Синтез гетерополиэдрических соединений на основе АТ-комплексов 1-борадамантана тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

российская академия наук

ордена трудового красного знамени

институт органической химии им. н.д.зелинского _ __

V п п~>г гпг-ъ На правах рукописи

удк 642.91: 647.1'127: 641.49: 647.618

першин Дмитрии германович

синтез гетерополиэдрических соединении на основе лт-комгшексов 1-боралдлмлнтана

02.00.СКЗ - Органическая химия

автореферат диссертации на соискапио ученой степени кандидата химических наук

Москва 1993

Работа выполнена в лаборатории карбоциклических соединений Института органической химии им. Н.Д.Зелинского РАН.

Научные руководители:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор химических наук, профессор Ю.Н.Бубнов

кандидат химических наук, старший научный сотрудник М.Е.Гурский

доктор химических наук, профессор Е.С.Баленкова

доктор химических наук, профессор С.Л.Иоффе

Институт элементооргани-ческих соединений РАН

Защита диссертации состоится "/У " Лк. 1994 г. в " чао. на заседании специализированного Совета К002.62.02 по присуадёнию ученой степени кандидата химических наук в Институте органической химии им.Н.Д.Зелинского РАН по адреоу: 117913, Москва, Ленинский проспект, д.47, конференц-зал.

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

Автореферат разослан "У0 " 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета К002.62.02 доктор химических наук

ЧгЛ

Н.Я.Григорьева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Борорганические соединения сегодня ши-око вошли в практику органической химии; их использование позво-яет решать слоише, а порой и недоступные другими методами синте-ические задачи.

Особое место среди производных Оора занимают органоборатные оли или ат-комплексн (ИдВП'1М, которые можно описать как продукты рисоединения аниона к нейтральной борорганической молекуле, на-ример Я3В. При образовании такого рода аддуктов возрастает карб-шонный характер связанных с бором углеводородных групп, благода-1 чему существенно повышается химическая активность соединений.

Важной особенностью многих борных ат-комплексов является их юсооность самопроизвольно или под действием алоктрофильных ре-■ентов претерпевать 1,2-анионотрошше перегруппировки, приводящие образованию новых связей углерод-углерод или углерод-гетвроатом. |щий характер и леп<ость протекания таких реакций, а также проста последующего удаления бора (деборирования), делают их удобным струментом в синтезе различных классов органических соедщшгий.

Данная работа является частью систематических исследований циклических и каркасных производных бора, проводимых в Институте гашгческой химии им. Н.Д.Зелинского РАН. На основе 1-Сораадаман-на - уникального триоргагоборапа с тетряэдрическим атомом Сора здесь разработана целая сорил оригиналыгых синто тичеасих мото-а, существошю обогативших химию циклических и каркасных соеди-гаЯ, в тем числе содержания гетероатомы. Было получено 1/ного роз неизвестных и прежде труднодоступных воществ.

Расширение арсенала "Сорных" аштетических методов и поиск !ых путей конструировать! гетерополиэдранов, изящная молекуляр-I архитектура которых сочетается с высокой биологической актив-

ностью, являются актуальными задачами.

Цель работы - исследование 1,2-анионотропных перегруппировок и иодирования ат-комплексов 1-бораадамантаиа и его производных и создание на их основе препаративных методов синтеза соединений о 1-азаадамантановым, 3-борагомо- и 4-гетеро-З-борагомоадамантановым каркасами.

Научная новизна. Изучен ряд ранее неизвестных реакций 1-бора-адамантана: о алкилиденфосфоранами, хлорамином In situ, иодирование в присутствии различных оснований.

Предложен оригинальный метод замены бора на азот в 1-бораада-мантанах, позволяющий переходить к их "электронным антагонистам" -1-взаадамантанам. Ключевая стадия метода основана на внутримолекулярном варианте реакции алкилборанов с органическими азидами, протекающей как 1,2-агаюнотропная перегруппировка, и приводящей к образованию новой связи C-N.

Впервые синтезирован ряд напрякешшх гетерокаркасшх органо-боранов: трифешшфосфорановые аддукты 1-бора- и 3-борагомоадаман-тана, димер 4-аза-З-Сорагомоадамантана, 4-алкил-З-борагомоадаман-таны и их пиридинаты, амишше комплексы 4-окса- и 4-тиа-З-бораго-моадамантана; исследованы химические и физшсо-химичеcraie свойства данных соединений.

Методом РСЛ выявлена природа связей и опродалена специфика строения 1-(метш]ентрифо1шлфосфаран)-1-бораадамантана, аналогичного комплекса 3-борагомоодамантана, а такжо цис-днмера 4-аза-З-бо-рагомоадамантана.

. Практическая ценность работы. Разработан самый аффективный в настоящее время препаративный метод получешш 1-азаадамантана. Этт л способом синтезировано также три ранее неизвестных мотилышх производных этбго каркасного амина.

Установлено, что 1-азаадамантан, его гидрохлорид и фосфонаце-ат, а также комплекс 1-аминоадамантана с 4-окса-З-Оорагомоадаман-аном обладают ингибирупцим и инактивирупцим действием на вирусы риппа птиц и инфекциогаюго ларинготрахеита птиц; на их основе озмокно создание антивирусных химиопрепаратов (испытание проведе-о во ВНИИ ветеринарной вирусологии и микробиологии, г.Покров, ладимирской области).

