Алкилирование сульфамидов спиртами и галоидалканами в условиях кислотного катализа тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

ДНЕПРОПЕТРОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО' ИЖСЮГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени; ЗШ-ЖГйН ВОССОЕДИНЕНИЯ УКРАИНЫ С: РОССИЕЙ

На правах рукописи!

ДМИГРККОВА Лариса Васильевна;.

АЛКИЛИР0ВАН1Е СУЛЬШВДОВ СПИРТАМИ: Ш ШОЩРДКАКАМИ; В УСЛОВИЯХ кислотного же

02.00.03 - Органическая химия

А в т с р е ф е р а. т

диссертации на соискание ученой», степени; кандидата химических наук

Днепропетровск, 199®

Работа выполнена на кафедре технологии основного органического синтеза ордена Трудового Красного Знамени химико-технологического института имени Ф.Э.Дзрржинского.

Научный руководитель - доктор химических наук,

профессор МАРКОВ В.И.

Официальные оппоненты - доктор химических наук,

старший научный сотрудник

ДУЛЕНКО В.И. доктор химических наук, доцент КАСЬЯН Л.И,

Ведущая организация - Львовский политехнический институт.

Защита состоится " 24 "декабря 1990 г. в 15°° часов на заседании специализированного совета К 053.24.01 по присуждению ученой степени кандидата химических наук Днепропетровского государственного университета по адресу: 320625, ГСП, Днепропетровск-10, пр.Гагарина, 72, химический факультет, Корпус 16, ауд. 105,

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Днепропетровского госуниверситета.

Автореферат разослан' _" ноября 1990 г.

УчеьыР секретарь специализированного совета

¡'■АЛАЯ Р.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Открытие и подробное исследование новых реакций, позволяющих расширить синтетические возможности известных веществ, являются одной из важнейших теоретических задач современной органической химии, способствуют решению проблемы создания ценных веществ простыми доступными методами. Поскольку суль-фонамиды и их производные широко используются в народном хозяйст- ' ве в качестве пластификаторов, ценных красителей, сннтэт№гестх дубителей и смол, электроизоляционных материалов, входят в состав многих высокоэффективных лекарственных препаратов, антидиабетических средств, то несомненный интерес представляют задачи, связанные с изучением реакционной способности этого класса, соединений, разработкой новых методов синтеза практически ценных соединений на йх основе.

Открытая в начале 60-х годов реакция электрофильного алЛйли-рования по атому азота незамещенных сульфонамидов вторичным^ и третичными спиртами в концентрированной серной кислоте не быйа изучена на их Л-арил- и М-гетероарилпроизводных. Не исследованы другие алкилирумщие агенты и катализаторы (кроме серной кислоты). С учетом возможности различных направлений алкилирования сульфон-анилидов в присутствии кислотных катализаторов представляло интерес изучить особенности реакции в зависимости от природы заместителей в арильных фрагментах, влияния различных катализаторов, обсудить механизм реакции.

Работа включена в координационный план исследований на 1§86-1990 гг. по теме: "Исследование реакционной способности амидо! сульфокислот и их производных и практическое применение синтезируемых органических" производных серы", шифр темы Т--53.

Цель работы. Изучение закономерностей новой реакции электрофильного алкилирования незамещенные и Ы-арилзаыещенных амидов ароматических и алифатических сульфокислот вторичными и третичнн--ми спиртами, галоицалканами в присутствии киЬлот Бренстеда и Льюиса, а также разработка новых методов синтеза 1-сульфонилазириди-нов. '

Научная новизна. Найдена новая реакция замещения тозильной группы алкильной при алкилировании спиртами и галогеналкилами П-тозиланшшдов в присутствии кислотных катализаторов, показайа загисимость образующихся продуктов от природы заместителя в амян-ном ядре. Взаимодействие амидов сульфокислот с алкилирующими агё-нтами (ИХ »ПОИ) протекает через промежуточное образование И-ал-

кил-Х-арияамидов сульфокислот. Выявлено различное каталитическое воздействие кислот Льюиса на взаимодействие Н-ариламидов сульфо-цислот с электрофильными агентами. Установлено влияние диэлектрической проницаемости растворителя на выход продуктов N-алкилиро-рания сульфонамидов и сульфонанилидов.

