Донорно-акцепторные циклопропаны в реакциях с диенами тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ



ДОНОРНО-ЛКЦЕПТОРНЫЕ ЦИКЛОПРОПАНЫ В РЕАКЦИЯХ С ДИЕНАМИ

(02.00.03 - органическая химия)

ЛвтогеФШ'лт диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

1 4 АГЗР 2011

Москва-2011

4843703

Работа выполнена па кафедре органической химии и кафедре химии нефти и органического катализа Химического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова.

Научный руководитель:

кандидат химических наук, доцент Трушков Игорь Викторович доктор химических наук, профессор Иоффе Сема Лсйбович доктор химических наук, профессор Воскресеиский Леонид Геннадьевич Санкт-Петербургский государственный университет

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Защита состоится «8» апреля 2011 г. в 11 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д 501.001.97 по химическим паукам при Московском Государственном Университете имени М. В. Ломоносова по адресу: 119991, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 3, Химический факультет, аудитория 446.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Химического факультета Московского Государственного Университета имени М. В. Ломоносова.

Автореферат разослан 4 марта 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат химических наук

Кардашева Ю.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Селективная каталитическая активация С-С а-связи является одним из наиболее многообещающих направлений в современном органическом синтезе. Вследствие высокой энергии напряжения трехчленного цикла и его уникальной электронной природы связи С-С в циклопропанах претерпевают данную активацию намного легче, чем связи в алканах или циклоалканах с большим размером цикла. Этот эффект наиболее выражен в донорно-акцспторных циклопропанах (ДЛЦ), где донориые и акцепторные заместители, находящиеся в вицинальных положениях циклопропана, обеспечивают сильную поляризацию С-С связи между атомами, с которыми они связаны. Циклопропаны этого типа проявляют высокую реакционную способность по отношению как к нуклеофильпым, так и к элсктрофильным реагентам. Однако наиболее важное синтетическое применение ДАЦ обусловлено интенсивным развитием реакций циклоприсосдипспия с непредельными соединениями. Так, при содействии кислот Льюиса ДАЦ могут, подобно 1,3-диполям, вступать в реакции (3+2)-циклоприсоединспия с альдегидами, иминами, активированными алкенами и алкинами. Эти реакции являются методом построения пятичленпых карбо- и гстероциклов. Также, были осуществлены реакции (3+3)-циклоприсоединения ДАЦ с нитронами и нитрилимипами, приводящие к шсстичлсиным гетсроциклам (оксазинам и пиридазииам). В этих реакциях ДАЦ выступают в качестве динолярофилов.

Недавно в нашей группе была открыта реакция (3+4)-циклоприсоедипения ДАЦ. Было обнаружено, что 2-арилциклонропан-1,1-дикарбоксилаты в присутствии кислот Лыоиса реагируют с 1,3-дифснилизобензофураном и производными антрацена с формированием семичленных циклов. Этот процесс является аналогом классической реакции Дильса-Альдера, в котором циклопропаны выступают в качестве диспофилов. Исследованные ранее диены в силу особенностей своего строения могли вступать в реакции с ДАЦ исключительно как 4я:-компонснты. Однако в общем 1,3-диены могут давать продукты как 1,4-, так и 1,2-присосдинепия. Поэтому развитием этих исследований является подробное изучение взаимодействия ДАЦ с диенами с целыо поиска новых путей синтеза семи- и пятичленпых циклов, которые являются важными структурными фрагментами многих физиологически активных соединений. Работа выполнялась при финансовой поддержке РФФИ (грант 09-03-00244а «Допорно-акцспторпыс циклопропаны как амбифильные реагенты в конструировании карбо- и гетероциклических систем»),

Цслыо работы явилось изучение взаимодействия ДАЦ, содержащих разнообразные донорпые и акцепторные заместители, с широким кругом 1,3-диснов различного строения и определение зависимости направления этого взаимодействия от природы используемых реагентов и условий проведения реакции.

Научная новизна и практическая ценность работы. Впервые проведены систематические исследования взаимодействия ДЛЦ с 1,3-диепами и определены четыре основных направления этого взаимодействия: (3+4)- и (3+2)-циклоприсоединение, (3+4)- и (3+2)-аннелирование.

Найденные реакции (3+4)-циклоприсоединения и (3+4)-аннелирования представляют собой принципиально новый способ построения труднодоступных полифункциопализированных семичленных циклов. В этих реакциях ДАЦ выступают как трехуглеродная, а диены как четырехуглеродпая компоненты.

В реакциях (3+4)- и (3+2)-аннелирования выявлена неизвестная ранее реакционная способность ДАЦ как синтетического эквивалента 1,3-цвиттер-ионного сиптона, в котором электрофильный центр локализован на бензильном атоме углерода, а нуклеофильный центр в ертио-положении ароматического заместителя. Это необычное поведение ДАЦ открывает широкие перспективы их использования в синтезе сложных ноликонденсированных систем. Так, нами открыта реакция (3+4)-аннелирования гетероарил-замещенных ДАЦ с циклопсптадиепом, приводящая к труднодоступным бицикло[3.2.1]окта-2,6-диенам, к которым по связи С2-С3 аннелирован ароматический гетероцикл.

Впервые изучены реакции (3+2)-циклоприсоедипения ДАЦ к 1,3-диенам. Данные реакции являются простым и эффективным методом формирования пятичленных карбоциклов, входящих в состав таких физиологически активных веществ, как простагландины, стероиды и т.п.

Разработан препаративно удобный хемо-, регио- и стереоселективпый метод синтеза диэфиров стирилмалоновых кислот па основе реакции изомеризации ДАЦ в присутствии кислот Льюиса или в условиях вакуумного пиролиза. Синтезированные стирилмалонаты представляют практическую ценность как мономеры для полимерных голографических пленок, а также как полифункциональные легко модифицируемые реагенты в органическом синтезе.

Публикации. По материалам работы опубликовано 3 научных статьи и 12 тезисов докладов на всероссийских и международных конференциях.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на 14 всероссийских и международных конференциях, в том числе на 23 и 24 Европейских коллоквиумах по гетероциклической химии (Антверпен, 2008, Вена, 2010), XI и XII Молодежных конференциях по органической химии (Екатеринбург, 2008, Суздаль, 2009), Международной конференции «Новые направления в химии гетероциклических соединений» (Кисловодск, 2009), V Международной конференции по органической химии для молодых ученых УС08-09 (Санкт-Петербург, 2009), XIII Симпозиуме по гетероциклической химии «Голубой Дунай» (Блед, 2009), Международном симпозиуме по органической химии (Мисхор, 2010).

Структура диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, посвященного анализу реакций циклонрисосдипспия ДЛЦ, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов и списка цитируемой литературы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Анализ литературных и полученных ранее в пашей группе результатов показывает существование двух возможных типов амбифильной реакционной способности ДЛЦ, содержащих в качестве донора ароматический или гстсроароматичсский заместитель. Такие циклопропаны могут выступать:

а) как синтетический эквивалент 1,3-цвиттср-иошюго синтона типа А (рис. 1), в котором положительный заряд локализован на бспзилыюм атоме углерода (элсктрофильпый центр), а отрицательный - па атоме углерода, несущем акцепторные группы (нуклеофильный центр);

б) как синтетический эквивалент 1,3-цвиттср-ионпого синтона типа В (рис. 1), в котором положительный заряд также локализован па бсизильпом атоме углерода (элсктрофильиый центр), а отрицательный - на орто-атоме углерода (гетсро)ароматичсского заместителя.

в ©

1,3-цвиттер-ионный синтон А О -донорный заместитель 1,3-цвиттер-ионный синтон В А - акцепторный заместитель

Рис. 1. Допорпо-акцспторные циклопропаны как синтетические эквиваленты двух 1,3-

цвиттср-иоппых сиптонов А и В.

В результате взаимодействие таких ДАЦ с 1,3-диспами может протекать по четырем основным направлениям (рис. 2):

путь 1) ДАЦ, выступая как синтетический эквивалент синтона типа А, реагируют с диенами с образованием продуктов 1,2-присосдинспия: высокофункциопализированных пятичленных циклов (формальное (3+2)-циклоприсосдиисние);

путь 2) ДАЦ, выступая как синтетический эквивалент синтона типа А, реагируют с диенами с образованием продуктов 1,4-присосдипспия: производных циклогсптсна (формальное (3+4)-циклоприсосдипение);

путь 3) ДАЦ, выступая как синтетический эквивалент синтона типа В, реагируют с диенами с образованием продуктов 1,2-присоедипеиия: циклопентапнелированных (гет)аренов (данный процесс мы далее будем называть (3+2)-аннелировапие);

путь 4) ДАЦ, выступая как синтетический эквивалент синтона типа В, реагируют с диенами с образованием продуктов 1,4-присоединсиия: (гет)аре11-аннслированных циклогептадиснов (данный процесс мы далее будем называть (3+4)-аннелирование).