Публикация и апробация работы. По теме диссертации опублико-ано 9 статей и тезисы 9 докладов. Результаты исследований доклеивались на VI (г.Бехин, Чехословакия, 1987 г.) п VII (г.Торунь, эльша, 1990 г.) Международных конференциях по химии бора (ШЕВО-ЭН), V симпозиуме ИШАК по применению металлоорганической химии в рганическом синтезе (ОКСОЭ-У) (Флоренция, Италия, 1989), 17 С.Киев, 1986 г.), V (г.Куйбышев, 1989 г.) и VI (г.Волгоград, 1992 .) конференциях по перспективам развития химии и практического рименения каркасных соединений, Всесоюзном меюшститутском кол-эквиуме по борорганической химии (г.Москва, 1983 г.), на Юбилой-эй научной конференции,' посвященной 50-летию ИОХ АН СССР (1984 .), на конкурсе молодых ученых ИОХ (1990 г., 2-е место).

Структура и объем работы. Диссертация изложена на страга!-IX маптнописного текста, содержит 41 таблицу и состоит из введе-!Я, трех глав, выводов и списка литературы, включающего 236 на-«енований.

Первая глава представляет собой обзор литературы, посвященной »тодам получения и химическим превращениям 1-гетероадамантапов. > второй главе обсуждаются результаты, полученные в роботе. В ютьзй 1'лоБв приводится описание эксперимента. 3 приложешт пред-•авлены данные физико-химических методов анализа новых соодине -гй.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ. 1. Реакция 1-бораадамантана с илидами фосфора. Получение и свойст* ва 4-алкил-З-борагомоадамантанов.

Реакция 1-борвадамантана с илидами является удобным методок селективного расширения одного из боринановых колец и перехода № другой полиэдрической системе - 3-борагомоадамантану.

Нами установлено, что при обработке тетрагидрофуранового комплекса 1 еквимолышми количествами фосфоранов 2а-й гладко получаются соответствующие цвиттер-иошше аддукты За-й.

t

+ Ph3P=CHR

2a-d

20°С THF

П-CH-PPha J

-В.

ю

В % <Jl,B

За, Н 02 -17.7

b, Ue 04 -16.5

С, Et 70 -16.4

d,"Pr 07 -16.2

Эо-d

Беташш ЗЬ-d представляют собой устойчивые при нормальных условиях кристаллические вещества, которые, однако, при нагревании в кипящем PliCl претерпевают 1,2-анионотропную перегруппировку. Благодаря симметрии 1-бораадампнтанового каркаса миграция любой из связанных с .бором циклических углеводородных групп приводит к

единственному продукту. Первоначально образующиеся трифешмфосфи-

11

новые комплексы 4b-d (О В = +10 т +11 м.д.) при нагревании в вакууме диссоциируют с образованием 4-влкил-З-Сорагомопдпмантанов 5b-d.

П

R-CH-PPh3 _1 ч

п

130°С

"FhCP

Ph3P

I

¡l 7.

6b, Me 65

С, Et 47

d, nPr 61

ЗЬ-d 4b-d 6b-d

Первый член этого ряда - 1-(Метилонтрифони.га1осфоран)-1-Сора-

1амантвн За - перегруппировывается только выше 200°0. В таких ютких условиях образовавшийся 3-борагомоадамантан 7 разлагается потому получить это соединение данным способом оказалооь невоз-)жным. Его аддукт с метилентрифешифосфораном 8 (0**В « -14.2 м. ,) нам удалось приготовить с выходом 76* по следующей схеме:

О *

ивзИСНа

НМе3

МвзНСНз О НС1/Е1еО| Г/ О —20°С 20°С Р^у

СНа-РРЬз .1

РЬ3Р-СН8 20°С

16 7 е (7вх)

Методом РСА в ИНЭОС РАН Ю.Т.Стручковым о сотрудниками были ределены молекулярные структуры бетаинов За и 8, их основные ометрические параметры приведены в гл.4, стр.19.

Нужно отметить, что до нашего исследования аддукты триалкил-ранов с фосфорными илидами известны не были.

Повышенная склонность 1-бораадаыантана и 3-борагомоадамантана комплексообразованию, а тонко необычность многих других их ойств по сравнении с ациклическими аналогами объясняются специ-кой строения. Из-за байеровского напряжения трехвалентный атом ра в этих полиэдранах находится в необычном для себя тетраго-льном состоянии, т.о. его электронная структура уже подготовлена координации.

< 1

С пиридином бораны 5Ь-а образуют прочные комплексы 9Ь-й (О В От+1 м.д.), на диссоцгагрующие при перегонке в вакууме.

-а

Ру

С17НзбС00Н 100—250°С

<снг)3н

К %,9 Г.. 10

b, Ме 00 63

c, Е1 вб ь'г в."Рг .98 78

5Ъ-<1

ЮЬ-й

Исчерпывавдий ацидолиз соединений 5Ь-Д стеариновой кислото при 250°С приводит к хроматографиче лш чистым 1-алкил-цис,цис-3,Б диметилциклогексанам ЮЬ-й.

