СПИРОЦИКЛИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ МЕЙЗЕНГЕЙМЕРА ПРИ ВНУТРИМОЛЕКУЛЯРНОМ АРОМАТИЧЕСКОМ НУКЛЕОФИЛЬНОМ ЗАМЕЩЕНИИ тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

/\-$£ЩоЦ

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи Валерий Михайлович МИ НОВ

СПИРОЦИКЛИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ МЕЙЗЕНГЕЙМЕРА ПРИ ВНУТРИМОЛЕКУЛЯРНОМ АРОМАТИЧЕСКОМ НУКЛЕОФИЛЬНОМ ЗАМЕЩЕНИИ

(02.00.03 — органическая химия)

Автореферат диссертаций на соискание ученой степени кандидата химических наук

МОСКВА -1977

Работа выполнена на кафедре органической химии Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени Сельскохозяйственной, Академии им. К.А.Тимирязева. На у чн ые рук о в од и гели: доктор химических наук, профессор «

Дрозд Виктор Николаевич, кандидат химических наук, доцент

Князев Виктор Николаевич. Официальные оппоненты: доктор химических наук, старший научный сотрудник

• Курц Александр Леонидович,

кандидат химических наук, старший научный сотрудник

Стоявович Феликс Маркелович.

Ведущее предприятие - Всесоюзный научный и проектный институт мономеров, г. Тула. .

Защита диссертации состоится т/и " ,\&71... 1977 г. в ( л . час. на заседании специализированного совета K-I20.35.04 при Московской сельскохозяйственной академии им* КД.Тимирязева.

Адрес: 125008,г.Ыосква А-8, ул. Тимирязевская, 49.

0 диссертацией можно ознакомиться в ШБ ТСХА.

Автореферат разослан "/) " .{ШЛЛгУ,.* !977.г.

Учений секретарь специализированного совета

ШШИСТЕГС1ВО СЕВЬСКОГО ХОеа1'£ТБЛ СССР МОСКОВСКАЯ ОРЕКЫА 5ЕНИНА И ОРЦЕНА ТЙДОБОГО КРАСНОГО ЗН А ЖНИ С85ЬСК0ХОЗЯЙСТБЕННАЯ АХЛЛЕШЮ вменв К.А .ТИМИРЯЗЕВА

Ни правах рувапвов

М1еп Ваяермй Ниайловп

СПИРОЦЙКЕИЧВСКИЕ ЕОМПЕНСЫ МЕЙЗЕНГВЙМКРА ПМ ВНЛРИЫСЯВКУЕЯРКОМ АРОМАТИЧЕСКОМ ШЕЕОФМЬНОМ 84ИЙКМЩ

(02.00.Ш - орхвввчвская хвмвя)

*л*орефера* , даооврпою »а овмкапи учвво! а8еМ*1 кавдвдат» ямячвоквх мук :

ты..,, ШЬ^ы-нл»

н&гкшо

Мвощг »1977

1 ОЩАЯ ХАРАКТЕШЛИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Среди реакций ароматического нук-лео£идьного замещения определенный интерес представляют внутримолекулярные реакции итого типа. Практический интерес к таким реакциям обусловлен тем, что они ведут к синтезу самых разнообразных гетероциклических систем; в последнее время синтетическая сфера этих реакций значительно расширена вследствие использования карбаниовов как нуклеоАллов, что позволяет конструировать и кар-боциклические системы. Исследование этих реакций перспективно и в теоретическом отношении, особенно для исследования образования и химического поведения промежуточных соединений, реааюсим образом определяющих выбор механизма реакции а обычно гораздо менее устоа-. чивых при межмолекудярнои протекании процесса. '

Работа выполнена по плану научно-исследовательских работ

кафедры'органической хеши ТСХА. . "'..•,. .......

Цель работы. Реакции внутримолекулярного ароматического нукдеоАильного,замещения, сротеващив по механизму Бя(АЕп ) , тесно связаны в теоретическом отношения с такими вопросами как образование промежуточных спиро-комалехсов Ыейзенгеймера в возможность протекания перегруппаревкя Сыайлса. В настоящей работе изучалась роль анионных спиросиклических» ' А-комплексов при внутримолекулярном ароматическом вуклеофольном замещения с вытеснением орто-нйтрогрупш и образованием бицикличееккх гетероциклических систем, содержала ароматическое кольцо, сочлененное о вести- и , семичлевныы гетероциклом с двумя гетероатомами. Исследовалась ./Устойчивость и реакционная способность спиро-комплексов в зависимости от структура эвена, связывающего гетероатош X к У, от природы, нуклеофияьности и основности:-»тих гетероатомоа.