путь 1

ч

синтон А

А

путь 2

1,2-присоединение

е

V

путьЗ

путь 4

1,4-присоединение

ч

синтон В

: о ; А

СГ

Рис. 2. Донорно-акцепторные циклопропаны как трехуглеродная компонента в реакциях (3+2)- и (3+4)-циклоприсоединения/аннелирования.

С целыо установления возможностей и ограничений реакции ДАЦ с сопряженными диенами и разработки методов конструирования пяти- и семичленных циклов, необходимо было изучить реакции в условиях варьирования:

• ДАЦ, содержащих различные комбинации донорных и акцепторных заместителей;

• 1,3-диенов;

• кислот Лыоиса как инициаторов реакции.

В ходе данной работы нам удалось определить, как влияют на протекание реакции условия ее проведения (температура, растворитель, природа инициатора), свойства диена и исходного циклопропана, и реализовать все четыре возможных направления взаимодействия ДАЦ с 1,3-диенами. Строение и состав синтезированных соединений были установлены с использованием одномерных и двумерных методик спектроскопии ЯМР 'Н и |3С, масс-спектрометрии, ИК-спектроскоиии, данных элементного и рентгеноструктуриого анализа.

В качестве исходных циклопропанов мы использовали в основном эфиры циклопропан-1,1-дикарбоновых кислот с ароматическим или гетероароматическим заместителем в качестве донорной группы, а в качестве 1,3-диенов - легко доступные производные фурана, ациклические диены, циклопентадиен и другие алициклические диены.

1. Реакции донорпо-акнепторных циклопропапов с 1,3-дифенилизобе113офураном 1.1. Влияние кислоты Лыоиса на эффективность и направление реакции

Ранее в нашей группе было найдено, что ДАЦ (I) эффективно взаимодействуют с 1,3-дифепилизобензофураном (2) в присутствии УЬ(ОТ1)3 с образованием продуктов (3+4)-циклоприеоединепия. Для формирования полного представления о протекании этого процесса мы исследовали влияние кислоты Лыоиса на эффективность и направление реакции между модельными циклопропанами 1а,Ь и 1,3-дифенилизобеизофураном (2). Результаты исследования представлены в таблице 1.

Таблица 1. Влияние кислоты Лыоиса на протекание реакции между 1а,Ъ и диеном 2 РЬ^Т

С02Р! 1а,Ь

II Кислота Лыоиса (кол-во, в мольных %) Растворитель т,°с Время, ч Выход, % а 3 (экзо/эидо) ь 4

Е1 - РЬС1 131 12 - -

И МЁ(С104)2(20%) ТГФ 66 8 - -

Мс УЬ(ОТ1)з (5 %) СН2С12 40 9 79 (70:30) -

Мс 8с(ОТ1)з (10 %) СП2С12 20 1 86 (66:34) -

Мс 8п(ОТ1)2 (Ю %) СН2С12 0 1 88 (71:29) -

Ме 1п(ОТ0з (Ю %) СН2С12 40 6 84 (61:39) -

Ме 8ш(ОТ1)з (5 %) СН2С12 40 15 81 (65:35) -

Мс Се(ОТГ)з (5 %) СН2С12 40 25 62(69:31) -

Мс СиОТ1" (10 %) СН2С12 20 48 59 (76:24) с -

Ме N(1(0103 (5 %) СН2С12 40 6 20* -

Ме АиЬХс (5 %) С112С12 20 48 62 (74:26) -

Мс Мц12(10%) СН2С12 40 3 79 (65:35) -

Мс СаС13 (20 %) СН2С12 20 3 75 (54:46) -

Мс впСЬ (120 %) С2И4С12 84 2.5 71 (55:45) -

Мс /пС12 (120 %) сн2а2 40 9 69(59:41) 13

Е1 8пС14 (130 %) СН2С12 -50->20 18 <5" 78

Е1 Т1С14(130%) СН2С12 -30->20 20 - 71

Е1 ВРз-ОЕЪ (120 %) С2114С12 84 8 - 68

Е1 Мс:,8ЮТГ(110 %) СН2С12 20 20 - 86

"Выходы определены после хроматографической очистки.

'Соотношение диастерсомеров определено на основании данных ЯМР спектроскопии. с 80% конверсия исходных реагентов определена на основании данных ЯМР спектроскопии. а Выход определен па основании данных ЯМР спектроскопии (внутренний стандарт — нитрометан). еЬ = 1,3-бис(2,6-диизопропилфс11ил)гексагидропиримидин-2-илидсн, X = Вг, С1.

Показано, что в присутствии кислот Лыоиса средней силы Р^Ь, 8п(ОТГ)2, УЬ(ОТ1)з, 8с(ОТ1)з, 1п(ОТГ)з и 8т(ОТ1)з в реакции 1 с 2 с высокими выходами образуются продукты (3+4)-циклоприсоединення 3. На основании полученных данных изученные кислоты Лыоиса средней силы можно расположить в следующий ряд согласно их активности в реакции (3+4)-циклоприсоединения: йпСЬ < Сс(ОТ0з < 8т(ОТ()з < /.пС12, УЬ(ОТ1)3 < 1п(ОТ0з < MgI2 <

Я = Ме

ОаСЬ < 8с(ОТГ)з < 5п(ОТ1)2. Напротив, сильные кислоты Лыоиса (8пСЦ, Т1СЦ, МсзЯЮТГ, Ш'з ОРХг) инициируют образование необычных циклических полуацеталей 4. Аддукт (3+4)-циклоприсоединения 3 в этих условиях или не образуется совсем, или образуется в следовых количествах. Мы нашли, что наибольший выход 4 достигается при проведении реакции при комнатной температуре в присутствии 1.1 экв. Мс^ЮТГ.

Мы показали, что реакция (3+4)-циклоприсоедипения ДАЦ с 2 может быть эффективно осуществлена для широкого круга субстратов (табл. 2), в которых донорами являются как арильные, так и винильпые группы, а в качестве акцептора могут выступать как сложпоэфирпые, так и нитро- или цианогруппы. Напротив, нам не удалось реализовать взаимодействие 2 с 2-алкоксициклопропапкарбоксилатами и 2-алкилциклопропан-1,1-дикарбоксилатами. На примере реакции (£)-1а показано, что (3+4)-циклоприсоединение протекает стереоселективно и приводит к образованию энантиомерно чистых диастереомеров За.

Таблица 2. Влияние природы ДАЦ в реакции (3+4)-циклоприсоединения с диеном 2

?\ 01А д.

д« 10 МОЛЬНЫХ 7о) /

СН2С|2

1 A A' D Кислота Лыоиса Время, ч T,°C 3 Выход, %" (экзо/эндо) ь

la C02Me C02Me Ph Yb(OTf)3 9 40 3a 79(69:31)

lc C02Me C02Me 4-ВгСбШ Sn(OTf)2c 2 40 3c 78 (73:27)

Id COjEt C02Et (£)-PhCl l=CH Yb(OTf)3 3 40 3d 84(84:16)

le C02Et C02Et CH=CII Yb(OTfb 3 40 3e 61 (84:16)

If C02Et no2 Ph Yb(OTf)3 4 40 3f 94(35:31:17:17)

1g CN CN Ph Yb(OTf)3 36 20 3g 5d (100:0)

lg CN CN Ph SnCl4e 23 20 3g 76(100:0)

(£)-la C02Me C02Me Ph Sn(OTfbc 150 -20 3a 88 (84:16)f

"Выходы определены после хроматографической очистки.

'Соотношение диастереомеров определено на основании данных ЯМР спектроскопии. с 10 мольных %.

d Выход определен на основании данных ЯМР спектроскопии (внутренний стандарт - нитрометан). е 180 мольных %.

fee для обоих диастереомеров 100 %.

