Селективные каталитические реакции метилдиазоацетата с енинами тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

Российская академия наук Ордена Трудового Красного Знамени Институт органической химии имени Н. Д. Зелинского

рГП лг-'

, На правах рукописи

УДК 541.467.2j 546.97; 542.97

КАЛИНИН АЛЕКСЕЙ ВАЛЕРЬЕВИЧ

СЕЛЕКТИВНЫЕ КАТАЛИТИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ МЕТИЛДИАЗОАЦЕТАТА С ЕНИНАМН

02.00.03 — Органическая химия

г% г*

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидату химических наук

Москва — 1993

Работа выполнена в лаборатории химии кар-бенов и малых циклов Института органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН.

Научный руководитель: доктор химических наук, профессор Е. А. Шапиро.

Научный консультант: академик О. М. Нефедов.

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор Э. П. Серебряков; доктор химических наук, профессор И. Г. Болесов.

Ведущее учреждение: Санкт-Петербургский государственный университет.

Защита состоится ^еКа'ЩЯ 199-3 г. в У/^^ часов на заседании специализированного

совета К.002.62.02 по присуждению ученой степени кандидата химических наук в Институте органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН по адресу: 117913, Москва, Ленинский проспект, 47, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН.

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного совета

К.002.62.02 доктор химических наук

Н. Я. ГРИГОРЬЕВА

Актуальность темы. Эфнры диазоуксусной кислоты и других диазокарбо-новых кислот, представляющие собой наиболее удобные источники алкок-сикарбонилкарбенов, находят широкое применение в органическом синтезе. Одним из перспективных направлений использования этих соединений является получение функционализированных циклопропан- и циклопро-пен-3-карбоксилатов путем селективного каталитического взаимодействия алкилдиазоацетатов (АДА) с алкенами и алкинами.

Вместе с тем в литературе имеются лишь отдельные примеры реакций АДА с енинами, хотя эти реакции при условии их репшселективного протекания могут служить универсальным методом получения алкшшлциклопро-панкарбоксилатов и алкенилциклопропен-3-карбоксилатов, являющихся аналогами природных и синтетических пиретроидных инсектицидов, и перспективными синтонами, в частности для получения некоторых медицинских препаратов. Кроме того, ениновые фрагменты довольно часто встречаются в молекулах сложных природных соединений, и выявление закономерностей протекания реакций диазоэфиров на модельных объектах может представить значительную ценность при синтезе биологически активных соединений.

В этой связи представлялось актуальным систематическое исследование каталитических реакций метилдиазоацетата (МДА) с различными енинами и выявление основных факторов, определяющих эффективность и селективность этих превращений.

Цель работы. Исследование каталитических реакций метилдиазоацегата с замещенными енинами и выявление факторов, влияющих на селективность данного взаимодействия.

Научная новизна. В результате систематического исследования каталитического взаимодействия метилдиазоацетата с енинами выявлены основные факторы, определяющие региоселективность данной реакции и найдены условия селективного протекания реакции по терминальным тройной и двойной связям сопряженных енинов. Показано, что Rh2<OAc)4 является наилучшим катализатором метоксикарбонилметиленирования; енинов. Выявлена качественная зависимость между эффективностью катализируемого RhjiOAc^ метоксикарбонилметиленирования енинов МДА и образованием растворимых комплексов катализатора с енинами. Обнаружена стереоспецифичная термическая ш situ [2+2]-циклод1шеризации нестабильных метиловых эфиров 1-#-2-алкенилциклопропен-3-карболовых ■ кислот, в результате которой катализируемое Rli2(OAc)4 селективное взан-л модейсгвие метилдиазоацетата с терминальной тройной связью сопряжен-' ных енинов приводит к диметиловым эфирам анти-(экзо,экзо)-1,2-дналке-

ннлтрицикло[3.1.0.02>4]гексан-3,6-дикарбоновых кислот с выходами до 70%. Обнаружена легкая термическая изомеризация диметиловых эфиров анти-{экзо,экзо)-1,2-диалкенилтрицикло[ 3.1,0.02>4] гексан-3,6-дикарбоновых кислот в диметиловые эфиры (£)-1,2-диалкенилциклогекса-1,4-диен-3,6-дикар-боновых кислот с выходами до 99%, в ходе которой диметиловые эфиры (-£)-1,2-диэтенил- и (£)-1,2-ди(пропен-2-ил)циююгекса-1,4-диен-3,6-дикар-боновых кислот претерпевают дальнейшую электроциклическую реакцию с образованием диметиловых эфиров соответствующих (Л)-1,4,6,7-тетрагидро-нафталин-1,4-Дикарбоновых кислот. Показано, что инициируемое Ш12(ОАс)4 взаимодействие метилдиазоацетата с «цитированными сопряженными енинами в среде СН2С12 протекает по терминальной двойной связи с селективностью выше 97%.

Практическая- ценность. Разработан метод синтеза эфиров анти-(экзо,экзо)-1,2-диалкенилтрицикло|3.1.0.02>4]гексан-3,6-дикарбоновых кислот и на их основе диметиловых эфиров (£)-1,2-диалкенилциклогекса-1,4-диен-3,6-дикарбоновых и (£)-1,4,6,7-тетрагидронафталин-1,4-дикарбо-новых кислот, исходя из енинов. Показана возможность направленного синтеза 2-алкинилциклопропанкарбоновых кислот путем катализируемого Л112(ОАс)4 селективного циклопропанирования терминальной двойной связи в 1-триметилсилилзамещенных сопряженных енинах с последующим гидролитическим снятием защитной силильнон группы. Предложены пре-ппративные методы синтеза 4-метилпенг-3-ен-1-ина, 4-метил-З-фенилпент-З-ен-1-ина, эфиров (£)-пе1гт-3-ен-1-ин-3-ил- и 1-триметилсплилпент-З-ен-1-ин-З-илкарбоновой кислот.