Натчная новизна и практическая ценность _работы. На приведенной схемы ясно, что при синтезе би- и подищшических систем с двумя гетероатоыамн в одном цикле перегруппировка Смаклса мек-

ду доумя открытыми анионными формат протекает через промежуточное образование спироциклических авхокных о -коиплаксов} последние в ряде случаев могут быть зафиксированы как устойчивые соединения. Нроые того, era перегруппировка может предшествовать цак-ливацин с вытеснением группу Z , что в принципе приведет к образование двух региоизоиеров. Однако до вастояаего времени не удалось наблюдать таков дяхотокяи еря вцутрямолевудярдом ароматическом нуклеофа'льном замещении при X ф У| обычно образовывался только один циклический продукт*

На основание проведенных исследований'убедительно показано, что даже значительные различия в пуклеовальности X в У пе исключает возможности образования двух регяоазоыеров при внутримолекулярном ароматическом пуклео*идьнои аамеаении. На примере I - iJi-N-Й -8иииозтвл?ио)-2,4,6-трвнзтробензолоз найдена первая удобная модель, когда в зависимости от природы и условна реакции цвклизацзя может протекать как без, так и с предварительной перо-группировкой Скойлса. Получеги повие тззи спироцкклических коиа-дексов к'еВзентейнсра о пята- а сестичленвыиа лодьцзыз с гетероатомами X н У.

реакции внутримолекулярного замещения вироло исподьэухтся

для синтеза разнообразных производных тряциклических структур типа феноксазина, феноксатииаа, фенотназина в т.д.; в настоящей работе изучена возможность использования згой схемы для синтеза бяцивлических.структур. Анализ полученных результатов с прявло-ченвеи дятературвых данных позволяет оценить влияние строевяя исходного соединения, роль промежуточного спвро-коиплекса Каазен-гейыера я условий реакции ва ход процесса циклизации вря X л У.

Апробация работы я публикация результатов исследования. Основное содержание диссертации опубликовано в статьях я тезисах (см.ниже) и доложено на XI Менделеевском «езда по оСаея я прикладной химии в г.Алиа-Ауа в 1978 Г.

Объем работы» Диссертация состоят из введения, трех глав, выводов, списка литературы, изложенных ва 114 страницах иаяяво- ' васаого тенета, я приложения. В литературном обзора (глава I) изложен материал по внутримолекулярному пупяеофильному ароматическому оамеасако, протеяагзему по и'ехаяааму 8,^С/1Еп).Собствен-сна аксперинеятааьЕые дзаныо в ЕХ обсуждение.приведены в глава П диссертации. Q глава содержит описание спеперкиезта. Список во-пользоваявоЗ литературы вялвчаат 143 наименовазяв. В пряложезля вриведови спектры пір, вллюстрируЁсяа обсуждение результатов»

осаозаш содерхакйз работы

I. Сгткпопякдясоскив кошпгаксн Изйзевтеймера с дестичзеянии "[.З-ляохсааоЕим кольпоа.-Влияние иа хдкяческов пояадврзв •вявлеаня иетигт-шге групп в диоксаяогоо аОМІ др ц епиязи атомов яисдорода ва'серт

К пачалу ваааа робота пра изучения сянгоцзклаческях комалек-сов мз1зовтеймора основное внимание уделялось комплексам, которые содержала сятичдеянов кольцо с разллчпыка готороатомаии, спяро-

- з -

сочлеяеввое с поливитроцвклогексадиеватной системой. Была предпринята едввствеввая попытка получить спаро-вомпдекс с шеетичден-выи кольпом при ковденсации вмвридхлорида о 1,3-пропандитиолом, оказавшаяся безуспешной ( Chun. Сотни»,Г1Ъ"Ц. 6 7 2).

Исходя аз того, что спиро-коиплексы.с пяти член пи и и 1,3-ди-охсолааовым и 1,8-бенздасксолаповым кольцами стабильнее их S-ана-логов, решено было получать тривитроцакдогевсадиеаатииа сяиро-коиплекс о шеетичяеивым 1,3-дисзсавовым кольцом и изучить его свойства. i.Q5(S) 2.Ш5)

о

г

Н0г N01 N°l

I ' § • .

Ври обработке раствора I-С'У -оксвпрозокси)-2,4,6-трииитробензо-ха CD в трет.-бутиловом спирта трот.-бутилатой калия выпазает врасвовато-ораяхевиа осадок калиевой соля спиро-кокллекса СО. Заачевхя химических сдвигов протонов праведевы ва схеие в и.д. в шкале о , в скобках - иуяьтивлетвость сигналов. Устойчивость сяиро-коиплзкса (П) оказалась ВЕЛО, чем соответствусавго спиро-комплекса с 1,3-диоксолановим кольцом. ира растворении комплекса (П) я метанола о посдедугзвм содкислевкем через насколько минут в'растворе обнаружен £,4,6-тринитроаз8зод. Это свидетельствует о той, что спвро-хомпдехс СП) по уотоАчквости сравним с мех-молекулярвым 1,1-дяалкокса-комплексом квизеагеймера.

С атоа точки зрения было иатересно проверить, как влияет ва устойчивость спнро-компдекса СП) введение двух метильких групп в полохение 5 диоксавового кольца, Известно, "что ьо многих случаях введеахе лем.-диветильпцх групп облегчает циклизацию (эффект

- 4 -

Тсрпа-Ингольдэ). Калиевая соль спиро-кошшкса С1У) была получена пра добавления вхьяиолпрного количества трет.-бутйлата калия в раствору исходного 1-С л -окса- А Д-дгмегиляропо8Си>-2,4,&-трапатробгззсла СО).