З-Метил-З-борагомоадамантанаты лития 12а,Ь (01АВ = -18.9 м д.) с одинаковыми заместителями в положении 4 (И = Н, СН3) при об работке хлористым ацетилом, подобно аналогичным 1-бораадамантано вым солям (Б.М.Михайлов, М.Е.Гурский, Т.В.Потапова, А.С.Шашков 1980 г.), претерпевают региоселективный р-гидридный отрыв. В хода реакции, протекающей при 0-5°С, выступающий в роли акцептора гидрид-иона АсС1 восстанавливается до эталацетата. Описашшй процеа представляет собой новый путь к 3-борабициклоС4.3.1]деканам 14а,Ь

Иб.Ъ 12а,Ъ _ 13а,Ь " 14а,Ъ

Осуществить подобный гидридный сдвиг ("дегадроборирование") 1 случае бицгаслов 14а,Ь не удается: обработка боратов 15а,Ь (011В = -19 м.д.) хлористым ацетилом приводит не к диенам 1ба,Ь, а к' исходным 14а,Ь и ацетону. Т.е., в данном случае млеет место друго£ тип превращений, сходный с реакцией Гриньяра.

V11 и„ V, - У

р - & ' * ¿г

14а,Ь I | 1ба,Ь 16а,Ь

I ЛсС1 |

-АсМе

Ат-комгиексы, полученные действием МеЫ на 4-ал1сил-3-бораго-

и

-ИС1 -АсИ

И. .и £

Й

ь. II Ъ, «в

И

14а, Н Ь, М«

оадамантаны 5Ь-в реагируют с хлористым ацетилом не региоселектив-о, образуя смесь продуктов.

. Трансформация 1-бораадамантанов в 1-азаадамантанн.

Существует два метода прямого замещения бора в органоборанах а азот, ключевой стадией которых является 1,2-анионотропная пере-руппировка.

Первый способ заключается в обработке борорганических соеди-эний хлорашшом или О-производшши гидроксилашша (1;°<20оС) и ис-эльзуется для синтеза первичных аминов.

О + н?о

}3В + МН2Х -- ЯгВ-ИПа1* -- ПгВ-Ш1гй X 1иШг

Второй основан на реакции органоборанов с органическими ази-змп (130°С для П^В) п применяется для получения вторичных ошшов.

, ^ О -Ыа I "гО I К3В + П N3 ---—- ИгЕЗ-НКи -- ЯК N11

■ К'

Первоначально мы пытались осуществить превращение 1-бораада-яггана в 1-азаадамантан на основе элоктрофилыгаго вминирования юродством МИ2С1, так как этот метод представлялся нам наиболее остым.

2.1Электрр^ильное амшпгровонио. 1 -борап.дпмпнтпня хлр{)пчппгсм. Получете_дилера 4-аза-^^

11

При обработке аммиачного кошлекса 17 (О В = -9.8 м.д.)

створом гипохлорита натрия образуется адцукт 18, который в ре-

льтате полярной 1,2-миграции и последующего гидролиза дает внут-

11

комплексную диалкилборную кислоту 19 (0ААВ = +1.7 м.д.). с выхо-« 58?.

Q

I

.в

NH3 В.

JQ 20°C JQ

NaOCl^ 20°C

1

17

NHa 18

HaO

OH

i—HH8

19(бвх)

Строение кислоты 19 подтверждено физико-химическими методами, а также рядом химических превращений. Бе окисление привело к ами-нодиолу 20, а втерификация - к эфирам 21а,Ь.

sNHg 20 (85%)

Н3Оа 01Г

ОН 0

R0H

10

OR

tj

21а, b

R К <J> 81a, Ue 02 +3

b,nBu во +з

В отличие от метилового вфлра 21а, возгоняющегося в вакуум! без изменения, при нагревании соединений 19 и 21 b при пошшешкм давлении (180°С, 1.6 мм) отщепляется вода или бутвнол и получаете) димер 4-аза-З-борагомоадамантана 22 (выход 80ж на 19 и 35* hi 21b).

ОН

- — NH2

О 10

180°С -1IZ0

1В0°С -BuOII

ОВи 1 —>Ш2

О

21Ь

Соединение 22 обладает рядом 1штересных особенностей, выделя

щих его из класса вминодиалкилборанов. Во-первых, по дашшм ИК 11

ШР В II масс-спектроскопии, димер 22 практически не склонен ; диссоциации, даже в высоком вакууме и в разбавленных растворах Кроме того, по'сравнению с обычными аминоборанами, он химическ

есьма инертен: не окисляется перекисью водорода в щелочной среде, е реагирует о водой и метанолом даке при 65°С.

Для полиэдрана 22 возможно существование двух типов цикличес-их фрагментов, соответствующих цис- и транс-располопешго атомов одорода относительно центрального четырехчленного цшша В2Н2-

1 Г И 1 1 И

22а 22Ъ

1 11 п

Кок следует из Н, В и С ЯМР спектров, при трансишуляр-

оП циклизации 19 и 21Ь, действительно, получается два соединения

2а (О^В = +0.4 м.д.) и 22Ь (0ИВ = -0.6 м.д.) с близют.ш химп-1 п

о сними сдвигами (И и С), причем одно из них существешю првоб-адоот (соотношение 22a:22b составляет примерло 8:1). Кипячение в щ'лимэ в точение 3 ч. доот практически чистый термодинамический нс-продукт 22а, строетш которого подтворздепо ронтгеноотруктур-им анализом (стр.19,20).