Апробация и публикация работы. По материалам диссертации опубликовано 3 статьи. Работа докладывалась на 5 Конференции по химии карбенов (Москва, 1992) и 8 Европейском симпозиуме по органической химии (Барселона, 1993).

Структура н объем диссертации. Диссертация изложена на 88 страницах машинописного текста и состоит из введения, литературного обзора на тему: "Селективные каталитические реакции диазоэфиров с полинепределышмн соединениями", обсуждения результатов, экспериментальной части и выводов. Материал иллюстрирован 19 таблицами, 2 схемами и 2 рисунками. Список литературы включает 151 наименование.

СЕЛЕКТИВНЫЕ КАТАЛИТИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ МЕТИЛДИАЗОАЦЕТАТА С ЕНИНАМИ

1. Синтез исходных ениназ

В работе использовано 5 силилированных енинов 1а-д и 8 енинов с терминальной тройной связью 2а-з.

Ма

н_=_I—/

1а 2д ^ Мэ

МэзЭ—==—1= Н—= н

18 Ма ! Ms Н ——t=t—С02М°

Мэ Ыа 2э Н

MSgSi—=-=<

1а

Маз»

Т'

1Д

Ме i2Ma

Ма 2а Мэ уМв

Н*—==

2ж СОгМв

Н-

2э

Синтез енинов 1а-г и 2а,б,г,е осуществлен по известным в литературе методикам. Образец енина 2з предоставлен профессором Ю.Н.Бубновым (Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН). Для синтеза енина 2в предложена новая методика, основанная на реакции восстановительного дегидрохлорировашт 1,1-дихлор-4-метилпента-1,3-диена (ДМД) под действием металлического натрия. Обработка ДМД 3.8 экв. натриевой пудры при 50°С в декане приводит с выходом 68% к енину 2в, не содержащему по данным хромато-масс-спектрометрии примесей возможных изомерных продуктов.

Ме ,'.'•-

О 1. 3.8 Ма, декан, 50'С

Ме Х==\

а 2. н2о, го'с

Предложенный метод характеризуется доступностью исходного ДМД, используемого в промышленном прризводстве ^перметриноной кислоты, и получением целевого продукта без примесей близко кипящих структурных изомеров, в том числе в препаративных количествах. Предложенный метод может иметь практическую значимость также в связи с тем, что. 4-мс-

тилпент-З-ен-1-ин является ключевым полупродуктом в си ¡п езо (±)-Вк(1Ьо1ап£е1опе, терпеноида, обладающего сильным антнфвдантным действием.

4-Метпл-3-фепилпепт-3-еп-1-ин 2д получен дегидратацией З-фенил-4-ме-тилпентан-3-ола 3, в свою очередь «¡тезированного с выходом 97% взаимодействием -а1.4 экв этинилмагнийбромида с изобутирофеноном в среде абсолютного ТГФ при 0°С.

-МдВг + М'

МдБ04,250'с мэ, -«2° (Ие

н 3,97%

Приемлемый выход енина 2д (57%) достигнут в услов!шх вакуумного пиролиза исходного Я при 250°С/15 мм Нб в присутствии МеБС^ при объемной скорости 0.67 ч"1.

Для сшггеза эфиров 1-триметилсил)Шпент-3-ен-1-ин-3-илкарбоновой кислоты 1д использована известная селективная реакция кросс-сочетания бромакрилатов с терминальными ацетиленами, катализируемая соединениями палладия [Рс1(РР113>4 или Рс1С12(РР11з)21. В результате обработка 1.2-кратным мольньш избытком тримртилсилилацетилена метиловых или этиловых эфиров изомерной {2/Е— 1:1) 2-бромбут-2-еновой кислоты 4 в присутствии каталитической системы, состоящей из 0.05 экв РсЮ^СРРЬз^, 0.05 экв СиС1 и 3 экв N^3, в среде абсолютного ТГФ при 25-30°С приводит только к ¿'-изомерам енинов 1д,с с выходами 74 и 65%, соответственно. С качестве побочного продукта идентифицирован снлилированный дпацети-лен, образующийся при окислительной димершздш избыточного количества исходного триметилсилилацетилена.

ме вг рсзсыррм-,, сиа. ш3, 25-зо'с

у^ + Н-=—ама3 2 42 —

н' с02й , тгф

2/е= 1:1

4

.ЯМвз

— + н чсо2п

£-изомер I

Д, Я = МО (74%) в, Н = Е1 (65%)

Мвз»——==—Я?Л5з

Н

Для синтеза метилового 2г: и этилового 2а эфироз (£)-пснт-3-ен-1-пн-3-илкарбоновой кислоты -зми использован метод гидролитического расщепления связи С—Б! под действием КР. При этом обработка растворов эфиров 1д,е в смеси ДМФА-Н20 (5:1) 1.5 зкв КР - 2Н20 при 25°С приводит к эфирам 2ж и 2я с выходами 76 и 84%, соответственно.

ШЧ № 2И20,25"С МЗ //

н^со-п ДМФМгр** н^согп

Е-изомзр £-изомср

1 2

д, П = М-э к, Я = Мэ (76%)

е, П = Е» и, И = а (8-1%)

Использование спиртового раствора щелочи в качестве десилилирукзщего агента оказалось неприемлемым вследствие легкого превращения целевых ешшов в алленовые производные. Например, под действием 1%-ного спиртового раствора НаСШ лрн 25°С енин 2и превращается в этиловый эфир 2-(1-этохснэтил)бута-2,3-диеновои кислоты 5 с выходом 72%.