Впервые проведено замещение арилсульфокамидной группы, координированной с AICI3, на алкиламинную.

Впервые кислоты Льюиса использованы в качестве катализаторов электрофильного алкилирования сульфонамидов галоидалканами. Предложен удобный метод синтеза несимметричных I-судьфонилазиридинов, состоящий во взаимодействии амидов сульфокислст с 1,2-дибром-2-фенил-этаном в присутствии хлоридов железа (Ш) и цикка (П) с последующей обработкой реакционной смеси водным раствором щелочи.

Предложен удобный метод синтеза 1-алкил-1,254-триазолов и 1-аякил-1,2,3-бензотриазолов, исключающий образование изомеров, из соответствующих I-сульфонилпроизводных. На основе экспериментальных данных сделан вывод о влиянии кислотно-основных характеристик азотсодержащих гетероциклов на протекание реакции электрофильного алкилирования гетероциклов в присутствии кислотных катализаторов.

Драктическое значение. Разработаны удобные и легкодоступные методы синтеза 1-сульфонллазиридинов, N-алкиларил аминов, 1-алкил-1,2,4-триазодов и I-алкил-1',2,3-бензотриазолов. «

Найдено, что 4-п-толуолсульфонил-2,б-диыетид-3,,5-диизопропил-анилин является эффективным стабилизатором для вулканизуемых резиновых смесей на основе натурального каучука, применявшиеся в качестве декоративных боковик для автомобилей. Показано, что 1-я- • иитробензол-2-фенил-Л .К-диыетиламидин может, быть использован п; качестве добавки в электролиты для конверсионной обработки поверхностей ц^нка и стали.

Апробация результатов работы, материалы диссертации докладывались на научной конференции молодых ученых Одесского государственного университетаСОдесса, 193Q); II конференции молодых ученых-химиков (Донецк, 1990).

Публикации. По теме диссертации имеется 5 публикаций, в том числе 3 статьи и X авторское свидетельство.

Объем и структура. Диссертация изложен", на 144 страницах машинописного текста, включая 24 таблицы, 16 рисунков, Z схемы и состоит из введения, четырех разделов, ьыводов и списка использованной литературы. Библиография включает 143 наименования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

I. Литературный обзор.

В главе рассматриваются реакции гидролиза и алкилирования арен- и алкансульфонамидов в присутствии кислот Бренстеда и Лье- -иса. Поскольку участие азотсодержащих соединений в электргСильных взаимодействиях определяется основностью атома азота, то литературный обзор содержит данные их кислотно-основных;характеристик.

Приведены современные представления о механизме реакций эле-ктрофильНого алкилирования и особенностях алкилирования различными агентами (спиртами, калкенами, простыми ефирами),

Обзор литературы показал, что электрофильное алкилированиб ... Ы-арилзаыещенных сульфонамидов в присутствии кислотных катали- ' заторов практически не изучено. В литературе отсутствуют сведения < в Применении других катализаторов, кроме серной кислоты, в реакциях электрофильного алкилирования незамещенных сульфонамидов.

. П. Электрофильное алкилирование незамещенных арен- и алкансульфонамидовГалоиЛалканами и превращения

алкилиро ванных соединений»' <

Исследование реакционной способности незамещенных по атоку . азота сульфонамидов при алкилировакии их в присутствии кислот от-, крыло новую область применения катализаторов Фриделя-Крафтса. Обнаружено, что они с успехом могут применяться для получения моно-алкилзамещенных сульфонамидов. ' . \

Из исследованного ряда кислот Льюиса: ГеС1|, ,

иСЕ^ , 2пС£г только хлориды железа (Ш) и цинка катализируют алкилирование сульфонамидов вторичными галогеналкилами:

'"ф-яуш* - я'се -Щ- ■ "^яуииг

~ш ОЧб-ДО

»'«(СЦ&СМ-, З-митРо-б-метид (8),

2.5- 9мметш (.9), л-СН3 (10); У= цимо-С,^, 8=г-Й(Й, п-Вг(б); Й'=СА(СН3)СН- й=п-СССЛ)

Реакцию проводили при нагревании (40-60°С) в I,2-дихлоретане, но возможно использовайие и других растворителей, например-, хяо-

реформа, хлористого метилена, хлорбензола. Б целом выходы конечных продуктов составляют 60-80$, причем наибольшее снижение выхода замечено при использовании в реакции разветвленных алкилга-логенидов (например, втор-бутилхлорида). Заместители в ароматическом ядра на оказывают заметного влияния на выход продуктов реакции.