Долее наш сила предпринято попытка трансформировать внутри-змплексный З-борабициклоСЗ.З.1]нонан 19 в З-азабицинло(3.3.1]-знаковое производное 23 действием еще одного моля HaOCl на 19. цнако она но удалась, так кок оказалось, что в соединении 19 сея-и В-С окисляются быстрее, чем фрагмент N-H трансформируется в II-1, и вместо ожидаемого продукта 23 образуется пминодиол .20. Димер 2 в аналогичных условиях остается неизменным.

£гХ й* У (Й

10 23 • 23

3-Азабицикло13.3.1]нонан 23 и его аналоги, между тем, пред ставляют собой весьма перспективные промежуточные продукты в син тезе 1-азаадамантана, так как могут быть легко трансформированы 1 последний путем окисления-циклизации.

Убедившись в невозможности построения 3-аза0ицикло(3.3.1}но-нановой, а следовательно, и 1-азаадамантановой системы на основ« влектрофилыюго аминирования 1-бораадамантана хлорамином, мы разработали иную стратегию синтеза. Она базируется на реакции алкил-боранов с органическими азидами (стр.7) и включает три стадии: 1; моноиодирование ат-комплексов 1-бораадамантана, 2) реакцию образовавшегося 7а-иодметил-3-борабицикло[3.3.1Знонана 25 с МаМ3, приводящую (после окисления) к бициклическому аминоспирту 26 и 3) трансаннулярную циклизацию последнего в целевой 27.

? ■ х

в в Гт н

ДУ' ^^ Й.м-он" Др

24, Й - Ы.Ыа 26 20 27

Рассмотрим более подробно первый и второй этапы созданной методологии.

2.2.„ Иодирование ат-комплексов,м 1-бораадамантана.

Реакции 1-метокси- (24а) и 1-метил-1-0ораадамантаната лития (24Ь) с иодом протекают в мягких условиях (-30°С для 24а и -70°С для 24Ь/ и приводят с хорошими выходами (65-75%) к 7а-иодметил-3-

ЗорабициклоС3.3.1Знонанам 25а,Ь.

£ -I * »

1 24а,Ь гва.Ъ

При дальнейшем иодировании бициклического борана 25а (0°С) в грисутствии моля метилата лития получается смесь борорганических юединений, одним из которых является ожидаемый продукт дииодиро-)вния 28 (40%). Окисление последнего привело с выходом 60% к спир-•у 29, содержащему две иодметильные группы.

/ОМе ,В(0Ме)г

1а . Г1 н2ог

¡у*

МеОЫ Г^О ЫаОН

30 (75Я) 2ба

В результате побочной реакции нуклеофильного замещения иода в 5а на метоксильную группу, протекающей при -30°С, образуется ди-етоксильное производное 30. Нам удалось найти условия иодирования етрагидрофуранового комплекса 1, при которых Соран 30 становится сновным продуктом и его выход достигает 75%.

Высокая склонность иода в бициклононане 25а к нуклеофильному амещенив долаот последний удобным промежуточным соедине!шем в тиезо 1-аззэдамантана, а также новых борорганических гетерополи-дранов с гомоадвмантановым скелетом, что и было использовано в вльнейшем.

2.3. Синтез 1-:азаадамг.нтанп и его С-метилышх ^¡«¡».одтих из 1-бораэдамантанрвнх соедине;шй.

Все известные до настоящего исследования способы конструиро-

вания 1-азвадамантавового каркаса многостадийны и малоэффективны (7-9 стадий, общий выход 4-6%). Используя результаты, полученные при изучении иодирования ат-комплексов 1-бораадамантана, мы разработали лучший на сегодняшний день метод синтеза 1-азаадамантана, ключевой отадией которого является внутримолекулярный вариант реакции органоборанов с алкилазидами (стр.7).

Вг

3 стадии 607.

О »

В.

29

3 стадии 46%

ю

27

На первом етапе в качестве - стартового соединения был использован легкодоступный боран 25а. Реакция иодида 25а о Иа^, протекающая в ДМФА при 130°С и включающая последовательные стадии нук-леофилыюго замещения иода на азидаую группу и 1,2-анионотропную перегруппировку (31}, привела к аминоборану 32. Окислением последнего (без выделения) щелочной перекисью водорода был получен бици-клический аминоспирт 26, трансаннулярная циклизация которого под действием Б0012 привела к 1-азаадамантану 27.

ОЫе

У

I НаМз

вик,1зо°с

.в—М-М^И

-Н8

,0Ыв

о

НаОа, МвОН

26а

11вО-.011«

У

ОЫе Н20а НаОН

Д

31

ОЫе

32

■к

во

1.80С1| г.МаО»

30

НО ОН 33 (гох)

87 (гох)

Выход бицикла 26 из борана 25а при использовании этой методней составляет, однако, всего 20% из-за протекания ряда побочных троцессов. Одним из них является конкурентная реакция нуклеофиль-юго замещения иода на метоксил (некоторое количество метилат-1нионов образуется в реакционной смеси, по-видимому, в результате )бмена МеО-группы при боре на азид). Получавдееся диметоксильное [роизводное 30 при окислении дает диол 33.