Таким образом, взаимодействие ДАЦ с 1,3-дифенилизобензофураном в присутствии кислот Лыоиса средней силы протекает как (3+4)-циклоприсосдинсние и приводит к образованию смеси жзо- и эндо-диастереомеров. Преимущественное или (в случае 3g)

исключительное образование менее стабильных эюо-изомсров 3 позволяет предположить согласованный механизм (3+4)-циклоприсосдиисния (рис. 3). При этом геометрия продукта согласуется с правилами орбитальной симметрии при условии подхода циклопропана к диену 2, при котором реализуется наименьшее отталкивание между реагирующими молекулами. Структура 3« однозначно доказана методом РСЛ (рис. 4).

1.2. Образование продуктов сопряженного присоединения допорно-акцепторного циклопропана и внешнего пуклеофила к 1,3-дифенилизобензофурану

При инициировании взаимодействия ДАЦ с 1,3-дифснилизобспзофурапом 2 сильными кислотами Льюиса с последующей обработкой реакционной смеси водным №11СОз образуются циклические полуацетали 4, являющиеся результатом сопряженного электрофильного присоединения ДАЦ и воды к диену 2. При обработке реакционной смеси другими нуклеофилами (ЫаЬЬ, СНэОН), образуются продукты сопряженного присоединения 4Ь,1 (табл. 3).

Мы полагаем, что образование полуацеталей 4 протекает через первоначальное образование (3+4)-циклоаддукта 3, который далее претерпевает инициируемый кислотой Льюиса гетсролиз связи С-С с образованием стабильного в условиях реакции диарил(окси)карбокатиона I; последующая обработка нуклеофилом приводит к конечному продукту. Это предположение подтверждено получением полуацеталей 4 из аддуктов (3+4)-циклоприсосдинения 3 при обработке их сильными кислотами Лыоиса. Напротив, обратное превращение 4 в 3 нам осуществить не удалось, и из реакционной смеси был выделен лишь исходный полуацеталь. Таким образом, общая схема образования продуктов 3 и 4 может быть представлена следующим механизмом:

Рис. 3. Согласованный механизм реакции (3+4)-циклоприсосдипсния.

Рис. 4. Молекулярная структура эгао-3§, определенная методом РСЛ.

о

со2р

Кислота Льюиса средней сипы

Р1г

'О'

Р(1

о

3

о

Сильная кислота СОг13 Льюиса

С02К )

со2к

4

Таблица 3. Образование полуацеталей 4 в инициируемой Ме^ЮТГреакции 1 с диеном 2

о

,со2и

СО,1Ч

1

1) МезЭЮТТ СН2С12

2)а) №НС03/Н20

b) №N3 / Н20

c) МеОН

1 Я О Т,°С Время, ч N11 4 Выход, % а ((1г) ь

1а Ме с6н5 20 20 ОН 4а 88(40:36:15:9)

1Ь Е1 С6Н5 20 20 ОН 4Ь 86 (57:26:11:6)

1(1 Ме (£)-РИСН=СП 20 24 он 4с 82 (38:26:23:13)

1)1 Ме 3,4,5-(МсО)3СбН2 -60—>20 3 он 4(1 69(51:18:17:14)

Н Ме 4-ГС6114 40 3 он 4е 87(33:31:19:17)

Ч Е1 2,4,6-МезСбНг 20 24 он 4Г 73 (58:35:4:3)

1к Е1 2-ТЬ 20 3 он 4ё 72(36:28:26:10)

1а Ме С6Н5 20 20 N3 4Ь 85 (58:26:9:7)

1а Ме С6Н5 20 20 ОМе 98(61:22:9:8)

"Выходы определены после хроматографической очистки.

ъ Соотношение диастереомеров определено на основании данных ЯМР спектроскопии.

Взаимодействие ДАЦ с 1,3-Дифенилизобензофураном в присутствии кислот Льюиса приводит к образованию (3+4)-циклоаддуктов 3. Когда в качестве инициатора реакции используется кислота Лыоиса средней силы, эти циклоаддукты достаточно устойчивы и могут быть выделены с высоким выходом. Напротив, в присутствии сильной кислоты Лыоиса происходит раскрытие циклоаддукта 3 в цвиттер-иоп I, который может взаимодействовать с нуклеофилами и при обработке водой превращается в полуацеталь 4.

2. Реакции донорио-акцепториых циклопропанов с другими фурапами

В отличие от 1,3-дифепилизобензофурана, не склонного вступать в реакции (3+2)-циклоприсоединения, сам фуран и многие его производные способны выступать и как 4л-, и как 2л-компонента. Поэтому мы изучили взаимодействие ДАЦ с фураном (5а), 2,5-диметилфурапом (5Ь) и 2,5-дифенилфурапом (5с) с целью установления зависимости направления реакции от условий ее проведения, заместителей в фурановом цикле и в исходном циклопропане.

Мы нашли, что незамещенный фуран (5а) под действием кислот Лыоиса полимеризуется быстрее, чем реагирует с ДАЦ, вследствие чего образуется неразделимая и неидентифицируемая смесь продуктов. Избежать полимеризации и добиться однозначного протекания взаимодействия с ДАЦ нам удалось при использовании в качестве субстрата 2,5-диметилфурана (5Ь). Мы установили, что инициируемая кислотами Лыоиса реакция 5Ь с

циклопропанами 1Ь,к,1 при оквимолярпом соотношении реагентов протекает исключительно как (3+2)-циклоприсоедипспис по связи С2-С3 фурапового цикла с образованием аддуктов ба-с.

Ме СНгС12

5Ь

1Ь, 6а 1к, 6Ь 11, 6с

Р = Е1, Аг = Р&1, ЭпСЦ Я = Аг = 2-ТИ, УЬ{ОТ0з К = Ме, Аг = 2-ТИ, УЬ(ОТ03

К°29 Н

Аг" М® ба-с

60% № 100:0) 76 % (с1г100:0) 53% (йг 90:10)

Эта реакция протекает с высокой диастсреосслективпостыо и приводит к

преимущественному или исключительному образованию диастсрсомсров 6 с трапс-

расположеписм ароматического заместителя относительно мстильпой группы при атоме Сба.

Относительное расположение заместителей в аддуктах 6 подтверждено данными

исследования ядерного эффекта Оверхаузера (рис. 5). —430/

0.5%/ рЮ-,п\

Полученные соединения 6 содержат

высокореакционноспособный фрагмент винилового эфира

и могут претерпевать дальнейшие превращения,

направление которых зависит от соотношения реагентов,

пуклсофилыюсти ароматического заместителя

циклопропана и условий проведения реакции. Так, при рис. 5. Результаты изучения

использовании избытка фурапа проведение реакции в ядерного эффекта Оверхаузера

для соединения 6Ь.

присутствии сильной кислоты Льюиса приводит к

алкилированию второй молекулы 5Ь первоначально образующимся моноаддуктом (3+2)-циклоприсоединепия. Продукт 7 получен в виде смеси двух изомеров, что подтверждает высокую диастсрсосслективпость первичной реакции (3+2)-циклоприсосдинения, поскольку, несмотря на присутствие в 7 четырех асимметрических центров, образуются только два диастереомсра, являющиеся эпимерами по атому С2.

,С02Ме СОгМе

1а : Аг= РЬ 11 : Аг = ТЬ

5Ь : Р - Ме 5с : II = РЛ

УЬ{ОТ()з или ЭпС!*

Р С02Ме

8а : Аг = РМ, Р = Ме; 82% (100:0)

8Ь: Аг = ТЬ, Р = Ме; 94 % (66:34)

8с : Аг = ТЬ, Я = РЬ. 67% (66:34)

Напротив, использование двукратного избытка циклопропана позволяет получить трицикличсские продукты в результате двух последовательных реакций (3+2)-циклоприсоединения 8а-с. Относительная конфигурация соединений 8 была установлена с помощью ядерного эффекта Оверхаузера и однозначно подтверждена данными РСА для 8а (рис. 6). Ме0гС

Рис. 6. Результаты изучения ядерного эффекта Оверхаузера и РСА для соединения 8а.

Еще одно направление взаимодействия ДАЦ с фуранами реализуется при использовании циклопропанов с высоконуклеофильными ароматическими заместителями и проведении реакции в присутствии сильной кислоты Льюиса. Взаимодействие циклопропанов 1Ь,1 с фурапом 5Ь приводит к образованию необычных полициклических продуктов 9 в виде единственного диастереомера. Данная реакция протекает как тандемная последовательность процессов (3+2)-циклоприсоединения и внутримолекулярного электрофилыюго замещения. Этот механизм образования 9 был подтвержден нами превращением аддукта (3+2)-циклоприсоедипения 6с в продукт 9 под действием впСЦ в СПгСЬ. Относительная конфигурация 9 определена при изучении ядерного эффекта Оверхаузера (рис.7).