н | оа

ОЕ1 О

5, 72%

Строение ке описанных ранге соединений 1д,с, 2ж,н, 3 и 5 подтверждено данными ИК, ЯМР и масс-спектров.

о

2. Каталитические реакции ме-пгддиазаацетата с силилнрованными енинамн

Ранее в нашей лаборатории было обнаружено значительное снижение активности тройной связи сишшзамещенных ацетиленов по сравнению с интервальными алкинами в каталитических реакциях с АДА.

С целью выяснения основных закономерностей ннклопропаннроиания снлилиропанных ениноз АДА мы изучили взаимодействие МДА с 4 сопряженными енинами !а-в,д и 1-триметилсилилпен?-4-ен-1-11ном 1г.

Все опыты проводили с 3-кратным мольным избытком ешшов » нрисуг-ствии 2 мол. % СИ0О4 или Си(асас)2 либо 0.2 мол. % ШЫОАс)4 при темпе-" ратурах 110, 40 и 20°С, соответственно. В случае СиЯОд реакцию проколти

1% ЫаОН, 25'С

б среде избытка енина без растворителя. При использовании Си(асас)2 и П112(ОА'с)4 реакцию осуществляли в гомогенных условиях в среде хлористого метилена. С целью подавления побочной реакции образования эфиров фу-маровой и малеиновой кислот б скорость прибавления МДА была не более 10 ммоль/час.

В присутствии всех вышеперечисленных катализаторов взаимодействие МДА с енинами 1а-г протекает с участием как двойной, так и тройной связей, приводя к метиловым эфирам 2- и Я-изомеров 2-алкинилциклопропан-карбоновых 7 и 1-триметилсилил-2-алкенилциклопропен-3-карбоповых кислот 8, выходы и соотношения которых зависят от строения енина и типа катализатора (см. таблицу 1). Среди побочных продуктов реакцш! идентифицированы только небольшие количества (<15%) эфиров 6. Образования продуктов присоединения карбена по кратным связям енина 1д, содержащего электроноакцепторный заместитель СОзМе в центре цепи, обнаружить не удалось. Взаимодействие МДА с енином 1д в присутствии Си(асас)2 приводит только к димерам 6, под действием СиБС^ протекает интенсивное осмоление исходного енина, а в присутствии Ш12(ОАс)4 наблюдается быстрая дезактивация катализатора, что приводит к накоплению в реакционной массе непрореагировавшего диазоэфира.

Мо3Б1-^-(СНг)Лч=/НЗ + М2СНС02Мв "ЗТ0Р.

1.-Г

С02Ме н С02Ма

Ме39 — -(СН2)пч/\/в3 + А ?3 + МеО2С-СЬк=аЬСО2М0

Е,г- 7а-г Ва-г в'

а_ = И2 = И3 = н, п = 0; б. Я* = Ме, Нг = Я3 = Н, п = 0; в, ^ = Н, № = ИЗ = Ме, п = 0; г, ^ = Я2 = Я3 = Н, п = 1

Строение не описанных ранее 7а,в,г и 8а-г подтверждено спектральными данным». Ввиду низкого содержания в продуктах реакции циклопропена 86 (<2%) получить для него удовлетворительные ИК- и ЯМР-спекгры не удалось. Факт его образования установлен с помощью хромато-масс-спеюгро-метрии.

Большинство предстааленных в таблице 1 данных по соотношению решо-и стереоизомеров определено с помощью хромато-масс-спектрометрическо-го анализа образцов реакционных масс, предварительно очищенных от ка-

тализатора фильтрованием через небольшой слой силикагеля. Дополнитедь-ноз элюированкз слол снли;сагелл подходящим растворителем предотвращало шменеш :, соотношеш« продуктов реакции. Указанные в таблицг I выходы смесей продуктов ? п 0 определены после вакуумной перегоню: пеакг -юп;:: :: а-:ес£Й.

ТГгЗлк'П 2» Усгонпл, шэдзи п соотношении продуктов реакции МДА о енинамг: 1 (мотагеа еозткгоитенш! !/МДЛ- 3:1, скорость прибавления МДА 3-10 ммочь/':)

Еж:и а'огталнзатез"5 Температура,"С Общий Соотношешз

ЕКХОД5 продуктов11, А

7+3,% 7:3

110 40 86:14 1.4Г

1а &(асзс)2 <0 24 90:10 2.2Г

¡а»2(Ох\с)4 20 79 97:3 1.2Г

СггЗО.} 110 5} 98:2 1.1

13 €и(асас)2 40 43 99:1 1.2

РЛ12(ОЛс),} 20 69 -100:0 1.0

СиЗО.} 110 35 25:75 3.3

1з Си(асао)2 43 30 25:72 5.8

1г1т2(ОАс)4 20 44 42:53 1.9

Си304 110 44 70:30 3.3

1г Си(асас)2 40 32 79:21 4.1

Ш12(ОАс)4 20 65 37:13 1.3

а Количество катализатора: Си804 и Си(асас)2 — 2 мол.%, Ш12(ОАс)4 — 0.2 мол.%; 6 На выделенную смесь продуктов; 8 По данным хромато-маес-слектрометрии; Г По данным спектров ПМР.

Как следует из полученных данных, региоселективно'сть и выходы образующихся продуктов зависят от строения исходного ешша и используемого катализатора.