Алкилирование сульфонамидов высокореакционноспособньш бензол хлоридом протекает лишь в присутствии хлористого цинка, т.к. хлорное железо вызывает осмоление бензилхлорида даже при комнатной температуре. При более низких температурах реакция не идет:

+ <2>- саде К50лНН-СН!-<2>

в= п-сес.6и-С5); п-сн3-с6^-(и); емк

Строение и состав полученных соединений подтвержден"данными ИК, ПМР спектров, элементным анализом.

Несмотря на то что трет-бутилхлорид близок по реакционной способности к бензилхлориду (по устойчивости карбокатиона), попытки проалкклировать им сульфонамиды в условиях синтеза оказались неудачными. При широком варьировании условий синтеза неизменно выделялся исходный сульфонамид. Аномальность поведения трет-бутилхлорида' объясняется, вероятно, не только действием стерическогс фактора, но, главным образом, обратимостью алкили-рованил ИЗргМНд + Е(СНз)3=£: ЯЗРгЙНгС(СН3)3 . что приво-

дит к распаду аренсульфонил-трет-бутиламида в кислой среде на аренсульфонамид и изобутилен, скорость которого возрастает с повышением температуры.

В присутствии хлоридов алюминия, олова, титана продукты ал-килирования сульфонамидов вторичными галогеналкилами не образуются. Очевидно, ото связано со способностью амццов органических сульфокислот образовывать прочные комплексы с галогенидами металлов при комнатной температуре, не разрушающихся-в условиях еннтеза, что делает невозможной электрофильную атаку на атом азота. 1

Особый интерес представляет распространение нового метода синтеза моноалкилгамещеннкх сульфонамидов на некоторые дигало-гвнллкихы. Нами установлено, что арен- и алхансульфонамицы алки-ляруются 1.2-диброы-2-феннлэтаном в присутствии безводных хлори-

*

дов железа и цинка с образованием после обработки раствором ще~. лочи 1-сульфонил-2-фенилазиридинов (схема I). Реакция протекает ' через промежуточное образование карбокатиона из дигалогеналкила, который атакует нзподеленнуп пару электронов атома азота с образованием Ы-алкилированного продукта (схема I). Строение продукта алкилироБ8ния доказано ПМР спектрами. В случав образования изомерного соединения алкилирования ( АгбО^-МН-СН^-СНвгСбНу )

мы наблюдали бы триплет протонов НН-группы. но в ПМР спектрах имеется дублет протонов ЫН-группы, что свидетельствует в пользу предложенной структуры (схема I). 5

Наибольшие выходы 1-бром~2-фейилсульфамидоз?анов были полу-' чены для метансульфснамида и бензолсульфонамида.1 Несколько ху*е реакция протекает с п-толуолсульфонамидсм, продукты алкилирования ко образуйте? в случае З-нитро-6-метилбензолсульфонамида.

Изучена региоселективность раскрытия цикла "несиммет^чно ' -замещенных 1-сульфонилазиридинов (схема I). Направление раекрй-ткя азиридинового цикла (по связи 1-2 или 1-3) при взаимодействии 1-сульфонил-2-фенилазиридинов с нуклеофильными реагентами хорошо описывается в рамках теории Дьвара, согласно которой азири-диновый цикл может бы.ть представлен как трехчленный цикл, а его протонированная.форма - как 5Г -комплекс. Введение сульфониль-ной гругшч я агому азота увеличивает злектроотрйцательйость ¿ю-следнего, тем самьм повышая 5Т -комплексный характер молекулы (усиливая сходство с эпоксидами). Б сильнокислой среде (когда возможна протонизация атома азота) раскрытие азиридинового цикла напоминает реакцию электрофильного присоединения к олефинйм, т.е. злектрофил стремится■занять позицию у менее замещенногб атома углерода. В то же время на более замещенном атоме углерода возникает дробный положительный заряд, вследствие чего он Ьтано-вится объектом' атаки нуклеофила:

^РЬ Н+ ♦ „„„ ХНРЬ Д-

. РЬ ■ н ц Сй*

— ЯЗО^Н-С^-бнА ,

Поэтому раскрытие азиридинового цикла протекает по связи 1-2.