,С02Ме С02Ме

ЭпСЦ

Ме -50 °С — 20 "С СН2С12

Таким образом, взаимодействие ДАЦ с 2,5-дизамещеппыми образованию аддуктов (3+2)-циклоприсоедипения по связи С2-С3 (путь 1 на рис. 2). При этом фураны выступают как 2я-компонента, а ДАЦ - как синтетический эквивалент синтона А. В зависимости от природы исходных соединений и условий проведения реакции образующиеся (3+2)-циклоаддукты далее могут быть превращены в продукты присоединения второй молекулы фурана 7, продукты двух последовательных реакций (3+2)-циклоприсоединения 8 или полициклические продукты внутримолекулярного электрофилыюго замещения 9.

фуранами приводит к

МеСЬС Ме н 1

Рис. 7. Результаты изучения ядерного эффекта Оверхаузера для соединения 9Ь.

3. Реакции донорцо-акцспторпых циклопропанов с алицикличсскнми диенами

3.1. Реакции доиорпо-акцепторпых циклопропанов с циклопептадиепом 3.1.1. (3+4)-Апнелировапие гетероарил-замещепиых циклопропанов к циклопешпадиепу

Циклоиснтадисн (10), подобно 2,5-дизамсщснным фурапам, способен вступать в реакции и как 2л-, и как 4л-компонента. Вместе с тем активность циклопеитадиена в реакциях Днльса-Альдсра существенно выше активности фурапов, что позволяет предполагать его большую склонность выступать в качестве 4л-компонснты и в реакциях с ДАЦ. Мы изучили взаимодействие циклопропана 1к с диеном 10 в присутствии различных кислот Льюиса средней силы и обнаружили, что вместо аддуктов (3+2)- или (3+4)-циклонрисосдипсния образуется производное бицикло[3.2.1]октадиена 11а, которое было выделено в виде смеси двух диастсрсомеров с преобладанием эпдо-изомера (табл. 4).

Таблица 4. Оптимизация условий проведения реакции между 1к и циклопснтадисном

ЕЮгС

1к ю 11а

Кислота Лыоиса (кол-во, в мольных %) Время, ч Растворитель Выход 11а, % а (эпдо:экзо) ь

8пСЦ (120) 4 СН2С12 с

МёЬ(5) 3 СИ2С12 25 л

ХпС\2 (120) 24 СН2С12 65 (74:26)

8ш(ОТ1)з (15) 24 СН2СЬ 31 (78:22)

8с(ОТ0з (5) 2.5 СП2С12 47 (73:27)

1п(ОТГ)3 (5) 22 С2И4С12 58 (82:18)

8п(ОТ|)2 (5) 3.5 С112С12 74 (85:15)

УЬ(ОТ0з(5) 26 СН2С12 76(83:17)

"Выходы определены после хроматографической очистки.

ь Соотношение диастсрсомеров определено па основании данных ЯМР спектроскопии. ° Значительная полимеризация диена препятствует выделению низкомолекулярных продуктов. й Выход определен при помощи ЯМР спектроскопии (внутренний стандарт - нитрометаи).

Определив оптимальные условия проведения реакции, мы изучили реакционную

способность серии гетероарил-замещенпых циклопропанов 1к,ш-1 по отношению к

циклонснтадисну (10) (табл. 5). Во всех случаях, за исключением циклопропана 1п, нами с

хорошими выходами были получены бицикло[3.2.1]октадисиы 11 с гетероареном,

аннелироваппым по связи С2-С3, в виде смеси двух диастереомсров с преобладанием эндо-

изомера.

Таблица 5. Реакция (3+4)-а1шслироваиия между циклопропанами 1 к,ш-1 и циклопеитадиепом

С.О

СО^

со2Р?

о

Кислота Льюиса

СН2С12

С02и или

11а-д

НИ,!

1 Я Лг

Кислота Льюиса (кол-во, в мольных %)

Время, ч 11

Выход 11,%' (рпдо:экзо) ь

1к Ш Л) УЬ(ОТ1), 5 6

1 ш Е1 -\\> УЬ(ОТ1)з 5 3

. , » УЬ ОТОз 5 1 п Ме 24

№ (8П(ОТ()2) (10)

1 о Ме

1р Ме

УЬ(ОТ0з 5 22

УЬ(0'П)з 5 3

1Ч Ме 8п(ОТГЬ 10 24

1 г Ме 8п(ОТ1)2 5 14

1я Ме А 8п(ОТГ)2 5 24

И Ме СУ-У УЬ(ОТ0з 5 2.5

,С02Е1 СОгЕ1

11а

С02Е1

11Ь

Л СО^Ме Ы-Ме

11с

СОгЕ1 Ме 11(1

V

со.»

Ме Не

^СО^Ме

СОдМе

СОгМе

Ш

С02Ме

"8

к С02Мв

1111

76 (83:17) 33 (50:50)°

Следы с

81 (85:15) 53 (77:23)11 72 (92:8) 72 (75:25) 68 (80:20) 67 (63:37)

111

"Выходы определены после хроматографической очистки.

ь Соотношение диастереомеров определено на основании данных .ЯМР спектроскопии. 0 Преимущественно образуются продукты полимеризации исходных веществ. ''Соединение 11с образуется в смеси с аддуктом 12 (18 %) (см. раздел 3.1.3).

Более низкий выход соединения lib (33 %) по сравнению с остальными аддуктами (3+4)-анпелировапия может быть объяснен низкой стабильностью фурильиого заместителя в условиях реакции. Действительно, в реакции циклопропана 1р, который содержит более стабильный 2-метил-фурильпый заместитель, мы получили продукт 11е с выходом 53 %.

Таким образом, взаимодействие ДАЦ с циклопсптадиспом (10) приводит к образованию продуктов (3+4)-анпелировапия 11. В этом процессе циклопептадиен выступает как 4л-компонепта, а циклопропан - в качестве синтетического эквивалента синтопа В (путь 4 на рис 2). Эго первый пример такого типа реакционной способности ДАЦ. Предполагаемый механизм реакции представлен ниже. Па первой стадии происходит атака ДАЦ как электрофила на молекулу циклопептадиепа с образованием цвиттср-ионного интермедиата D. Продукты 11 образуются в результате последующей внутримолекулярной реакции ароматического замещения.

D-1,2

D-1,4

3.1.2. Диастереоселективность реакции образования соединений 11 При изучении реакции ДАЦ с циклопентадиеном мы нашли, что во всех случаях происходит преимущественное образование э//<)о-изомеров 11. Э//с)<?-копфигурацня основных диастереомсров 11 была установлена с помощью ядерного эффекта Оверхаузера

Ме02С

Рис. 8. Результаты изучения ядерного эффекта Оверхаузера

(рис. 8).

Хсмоселективность процесса и преимущественное образование эндо-изомеров 11 позволяют предполагать, что реакция ДАЦ с циклопентадиеном протекает следующим образом. Координация кислоты Лыоиса по акцепторным группам циклопропана вызывает сильную поляризацию связи С'-С2, гетеролиз которой приводит к

образованию тесной ионной пары. В результате атом С2 для соединения lid. приобретает положительный заряд, который частично делокализуегся на гстероароматический заместитель. Этот заместитель становится электроподефицитным и может взаимодействовать с электроноизбыточпой л"-системой циклопептадиепа. В результате диен подходит к ДАЦ таким образом, чтобы образовался ж-л* донорпо-акцепторпый комплекс, причем молекула циклопептадиепа в нем ориентирована почти параллельно гетарилыюй группе. Далее циклопептадиен атакует атом С2 с образованием

новой связи С-С, что приводит к новому цвиттер-ионпому интермедиату Р-1. Затем катионный центр в П-1 атакует гетероароматический заместитель, образуя продукт (3+4)-аннелировапия 11.

Si-подход (затруднен)

V^ HhO

u^H

C02R

co2r

3.13. Реакция циклопропана 1р с двумя эквивалентами циклопептадиепа

При изучении реакции циклопропана 1р с циклопентадиеном наряду с адцуктом (3+4)-аннелирования 11с мы получили необычный побочный продукт 12. Мы нашли, что выход продуктов 11с и 12 существенно зависит от условий проведения реакции и соотношения исходных реагентов. Максимальный выход аддукта 12 (63 %) был получен при использовании пятикратного избытка циклопептадиепа и быстром отогревании реакционной смеси после прибавления катализатора до комнатной температуры.