Для увеличения выхода 26 мы пытались провести реакцию в более [ягких условиях, в частности, использовали метод мек$азного ката-

иза (ксилол - вода, Ви4Н I). Однако, выход аминоспирта 26 в этом ¡лучае не увеличился, а наоборот снизился до 6-10*. Вместе с тем, з продуктов денной реакции после окисления был выделен комплекс -окса-3-борагомоадамантана 35.

Это соединение получается следующим образом. Оставшийся в ре-кционной смеси исходный иодсодержащий боран 25а подвергается гцэ-эчному гидролизу (I —» ОН) с последующей внутримолекулярной цик-язацией, приводящей к димеру 34. Последний реагирует с образовав-имея аминоспиртом 26, давая не окисляющийся в условиях окспери-знта аддукт 35.

Следует подчеркнуть, что здесь нам впервые удалось выделить и сарактеризовать 4-окса-З-борагомоадамантановое производное в мо-змерной форме. Этот неожидаштый успех послужил толчком для синте-1 целой серии подобных соединений, о чем более подробно говорится главе 3 (стр.16,17).

ОМе

Ь

0 целью увеличения выхода 1-азаадамантана наш был проведен ряд дополнительных экспериментов. Сказалось, что выделение промежуточного оициклического борана 25а не является обязательным. Наилучшим оказался метод синтеза, заключающийся в обработке тетрагид-рофуранового комплекса 1 иодом в присутствии избытка азида натрия (3 моля). В этом случае стадии иодирования 1-бораадамантана и трансформации 3-борабициклоС3.3.1]нонановой системы (36) в 3-аза-бициклоСЗ.З.1]нонановую (26) последовательно реализуются в одной колбе.

I

.в

_1а

в.

оя,го°с ¿У М" -ым

,N3

и

НаЫ3

Вв,ао°с

,N3

ьг

24о

ЯН

30

37

Г/^1 1.80С|г (?

^снгон

н2о8

ЫаОН

87 (46Х)

О

Рд.80°С -М8

ав за 37в

Азид-ион оказался достаточно сильным основанием для образования ат-комплекса 24с (О1^ = -6.3 м.д.), который, быстро реагирует о иодом при комнатной температуре. В образующемся промежуточно бо-ране 36 атом иода легко замещается на N3 с образованием диазидного производного 37.

Внутримолекулярная 1,2-анионотропная перегруппировка (37а) о последующим окислением и трансаннулярной циклизацией по уже отработанным нами методикам приводит к 1-азаадамантану 27 с выходом 45%.

Эту многостадийную реакцию мы проводили в различных растворителях (диметилформамид, диглйм, этанол). Наилучшим оказался ди-

глим, в котором один моль азота выделяется при 7Б-80°0, выход аыи-носпирта 26 после окисления борана 38 составляет 4БХ. В диметил-формамиде (100°С) образуется большое количество побочных продуктов, а в кипящем этаноле (80°С) реакция останавливается на стадии "иодирования В-С связи"; нуклеофшьное ввмещение иода на Ид-группу не происходит.

Если реакционную смесь в диглиме сразу не окиолять, а выдер-кать несколько дней в холодильнике при 0-Б°С, то из нее выпадает осадок интересного внутрикомплексного боразотного производного 39 (О^В = +3.8 м.д.), в котором о атомом бора связано две Ид-группы. Последний, по-видимому, получается в результате расщепления циклической В-И связи в 38 азидоводородной кислотой, которая образуется при частичном гидролизе азидоборана следами влаги).

/N3

»1_о

Н /а Н /оив

НН3| /"Л"* 2МеОЫа ^^

30 . 30 (б%) 40 (80%)

В отличие от обычных азидов бора ^В-Ид, бурно разлагающихся при 100 - 1Б0°С, соединение 39 термически устойчиво до 2Б0°С. Его обработка двумя молями метилата натрия приводит к диметоксильному •производному 40 (О^В = +7.1 м.д.).

На основании созданной методологии из 2-метил- (41а), 2,2-ди-метил- (41Ь) и 3,Б-диметил- (41с) 1-бораадамантана синтезированы неизвестные ранее гомологи 1-азаадамантана 42а-с.

О 0 0 -Не б "е

41а 42а (36%) 41Ь «Ъ (30%)

-160 о . .-===. ф

и* Не

41о 42с (16%)

Таким образом, нами разработан общий метод трансформации 1-бораадамантанов в 1-азвадамантаны. Интересно отметить, что соот-ветствупцие пары соединений 41а-с и 42а-с являются как бы "электронными антагонистами": при идентичном углеродном скелете атом бора о его вакантной орбиталыэ заменяется на азот, обладающий свободной электронной парой. Т.е., от 1-бораадамантановой системы, которую можно рассматривать как изоэлектронное подобие 1-адаман-тильного карбкатиона, мы переходим к модели соответствующего карбаниона - 1-взаадамантановой структуре.

3.Синтез аминных комплоксов 4-окса- и 4-тиа-З-борагомоадамантана - новых напрякешшх гетерокаркасных органоборанов.

3-Метокси-7а-иодметил-3-борабицикло[3.3.1]нонан 25а,. полученный моноиодированием 1-метокси-1-бораадамантаната лития 24а, был использован также в качестве стартового вещества для синтеза новых гетерополиэдрических систем - аминных комплексов 4-окса- и 4-тиа-З-борагомоадамантана. Отметим, что 4-окса-З-борагомовдвмантан ранее был известен только в виде димера 34 (Б.М.Михайлов, Л.С.Васильев, В.В.Веселовский, К.Л.Черкасова, 1981 г.), соединения с 4-тиа-3-борагокоадамантановым каркасом синтезированы впервые.