Взаимодействие 1-сульфонилазиридинов с сильными аминами (нй-

- б -

пример, диэтиламином), когда протонирование невозможно, лучше описывается в терминах трехчленного цикла, т.е. структура реакционных центров более соответствует -гибридизации, а это означает, что решающее влияние на ход реакции начинают оказывать стеричзские факторы. В нашем случае объемная фенильная группа затрудняет нуклеофильиую атаку по С (2) атому из-за пространственных препятствий. Поэтому раскрытие азиридинового цикла протекает по связи 1-3 (схема I).

Строение продуктов раскрытия азиридинового цикла доказано с помощью ПМР спектров.

Ш. Ы-арилзамещенные сулыйонамиды в электробильных и нуклеофильных реакциях.

Нами исследована необычная реакция Ы-арил замещенных амидов ароматических и алифатических сульфокислот с электрофилькыми ре-агентами в присутствии кислотных катализаторов, заключающаяся в замещении сульфонильной группы на алкильную, с образованием ал-килариламинов:

явОь-мн-чзгГ - * х -ли

ди-й«-

II п

Н'ОДШШ + ИЗДзЦ

К= п-ИОаСвН^." , И= п-НОа, Д1к- (.СН3)2СН-И = СН3(СН,),- , И'= п -N0;,, А!к = (СН3)гСН- " .,

Й»П-СН3СЛ-» Ш=№сн-, Я'=п-Н02,/и-Н02,

п-СООН, п-Вг,;

мк=цикао-с4нц, й'= , м-и02.

В реактив вступают Ы-ариламиды ароматических и алифатичес-. ких сульфокислот, содержащие в аминном яДре электроноакрепторные заместители в мота- и пара-положениях. Орто-замвщенные с любыми группами в аминном ядре образуют незначительные количества продукта алкилирования, определяемые только по ТСХ. Вероятно, в этом случае из-аа пространственных препятствий скорость алкилирования объемистым алкилкатионом гораздо меньше скорости гидролиза до незамещенного амина.

'Первичные ароматические амины с электроноакцепторными заместителями в приведенных условиях не алкилируются ни пс атому

Схема I.

Образование 1-сульфонил-2-фенилазиридинов и их взаимодействие с нуклеофильными реагентами

¿г ^ РН

й=н ; п-сн}; п-в^п-се.

я 1 '

НР

>®-502Ш-СНг-СН-ОН

Мг0 №

азота, ни в ароматическое ядро. Ароматические амины, замещенные электронодонорными группами, в этих условиях алкилируются только по атому углерода ядра.

Как правило, алкилирование в заметной степени сопровожцает-сягидролизом анилидов сульфокислот до соответствующих аркламинов и сульфокислот. Для подавления побочной реакции гидролиза алки-лирование проводили при большом избытке спирта, подбирая оптимальные концентрации кислоты, время и температуру реакции, использовали различные алкилирующие агенты (диизопропиловнй спирт, изопропилацетат). Оптимальными условиями оказались: концентрация серной кислоты 85-90&, соотношения - сульфоанилид:иэопропанол: кислота - I : 3 : 12, время реакции 6 часов при температуре 25-30°С. Однако нам но удалось полностью подавить гидролиз анилидов сульфокислот.

Предположительно механизм реакции может быть представлен как электрофильная атака алкилкатионом атома азота шилида суль-фокислоты с последующим отщеплением сульфонильной группы. Возможность протекания реакции обусловлена сочетанием ряда факторов: наличием акцепторных групп в арильном фрагменте, затрудняющих перегруппировку в сульфои и алнилирование по ароматическому кольцу, но благоприятствующих отщеплению сульфонильной группы от дротонированного сульфоанилида, а также доступностью ЫН-группы для электрофильной атаки сравнительно небольшим по объему алкил-, катионом. Очевидно, из-за стерических затруднений не протекает алкилирование втор-бутиловым, изобутиловым и трет-бутиловым спиртами/ Наиболее подходящим алкилирующим агентов является изопропил о вый спирт. Закономерности алкилирования изопропанолом характерны и дль циклогексанола. Однако при этом наблюдается образование большого количества-олигзчзров циклогексена.