& и Нг о си .00

Для выяснения вопроса об относительной стабильности еввро-коипгсксов СП) и С1У) бала приготоглеву раствори акввволпрша скэсеЗ елгро-кэаллёзса (Л) с »«кроы СЩ в евгро-воыялзкеа С1У) с іфїрои СІ) в Д1£0-</6 а во врамези свята спевтри ШР, Свазалось, что введение гем.-дкметальных групп нэ только во увеличивает, но, ваоберот, свилает стабивьаост* такого опвро-коиялзкеа.

№М< Ш Мі

П О. V*}

,у J 5 Ш

Так, спектр ШР смеса соединений СП) и СЩ в теченве дву* часов оставался без существенных изяеневвЯ, э то врввя как в спектре емвев СИ) + СБ в течение этого же периода интенсивное» сигнала и3л5л спиро-коиядевса С1У) С8.8В и.д.) уйеаягавас* почтя до нуля в постепенно усиливался сагзал протезов спвро-нонпзехса СП) ,£8.43 м.д.). Построение щделя Драйдинга епкро-коштлекса С1У) показало, что аксиальная метильная группа 5,5-дяиетил-1,&-дяоксанс-вого кольца пространственно расположена близко к орто-нитрогруп-пе. По*-вицииому, этот пространственный зф#вюг и является причв-

— .5 -

sot пониженной стабильности спяро-комплекса С1У) по сравнена» о комплексом СП).

Ыеньзая "устойчивость комплексов СП) и СУ) по сравнение со спиро-комядексоы с 1;3-диоксолаяовии кольцом проявляется и в той, что первые г отлетав от последнего подвергаются внутрммолекуляр-во! нукдеофильвой циклизации с вытаскеввеи орто-витрогрушш; образуется соответственно 6,8-дннитро-3,4-двгндро-2Н-1,5-бевзо-двоксепин СУ) и 6,8-динигро-8,3-дмметил-8,4-дигидро-2Н-1,5-бен80-дяокоевин СУД

К Н-

Ранее было упомянуто, что попытка подучить комплекс о 1,8-двтнановым кольцом, спвросочлевевныи с тривитроциклогекеадиенат-. во! системой, овазалась безуспешной. Ми вновь изучили эту реак-цмв.

Взаимодействием викридхяорида с 1,8-прог.авднтиолом в бензоле ж првсутствив трвэтиламина был получен ИСХОДНЫЙ І-С у -иеркая-топропнхтио)-2,4,6-тривитроббнзох СУП), но зафиксировать образование ва него спиро-коиплекса СУЩ методой ПЕР вам также не удалось. В электронной спектре, записанном сразу после смеленкя растворов в метаноле аквиколкрвых количеотв тиоа}нра СУП) и метидата ватрия или тризтнламина, наблюдаются две полосы поглодевия при 469 я 525 вм. Со временем ввтевсивность этих полос поглощения быстро падает, я в спектре появляется новая полоса - 317 ни, соответствующая циклическому продухту - 6,8-динитрЬ-3,4-дигидро-2Н-1,5-бенеодитиепину СІХ).

Одвой из основных причин понихенно».стабильности 5-содврка-авго веетичлевкого спиро-комплекса СУЯ) относительно аналогично- ' го О-содерхагего спиро-комалекса СП) может быть дополнительная стабилизация путем резонанса типа "двойная связь - ионная связь", который осуществляется в случав двух атомов кислорода, присоединенных к одному и тому хе насыщенному атому углерода, но затруднен в случае двух атомов серы. Меньшая стабильность яеетачлевно

го ссиро-вомддехса (УЗ > по сравненао со слиро-компдеясом о вятя-члешшм 1,Э-д2тволановым кольцом а основном обусловлена -внтро-вязвымя фавторауа. "

Весьма интересными о точки аревкя реакционной способности представзквтея случав, когда гетероатоми вохьда, езиросочлевевао-го о тргвитрогввлогевсадяеватвои свстемоВ, рз8лачкы» Это обуславливает аозмохаоотъ образезаявя двух' регвоаземвраих пвклвчееввх продуктов ерв взутримодевулярвса вукдео'илгвса замбзеняя орто-вятрогрувди; Поэтому било ресево ввучвт* псведеаве 1-Су-овсвЕро-пидтио>-2,4,6~трввятробевзола СО в реввдвя шутрзколевулярвого вувлеолгльвого вахсаеввя»

. При добввлеввв сезезаякя 18ор]ер СО па образует устохчв-гого согро-коиллавса; всяахягдееся прв атом краевое сарагаваавв быстро исчезало. Ерв взаямодеИстив тго&£зра СО о вкввмохнрвым

количеством третЛ-бутидата калия в ДМСО-е!^ образуется свес* ивоиврвых циклических продуктов 6,8-Ш) и 7,9-динитро-3,4-дя-гидро-2Н-1,5-бенвовсатиешшо8 (ХП) в соотновевяи ~ 95 : 5 (!№)•

. Lmst

Я XII

Строение подученных бензоясатиепивов (XI) в (ХП) било доказано поме оквсхевия кх в соответствусаве сульЗови встречный сяате-аон еаведомого 7,9-дивитро-8,4-дягадро-2Н-1,5-бевзоксатвепвн-5,5-дяоксяда ШУ).

