Я^Ы—с

N42

:СС1?

1.1.1.3. Образование дигалогенметиленаминов.

При термолизе фенилтригалогенметильных производных ртути с карбодиими-дами и изоцианатами происходит расщепление кумуленовой группировки с образованием дихлорметиленаминов [29, 30].

:СС12

РЫ=С=Х Х=МР,0.

РМ=СС12

Механизм реакции не установлен, но авторы предполагают возможность участия илидных интермедиатов, образующихся при взаимодействии карбена с атомом азота.

Взаимодействие 3-замещенных 1-азабицикло[1.1.0]бутанов с дихлоркарбеном в условиях межфазного катализа приводит к соответствующим 1,1-дихлор-2-азапента-1,4-диенам, образующимся в результате присоединения карбена к атому азота с последующим раскрытием цикла [31].

:СС1о

РИ

СС12

В условиях фотолитического разложения фенилхлордиазирина З-этил-1-азаби-цикло[1.1.0]бутан взаимодействует с фенилхлоркарбеном. Реакция включает образование илидного интермедиата и гидролиз фенилхлоримина - продукта раскрытия цикла [32].

Е1

:СС1,

Е1

сгс>и

Н,0

N1—С~РЬ

С1

1ЧН-С-Р11

53%

По мнению авторов [33], реакция образования 14-(дихлорвинилиден)-]Ч-(1-фенил -пропенил)амина из 3-метил-2-фенил-1-азирина и дихлоркарбена, генерированного из (трихлорметил)фенилртути, также протекает через промежуточный илидный ин-термедиат, претерпевающий раскрытие цикла прямо или через азабициклобутан.

СС12

Р1г

Ме

:СС17

ри-

-Ме

41%

Образование дигалогенметиленгидразонов из эфиров азодикарбоновой кислоты и дихлоркарбена, генерированного из (бромдихлорметил)фенилртути, происходит, по предположению авторов [34], через промежуточное образование илида, который прямо или через циклизацию в оксадиазолин перегруппировывается в конечный продукт. В случае дибромкарбена удается выделить устойчивый оксадиазолин, превращающийся в соответствующий гидразон при нагревании.

РЮ2СЫ=МС02Р Х=С1,Вг

:СХ2

Р02СЫ

/*]С0213

СХ2

14-

-N

(РЮ2С)2ЫЫ=СХ2

Диазосоединения, у которых нуклеофильный атом углерода стерически экранирован, в реакции с дихлоркарбеном, генерируемым из хлороформа и трет.-бутилата калия, кроме гел/-дигалогеналкена дают смешанный азин, образующийся в результате присоединения карбена к терминальному атому азота диазосоедине-

ния. Так, из динафтилдиазометана получаются 1,1-динафтил-2,2-дихлорэтилен и азин 1 [35].

СГ С1 1

В случае реакции галогенкарбенов с азидами происходит атака карбена по нук-леофильному атому азота, связанному с углеводородным радикалом, и отщепление молекулы азота от образующегося интермедиата. При взаимодействии октилазида с дихлоркарбеном, генерированным реакцией хлороформа и трет.-бутилата калия, с выходом 89% образуется N-дихлорметилен- N -октиламин [36].

п-С8Н17М=Ы=М

:СС1о

n-C8H17N

СС12

-Ы,

п-С8Н17Ы=СС12

Аналогично протекает реакция алкил- и 2-фторалкилэтилазидов при генерации дихлоркарбена в условиях межфазного катализа [37].

Фенилхлоркарбен, генерируемый фотолитически из З-хлор-З-фенилдиазирина, с алкилазидами образует смесь С-хлориминов и проду