Обкаруясеннач реакция имеет ойщий характер. Она распространяется на И-арнламиды других сульфокислот. Так, Ы-ариламид-п-нигробензолсульфокислота и Ы-ариламид бутансульфокислоты в приведенных условиях образуют продукты алкилирования, но с гораздо кеньшим (вероятно, не оптимальным) выходом - 38 и '¿&к соответственно.

Алнилирование анилидов сульфокислот с электронодонорными ?яыесглтедяии в амютсм ядре вторичными спиртами в присутствии

\

серной кислоты протекает как по. атому азота, так и по атому углерода:

до*» -

№ иЛГСНл

ЧК, "А н;Е-®СЙ) ш>

1Н !,

Во' всех случаях наблюдается перегруппировка тозидьной группы с об-т разовением сульфонов.

Весьма необычным оказалось поведение N-тозил-2,с-ксилкдина, который не образует продуктов алкилирования по атому азота, но перегруппировывается в п-аминодиарилсульфок и при этом двазды алкили-руется по арилажншму циклу. В литературе не известны перегруппировки еульфонильных групп в пара-положение. Очевидно отсутствие продуктов N-алкилирования связано с влиянием двух метильных групп» находящихся б орто-полсаекии по отношению к аминогруппе и создающих значительные сгерические препятствия для атаки объемным ал-килкатионом. Имеющиеся литературные и экспериментальные данные позволяют предположить внутримолекулярный механизм перегруппировки. Поэтому наиболее вероятный механизм процесса может быть представлен как предварительное протонирование тозиланилида в растворе серной кислоты с последующим перемещением тозильной группы,; зероятно,, в виде радикала. . ■ '

Строение и состав синтезированных соединений подтвержден данными ПИР, ИК спектроскопии, элемента^ анализом.

Таким образом'алкилированиё по атому азота сульфонамидов Н-арилзамещенкнх с электроноакцепторными заместителями в аминном ядре сопровождается отщеплением сульфонильной группы, а алкилированиё Ы-арилзамещэнкых сульфонамидов с электронодонорными заместителями в аминнои ядре - перегруппировкой сульфонильной группы в орто- и пара-сульфоны.

Однако не только серную кислоту можно использовать в качестве катализатора реакций электрофильного алкилирования соединений, содержащих низкоосновный азот. Использование для этих целей кисло* Льюиса значительно расширит границы применимости и синтетические

возможности обнаруженной реакции вследствие их более мягкого каталитического действия по сравнению с серной кислотой. Найдено, что Ы-ариламиды сульфокислот с электроноакцепторными заместителями в аминном ядре легко взаимодействуют с втор-бутилхлоридом, алл'ух хлорид ом, бензилхлоридом в присутствии безводных хлоридов железа (Ш) и цинка . Использование для алкилирования соответствующих спиртов (аллилового, втор-бутилового, бензинового; в концентрированной серной кислоте приводит лишь к осмолению исходных алки-дирующих агентов. Катализ апротонными кислотами сопровождается для К-ариламидов сульфокислот с электроноакцепторными заместителями в £М"ШЮМ ядре отщеплением тозильной группы я образованием Ы-ал-килариламинов, соответствующих сульфохлоридов. Для И-ариламидов сул!фокислот с злектронодонорными заместителями в агинном ядре характерна перегруппировка в сульфоь к алкилирование как по атому азота, так и по атому углерода(т.е. образующиеся продукты не отдираются от тех, которые были получены при катализе серной кислотой);

Ш-вГ* + й'й Н'КН-®^

^=№01-, ф>-си2-, осп-, сиг=сн-сцг, си«(сА№-.

Реакция протекает при комнатной температуре в различных растворителях (1,2-дихлорзтане, хлороформе, нитробензоле); исключение составляет образование К-алкилпроизводнух п-броманилкла, которые ' получают при нагревании реакционной смеси до 60-65°С.