Получеввы* 'результат поввохяет сделать следусжио заключе-в«я. Во-первих, реализация спиропиклическоВ структуры (ХШ) виввт место, поскольку беззоксатиеган ОШ) образуется в результате перегруппировка СкаВдса, я для таков высоковктивироваияой свстеш трудно предположить вное- вровежуточное состояние, крохе савро-комплекоа СХШ). Во-вторых, дихотомия при внутримолекулярной нук-хеофвльвоа пдклввацви может проявляться, ход4 * » незначительной степевя, даже вря звачвтельншс различиях'в вуклеофальностн анионных центров. В-третьих, основной продукт пиклизадаи - бевэокса--

- В -

хиевви (XI), кая и в описаввоЦ в ввхерахуре звучав образования 3-ввхро- и 1,8-дваихро*лноксахииаой, яодучаехоя вухеи вихэсвеаая орхо-яихрогрупвы боаее свайка вукаеоляаои - аааоасв-яовом.

* 2» Спипопвкявческиэ комплексы Ие:?зеагеЯмерд с тввзоввдявд-ум козьаоц» йи^отомяз при вяутрйиоівкувярзом ВРОШЗТВЧ.9-скоя вкулвоЗкяьнон эаиеаеаия. обус&оЕзеаная перегруппировок Сшайдса

ОсоЗеано кахерзоаыЯ случай проявлены дихоховия ври ьаухри-моаевуалрзоа вуваеофвдьвоа цичаизацая быв найден ваиа ва примере 1-(л-"И-Л-а||иаоэхвахяо)-'2,4,6-храаяхробвазоаоэ« В качесхвв про-ыжухочных продукхсв адесь иожно бьщо ожидать образовалвя опиро-цвявачёсаях ковсаеясов, у воюршс С-І угяеродвый ахов б уд ох одяо-вревеняо о вяз ев о ахошзкя сери в авоха (из яихерзхуры взввсхво, чхо вря иехмоаевувяряои характере образоваввя л-воидвевоов RS-грувса вразоедваявхся всквочвхевьво к С-З.ахоау). Ксмпаексы хкаа 1,1 свврогуиавчесвои схрукхурц о ароиахячаскам фрагиевхси, связи-вагави гехероехсва £ а N ,'верояхво реаавзувхся ври перегруп-пвроксв Сиаааса вяхвааровзякых орхо-евиасда}еаваоуаь$адов в орхо-иерхавгодв'еявааивзд.

— - у 4к л * А 1

Щ.ЗОъь

Дая посзедукавго обаухдеавя ваавх резудьхагов вяхяо охаехт,чхо в двдьявавеи пра преврацеяяя ахах соедкаезва. в £еаохвззиад пухеи вяухрвводекуаяряого нуяаеофтаого вамедеака орхо-нитрогруавы, нунае(>$и.пвым цевхрси, шхвсвяглка эху группы, обичво язаяеюя

обра*

В процессе синтеза 1-<в-Л/-метидашшоэтилтио)-2,4,6-три-мтробеавода СИ) было установлено, что 8то соединение устойчиво ни в протезированной по аимко-групне форме, в частности, в виде гидрохлорида СХУХ). При обработке аминосульфида СШ) основа-

XVI XVII

ваяш образуется комплекс спкроциклического строения (ХУЛ) (по данным П1Р- н электронной спектроскопии).

1-Сл-/У"-Фенидаманоэтилтио>-2,4,6-триаитробензояСХУШ) быи синтезирован конденсацией пикрилхлорида с л-/У-фениламиноатан-тиодои. При действии на раствор этого сульфида в трет.-бутанолв

КЛ . ¡Wt •»*

xvw Х«

вьвиюлярньм количеством трет .-бута дат а кадия был получен в видел ея а виде К*-соля устойчивый саиро-комзлако (XIX).

Следует отметить существенно различные уоаоия образования спиро-комплексов (ХУЛ) а СИХ) Ссхемз I). По-вадамону, образование спироциклическоа- структура" СИХ) включает в качестве нервов стадии депротовировавие амано-груапп, а ае внутримолекулярную нукаеофильвую атаку С-1 атсма ароматического кольца, что обусловлено относительно визкоа нукдеоДальность» фениламиао-группы. Поэтому сагро-кскдлеке СШ) образуется только а присутствия осно-вазвй, достаточно сильных "для ионизации этой аиаво-группа, например, трет.-бутидата калия. С траатидаиинсм окраска комплекса на- 10 -

Схема I.