Мы установили, что иодид 25а гладко гидролизуется в щелочной среде с образованием димера 34. Конверсия последнего в комплексы 43 осуществлялась двумя способами: 1) прямым действием на соединение 34 большого избытка амина и 2) его трансформацией сначала в

ат-комплеко 44 и последующей обработкой соответствующей солянокислой аммонийной солью. Второй метод более удобен в тех случаях, когда используемый амин труднодоступен или удаление его избытка сопряжено с препаративными трудностями.

ь

4-с

В

36; 43в,Ь

(1)

I 1

Ь'НС1 -ЫаС!

43Ь-с1

Ш2' ^Ж

(2)

Ь - Ые3Н(П), Ру(Ь), нмЗ (с), ^ (а). Д] ОС)

^СН20Н

Такими способами наш синтезировано пять мономерных комплексов 4-окса-З-борагомоадамантана (35 , 43а-<1).

Далее была разработана методика синтеза 4-тиа-аналогов поли-едранов 43. Подвижный атом иода в 25а легко замещается на меркап-то-группу действием ИаБН в ДМФА при 20°С. Последующий гидролиз реакционной смеси приводит к 3-гидрокси-7а-меркаптометил-3-бораби-цикло[3.3.1)нонану 45 (60%). Реакция в ДМСО проходит менее гладко, что обусловлено частичным окислением тиольных групп (образуется дисульфид 46).

^ие ■ /0Н

+ 46 -¿У /У

28а 45 (вот.)

Продуктом этерификации диалкилборной кислоты 45 метанолом в

присутствии молекулярных сит 4А является метиловый эфир 47. При его трансаннулярной циклизации под действием различных аминов образуются комплексы о 4-тиа-З-борагомоадамантановым каркасом 48а-с.

Попытки выделить 4-тиа-3-0орагомоадамантан в индивидуальном состоянии (в виде димера или мономера) к успеху не привели.

4. Рентгеноструктурное исследование новых полиэдрических органобо-ранов: метилентрифенилфосфорановых комплексов 1-бораадамантана и и 3-борагомоадамантана, цис-димера 4-аза-З-борагомоадамантана.

Для окончательного решения вопроса о строении впервые полученных каркасных органоборанов За, В и 22 в ИНЭОС РАН Ю.Т.Стручковым, А.И.Яновским и сотрудниками было проведено их рентгеноструктурное исследование.

В аддуктах За и 8 наибольший интерес представляет строение центрального узла Р-С-В. Исследование подтвердило предполагаемый цвиттер-ионный характер данных комплексов с положительным зарядом на атоме Р и отрицательным - на атоме В (О^В = -15 -г -17 м.д.).

о

4В

47 (77Х) 48а-о

I

СНг-РРЬ3

и +

сНг-РРЬз

СНг-РРЬ3

I

За

49

¿(В-Си)=1.603(5)Х <1(Р-Сп)=1.76в(3)Х и(РСпВ)=122.3(2'}°

сЦВ-С12)--1,695(3)Х <ЦС4-С®)- 1.Б1 1(3)А а(Р-С12)= 1.769(2)Х с) (С® - С®) «1.4 87(3) X о(РС12В)-123.3(1)° Торс, угод ВС4СГ>С°~

-1С.3(2)°

В то же время ряд геометрических параметров свидетельствует о заметной делокализащш отрицательного заряда между бором и центральным углеродным атомом, т.е. наблюдается значительный вклад

формы "закомплексованного илида" (49 и 50 соответственно). Рассто-

о о

яние Р-СН2 составляет 1.766(3) А для За и 1.769(2) А для 8 и хотя

существенно превышает среднюю длину илидной связи (1.71 А), замет-

о

но меньше обычного для солей фосфония значения 1.80 А. Валентный угол РСВ (122.3(2)° для За и 123.3(1)° для 8) также сильно отличается от идеального тетраэдрического.

Делокализация заряда в сторону "илидной формы" приводит к увеличению расстояния В-С в центральном узле по сравнению о соответствующими связями В-С в трициклических ядрах рассматриваемых о

молекул (на 0.04-0.07 А).

По сравнению о За в молекуле 8 наблюдается некоторое напряжение трициклического углеродного скелета, вызванное введением диме-

тиленового звена. Это приводит к уменьшению длин связей 04-Сб ^ я 0

1.511(3) и С -С 1.487(3) А (средняя длина остальных циклических

о

С-С связей в 8 составляет 1.529 А, в За аналогичный параметр равен о

1.528 А).

По этой же причине средняя длина циклической связи В-С в 8 о ' о

увеличена до 1.638 А, в то время как в За она составляет 1.628 А.

Соединение 22а представляет собой второй пример (после димера

4-окса-З-борагомоадамантана 34) структурно исследованного борана с

4-гетеро-З-борагомоадамантановым каркасом.