Состав и строение полученных соединений подтвержден данными ПНР спектров, элементным анализом. ; * ИсполиЭуя критерий относительной диплектрической проницаемости, мы исследовали влияние различных растворителей на образование утродуктов алкилирования сульфонанилидов. Влияние растворителей рассматривали на примере реакции алкилирования Ы-тозил-п-нитро-анилина хлористым изопропилом в присутствии хлорида железа (Ю. ■ Подученные результаты приведены в таблице. На основании экспериментальных данных мохно утверждать, что в неполярных растворителях о ииэхнми аньчениями диэлектрической проницаемости, оегкция не Протекает. Если синтез проводить в растворителе с достаточно бысо-

значения:.« гиэлектрическо? проницаемости, то выходы алкили-ро*а:чнцг. соединений заметно увеличкааются. В отсутствие растворителей при вэалюде*ствии Х-арил амидов п-толуолсуяьфокислоты с . «$©зыик« избытком иаэпрош4.лхяоркдл или цик.логексилхлэрида выделены Н-то^ил-К-^ипЕилариплмиды п-тоЭуолсульфокисло?ы. Возможно, роль

Таблица

Результаты исследования влияния различных растворителей на протекание реакции электрофильного алкили-рования Ы-ариламидов п-толуолсульфокйслоты

№ п/п Растворитель 'Диолект^ 'рическая! 'проница-! !емость ! ! (£/& ! Выходы (в %) продуктов ал-килирования и гидролиза

I. Четыреххлористый углерод 2,2 Выделен исходный тозилани-лид )

2. Бензол*** 2,3 Вцделен исходный тозилани-лид

3. Хлороформ 4,8 Ы-исопропил-п-нктроачил.-23, п-нитроанилин - 73

4. Циклогексилхлорид 7,2** Ы-тозил-Ы-циклогексилп-броманилик - 38, исходный тозиланилид - 29

5. Из опропилхлорид 7/7 Ы-тозил-Ы-изопрспйл-п-нитпоанилин - 45 Стозиль--нал" группа не отщепляется), исходный тозиланилид -22

5. Дихлорметан 8,9 Ы-изопропил-п-гнитроанил. -б£3, п-нитроайилин - 51

7. I,2-Дихлсротан 9,3 Г1-изопропил-п-нитроашл п-нитроанилин - 35

8. Нитробензол 34,8 Ы-изопропил-п-нитроанил.-78, п-нитроанилин - 22

9. Ацетонитрил 36,0 Исходный тозиланилид

10. Нитрометан 38,6 Ы-изопропил-п-нитроанил.-6^, п-нитроанилин - 31

Примечание. * Процентный состав продуктов реакции определялся на газо-жидкостном хроматографе;

**и-тозил-Н-циклогексил-п-нитроанилин яселен. нё

был; данных условиях бензол не алкилируется.

растворителя состоит не только в стабилизации образующегося ал-килкатиона, но и в создании благоприятных условий Для отщепления тозильной группы (специфической сольватации тозилкатиона/:

(СН»)2

Тг-МИ-^-МОг +. (СН^СНИ ——^ Т«-Л-<0ЫЙГ2

Та-ЮКЙ>-Вг + ОМ Т55<§>-&г

Образование И-алкил-К-арил амидов п-толуолсульфокислоты подтверждает наши представлен^ о механизме реакции. Алкилгаао-гениды, сильно поляризованные кислотой Льюиса, становятся способными к электрофильной атаке а»ома азота анилида сульфокислоты в результате образуются N-ал к ил-К-ариламиды п-толуолсульфокислоты, которые в зависимости от донорно-акцепторных свойств заместителя в аминном ядре и выбранного растворителя либо расщепляются с образованием Ы-алкилариламинов и п-толуолсульфохлоридь, либо перегруппировываются в сульфон.

Замещение тозильной группы при электрофильной атаке является общим процессом и может быть распространено на другие катионы, например ( РЬ£СС2 >. Хлористый .алюминий катализирует реакции су-льфонанилидов с арилтрихлорметанами: ■

Д1С1,

R302N!4-®>-N02 + PhCCt,

NQa-<S>-K=C-P!i С l

W(CN3)z

-RSD3C!

NiCUiii .

Jчитывал повышенную реакционную спосооность имидсилхлоридов по-отношению к нуклеофилам, проявляющуюся прежде всего в легкости гидролиза в водной среде с образованием соответствующих. амидосоеди-нений, их не выделяя -из реакционной смеск, обрабатывали сухим'ди-метилашном с последующим выделением амидкнов. Среди проектов реакции неожиданно обнаружен Г1,Ы-диметил-п-нитроанилин. -

Строение и состав полученных соединений доказаны встречными синтезами, данными Ж, ПМР спектров, элементным анализом.