Использование Ш^ОАс)^ благоприятствует протеканию реакции преимущественно по двойной связи с образованием аддуктов 7 и Я с суммарным выходом, большим, чем при использовании Си-каталичаюрои. Последние, напротив, способствуют образованию аддуктор по тройной связи 8, что приводит к снижению региоселективности процесса. При пегюлг.ккпним Си(асас)2 отмечасп.л преимущественное образование £-июмероь 7.

Заместители при двойной связи оказывают существенное влияние на ре-гиоселективность реакции МДА с сопряженными енинами 1а-в. Так. неза-

IV

висимо от катализатора енины 1а и 16 реагируют с МДА преимущественно по терминальной двойной связи. При этом применение Ш12(ОАс)4 позволяет получать соответствующие циклопропаны 7а,б с селективностью выше 97% и выходами 69-79%. Вместе с тем наличие двух концевых метальных заместителей резко снижает реакционную способность двойной связи, что отчетливо проявляется на примере енина 1а. Главным продуктом в этом случае становится циклопропен 8в, содержание которого достигает 72—75% при дедиазотировании МДА под действием соединений меди.

Существенное влияние на региоселективность реакции МДА с енинами оказывает сопряжение между связями. В несопряженном снине 1г реакционная способность тройной связи заметно выше, чем в его сопряженном аналоге 1а. При сравнимых уммарных выходах содержание циклопропена 8г в продуктах реакции выше, чем соответствующего аналога 8а. Эти результаты согласуются с данными о близкой активности изолированных тройных и двойных связен в несопряженных енинах в реакциях с алкидциазоацета-тами.

Полученные данные указывают на возможность селективного протекания реакции МДА с «цитированными енинами в присутствии Ш12(ОАс)4 по терминальной двойной связи с образованием силилзамещенных алкинил-цнклопропанкарбоксилатов 7. Поскольку силильная группа в этих соединениях легко удаляется путем гидролитического расщепления связи БЬС, данная Реакция может быть использована для направленного синтеза 2-этинил-н 2-метил-2-этинилциклопропанкарбоновых кислот из соответствующих енинов.

3. Катализируемое ацетатом родия(Н) взаимодействие меткддназоацетата с енинами с терминальной тройной связью

С целью выяснения возможности селективного протекания реакции АДА с енинами по терминальной тройной связи мы изучили взаимодействие МДА с сопряженными енинами 2а-ж и пенг-4-ен-1-ином 2з.

Эксперименты проводили в присутствии 0.2% мол. И12(ОАс)4 в среде СН2С12, пентана и эфира при 20-25°С. Для достижения полной конверсии МДА в экспериментах с енинами 2а-г использован 3-кратный мольный избыток енина. Наоборот, в случае оказавшихся малоактивными енинов 2д,е применен 2-3-кратный мольный избыток МДА. С целью подавления побочной реакции образования эфиров фумаровой и малеиновой кислот б скорость прибавления МДА была не более 10 ммоль/час.

В среде СНгОз сопряженные енины 2а,в-е реагируют с МДА только по тройной связи с образованием с выходами до 70% диметиловых эфиров йи/пи-(экзо,экзо)-1,2-диалкенилтрицикло(3.1.0.02>4]гексан-3,6-дикарбоновых кислот 9, являющихся [2+2]-циклодимерами метиловых эфиров соответствующих 1-#-2-алкенилциклопропен-3-карбоксилатов 10. При этом сами циклопропены 10 обнаружит!, в продуктах реакции не удалось.

Л3

П2

^.(СС^Мв

ИЬ2(ОАС)4, 20-25'С СН2С12/-М2

2а—0

С02Ма П1 Чи2

Ме02С-

10а-о

С05Ма

н-^к т

С02Ма

+ Ме02С-СН=СН-С02Ма в

г,Е- иб

а, р?1 = & = р(3 = Н; б = М0_ вг = вз = Н; В1 = н_ = рз = Ме;

г, ^н-Я2 = (СН2)4, Я3 = Н; д, ^ = РЬ, й2 = Я3 = Ме; о, Я1 = И3 = Н, Я* = С02Ма

В реакции МДА с енином 26 наряду0с трициклогексаном 96 (выход 46%) образуется и карбеновын аддукт по двойной связи — метиловый эфир (2ЪЕ)-2-метил-2-эт1шилциклопропанкарбоновой кислоты 116 (выход 25%). Енин 2ж инертен в исследованных условиях: единственными идентифицируемым» продуктами реакции в этом случае оказались эфиры 6, которые в небольших количествах (до 15%) образуются и в случае других ениноп. Выходы продуктов реакции приведены таблице 2.

В среде диэтилового эфира взаимодействие МДА с енином 2в сопровождается образованием главным образом димеров 6, доля которых в продуктах реакции составляет 78%. При этом , содержание в продуктах реакции соответствующего трипиклогексаиа 9в не превышает 22% (данные Г1МР). Де-

дззазотнрование МДА в среде пентана и присутствии енина сопровождается смолообразованием; причем какис-.плбо индивидуальные продукты обнаружить не удалось.

Таблица I. Состав продуктов реакции МДА с терминальными енинами ¡0.2 мол.% Ш12(ОАс)4, СН2С12, 20-25°С, скорость прибавления 1у1ДА 8-10 ммоль/ч].

Еянн Мольное соотношение енин/МДА 13ыход, а % и

2а 3:1 70 -

26 3:1 46 25а

2в 3:1 67 -

2г 3:1 11 -

2д 1:2 25 -

2е 1:3 27 -

2ж 1:3 . -

а Соотношение ^£-изомеров — 1:1

Полученные результаты свидетельствуют о существенном влиянии на ре-гиоселективность реакции МДА с енинами 2 природы растворителя, сопряжения между связями, а также характера замещения двойной связи.