2

22а 34

а(В3-Ы4) = 1.617(2)1 ш(В3М4В3')-в9.3(1)° (1(сг-в3) - 1.597(3)А и(М4В3И4') = ВВ.6(1)°

-20В то время как в боркислородном производном 34 "гомо-мостик". В0С5С6 практически плоский, в аминоборане 22а аналогичное звено имеет зигзагообразную форму; соответствующий торсионный угол составляет 41-42°. Такое скручивание связано о присутствием атома Н при имеющем пирамидальное окру же шю атоме N и отталкиванием этого водорода от соседней метиленовой группы. В бетаине 0 значение аналогичного параметра является промежуточным - 10.3°. Из-за такой геометрии в соединениях 8 и 22 отсутствует плоскость симметрии второго порядка, тогда как в 34 она имеется и проходит через атомы В0СбС6С9.

Центральная часть молекулы 22а представляет собой заметно неплоский четырехчленный цикл В2П2, перегнутый по диагонали Н-1! на 21.1(3)°. Длины связей В-Н £ 1.610(2)-1,626(2) Л | близки к обычным значениям для димерных вмшюборанов (1.615 - 1.620 Л).

5. Биологическая активность 1-азаздамантана, его солой и комплекса 4-окса-З-борагомоадамантано о 1-аминоадамантаном.

Во Всероссийском нвучно-исследоватольском институте, ветеринарной вирусологии и микробиологии (г.Покров, Владимирской области) А.В.Киселевым, М.М.Зубаировым и И.В.Беляевой было исгштано ви-русстатическое (ингабирунцоо) и вирулицидное (инактивирующее) действие 1-азаадамамантана 27, его гидрохлорида 27а и фосфонацетата 27Ь, а такие аддукта 4-окса-З-борагомоадамантана с 1-аминоадаман-таном 43(1.

Испытания проводились с вирусами гриппа птиц (ВГП) и инфекционного ларинготрахеита птиц (ИЛТ) на 10-дневных куриных эмбрионах (КЭ).

В экспериментах на КЭ, зараженных ВГП, соединение 27а в дозе 250 мкг/КЭ и соединение 43(1 в дозе 500 мкг/КЭ предохраняли от ги-

бвли 10» КЗ при 100%-ной гибели в контроле. Соединение 43(1 в дозе БОО мкг/мл и экспозиции 24 часа инактивировало ВГП на 6.25 ЭДДвд (эмбриональных летальных доз). В экспериментах на КЗ, зараженных вирусом ИЛТ, соединение 27 в дозе БОО мкг/КЭ и соединение 27Ь в дозе 4000 мкг/КЭ подавляли образование бляшек на 25* и 46%, соответственно, при 100%-ном образовании бляшек вируса ИЛТ в контроле.

В результате проведенных испытаний установлено, что вышеуказанные соединения проявили антивирусное действие против РНК -(ВГП) и ДНК - (ИЛТ) - содержащих вирусов. На их основе возможно получение антивирусных химиопрепаратов.

ВЫВОДЫ

1. Разработан удобный метод получения ранее неизвестных 4-ал-кил-З-борагомоадамантанов, основанный на реакции 1-бораадамантана о шшдами фосфора.

2. Найдено, что З-метил-З-борагомоадамантанаты лития под действием Ас01 претерпевают р-гидридный перенос ("дегидроборирова-ние"). Эта реакция представляет новый путь к 8-метилен-З-бораби-цшсло! 4.3.1 ¡деканам.

3. Впервые проведено влектрофилыюе аминирование 1-бораада-'чмантана хлорамином 1п о1Ш. На основе этой реакции синтезирован

димер 4-аза-З-борагомоадамантана, обладающий необычной химической устойчивостью.

4. Изучено иодировашю 1-бораадамантана в присутствии различных оснований. Показано, что

-реакщш 1-алкил- и 1-алкоксил-1-бораадамантанатов с одним молем иода протекают с разрывом одного из боршюновых колец и приводят к соответствующим 7а-иодмвтил-3-борабицикло[3.3.11нонанам -

перспективным полупродуктам в полиэдрическом синтезе; .

-дииодирование-окисление 1-0ораадамантана в присутствии мети-лата лития или натрия является удобным методом получения цис-1,3-ди(подметил)-цис-Б-замещенных циклогексана;

5. Разработан новый (самый эффективный на сегодняшний день) препаративный метод трансформации 1-бораадвмантана в 1-азаадаман-тан. Ключевой стадией является иодирование тетрагидрофуранового комплекса 1-бораадамантана в присутствии 3 молей NaN3. Созданная методология применена для получения ранее неизвестных 2-метил, 2, 2- и 3,5-дкметил 1-азаадамантанов с удовлетворителышм общим выходом.

6. lía основе продуктов моноиодирования ат-комплексов 1-бораадамантана впервые синтезированы амшшые комплексы 4-окса- и 4-тиа-3-борагомоадамантана. Последние являются также первыми представителями нового класса напряженных гетерокарквсных органобора-нов.

7. Методом рентгеноструктурного анализа определены молекулярные параметры трех впервые полученных борорганичеисих полиэдранов: 1~метиленфосфоран-1-бораодамантана, З-метиленфосфоран-З-борагомо-одамантана и димера 4-оза-З-борагомоадамантана.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

1. MlWmllov В.М., Gurskll М.Е., Pershln D.G. Iodlnatlon оГ Ate Complex'-п of 1-Boraadamantane // J. Organometallic. Chem.-1983. -V.246.-Ä 1.-P.19-27.