Чтобы исключить влияние бензо'трихлорйда на образование N.N-дкм<зтил-п-нитроанилин, синтез проводили в тех жэ условиях, ко е отсутствие бензотрихлорида. При комнатной температуре в 1,2-ди-улорэтане смешивали 0,01 моль сульфонанилида и 0,015 моль хлорида алюминия, после этого начиналось бурнее веде-ленке HCl. Смесь оставляли на сутки, затем обрабатывали избытком амина:

ЛИ

4Г Аг ' Аг

о=$=о . ~ - « А "

0 = 5=0 М

:гк-н СШ-ц +йи .1

ё — б —^ т.

а'}М"Т -нее йг*1~1 Vй & +

п мп *

Выход Ы, Ы-диме-тил-п-нитроанилина при этом возрос до 5Э„. Исследование действия других нуклеофильных реагентов привело к интересным результатам, Оказалось, что с Ы-ариламидами сульфо-кислот в присутствии хлористого^ алюминия взаимодействуют лишь высокоосновные амины (рКа >10,0). Действие других аминов приводит к образованию п-нитроанилина. Так, с морфелином, анилином, бен-зиламинезм, пиридином соответствующие про.дукты не образуются. Синтез легко протекает с пиперидином, диэтиламином, метиламином '(схема 2).

Схема 2

■ ом»-*2йи «ай«.«^!»

АШ» \ /

нол —- т$ш деее3

Реакция характерна только для Ы-ариламидов п-толуолсуяьфо-кислоты с нитрогруппой в пара-положении аминного ядра.

Это первый пример, в котором сульфонамидная группа в-комплексе с А1С£Э выступает как нуклеофуг. Считаем, что дальнейшее ас- . следование позволит выявить новые интересные аспекты этого явления.

1У. Азотсодешащив .ГеТвШФФМ.в реакции электрофиЛЬкого алкилирования

В целя* йсШ6.йьэованйя синтетических возможностей новой реакции замещения сульфонильной группы алкилкатионом осуществлено 4 электрофильное алкилированйе 1-ёульфонилпроиэводных 1,2,4-три-азола и 1,2,3-Вензотриазбла ёторйчнкми й третичными спиртами в концентрировбнМой серной кислоте. Реакция протекает с отщеплением тозильной группы и образованием 1-алкилпроизводных 1,2,4-три-азода и 1,2,3-бенэотрказола:

С помощью ПМР спектров доказано образование только продуктов N Ш алкилирования.

Использование тозильной группы при заместительном алкшшро-вании азотсодержащих гетероциклов имеет преимущества по сравнению с другими метод шли, обеспечивая высокую селективность, простоту оформления и возможность использования доступных алкилирующих ауейтов.

Йезамещенные азолы взаимодействуют с вторичными спиртами с гораздо меньшим выходом продуктов алкилированид При этом

^акайлквается большое количество смолистых примесей, затрудняющих ¡выделение и очистку алкилированных азолов. В отсутствие тозильной группы объектом для атаки алкилкатионом может быть атом углерода цикла-, что приводит к образованию продуктов С-алкилирования. Так, алкклиро'ааниэ 1,2,4-тряаэола циклогексиловым спиртом сопровождается образованием З-циклогексил-1,2,4-триазола:

__ Ц^О^

+ осиш Ж я»

Строение полученного соединения доказано на основании ¡ЪЧР и ыасс-спект^эов-.

Наличие в Йолеиуле гетеропикла двух центров с пониженной ос-йоуностьЬ приводит к образованию V.алкилированных продуктов:

Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что алки-лирующее действие вторичных и третичных спиртов, катализируемое концентрированной серной кислотой, проявляется лишь по отношению к низкоосновным гетероциклам. Более сильные основания, такие как' имидазол, бензимндазол, пиразол и их тозилпроиэводные в условиях синтееа не алкшшруются.

ВЫВОДЫ

1. Впервые произведено алкилирование незамещенных амидов ароматических и алифатических сульфокислот галоидалкилами в прис'ут-| ствии апротонных кислое

2. Разработан новый* метод синтеза 1-сулвфонилазиридинов,' состоящий- во взаимодействии амидов сульфокислот с I,2-дибромстиро-лом в присутствии хлорида железа (Ш) или хлорида цинка-(Ю с по-1 следующей обработкой реакционной смеси водным раствором щелочи.