Нами обнаружено наличие зависимости между эффективностью катализируемого Ш12(ОАс)4 метокс.чк •рбонилметиленирования енинов МДА и образованием растворимых комплексов катализатора с этими непредельными акцепторами. Действительно, при добавлс-ни ешшов к суспензии катализатора в СН2С12 наблюдается образование окрашенных (зеленых) растворов, имеющих полосу поглощения при 650 им (рис. 1, кривая I), аналогичную полосе растворимых я-комилсксов К!и(ОСОСРз)4 и 1И12(ОСОС3р7)4 с олефинами, которая обусловлена электронным переходом "*КЬ-Ш1 -> а*Ш1-Ш1 (см- Р,1с- •> кривая 5). Характерно, что именно в этом растворителе наиболее эффективно протекает алкоксикапбонилмети-ллшрованне большинства непредельных пк"ептороп — енинов, алкинов л алкенов.

Напротив, в пентане, в Среде которого продут ов взаимодействия МДА с енином 2в не отмечается, не удается обнаружить и полосу соответствующего комплекса 1111(11) во всей видимой области спектра 350-800 нм (рис. 1, кривая 3).

Хотя п д\гзяви>зом тохже исбдзодалет сбрзэозашге слабо сгрэ-

ажмго расгпога (¿гам 610 ж.?). о,~"ахо вязкий еяхогх тгкцкхлоттхсаиа ?э пг'л прэг^екпи рсзяхпя в среде гтсто гжгзържсяя етядетельсга? гт о г^юй крз^с^з ката.т!гютесхой системы. По гашет-зу глгенпк», п г.".:>но 5 слу-42$ л : г ср.ох"-: та образованием ::асгзо • ь ? эфирагоз \1;!;{0^с'на

тп ^хазызагт тодпестзеиность наблюдаемого спектра смеси ЛИ1-(ОАс)4 с гнилом п отсутствие гшпа (рисЛ, кривые 2 л 4, соответственно}. При ггом о|<ираш "и1;(ОАс)4, по-видимому, являются менее эффективными катализаторами метоксикарбонилметиленирования терминальных тройных связей шинов. Это согласуется с отмеченной нами ранее низкой эффективностью цнклопропеннровашш простейших терминальных алкинов в среде эфира, протекающее под действием Ш12(ОАс)4.

Ах 10"'я

X, ни

Рис. 1. Электронные спектры комплексов непредельных субстратом с соединениями Ш1(И) в различных растворителях:

— Кривая 1 - СН2С!2, 2 - НьО, 3 - п-С;!^; ешш 2в и ЯМ2(ОАс)4 [с = 2x10"^ М, мольное соотношение К.Ь2(ОАс)}/2в= 1:50);

— Кривая 4; суспензия ЯМ^ОАс^ в эфире:

— Кривая 5; растгор Ш!^ОСОСРз)4 (с = 4Х10"'1 М) л 2,5-димети.тгекса-2,4-диена (с = 2.34x103 М) в С1ЬС12 (данные М.Г.Оо\!с, Ir.orj.Chem., 1984. \'.23. N23. Р.2634).

Наличие сопряжения является главным фактором, обеспечивающим ре-г:госелекп1вт:ое протекание реакции МДА с терминальными спинами по тройной связи. Действительно, в противоположность соприценным енинам, иесопряженный ешш 2з, взятый а 3-кратном мольном избытке, реагирует с МДА как по тройной, так и но двойной связям, приводя к метиловым эфирам 1-Я-2-(проп-2-енил)циклопропен-3-карбоновой 12 н 2-(проп-2-инил)циклопропанкарбонозой 33 хислот а соотношении 53:42 с

65%-ным общим выходом. При этом соотношение образующегося циклопропана 13 составило 1:1.

2/Е- изомеров

Н—ЕЗ—ч + ы2снсогмв

С02Мв С02Мо

ПГ^ОАсЦ, 20-25'С

сн2а2/-М2

2э

Е//-13

В этом случае региоселективиость реакции практически не отличается от субстратной селективности конкурентного взаимодействия АДА со смесями алкена и алкина, в котором атака алкоксикарбонилкарбена протекает по кратным связям обоих субстратов, приводя к смесям соответствующих циклопропанов и циклопропеиоа в соотношении 40:60.

Влияние заместителей на региоселективиость реакции менее существенно, хотя оно решающим образам влияет на выходы образующихся продуктов. При этом характер влияния заместителей аналогичен таковому для реакций алкидциазоацетатов с 1,3-диенами. Так, ориентирующее влияние мг.тилъного заместителя у атома С(3) ешша, способствующее циклопротшнированию прилежащей двойной связи в 1,3-диенах, проявляется 1} в случае шина 26, приводя к образованию значительного количества 110. В полном соответ-■ ствии с данными для 1,3-диенов терминальные замест'ггели при двойной связи резко снижают ее активность и в ениие 2в. С учетом этой аналогии находит объяснение и отсутствие Ид в продуктах реакции МДА с енином 2д. В данном случае, несмотря на ожидаемое активирующее влияние фе-шшыюго заместителя у атома С(3), два терминальных мстильных заместителя практически полностью дезактивируют двойную связь в "шше. Вполне понятна и низкая активность енинов 2с,ж, содержащих при двойной связи электроноакцепторный заместитель С02Ме. При этом влияние группы СОзМе в большей степени проявляется при ее интерналыгом положении, вызывая полную дезактивацию и тройной связи. Стерическое влияние заместителя наиболее отчетливо проявляется в реакции МДА с енином 2г. Объемный тстраметиленовый мостик затрудняет атаку этого субстрата кЬ(П)-карГ1енопим комплексом и снижает активность обеих кратных связей.