2. Gurskll M.E., Pershln D.G., Mlkhallov 3.M. Reaction of 1-Boraadamantane with Phosphorus Ylldes. Synthesis of 4-Alkyl-3-bora-homoadamantanes // J. Organometallic. Chem.-1984.-V.260.-M. -P.17-23. .

-233. Сергеева М.В., Яновский М.В., Стручков Ю.Т., Михайлов Б.М., Гурский М.Е., Першин Д.Г. Молекулярная и кристаллическая структуре 1-(метилентрифенилфосфоран)-1-<Зрраад8мантана. Иав.АН СССР. Сер.хим.-1985.-Л И.-С.2483-2487.

4. Михайлов Б.М., Баранин С.В., Васильев Л.С., ВеселовскиЛ В.В., Гурский М.Е., Першин Д.Г. З-Борагомоадамантан - новая каркаснвя гетероциклическая система // Тез. докл. на IV Всесоюзной конференции "Перспективы развития химии каркасных соединений и их применения в отраслях промышленности". - Киев. 1985. С.18.

5. Bubnov Yu.N., Guraltll М.Е., Grandberg A.I., Pershln D.G. Reglo-selectlve p-Hydrlde Transfer In Reactions of Ate Complexes of Boron Blcycllc and Cage Compounds. Synthesis of Methylencyclo-hexane Derivatives // Tetrahedron.-1986.-V.42.-P.1079-1091.

6. Perahln D.G., Gurskll M.E., Bubnov Yu.H. Ate Complexes of 3-Bo-rahomoadamantane. The Sixth International Meeting om Bornn Chemistry (IMEBOROII-VI). - Behln, Chehoalovakla. 1987. P.71.

7. Бубнов Ю.П., Гурский М.Е., Першин Д.Г. Новый синтез 1-азаада-мантана из 1-бораадамантана // Изв.АН СССР. Сер.хим.-1989.-J4 4. -С.952.

8. Гурский М.Е., Бубнов Ю.Н., Першин Д.Г.., Поляков А.В., Яновский А.И., Стручков Ю.Т. Синтез и молекулярная структура димера 4-аза-3-борагомоадамантана // Металлооргатшческая химия,-1989,-Т. 2.-Л 5.-С.1071-1078.

9. Гурский М.Е., Першин Д.Г., Бубнов Ю.Н. Новый синтез 1-азаада-мантана из 1-бораадамантана // Тез. докл. на V Всесоюзной кон-ференщш "Перспоктивы развития химии каркасных соединений и их применения в народном хозяйстве". - КуПСшаеп. 1985. С.20.

10.Гурский М.Е., Першин Д.Г., Бубнов Ю.Н., Поляков А.В., Яновский А.И., Стручков Ю.Т. Синтез и молекулярная структура 3-(метилен-

трифенилфосфоран-Й-борагомоадамантана // Тез. докл. на V Всесоюзной конференции "Перспективы развития химии каркасных соединений и их применения в народном хозяйстве". - Куйбышев. 1985. С.21.

11.Bubnov YU.N., Curskll Ы.Е., Grandberg A.I., Gelderlkh A.V.,

. Pershln D.O., Potapova T.V. Synthesle ol Cyclic and Cage Compounds via Allylboron-acetylene Condensation // Fifth IUPAC Symposium on Organometallic Chemistry Directed toward Organic Synthesis (OMCOS-V). Florence, Italy. 1989. PS-1-26.

12.Gurskll M.E., Pershln D.O., Bubnov Yu.N. A Novel Synthesis of 1-azaadamantane from 1-Boraadamantane. The Seventh International Meeting om Boron Chemistry (IMEBORON-VII). - Torun, Poland. 1987. CB-11.

13.Bubnov YU.N., Gurskll H.E., Pershln D.G. 4-Hetero-3-borahomo-adamantanes - a Novel Class of Cage Organoboranes. The Seventh International Meeting om Boron Chemletry (IMEBORON-VII). - To-run, Poland. 1987. CB-11.

14.Bubnov Yu.N., Gurskll Ы.Е., Pershln D.G. A Novel Method of Synthesis of 1-Azaadamantane from 1-Boraadamantane // J. Organometallic. Chem.-1991 ,-V.412,-JS 1.-P.1-8.

15.Бубнов D.H., Гурский M.E., Першш Д.Г., Поляков А.В., Яновский А.В., Стручков Ю.Т. Сйштез и молекулярная структура 3-(ме.тилен-трифенилфосфоран)-3-борагомоадамантана // Металлоорганическая химия.-1991,-Т.4,-й 6,-0.1422-1426.

16.Bubnov Yu.N., Gurskll М.Е., Pershln D.G. Novel Strained Hetero-cage Organoboranes: Amine Complexes of 4-oxa- and 4-Thla-3-Bo-rahomoadamantane // Mendeleev Coimiun.-1992.-Ji 3.-P.151-153.

17.Бубнов Ю.Н., Гурский M.E., Партии Д.Г. Мономерные 4-окса- и 4-тиа-З-борагомоэдамантаны // Тез. докл. на VI конференции "Перс-

пективы развития химии и практического применения каркасных соединений". - Волгоград. 1992. 0.3. 1(3.Бубнов Ю.Н., Гурский М.Е., Першин Д.Г. О-Алкильные производные 1-азаадамантана // Тез. докл. VI конференции "Перспективы развития химии и практического применения каркасных соединений". -Волгоград. 1992. С.6.