/\хо2ме <Cjf С02Ме

о

Me

Yb(OTf)3

-60 °С— 20 °С СН2С|2

С02Ме

12, 63 %

1р 10

Продукт 12 образуется в виде единственного стереоизомера с заданной относительной конфигурацией шести стереоцентров. Стереохимичсские отнесения для соединения 12 были выполнены на основе экспериментов по ядерному эффекту Оверхаузера (рис. 9). Таким образом, реакция образования 12 протекает с исключительной хемо-, регио- и диастереосслективностыо.

Нанти—10^___'MciiH

С02Ме С02Ме

Рис. 9. Результаты изучения ядерного эффекта Овсрхаузсра для соединения 12.

Мы предполагаем следующий механизм образования соединения 12. На первой стадии происходит взаимодействие между ДАЦ и циклопентадиепом, в результате которого образуется цвиттер-ион II. Данное взаимодействие протекает аналогично первой стадии реакции образования 11, т.е. образуется интермедиат III, в котором малонилметильный заместитель имеет э/«)о-ориентацию. Взаимодействие III со вторым эквивалентом диена 10 сопровождается раскрытием фурапового кольца и замыканием нового пятичлеппого цикла. Такие рециклизации весьма типичны для 2,5-дизамещенных фуранов и существенно менее характерны для других гетероциклов, что объясняет отсутствие подобных продуктов в реакциях других ДАЦ. Относительная конфигурация стереоцентров в продукте 12 показывает, что вторая молекула циклопентадиена подходит к цвиттср-иону III с экзо-стороны, что вызвано меньшим стерическим отталкиванием от мостиковой группы Clh по сравнению с отталкиванием от объемного заместителя СНгСЩСОгМе^, препятствующего эндо-подходу диена. Взаимодействие циклопентадиена с катионпым цегпром в III происходит с Ле-стороны, поскольку Л'-подход затруднен в результате отталкивания от сын-атома водорода мостиковой CI h-i pymiu.

Таким образом, соединение 12 образуется в результате необычного каскада электрофильных процессов, приводящего к образованию четырех новых С-С связей и трех новых циклов. Реакция протекает с исключительной диастереоселективностыо: несмотря на образование в ходе этого превращения шести стереоцентров, соединение 12 было получено в виде единственного диастереомера.

3.1.4. Взаимодействие циклопептадиена с арилзамещепными циклопропанами

Далее мы изучили реакцию между циклопентадиеиом и ДАЦ с арильными заместителями. Мы установили, что ДАЦ с низконуклеофильными заместителями (фснильным, 4-фторфенильным) не реагируют с циклопентадиепом. Однако при использовании более реакционноспособного циклопропана 111 мы получили два основных продукта: аддукт (3+4)-аннелирования 11] и аддукт (3+2)-аинелирования 13. Оба соединения образуются в виде смеси двух диастсрсомеров в соотношении «1:1..

ОМе

,С02Ме

г\

С02Ме ^ ^ СНгС,2

В реакции с циклопентадиеиом циклопропана 1и, который не способен вступать в реакции (3+2)- и (3+4)-аннелирования, с хорошим выходом образуется продукт (3+2)-циклоприсоединсния 14. Кроме того, в качестве побочного продукта при данных условиях образуется соединение 15.

Ме02с со м

ОМе . Н V

¿П-*- о оЪ- • ¿Ьг*

^ ^ СН2С|2 н С02Ме

ОМе

1" 10 14,65 % (78:22) 15

Таким образом, направление реакции ДАЦ с циклопентадиеиом 10 в значительной степени определяется природой ароматической донорной группы в исходном циклопропане. Данное взаимодействие эффективно протекает лишь в случае циклопропанов с высокопуклеофильными ароматическими заместителями. Для циклопропанов, содержащих элсктронообогащенные гетарильные заместители, единственным направлением реакции при инициировании кислотами Лыонса средней силы является образование продуктов (3+4)-аннелирования. Эти реакции протекают с высокой диастереоселективностыо и приводят к образованию преимущественно э/к)о-диастерсомеров 11.

3.2. (3+2)-Циклоприсоедипение донорно-акцепторных циклопропанов к циклогексадиену

Известно, что по сравнению с циклопентадиепом, 1,3-циклогексадисн (16), с одной стороны, существенно менее активен в реакциях циклоприсоединсния, а с другой - более стабилен по отношению к кислотам Льюиса. Действительно, при попытке провести реакцию между ДАЦ 1а и 16 при катализе УЬ(ОТ1)з из реакционной смеси были выделены лишь исходные соединения. Реакция циклогексадиена с более активным циклопропаном 11 в

присутствии УЬ(ОТ0з, напротив, привела к образованию неразделимой смеси продуктов. Поэтому мы изучили взаимодействие циклогексадиепа с менее активными ДАЦ 1а,Ь,1 при инициировании реакции сильными кислотами Лыоиса. Мы установили, что в присутствии 1.2 экв. Т1Си с умеренными выходами происходит образование продуктов (3+2)-циклоприсоединения 17а-с в виде смсси двух диастсрсомеров (табл. 6).

Таблица 6. Взаимодействие донорно-акцепторных циклопропанов с циклогексадиепом

, Л н с02я

^с • о ^ -от*

Аг

1 16 17

1 Я Аг Кислота Лыоиса Время, ч Т, °С 17 Выход 17, % *

(кол-во, в мольных %) ((1г)ь

1а Ме РЬ УЬ(ОТ0з(5) 20 20 С -

11 Ме 2-ТИ УЬ(ОТ1)з (5) 20 20 д -

11 Ме 2-ТИ Т1СЦ(120) 2 -40 -> 20 е -

1а Ме РЬ ТЮ14(120) 20 -40 -»20 17а 59 (62:38)

1Ь Ш РЬ ТгС14(120) 20 -40 -► 20 17Ь 57 (64:36)

П Ме 4-РС6Н4 ТКЛ4(120) 20 -40 -> 20 17с 58 (68:32)

"Выходы определены после хроматографической очистки.

ьСоотношение диастереомеров определено на основании данных ЯМР спектроскопии. 'Выделены исходные соединения. Образуется неидептифицируемая смесь продуктов. е Образуются продукты полимеризации исходных веществ.

Таким образом, 1,3-циклогексадиен (16) при взаимодействии с ДАЦ демонстрирует иную реакционную способность по сравнению с циклопентадиеном (10), образуя аддукты (3+2)-циклоприсоединсния 17 (путь 1 на рис. 2).

4. (3+2)-Циклоприсосдииспие донорно-акцепторных циклопропанов к ациклическим диенам

Далее мы изучили реакции ДАЦ с ациклическими диенами. Мы нашли, что взаимодействие циклопропана 1Ь с 2,3-диметилбутадиеном (18а) в присутствии сильных кислот Лыоиса приводит к продукту (3+2)-циклоприсоединения 19а в виде смеси двух диастереомеров с умеренным выходом. Наилучший выход был получен при проведении реакции в хлористом метилене в присутствии 1.2 экв. ТЮ4. Эта реакция носит общий характер, что было показано при исследовании взаимодействия циклопропанов 1а-с,1 с диенами 18а-(! в оптимизированных условиях (табл. 7). Отметим, что соединение 19Ь образуется в виде единственного диастереомсра, в то время как остальные аддукты (3+2)-циклоприсоединения 19с-Г были получены в виде смеси двух диастереомеров с

существенным преобладанием изомера с г/мс-расположеписм випилыюго и ароматического заместителей (табл. 7). Два диастереомера образуются также в реакции (Е,Е)-1,4-дифенилбутадиена (18<1), при этом продукт реакции 19g содержит три асимметрических атома углерода. Отметим, что в реакции диметилбутадиена 18а с оптически чистым циклопропаном (5)-1а продукт 19Ь образуется в рацемическом виде. По-видимому, потеря оптической информации связана с рацемизацией исходного циклопропана в присутствии сильной кислоты Льюиса.

Таблица 7. Реакции ДАЦ с ациклическими диенами в присутствии ТЮ4

ТЮ14 (1.2 экв.)