.Не описанные ранее соединения 9а-е, 12 и 13 выделены в индивидуальном виде с помощью колоночной хроматографии и охарактеризованы данными ПК, ЯМР и масс-спектров. Подтверждение структуры циклодимеров 9 представило собой сложную задачу, для решения которой нами использованы и химические превращения, поэтому обсуждение данных результатов пыл ел ено в отдельный раздел.

ЭЛ. Доказательство строения <г//ст»-(з*ис>,^кгз)-1)2-дналке1шлтриц11кло-[3.1.0.02>4]гексаи-3,б-дакярбсхснлатов н их термическая изомеризация

Спектроскопическое исследование трицнклогексанов 9 выполнено на образцах чистотой «95%, подтвержденной данными ПМР.

На димерное строение эфиров 9 указывает наличие малоинтенсивных (0.3-3%), но надежно идентифицируемых пиков молекулярных ионов п масс-спектрах. Молекулярный нон не удалось зафиксировать только в спектре 9е. Б ИК-спектрах наличие в молекулах 9 функциональных групп С=0 и С=С подтверждают полосы поглощения при 1720-1736 см"1 и 1628-1670 см"1, отвечающие валентным колебаниям этих связен.

Конфигурация молекулы и расположение метоксикарбонильных групп в 9 установлены на основании спектров ЯМР, в которых наблюдается набор сигналов, указывающий на присутствие элементов симметрии в молекуле.

ЛСЕ=17.5Гц ¿со = 10 8 г«

ОСН3

но у/ , <?С'э ||||||| НАНВ

{{

я

^ЕО= 1.9 Гц

Р 8, м.д. 5

^АВ = 1-5 ГЦ

5 4

' i ' ' i' i i i ' i i i

Ч м.д.

С-6

С-4

-1—I—I—

150

С-5

С-7

ста.

"I-1-1—г-

1по

с-з С-2

С-1

—I—г—г-

5, м.д.'

50 0

Рис. 2. Спектры ЯМР трициклогексана 9а (ПМР-250 МГц, ЯМР 13С-22.5 МГц, СОС13).

Отнесение более слабопольного сигнала при 5 2.69 к сигналу протона Нд трициклогексанового остова, связанного со сложноэфирной группой, выполнено для соединения 9а (рис. 2) путем наблюдения эффекта поляризации легко идентифицируемого в спектре ЯМР 13С сигнала карбонильного атома углерода при 5 169.25 (2/ 13с(6)-'На = 2.4 Гц). Это отнесение позволило осуществить с помощью метода селективного гетероядерного резонанса (отождествление сигналов при 5 30.24 и 42.91 в спектре ЯМР ,3С с сигна-

лаич атомоа углгпапа С{5) и С(3), соотигтствшяо. Эш а» кэтедгк подтверждено соотеетствиз Есл;з слрСопсшьною сигнала протоиоз йд о споара ПМР Гшм слйбогдияынкг/ сигналу атома углерода С{3) в спсэтрз ЯЫР ИС всей ¡¡гталыни соглашений 9,

Рг.-1,мглоэ:з[пае егожноз.^кртд заместителей определено ил ожогашг.! КО&} И»а иякши той шоютн, резная 1.0-2.0 Гн, сгздзюи/-ск}'.у в ссдозэтсгаш с ияиеккзд дашшми длд 1р»ЩйШ[3.1Д82>'%и(а1а п С££ЩСХЯ8}Х1.0]л£)шиш о ¿¿-расположении взаимодействую!^:;^ прэтскси и, сдг.'даателшо, сб зюр-р^-аа'лжгшш групп СО^Мг.

Кк15о)ЖЦ1П "кресло" т^гзуксяогексанэизго остова ярштз зла юейова-ш скз&мюлыгсго сдакга сшят протоков НА (5 2.83-2.39) ю срзгиаза» с Енг.тэгичнъши иггино213л;;1 протонами с спектрах зфироз кгрбгагозьи кисдрт (5 1.2-2,1). Назичиг тгкого сдЕИга указывает!" кз иоязда-»юг протона Нд о облает:. дезэ;:ранирую1дгг0 мишяп соседныа вксар> паноьею фрагмента, что возможно только в конформащш "кргслэ" (Л), а потерей рассматриваемые г>от1.л и цнклоиропановый фрашеггт находятся в ' одной плоскости.

В конформацин "ванна" {Б) следовало бы ожидать заметного экранирующего эффекта циклзпропанового фрагмента на протон Нд и смещения его в боле® сильное полг по сравнению с протонами в конформацнонно несвязанных циклопропанкарбоксилатах.

• Дополнительным доказательством правильности установления хонформа-ции трициклогексанового остова служит близкое к пулю значение К.ССВ 3/вв', полученное из спектров сателлитов 13С протонов Нц тршшклогекса-ноз За и 9а. Экспериментально навденное значение константы близко к рассчитанному по известной зависимости Карплуса-Коирои 4.22—О.5ха»а+4.5усоз2а) для конформации "кресло" с вищ'шалышм расположением атксимльных заместителей и при величине двугранною угла Нц-С-С-Нв а= 102.8°, известной для тршшклоРЛ.О.О^сксана (структура В). Для конформации "панна" (,«= 0Л (структура Г) расчет дает величину 3/В1у= 5.22 Гн.