3. Раскрытие асирицинового цикла несимметричных 1-сульфонил-азирияинов протекает по связи 1-2, если присоединяются относительно слабые нуклеофильг 6г~ , 0Н~,$СИ~ в сильнокислой среде; по связи 1-3, если присоединяется сильный нуклеофил НЩС^Н^)

4. Обнаружена новая реакция задащения тозильной группы алки-льной при алкилировании спиртами к алкилгалогенидачи в присутствии кислотных катализаторов Ы-тозиланилидов. Взаимодействие' акл-ледов сульфокислот с алкнлирущкми агентами й X, ЙОН, катализируемое кислотали, протекает черев промежуточное образование Ы-ал-кил-Ы-ариламидов сульфокислот.

5. Выявлены отличия- в каталитической активности различных кислот Льюиса в реакциях И-ариламидов сульфокислот с электрофи-льными агентами..

6. Установлено, что Ы-ариламиды сульфокислот я присутствии . хлорида алюминия могут расщеплятося как по сеязи Э-Ы с отщеплением соответствующего сульфохлорида, так и по связи С-Ы с отщеплением соответствующего сульфонамида. В послёднем случае при действии сильного амина происходит нуклеофильное замещение координи-^ рованкой с АЕСЕз толу о л сульфамидной группы на соответствующую аминнута.

7. Разработан удобный метод синтеза 1-алкил-1,2,4-триазолов и 1-алклл-1,2,3-бензотриазола, исключающий образование изомеров, на основе 1-сульфонилпроизводных, которые могут быть проалкилиро-ваны вторичными и третичными спиртами в .присутствии концентриро-

ванной серной кислоты. Показана решающая роль кислотно-основных

свойств азотсодержащих гетероциклов в протекании реакции.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Марков В.И., Дмитрикова Л.В., Дубина В.Л., Бурмистров К.С. Замещение Ы-сульфонильных групп при электрофильной атаке.// Жудн.орган.химии.- 1908.- Т.24, вып.П.- С.2463-2464.

2. Электрофильное алкилирование по атому азота Ы-ариламкдов п-толуолсульфокислоты/ Марков В.И., Дмитрикова Л.В.- Днепропетровск, 1988.- 7с.- рукопись представлена Днепропетр.химико-техноя. ш-том. ДегГ. в УкрНИИНТИ 4 октября 1988, №2535- Ук 88.

3. Влияние апротонных кислот на протекание электрофильного ел-Лилирования соединений, содержащих низкоосновный азот/ Л.В.Дмитрикова// Химия органических соединений:'Тез.докл. П конф. молодых ученых-химиков - Донецк, 1990.- С.60.

4. Электрофильное алкилирование пб атому азота амидов ароматиче-• ских и алифатических сульфокисЛот гапогеналкилами и превращения алкилированных соединений/ Марков В.И., Дмитрикова Л.В.Днепропетровск, 1990.- 10 с. - ¿^копись представлена Днепро-петр.химико-технол. ин-том. Деп. в УкрНИИНТИ 29 августа 1990, »1492- Ук 90. , ;

5. Способ получения N-моноалкилзамещенных амидов соматических ! сульфокислот/ В.И.Марков, Л.В.Д/иитрикова, В.Л'.Дуяин$// Реше-; ние ВНИИТПЭ о выдаче авторского свидетельства №4623275/04

/ (154910) от 22.08.1990. .

фМи-Тф^

даиТРШССШ. Лариса Васильевна

АДШИРОВАНИВ ШШЩЩ)В СПИРТАНй И ГАЯОИДШШ® в уровнях КИСЛОТНОГО КШЛЙЗА

02,00.03 - оргеническая хзитд

А вiар е $ е р а т дзссертрщи на соискание ученой степени кандидата химических наук

Подписано в печать flfSl J bit О Формат 60 х 84/IS. Бзкага типографская. Печать плоская. Усд.печ.л. 0,93. Уч.-цзд.л.О.Щ*, Тираа IOQ экз. Заказ Ш !?е>ъ Бесплатно.

Издательство ДГУ, 320625, ГСП,

г.Днепропстровск-Ю, пр. Гагарина, 72,

Ротапринт ДГУ, 32QUО, г.Днепропетровск, уд. Казакова, 4 а.