I 5

(ХХИ/ХЩ

(ХХЛХХИ)

рао1ае1 очеиь цедяенно и но вознинаех при испояьзоввнии в качв-схве основания пиридина. Вс.ведсхвие эхога исходный аииносудьфид (ХУЛ) устойчив в нейтральных растворах. Кок аналогии и одно упо-ианугь, чхо взаицодеИстЕие анилина о 1,3,5-хринихробензодои но приводит н образование бА-коцддекса, кохорый подучен при добавления, например,- гриэхилаиина в виде хриэхилаииониевоя соди. В прохивопоасжяосгь эхому добавление даже одного эквивалента основания, досхахочно оиаьаого дяя нейтрализации гидрохлорида (ХУ1) (грех.-бухилага калия, хриэтидамина, но не пиридина)/ вызывает появление сзроски коипдекса. Ыоано предположить, чхо всдедсхвво выоокса нунлеоАизьвосхи ахока азота в диадкидомкяогруппэ первоначально образуется цвиххер-ион (XX). Поскольку подобние цвиххер-иовы йогуг бить бояее СИЛЬНЫМИ чисяохами, чей сопряженные нисдо-хы исходных амклов, а открытая £ориа (ХУ) - достаточно сильнее основание, хо резудыирусАео равновеоиэ будет вкявчахь как цвих-хер-нон (XX), так и спирз-компдеко (ХУЛ) (по дигерехуркыц деянии электронные спекгри обеих «ори близки).

Свяхезкрованицв ваий соединения (ХУ1) и (ХУШ).оказались удобвыиа объектами два изучения вяухркиояекуляраоа вухдеофильвол циклизация как без, так и о предварительной перегруппировкой .Смайлса. Било вайдеао, чю в pocrsopo ДКСО-^ епиро-коиааекси (III) в (ХУЛ) цкхввэувтсяс перегруппировкой Смайлса: образувхся 5,7-дваихро-4-2еаид-2,3-дигидро-1,л-бсазохказкя (XXI) (через сут--ка) а соохвехсхзусдез /Y-мотальное производное (ХХО) (ва 5 сутки). Однако, если к исходному гадрохлориду (ХУ1) дсбавихь только 'одна аквивадевх хрзх.-бухил8ха кадия, то циклизация про г ехав t •преимуаесхвеввэ с образованием другого, веперзгруапировааяого изомера "- 6,8-дкавтро-4-цехнл-2,3-двгидро-1,4-<$еазо1кззв2а (XXI) соохнопавве бензохаззиаов (ХХП) и (ХХП)ЛЮ:90 (ПНР). Дальвейвиа "окспервмэагц показала, что соотноееакз образуйаихся изсмераих беязотЕззиаоа (ХХП) и (ХХ2) существенно вависвх также ох силы вопользуемого основания в расхворихедя (таблица).

Dxo был первый твердо во^яксироваявиЯ случая,когда ваухра-молекуляраая иуклеофидьвая цкдизацы протекала в вавасвмосха or уоаовкЛ реакция или без, или о предварихедовса перегруппировкой 'Смайдса в цЕхдсзусцзйся системе.

Умеявсевке вукдео£ильноохи омкао-групп в анкаооудь$иде(ХУа) резко еявхаех возмохяоехь прохекаякя обрахкмой перегруппировав "Смайлса. Нвгреваяиа ахого соединения о хркэхиламкзеи в ДИ5 приводит только х перегруппированному беязохвазвау (XXI)* В схргдвзв-аикаосуяьлид (ХЛ1) цвкзизуехся о образованием обокх изомеров -'беяаохвзакяов (XXI) в (ХХП) в соотвсаеяаа 95:5 (ПНР), г.о* все рагаэ дсмиаяруех образование первгруспирзвааяого продукта цкхав-вводи.

Схроеаиэ получениях беязохкззкяов было доказано встречав - 12 -

Таблица

Соохноаение изомеров (ХХЛ) : (ХХШ) и их общий выход (в 16) при нуклеофияьной циклизации гидрохлорида (ХУХ) (во электронным спектрам)

.гасхвори- „

гель 1ЬПА д^1со t-ВиОн меоа с6н6 ТГф

Основание8' • •

t-BuOK

£tsM

<V

100:0б)100:0 Я6:14

25:75 0;100

G3j32. 13

86

6?зз

16

40

32

в) в)

30:70 '24:76

80 19 20 рцоо 0:ioo л:96 0*ioo 0,J00

53

44

82

2

17

а) использовали хри моля основания на моль гидрохлорида (ХУ1);

б) по спектру BMP} в) 4 сухск при коиаохноа теа.перахУро, в остальная случаях 4 часа в кисляем растворителе,в 1ы;А - при -

160°. . • синтезом бензотиазиаа (ХЗШ) и 6,8-дЕяихро-4-фенкл-2,3-дигидро-1,4-бензохЕаасаа (ХХ1У).