НВ

Но

Чв

Г

Установить взаимное расположение алкенильных заместителей з трицнк-логексанах 3 только на основании данных ЯМР нам не удалось. Поэтому для доказательства вицинапыюго расположения этга заместителей использована известная реакция термической изомеризации трицик-ло[3.1.0.02>4]гексаноп в циклогекса-1,4-диены, протекающая с разрывом высоконапряженных внутрнцнклических связей.

Термическую изомеризацию проводили нагреванием раствора соответствующего трициклогексана 9 в толуоле или ¿(-ксилоле в течение нескольких часов при температуре кипения используемого растворителя (110°С н 144°С, соответственно).

Как оказалось, нагревание 9а в толуоле сопровождается образованием наряду с ожидаемым диметиловым эфиром (£)-1,2-ди(этенил)цикло-гекса-1,4-диен-3,б-дикарбоновой кислоты 14а и диметилового эфира (£)-1,4,б,7-тетрап1Дронафталин-1,4-дикарбоноВой кислоты 15а — продукта элекгроциклической перегруппировки 14а.

Ме02С

со2мэ

Мео2д н и' н

14а, б

Ме02С Я1

15

а, В0%

б, 98%

По данным ПМР в заметных количествах (33%) 15а образуется уже через 2 ч. При 10-часовой экспозиции в продуктах реакции присутствует главным образом 15а, который выделен с выходом 80% с помощью колоночной хроматографии. Аналогично протекает изомеризация 96 (дмссплол, 2.5 ч), приводя с выходом 98% к соответствующему диметиловому эфиру (£)-5,в-диме-тил-1,4,6,7-тетрагидронафталин-1,4-дикарбоновой кислоты 15В.

Ме02С

СОоМо

в, Я1= Н, И2 = Я3 = Ма

г, Н1+я2 = -(СН2)4-, П3 = Н

При нагревании трициклогексанов 9а (толуол, 3 ч) и 9г (м-ксилол, 4 ч), образующиеся никлогексзднены 14а,г оказались термически стабильными соединениями и были выделены с помощью колоночной хроматографии в индивидуальном 'состоянии с выходами 99 и 86%, соответственно.

Термическая изомеризация 9е также приводит к соответствующему термически стабш1ьному 14з. Однако при попытке выделения с помощью колоночной хроматографии 14е претерпевал ароматизацию с образованием метилового эфира 2,5-ди(карбометокси)-6-|2-(карбометокси)эт1ш)корз!чизй кислоты 16, выделенного с выходом 88%.

Ме02с

толуол С02Ме н'

С02м,э

Ме02С 'Н

14з

С02Мо МоОг<

ЙОо, 25'с' Н'

*Г I!

I И'

СОоМа

С02Ми

С02Мо

14, 83%

Из числа исследованных трицнклогексаио» 9 только 9д не подвергался изомеризации и был ыабилен даже при нагревании в течение 5 ч при 150°С.

Строение не описанных ранее производных нафталина 15а,б, циклогекса-диенов 14а-г,е и терефгалата 16 подтверждено спектральными данными. Термически нестабильные 14а,б и нзомеризующийса при выделении 14е охарактризованы с помощью ЯМР спектроскопии.

• Полученные данные по термической изомеризации трициклогексанов 9 подтверждают виипналыюе расположение алкенильных заместителей в этих соединениях. Дсйствшельно, образование соединений 15а,б и 16 в ходе термических превращении (риииклогексанов 9а,б,с возможно только при вицннатиюм расположении алкенильных заместителей в исходных 9. Аналогичное р.к-цотожение чдчес.ителей в трицикло- ^.''анах 9б,г доказано ну-

тем измерения значения сырожденной шщинальной КССВ в спектрах "С -сателлитов соответствующих протонов термически стабильных цнклсгсхсэдиенсв 14а,г. Относительно высокое значение этой КССВ, равное 10 Гц, однозначно указывает на нахождение алкенильных заместителей в положениях I и 2 циклогексадиеновсго кольца и, следовательно, на их вицииалькс положение в исходных трщиклогексапах ?з,г.

Обнаруженная легкая термическая изомеризация трициклогекса!;оя У имеет самостоятельное синтетическое значение, так как открывает возможности направленного синтеза из спинов замещенных циклогекса-1,4-диенов, и на их основе прсчзподных нафталина и терефталевои кислоты.

Сведения о термической |2+2]-циклоцимеризации 1-//-2-алкенилиик-лопропен-З-к^рбокснлатов в литературе отсутствуют. Более того, 1,2-диза-мещенные циклопропеи-3-карбоксилаты стабильны в этих условиях. В ряду алкенилцнклопропеноо известен лишь один пример подобного превращения — циклодимеризация >:о типу "голова-к-голове" 1 -этенилциклопроиена в аншк-1,2-ДО1этешштрицикло [3.1.0.02>4]гексан.

Поскольку зафиксировать алкенилциклопропенкарбоксилаты 10 в реакции МДА с енинамн не удалось, для доказательства их участия в образовании трициклогексанов 9 нами предпринят альтернативый синтез соединения 10я путем гцдролиппеского деснлилировання метилового эфира 1-три-метлс1Ш1Ш-2-(2-метилпроп-1-ен1ш)циклопропен-3-:;арбоновой кислоты 8в.

Как оказалось, десишширование циклопропена 8в под действием 1.5 экв ;СР-2Н20 во влажном ДМФА при 20-25°С приводит не к цнклопропену 10в, а с выходом 87% к соответствующему трициклогексаиу, идентичному согласно данным ЯМР сшгтезнроваиному ранее трициклогексаиу 9в.