,со2р С02Я

СН2С12

1 Я Аг 18 К1 я2 Ч3 Время, ч Т,°С 19 Выход 19, %" (ёг)ь

1Ь Е1 РЬ 18а Н Ме Ме 3 -40-> 20 19а 53 (85:15)

1а Ме РЬ 18Ь н 11 Н 3 -40 -> (-35) 19Ь 62 (>95:5)

1Ь Е1 РЬ 18с н II Ме 20 -40-►20 19с 51 (82:18)

Н Ме 4-РС6Н4 18с II Н Ме 20 -40 20 19(1 79(91:9)

1с Ме 4-ВГС6Н4 18с н Н Ме 20 -40-»20 19е 51 (91:9)

Н Ме 4-РС6Н4 18а 11 Ме Ме 3 -40 20 19Г 55(91:9)

1Ь Е1 РЬ 18(1 РЬ Н Н 7 40 195 83 (66:34)

(5)-1а Ме РЬ 18а 11 Ме Ме 3 -40-> 20 19Ь 58(81:19)

"Выходы определены после хроматографичсской очистки. ъ Соотношение диастереомеров определено при помощи ЯМР спектроскопии.

Относительное расположение заместителей в основных изомерах 19а,Ь,^ подтверждено

экспериментами ЯМР по ядерному эффекту Овсрхаузера (рис. 10, 11).

Ме

3 I

Н.Ц.А

С02Ме

/Ч С02Ме Н Н

Рис. 11. Характеристичные отклики в ЬЮЕЗУ спектрах для соединений 19Г,£.

Рис. 10. Характеристичные отклики в N013 спектрах для соединений 19а,Ь.

Преимущественное образование диастереомеров 19 с цме-расположением

ароматического и випилыюго заместителей связано с различием в стабильности

псевдоцикличсских интермедиатов, образующихся в ходе реакции. Интермедиат (VI) с

псевдоэкваториалъпым расположением випильной группы оказывается более стабилен, чем интермедиат (VII) с пссвдоаксиальпым расположением винилытой группы.

19-основной VI VII 19-минорный

19Ь : R1 = R2 = H; 19c,d,e : R1 = Me, Rz = H; 19a,f : R1 = R2 = Me.

Таким образом, взаимодействие ДАЦ с ациклическими диенами протекает исключительно как (3+2)-циклоприсоедипение (путь 1 на рис. 2) и приводит к образованию винилциклопептанов 19. Реакция протекает с высокой хемо-, регио- и диастереоселективиостыо. Отметим, также, что реакция циклоприсоединепия по второй кратной связи не происходит даже в существенно более жестких условиях.

5. Другие реакции допорио-акцепторпых цнклопропапов

5.1. (3+2)-Циклоприсоединепие донорпо-акцепторпых циклопропанов к нитрилам

В ходе изучения реакций с фурапами мы также исследовали взаимодействие ДАЦ 1а с 2-цианофураном (20а), в молекуле которого присутствуют несколько кратных связей, способных вступать в реакцию с ДАЦ. Мы установили, что взаимодействие 20а с ДАЦ протекает с исключительной хемоселективностыо и приводит к образованию продукта (3+2)-циклоприсоединения по цианогрунпе 21а. Общий характер данной реакции мы показали па примере взаимодействия циклопропанов la-c,h с нитрилами 20Ь,с. Во всех случаях мы с высокими выходами получили Д'-пирролины 21b-f (табл. 8).

Таблица 8. Взаимодействие ДАЦ с нитрилами

МеОгС С0гМе

A-C02R + ^ snCU ■ Or*

АГ C02R N^ ^

1 20 21a-f

1 R Ar 20 R' 21 Выход 21, %а

Та Мс C^Fls 20а ^Fu 21а 62

la Me C6II5 20b Me 21b 74

lb Et C6H5 20c Et 21c 65

lh Me 3,4,5-(МеО)зС6Н2 20c Et 21d 72

lh Me 3,4,5-(МеО)зСб1 h 20b Me 21e 89

lc Me_4-BrC6ll4_20c Et 21 f_64

a Выходы определены после хроматографической очистки.

Отмстим, что ранее реакции с нитрилами были описаны исключительно для эфиров 2-алкоксициклопропапкарбоновых кислот. При этом утверждалось, что другие циклопропаны с нитрилами не реагируют. Мы, напротив, установили, что эфиры 2-арилциклопропан-1,1-дикарбоновых кислот 1 эффективно взаимодействуют с нитрилами в присутствии сильных кислот Льюиса с образованием д'-пирролинов 21.

5.2. Изомеризация циклопропанов в пропены

В ходе изучения реакций ДАЦ с диенами мы обнаружили, что в случае, когда реакционная способность диена слишком низка, циклопропаны все же могут вступать в инициируемые кислотами Льюиса превращения: полимеризацию, лактонизацию, изомеризацию. Наиболее интересным из этих процессов является изомеризация циклопропанов в труднодоступные 2-стирилмалонаты 22, поэтому мы подробно изучили эту реакцию (табл. 9).

Таблица 9. Реакции изомеризации ДАЦ

С02р Р11С1

1 22а-т

Кислота Льюиса

1 Я Аг Кислота Льюиса т, °с Время, ч 22 Выход 22, %11

1а Ме С6Н5 МезБЮТГ 130 1 22а 67

1с Мс 4-ВГС6Н4 MeзSiOTf 130 3 22Ь 80

П Ме 4-РС6Н4 МсзЭЮТГ 130 1 22с 63

IV Ме 4-МСС6Н4 МсзБЮТГ 130 1 22й 56

1\у Мс Р-нафтил МсзЗЮТГ 130 1 22с 86

1х Мс а-нафтил Ме3810ТГ 130 1 22Г 78

1у Ме бифенил-4-ил Мс3510ТГ 130 2 22ё 73

\г Ме 2-Ме0-5-(Ы02)С6Нз Мс38!0ТГ 130 1 22М 59

11 Ме 2-ТЬ 8п(0Т1)2 80 3 221 75 е

1га Ме 4-МсОС6И4 8П(ОТ02 40 2 22] 80ь

1/.1) Е1 4-Ме2МСбН4 8П(ОТ1)2 20 24 22к 78 е

Не Е1 2,4,6-(МеО)3С6И2 8П(ОТ02 20 4 221 88 е

И Ме 5-Вг-1 -Ме-ипдол-З-ил - 150 1 22 ш 62 а

" Выходы определены после хроматографической очистки. ь Реакцию проводили в СН2О2. с Реакцию проводили в СбН6.

6 Реакцию проводили при 30 мм рт. ст. без растворителя. ' Реакцию проводили в СПзМ02.

Мы установили, что для изомеризации циклопропанов с элсктропообогащснными ароматическими заместителями оптимальным является инициирование реакции кислотами Лыоиса средней силы. Напротив, изомеризация циклопропанов, обладающих менее допорными ароматическими заместителями, эффективно протекает в присутствии сильных кислот Лыоиса, таких как МезБЮТГ. Синтезированные нолифункциональпые соединения 22 перспективны как предшественники более сложных структур благодаря наличию в их молекулах легко модифицируемых арилыюго заместителя, С=С связи, малонилыюго фрагмента. Стирилмалонаты применяются как мономеры в синтезе полимерных голографичсских пленок и могут быть использованы как исходные соединения для получения различных физиологически активных веществ на основе производных у-арилбутеповой, ^арилбутановой кислот и т.д.

Выводы

1. Установлена принципиальная возможность протекания каталитической реакции ДЛЦ с сопряженными диенами. Определены четыре альтернативных направления данной реакции: а) (3+4)-циклоприсоедипение; б) (3+2)-циклоприсосдипепие; в) (3+4)-апнелировапие; г) (3+2)-аннелирование. Изучены факторы, влияющие на направление реакции. Обнаружен новый тип реакционной способности ДАЦ, обеспечивающий протекание реакции по пути аннелирования. Предложен новый принцип построения труднодоступных семичленных циклов с помощью реакций (3+4)-циклоприсоединения (гомо-версия реакции Дильса-Альдера) и (3+4)-аннелирования.

2. Найдено, что реакция ДАЦ с 1,3-дифенилизобензофурапом в присутствии кислот Лыоиса средней силы протекает как (3+4)-циклоприсосдииение, приводящее к формированию семичленного цикла. Показано, что в эту реакцию наряду с циклопропандиэфирами вступают нитроэфиры и дипитрилы с ароматическими, гетероароматическими и випильиыми заместителями. Выдвинуто предположение о синхронном протекании (3+4)-циклоприсоединения циклопропанов к 1,3-дифенилизобензофурану.