МО*

J&S

XX 1(1

№«

XXtV

Итак,при цесаиаецка аишоср,ь*идой PAeSCHgCHAHUR (ХУ, . R =Ue) и (ХУЦ, В s Fh) с образованием бензотиазкаов яобясдается одна и ха же тенденция влияния сили основания на циклизацию: в присутствии более сяабих основание схремвшие цихаизовзться без предваркхельиса neper рушировки Cuaitaca возрастает. Двлео, веро-

- 13 -

ятность циклизация с предварительной перегруппировкой возрастает с уменьаениеи основности оыкногруппы, что наблюдается при переходе от оакихаикногруапы у аииносувьЛида (ХУ) к сркламавогруппв у (ХУЛ). Кроме того, пав ухе отмечалось, что о-ашшсдкзрилоуяьфи-ди (типа o-PlcS СЦННН^ ) цсндизувтся в фенотиазииы о предварительно;» перегруппировкой Смайлса.

Как ухе описывалось выае, Ргс8СлСНлЕНМе (ХУ) устойчив только в виде гидрохдорида: при добавления далее одного моля основания (тризтиломиза) моментально возникает окраска сдиро-комплек-. са. С другой стороны, ^гSCHgCiлKHPh (ХУ2) стабилей в свободной состоянии, и при добавлении тркзтилемиаа окраска спиро-комялекса рвзвивзется очень иедзенно. Эти факты свидетельствует о ток, что •если образование спиро-комалекса (ХУЛ) из (ХУ) идет черев промеху-

точное образование цвкттер-аона (XX), то образование епкро-кемд-лекса (XIX) из (ХУ11) предшествует или депротовировзявз группи--БHPh под действием основания, ЕЛИ это депротонировсяиэ протекает одновременно с обрззовзнизц комплекса по пуа-лульному механизму. .Такое различие в механизме образования ойавд комплексов вполне обхясниио па основания различия в кизяотно-осаовнт о во Яствах гряп-КНМо а -SHPh • ;

. Согласно принципу микроскопической обратимости раскрытие спиро-комалекса (ХУЛ) о рагривси овяэи С-Н также должно идти че- ' рез цвиттер-ион (XX)* Эта выводи согласуется с наблюдениями Бер-носкоаа сб образования а раскрытии емро-комплексов, образующих— ся через алкиявиклогруппу. Чей более основной является среда, тех труднее протонируетоя спиро-коиплехо о образовгнигм цвиттер-иокз в тем труднее раскрывается он с разрывен связи С^ ; 8 менее оо-ногясЛ среде (пиридин) такое роскритиз будбт протекать гораздо лег

- 14 -

че. Естественно, что из двух образувдихся открытых форы -PfcSCH2CH2HHMe (ХУ) и Kb S CH2CH28HPh (ХУО) - соединение (ХУ) будет легче цккдизовахьоя с вытеснением орхо-нихрогрушш и образованием бензохиазкаа (XXI3) (т.е. без предварительной перегруппировки Cuatuca), чем (X7U) в оввлогичзыа бенаотиазин (ХХ1У).

Также медленно должны преврадвхься в этих условиях о-ами-нодиаридоудьлиды в неаерегрупаированаыэ фенохкззияы.Раскрихие спиро-комлдекса (XIX) (и вероятно аналогичных комплексов о-емиио-дварндсузьфидов) с разрывом связи С-8' может протекать в приоух-охвиа основания и аа через цвкххер-иоа с образованием иоаизкро-ваявоа формы fteSfflgC^NFhCo- PicSc^i^hU ооохветахвеаао) (оогдаово принципу микроскопической оброхвиосхи); однако,поскольку циклизацию, например, о-амииодиарилсуяьфидов обычао ведут в среде протонных растворителей с pKfl~I5 (спирт, водный ацехон), вха ионная форма в основясм превращается в веихрадьаув Pic SЩСНКНРЬ ( о- PU. SCHKg ),

С другой стороны, разрыв связи С-5 в спиро-коипзексах приводит к оброзоваии» ионных форм PitWRCU^rrpiC^Cl^H^lD или o-Plc&HCgH^S'd&g AtSH~6.5), обдадвхдих низкой ссиоввссхью и высохса чукаеоьидьаосхыо. Поахому естественно, что ати ионные формы в основных средах будут легко цкидиэовахься с вытесненизм орю-нитрогруппы, давая беазохиазиаы и февохиазкяц перегруппированной структуры относительно исходных ашшосуаьфидов*

3. СтиФоцикаическиз компаекоц Мвазеигауиерв о окспзови-•" дкяог.41 копьиоя. Обрятичоя перегруппировка Сцо^аса - ' • о участием этих ШМПЧРКСОВ.,

. - Рассмотренные ь литературном обзоро реакции хаутриаоаеку-лярного яухлео>идьного заиеаениа, приводящие к образовавко феаок-

созинов иф-оикзодиэризовых эмиров иаи о-оксидиаркламкяов, коя и в случае феиотиозииов, протекают, вероятно, через промежуточное образосааш неустойчивых 6*-ксыплексов ЫеЛзеагеЫера о беазэ-ксозоякдкнопл! кольцеи, спвро-езчлене.ч'цуи с октихароваянса цесво-гексодиеаатнеа системой (стр. 3 ). Известно,, что заиеаа йеавде-пового фрагмента, овязивзсАзго гетероатемц X и У, аа эгияеношд резко понижает устойчивость спиро-комолексов. Действительно, в литературе имеется сведения об образовании досготочло стаоильицх еппро-ксаплексов МеЯзсагеймера с оксазоякдкловим кольцом.