3.2. К вопросу об образовании трициклогексанов

Me

Me

[2+2]

MeOiC-

• i

Св

9a, 87%

Этот результат подтверждает склонность циклопропенов 10 к термической [2+21-димеризации и объясняет их отсутствие в продуктах каталитической реакции МДА с енинамн 2.

По нашему мнению, легкость термической |2+2)-ЦИКЛодимеризащш 10, как и 1-#-2-винилциклопропена, обусловлена особенностями электронного строения этого класса соединений, а именно удлинением внутрицикличес-кой связи в результата сопряжения с экзэ-циклической связью и большей поляризацией внутрициклической связи по сравнению с 1-замещенными-2-алкенилциклопропенами. Однако, для выявления истинных движущей силы и механизма данной реакции требуются дополнительные исследования на расширенном круге объектов.

3 свою очередь, наблюдаемая стереоспецифичность термической 12+2]-циклодимеризации циклопропенов 10 находит объяснение в рамках бира-дикального механизма, предполагаемого для данной реакции.

Действительно, из двух возможных интермедиатоз данной реакции Д и Е, в которых минимизированы стерические взаимодействия между цихлопро-паповыми фрагментами и метоксикарбонпльными заместителями, более стабилизирован интермедиат Д, в котором имеются два третичных ашшль-ных радикальных центра, в то время как в Е — аллильный и вторичный циклопропильный.

Замыкание цикла в бирадикале Д и приводит к трициклогексанам с наблюдаемыми конфигурацией "кресло" трициклогексанового остова, экзо-по-ложением групп СС^Ме и вицинальным расположением ал..енильных заместителей.

ВЬ1ВОДЫ

1. В результате систематического исследования каталитического взаимодействия метилдиазоацетата с енинами выявлены основные факторы, определяющие региоселективность данной реакции, и найдены условия селек-.тивного протекания реакции по терминальным тройной и двойной связям сопряженных енпнов.

2. Показано, что Ш12(ОАс)4 является наилучшим катализатором меток-сикарбонилметиленировашш енинов. Выяатена качественная зависимость между эффективностью катализируемого Щ.^ОЛс). метоксикарбонилмети-лениропання еншюв метилдиазоацетатом и раст.юримостма катализатора в реакционной смеси.

3. Установлена возможность селективного циклопропан ирования двойной связи в 1-триметнлсилибут-3-ен-1-ине и 1-триметилсилил-З-метилбут-

3-ен-1-ине в присутствии Rh2(OAc)4, что позволяет предложить данную реакцию для направленного синтеза 2-этинил- и 2-метил-2-этинилциклопро-панкарбоновых кислот из соответствующих терминальных енинов.

4. Обнаружена стереоспецифнчная термическая in situ [2+2]-циклодиме-ризация нестабильных метиловых эфиров 1-//-2-алкенилциклопро-пен-3-карбоновых кислот, в результате которой катализируемое Rli2(OAc)4 селективное взаимодействие метилдиазоацетата по терминальной тройной связи сопряженных енинов приводит к диметиловым эфирам анти-{экзо,экзо)-1,2-диалкенилтрицикло[3.1.0.02>41гексан-3,6-дикарбоновых кислот с выходами до 70%.

5. Обнаружена легкая термическая изомеризация диметиловых эфиров я//ти-(экзо,экзо)-1,2-диалкенилтр1Щ1псло[3.1.0.02>4]гексан-3,6-дикарбоновых кислот в днметиловые эфиры (£)-1,2-диалкенилциклогекса-1,4-диен-3,б-ди-карбоновых кислот, с выходами до 99%, в ходе которой днметиловые эфиры (£)-1,2-диэтенил- и (£)-1,2-ди(пропен-2-ил)циклогекса-1,4-диен-3,6-дикар-боновых кислот претерпевают эффективную электроциклическую реакцию с образованием диметиловых эфиров соответствующих (£)-1,4,6,7-тетрапщ-ронафталин-1,4-дикарбоновых кислот с вьйсодами до 98%.

6. Предложены препаративные методы синтеза 4-метилпент-3-ен-1-ина,

4-метил-3-фенилпент-3-ен-1-ина, эфиров (£)-пент-3-ен-1-ин-3-ил- и 1-триметилсилилпенг-З-ен- l-rai-3-илкарбоновой кислот.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Shapiro ЕА., Kalinin A.V., Nefedov О.М., Selective catalytic methoxycarbonylmethylei-\tion of the triple bond of vinylacetylene with methyl diazoacetate // Mendeleev Commun., 1992, N 3, p. 116-1 \1

2. Калинин AD., Шапиро E.A., Селективное каталитическое метоксикарбо-нилметиленирование тройной связи ешшов и диацетилена метилдиазоа-цетатом // Тезисы докладов на пятой конференции по химии карбенов, Москва, 1992, с. 30-31

3. Шапиро Е.А., Калинин А.В., Платонов Д.Н., Нефедов О.М., Каталитическое взаимодействие метилдиазоацетата с силилированными енинами // Известия АН, Сер. хим., 1993, N 7, с. 53-57

4. Shapiro E.A., Kalinin A.V., Nefedov O.M., Doyle M.P., Selective Rh(Ii)-proinoted metlioxycarbonyknethylenation of the triple bond of enynes with methyl diazoacetate // 8th European Symposium on Organic Chemistry, Sitges, Barcelona, 1993, p. 407

5. Kalinin A.V., Shapiro E.A., Tomilov Yu.V., Ugrak B.I., Tsatsakis A.M., Nefedov O.M., Selective noncatalytic cyclopropanation of methyl (£)-pent-3-en-l-yn-3-ylcarboxylates with diazomethane // Mendeleev Commun., 1993, N 5, p. 190-192