3. Установлено, что взаимодействие ДАЦ с 2,5-димстилфурапом приводит к продуктам (3+2)-циклоприсоедииепия по связи С2-С3 фуранового цикла. Разработаны пути дальнейшей трансформации этих аддуктов в продукты двойного (3+2)-циклоприсоедипения, каркасные полициклические соединения и производные пергидроциклопента[Ь]фурана. В основу этих трансформаций положены внутри- или межмолекулярные процессы с участием двойной связи С4-С5 фурана.

4. Показано, что реакция 2-(гетарил)циклопропап-1,1-дикарбоксилатов с циклопентадиеном протекает с исключительной хемо- и региоселективностыо как (3+4)-аннелирование. На

основе этой реакции разработай оригинальный подход к ранее труднодоступным бицикло[3.2.1]окта-2,6-диспам, к которым по связи С2-С3 аппелирован гетарен.

5. Найдено, что взаимодействие ДАЦ с ациклическими диенами и циклогсксадиеном протекает как (3+2)-циклоприсоедипсние с участием только одной С=С связи диена. Данная реакция положена в основу простого и удобного метода построения пятичлениого карбоцикла- структурного фрагмента многих физиологически активных молекул.

6. Показано, что диэфиры 2-арилциклопропап-1,1-дикарбоновых кислот взаимодействуют с нитрилами с образованием продуктов (3+2)-циклоприсоедипения - д'-пирролинов.

7. Установлено, что ДАЦ в присутствии кислот Лыоиса претерпевают изомеризацию в алксны с исключительной хемо-, регио- и стереоселективиостыо. Разработан препаративный метод синтеза стирилмалопатов - полезных реагентов в органическом синтезе.

Основное содержание работы изложено п следующих публикациях:

1. Chagarovskiy А. О., Budynina Е. М., Ivanova О. A., Grishin Yu. К., Trushkov I. V., Vcrtclctskii P. V. Lewis acid-catalyzed reactions of donor-acceptor cyclopropanes with furan derivatives // Tetrahedron - 2009. - Vol. 65. - №27. - P. 5385-5392.

2. Чагаровский А. О., Будыпина E. M., Иванова О. А., Трушков И. В. Первый синтез 2-алкил-5-арил-3,3-бис(мстоксикарбонил)-4,5-дигидропирролов // ХГС - 2010. - №1. - С. 139-141.

3. Chagarovskiy А. О., Ivanova О. A., Rakhmankulov Е. R., Budynina Е. М., Trushkov I. V., Mclnikov М. Ya. Lewis Acid-Catalyzed Isomerization of 2-Arylcyclopropanc-l,l-dicarboxylatcs: A New Efficient Route to 2-Styrylmalonatcs // Adv. Synth. Catal. - 2010. -Vol. 352. - №18. - P. 3179-3184.

4. Будынина E. M., Иванова О. А., Чагаровский А. О., Трушков И. В., Вертелецкий П. В., Кузнецова Т. С. Доиорио-акцепторные циклопропаны в реакциях с диенами // XI Международная конференция «Перспективы развития химии и практического применения алициклических соединений»: тез. докл. - Волгоград - 2008. - С. 104.

5. Budynina Е. М., Ivanova О. A., Chagarovskiy А. О., Trushkov I. V., Vcrteletskii P. V. Donor-acceptor cyclopropane as dicnophiles // Международная конференция по органической химии «Химия соединений с кратными углерод-углеродными связями»: тез. докл. -Санкт-Петербург - 2008. - Р. 62-63.

6. Budynina Е. М., Chagarovskiy А. О., Ivanova О. A., Trushkov I. V., Vcrtclctskii P. V. Furan Derivatives in Reactions with Donor-Acceptor Cyclopropanes // 23rd European Colloquium on Heterocyclic Chemistry: abstracts - Antwerp, Belgium - 2008. - P. 204.

7. Чагаровский А. О., Будынина E. M., Иванова О. А., Трушков И. В., Вертелецкий П. В. Взаимодействие донорно-акцепторных циклопропанов с производными фурана // XI

22

Молодежная конференция по органической химии, посвященная 110-летию со дня рождения И. Я. Постовского: тез. докл. - Екатеринбург-2008. - С. 38.

8. Иванова О. Л., Чагаровский Л. О., Будынипа Е. М., Трушков И. В. Лрил- и гетероарилциклонропаиы с акцепторными заместителями в реакциях изомеризации, раскрытия и рециклизации // Международная конференция «Новые направления в химии гетероциклических соединений»: тез. докл. - Кисловодск - 2009. - С. 322.

9. Chagarovskiy А. О., Budynina Е. М., Ivanova О. Л., Trushkov I. V., Vertelctskii P. V. Reaction of Donor-Acceptor Cyclopropancs with Furan Derivatives // Fifth International Conference on Organic Chemistry for Young Scientists IntcrYCOS-2009 "Universities Contribution in the Organic Chemistry Progress": abstracts - St. Petersburg, Russia - 2009. -P. 42-43.

10. Trushkov I. V., Ivanova O. A., Budynina E. M., Chagarovskiy A. O. [3+4]- us [3+2]-Cycloadditions as Alternative Routes in Reactions of Donor-Acceptor Cyclopropanes with Furan Derivatives // 13й1 Blue Danube Symposium on Heterocyclic Chemistry: abstracts -Bled, Slovenia - 2009. - P. 55.

11. Трушков И. В., Иванова О. А., Будынина Е. М., Чагаровский А. О. Допорно-акцепторные циклопропаны как амбифильпые реагенты в синтезе 5,6,7-члепных циклов // Всероссийская конференция по органической химии, посвященная 75-летию со дня основания Института органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН: тез. докл. - Москва -2009.-С. 408.

12. Будынипа Е. М., Иванова О. А., Трушков И. В., Чагаровский А. О. Донорпо-акцепторпые циклопропаны как диепофилы // XII Молодежная конференция по органической химии: тез. докл. - Суздаль - 2009. - С. 42-44.

13. Будынина Е. М., Иванова О. А., Чагаровский А. О., Трушков И. В. Взаимодействие 2-арил- и 2-(2/3-гстарил)циклопропан-1,1-дикарбоксилатов с 1,3-диенами // International Symposium on Advanced Science in Organic Chemistry: abstracts - Miskhor, Crimea - 2010. - С. У-7.

14. Trushkov I. V., Ivanova O. A., Budynina E. M., Chagarovskiy A. O., Rakhmankulov E. R. Transformations of 2-aryl- and 2-hetcroarylcyclopropane-l,l-dicarboxylates into new heterocyclic systems // XXIVth European Colloquium on Heterocyclic Chemistry: abstracts -Vienna, Austria- 2010. - P. РО-Ю2.

15. Трушков И. В., Иванова О. А., Будынина Е. М., Чагаровский А. О. Синтез новых гетероциклических систем на основе превращений 2-арил- и 2-гетарилциклопропан-1,1-дикарбоксилатов // III Международная конференция «Химия гетероциклических соединений», посвященная 95-летию со дня рождения профессора Алексея Николаевича Коста: тез. докл. - Москва - 2010. - С. У-61.

Подписано в печать 01.03.2011 г. Печать лазерная цифровая Тираж 120 экз.

Типография Aegis-Print 115230, Москва, Варшавское шоссе, д. 42 Тел.: 8 (495) 785-00-38,8 (926) 850-53-16 www.autoref.ae-print.ru

Введение

Глава 1. Реакции циклоприсоединения донорно-акцепторных циклопропанов, инициируемые кислотами Льюиса (Литературный обзор)

1.1. Реакции (3+2)-циклоприсоединения с участием донорно-акцепторных 8 циклопропанов

1.1.1. Реакции (3+2)-циклоприсоединепия между донорно-акцепторными 8 циклопропанами и карбонильными соединениями. Синтез производных фурана

1.1.2. Реакции (3+2)-циклоприсоединения между донорно-акцепторными 14 циклопропанами и иминами. Синтез производных пирролидина

1.1.3. Реакции (3+2)-циклоприсоедгмения между донорно-акцепторными 18 циклопропанами и нитрилами. Синтез производных пиррола

1.1.4. Реакции (3+2)-циклоприсоединения между донорно-акцепторными 20 циклопропанами и диазенами. Синтез производных пиразолидина

1.1.5. Реакции аннелировання Д-А циклопропанов к индолам

1.1.6. Реакции (3+2)-циклоприсоединения меэюду донорно-акцепторными 24 циклопропанами и алкенами. Синтез циклопентанов