Что касается внутримолекулярной нуклеоАильнои цкилкзозкя путем замещения орто-нитрогрупям, то авторы деакшс робот на изучали зхог вопрос. Образование яе £еаоксазияоз протекает практически всегда танин образом, что орто-замеетитедь вАтесаяетоя *е-нокси-иоаса, а но $еавламилогруппоЯ. Если учесть результаты, обсуждение в продцдуяеЗ глава, а токжз условия получения <£еяохса-зниов, то очевидно можно придти к вивэду, что розрив беазохсазоди-. дияоюго кольцо промежуточно сбразукзегося спиро-кемпаекса действительно более вероятен путем разрыва Р-Ф-связи.

В связи с этим представляло 1ахерео изучить хвдзческоэ поведение 1Г-беазия- (ХХУ) и //Аеаил-Л/А-сксизтнлпкзрамидсз (ХХУ1).

При действии трет.-бутилота.калия в хри'эткдямина на зги пккромвдц образуется ярхосярзгзнвио калвзвые иги тризгидаюювкз-' ьае соли спгро-кемплексоз (ХХУП и ХШ). Строение этих комплексов подтверждено даанкаи ПНР и ВаеиГрогоюИ спектроскопия.

Ранее-било найдено, что при действии НС1 на спиро-комплеко (XXIX) через его протонировзянув форуу протекает перегруппировка Смайлса амияоепирта (XXX) в /У-иетил-А-вииноэтилпикркловый

- 1 6 -

э;ир0(ХХ1), устойчивый в виде солянокислой соаи. Мы наили, что при действии НС1 в водной спирте на кализвуо соль спиро-комплекса (ХХУП) реакция протекав! сложнее: из реакционной смеси удалось выделить наряду с солянокислой солью и пихрат /У-бенэид-£ -ами-ноэтилпк/рилового эфира (ХХХП); иккрах образуется за счех ыеамо-аекулярного розаоженил водой или исходного вишоспирха (ХХУ), ИЛИ перегруппированного аиаиоэфира (ХХХП) до пккринозой кислот и К-б сазилэганоаамина *

При добавлении калиевой о они спиро-комплекса (ХХУП) к ка-сцдеиасму водному расхвору углекислого газа при быстром пзремеаи-вании происходит разложение комплекса и образование хслхого К-£е-ния-л-амкаоэхилвикрияового эфира (ХХХЕ). При хромахогрэфкровании на скликагеле в хлороформе, самопроизвольно в рас1воре СССЦ (при ксаиахноа хемперахурв полностью аа 21 день), бистро в распоре ДЦКЮ ИДИ при медленном нагревании происходит изомеризации ахого вииноэфзра в устойчивый красный К-фенид-/У-Л-оксиэгияпккрвмид (ХХУ1). Амиаоспирх (ХХУ1) образуется такхо при разложении водного раствора комплекса (ХХУ4) пропусканием углекислого газа. У1Ь спектры соедкаенкЛ (ХХУ1) и (ХХХЦ), снятые в растворе хлороформа, поз-вэлпех однозначно определить структуру изомеров: взденхные колебании свази 0-41 (ХХУ1) набгсдавгея при 3630, а связи Б—II (ХХХй) при 3460 си"1. .

Ккслотно-осноьаие превращения амияоепиртов (ХХУ) и (ХХУ1) и аыкцоэфкров (ХХХП) и (ХХХЫ) мохно объяснить схемой 2.

При нагревании в ДМ? в присутствии хриэгилаыиаа аминоспирт (ХХУ) проврадоетси в 5,7-диш;1ро -4-беязия-2,3-дигвдро-1,4-беазо-ксазкн (ХАХ1У) за счефнухримолекуаяриого нуклеофвльного влесне-ния орго-нитрогрушш илкокси-коаом. Параду с этим ньблкдается об- 1? -

Схеиа 2.

Г~1

ххрххрхш If

(ХХУО.) JJЛ<«№> ххуиАххуы1Ахт

А*.

л

Ш02

f?" XXV " XXXI))

Х^)ХХУ/)ХгХ

гьсигмилщщрн' * Рим

ХХЩХЩХШ -Я« Не XXV,, JMIW, тп-А *№ XXV"XXVlrt,XXXI!f-R=ft»

ИЗ

2

реэоваяю вввчвхеаьвога коявчзсгм л-дввсяэвхвввгразоа, что иехе1 бать обмсивво только варвгруппяроввоп СйаШеа игходлсго продукта: йрэдуях перегруппировка, шяводо (ХШ), рооидаеюя са счет мяршюмвЛврвого вытесвеавл ввграг-вепа еигаии азо-1еи; образуйся при «ей Мвювжозирвда затеи двввриувмя

в 1,4-дЕдензилпияеразия.

УкРН

6

т2Рк

Саедует заметить, «о в резуаьтахе цккакасдки аииаоспмрта (ХХУ) образуется имеано дагидробенэоксазил (ЛХ1У), а не изомерный ецу 6,8-дкаи1ро-4-бенаил-2,3-дйгидро-1,4-Сеаз(Жсаз1Ш (ХШ), которые йог бы образоваться пссде'изоиеразаа.ии совдааеаия (ХХУ) в аиинозлар (ШЫ), Стрсеааэ дкгидробсааоксаакаа (ХЕШ) быао подтверхдеао оиатевон изомерного соедиаеаая (ХХХУ)« .

XXXV

Еаутршолеауаврвоэ ороиегичаское иукаео'кльное иаиепеаао, подобное превращай» шшюсхшрта (ХХУ) в дагадробеаэоасазаа (ХХХ1У), осшао является заверлзвцеа сгадиза при саагеза тра-щааичееких еао1еи с двумя готероагсиаин в цеахрааьаси цикао тала даЛеаилендиоясадз,.глаагрепа, леасзкяа, г'еаслсатиаа, леаекса-зсаа, лаатказкао; одаако нричеаеака отсд ехШи два сха1еза би- 19 -

циклических систем рааее било описано пизь на нескольких примерах. •

ВЫВОДЫ.

I. По схеме вяухримоаекудярвого аромзхического нухаео£идь-яого замещения по механизму 5Й(АБП) подучея ряд бицихлических гетероциклических сисгеи, содерхавих ароматическое кольцо, сочлененное с ЕЗОХИ- вдв семачлеяным гехероцкхдсм с двумя rexepoato-мвми в цвдде. Ранее указанная схема использовалась в основном только для синтеза хрицихдичесвих систем ахого хила.

2* Изучено влияние строения а устойчивости прсмезухочяых спиро-компаексов Меазенгеймера ва способность их к дальнейвиа превращениям о образованием бкцикдических систем.-

3* На примере соедияевЕЗ Рс с ОСЙГЛГЦ'ОЫ (ft »H, Me) впервые синтезированы устойчивые сесхвчаеяяые спиро-комплексц МеЯ-

зеягеймера, содерхадка 1,3-дисясааовое кольцо, спиро-оочдеяеавое с хризитроцикдогексадиенахноЯ сисхемоЛ; наличие геи.-димехидьвоа , группировки уменьшает сгабильяосхь комплекса* - .

'4, Устойчивость-весхичдскных спиролсмглекоов пздвех в, ряду; 0,0 >S,S > OjS - Аналогично соохвехсхвухадш вяхичлеявым комплексам. По авхропийяым. соображениям стабильность веохачдеявих комплексов меньсэ, чем сяхичдезнцх, и первые легче через открытую' авионаув $орму далее циклвзупхся о вытеснением орхо-вигрогрусгч.. Для случая 1 = 5, У в 0 удояось.вярегисхрировахь образование* двух региокзсмеряых циклических продукхов.

5* На примере PtcS(CU2) gHHB , Ball?, нзСдеаа первая удобная модель для наблюдения дихотомия при вяутркмодекудярвса нукдео-АИЛЬНОЙ циклизации: в зависимости ох усдоЕий реакции циклизация ' мохсх прохекахь как без, хек и о предварительной перегруппров-.. .20-

кой Смайлса. Уменьшение нуклеофнльности амино-грутш (В - P/t) снижает вероятность циклизации без предварительной перегруппировки Сиайлса. Для обоих соединений были получены промежуточные пятичденные сшпро-кошлексы Ыейзенгеймера.

6 . Изучено влияние условие реакция в природы радикала В на обратимую перегрушщровкуАСиайлса PtcKB (СВААОНг? PicOCCBA)A

ЖЕ) , В = Ph , CKgPh .В обоях случаях выделены промежуточные * устойчивые сшфо-комплексы Ыейзеятеиыера. Циклизация в соответствующие бензоксазивы протекает таким образом, что атом кислорода (но не азота) вытесняет орто-нитрогрупду.

7. Оценено влияние структуры исходного соединения, роль промежуточного сшфоциклического. комплекса Мейзенгеймера и условии реакции на направление процесса внутримолекулярной.нуклео-фидьной циклизации. .

Основные результаты работы изложены в публикациях:

1. В.НДрозд, В.Н.Князев, В.М.ыинов. ЖОрХ, И, 1135 (1975).

2. В. Н. Князев, А. А .Климов, В.М.Мипов, В . Н . Дрозд . ЖОрХ , И, 1775 (1975).

3. В.П.Князев, В.М.минов, В.Н.Дрозд, ЖОрХ, 12, 844 (1976). 4; Vf.Knyazev, V.H.Drozd, V.U.Mlnov. Tetrahedron Lett.,

1976. 4825.

5. В.Н.Дрозд, В.Н.Каязев, В.Ц.Минов, ИОрХ, 13 , 396 (1377).

6. В.Н.Князев, В.Н.Дрозд, А.А.Климов, В.Ы.Пинов. Тезисы докладов XI Менделеевского съезда со обззи и прикладной химии, г.Адыа-Ата, 197 5, стр.211. . •

- «*х —

Типография о.-х. академии им.К.А.Тимирязева Ыооква 18008, Тимирязевская ул., д.44