1.1.7. Реакции (3+2)-циклоприсоединения между донорно-акцепторными 26 циклопропанами и алленами. Синтез метиленциклопентанов и циклогексенов

1.1.8. Реакции (3+2)-циклоприсоединения между донорно-акцепторными 27 циклопропанами и алкинами. Синтез циклопентенов

1.2. Реакции (3+3)-циклоприсоединения донорно-акцепторных циклопропанов

1.2.1. Реакции (3+3)-циклоприсоединения между донорно-акцепторными 28 циклопропанами и нитронами. Синтез тетрагидрооксазинов

1.2.2. Реакции (3+3)-циклоприсоединения между донорно-акцепторными 32 циклопропанами и ароматическими азометиниминами

1.2.3. Реакции (3+3)-аннелирования донорно-акцепторных циклопропанов к 2- 33 алкинилиндолам

1.3. Реакция (3+1+1)-циклоприсоединения между донорно-акцепторными 34 циклопропанами и изонитрилами. Синтез дииминоциклопентанов

1.4. Реакции (4+3)-циклоприсоединения донорно-акцепторных циклопропанов

1.5. Другие реакции донорно-акцепторных циклопропанов

Глава 2. Изучение инициируемых кислотами Льюиса реакций донорно-акцепторных 39 циклопропанов с 1,3-диенами (Обсуждение результатов)

2.1. Выбор объектов исследования

2.2. Реакции донорно-акцепторных циклопропанов с 1,3-дифенилизобензофураном

2.2.1. Влияние кислоты Льюиса на эффективность и направление реакции

2.2.2. Реакции (3+4)-циклоприсоединения донорно-акцепторных циклопропанов с 50 1,3- дифенилизобензофураном в присутствии кислот Льюиса средней силы

2.2.2. Образование продуктов сопряженного присоединения донорно-акцепторных 53 циклопропанов и воды к 1,3-дифенилизобензофурану

2.3. Реакции донорно-акцепторных циклопропанов с другими фуранами

2.3.1. Реакция (3+2)-циклоприсоединения донорно-акцепторных циклопропанов к 59 2,5-диметилфурану

2.3.2. Реакция алкилирования 2,5-дифенилфурана по Фриделю-Крафтсу

2.3.3. Тандемнаяреакция (3+2)-циклоприсоединения /внутримолекулярного 61 ароматического замещения между донорно-акцепторными циклопропанами и 2,5-диметилфураном

2.3.4. Тандемная реакция (3+2)-циклоприсоединения /межмолекулярного ароматического замещения между донорно-акцепторными циклопропанами и 2,5-диметилфураном

2.3.5. Реакция двойного (3+2)-циклоприсоединения между донорно-акцепторными 63 циклопропанами и 2,5-диметилфураном

2.4. Реакции донорно-акцепторных циклопропанов с алициклическими диенами

2.4.1. Изучение взаимодействия донорно-акцепторных циклопропанов с 67 циклопентадиеном

2.4.2. Изучение взаимодействия донорно-акцепторных циклопропанов с 83 циклогексадиеном и другими циклическими диенами

2.5. Реакции донорно-акцепторных циклопропанов с ациклическими диенами

2.6. Прочие реакции донорно-акцепторных циклопропанов

2.6.1. Изучение взаимодействия донорно-акцепторных циклопропанов с 89 норборнадиеном

2.6.2. Изучение взаимодействия донорно-акцепторных циклопропанов с нитрилами

2.6.3. Изучение изомеризации донорно-акцепторных циклопропанов

Глава 3. Экспериментальная часть 99 Выводы 156 Список литературы

Химия циклопропанов начала свое развитие в 1882 году с синтеза первого представителя этого класса - незамещенного циклопропана [1] - и до сих пор не теряет актуальности и привлекательности для химиков-органиков всего мира. Неугасающий интерес к циклопропанам' связан с их уникальными свойствами, среди которых способность стабилизировать карбокатионный центр, вступать в реакции присоединения или претерпевать различные перегруппировки. Эти свойства обусловлены частичным я-характером С-С связей и угловым напряжением в малом цикле.

Однако, несмотря на особенности строения трехчленного цикла, большинство циклопропанов обладают низкой реакционной способностью. Поэтому зачастую для успешного проведения реакций с участием циклопропанов требуется дополнительная активация, которая достигается при действии внешних факторов (температура, давление) или путем введения в трехчленный цикл активирующих групп.

Впервые активация трехчленного цикла с помощью введения в него карбонильных заместителей была описана в 1895 году в работах Перкина, и с тех пор реакции "гол/о-сопряженного" присоединения, приводящие к образованию ациклических соединений, нашли широкое применение в органическом синтезе.

В то же время процессы формирования новых циклов с участием активированных циклопропанов изучались не столь интенсивно. Первые многообещающие результаты были получены в 70-х годах прошлого века в научных группах Данишевского, Кори и Сторка. В начале 80-х группами Райссига и Венкерта в синтетическую практику были введены более активные донорно-акцепторные циклопропаны, у которых при вицинальных атомах углерода малого цикла находятся электроноакцепторные и электронодонорные активирующие группы.

С этого момента химия активированных циклопропанов стала развиваться особенно интенсивно, поскольку синергетическое действие групп разной электронной природы существенно облегчает вступление ДАЦ в различные реакции. Так, были открыты реакции (3+2)-, (3+3)-циклоприсоединения и (3+3)-аннелированияа с участием ДАЦ как трехуглеродной компоненты. Стоит отметить, что бурное развитие данной области химии было бы невозможно без развития и совершенствования методов синтеза а Согласно Золотой книге ИЮПАК:

Циклоприсоединение - это реакция, протекающая с образованием нового цикла из двух или более ненасыщенных молекул (или частей этих молекул) и сопровождающаяся общим уменьшением кратности связей.

Аннелирование (от лат. аппеНш, апе11ш - колечко) - пристраивание карбо- или гетероцикла к существующей циклической системе. самих циклопропанов, которые со временем перестали быть экзотическими, труднодоступными соединениями и превратились в удобные реагенты для решения сложных синтетических задач. Значительный прогресс был достигнут в области синтеза оптически активных циклопропанов, что позволяет проводить асимметрические варианты реакций циклоприсоединения.

В результате в последнее десятилетие был продемонстрирован оргомиый потенциал ДАЦ как реагентов в органическом синтезе, в особенности, для построения циклических систем. Открытые реакции были положены в основу препаративных методов синтеза пяти- и шестичленных карбо- и гетероциклических соединений, в том числе, как ключевые стадии в ряде полных синтезов различных природных соединений.

Недавно в нашей научной группе была впервые осуществлена реакция (3+4)-циклоприсоединения с участием 1,3-диенов и ДАЦ как диенофилов. Эта новая реакция является гсшо-версией классической реакции Дильса-Альдера и позволяет конструировать обычно труднодоступные семичленные циклы. До настоящей работы синтетические возможности реакции ДАЦ с сопряженными диенами были изучены лишь для двух типов диенов и небольшого круга эфиров 2-арил-1,1-циклопропандикарбоновых кислот как типичных представителей ДАЦ. В связи с этим целью данной работы явилось изучение взаимодействия ДАЦ, содержащих различные донорные и акцепторные заместители, с широким кругом 1,3-диенов и определение зависимости направления этого взаимодействия от природы реагентов и условий проведения реакции.

4. Выводы

1. Установлена принципиальная возможность протекания каталитической реакции ДАЦ с сопряженными диенами. Определены четыре альтернативных направления данной реакции: а) (3+4)-циклоприсоединение; б) (3+2)-циклоприсоединение; в) (3+4)-аннелирование; г) (3+2)-аннелирование. Изучены факторы, влияющие на направление реакции. Обнаружен новый тип реакционной способности ДАЦ, обеспечивающий протекание реакции по пути аннелирования. Предложен новый принцип построения труднодоступных семичленных циклов с помощью реакций (3+4)-циклоприсоединения и (3+4)-аннелирования.

2. Найдено, что реакция ДАЦ с 1,3-дифенилизобензофураном в присутствии кислот Льюиса средней силы протекает как (3+4)-циклоприсоединение, приводящее к формированию семичленного цикла. Показано, что в эту реакцию наряду с циклопропандиэфирами вступают нитроэфиры и динитрилы с ароматическими, гетероароматическими и винильными заместителями. Выдвинуто предположение о синхронном протекании (3+4)-циклоприсоединения циклопропанов к 1,3-дифенилизобензофурану.

3. Установлено, что взаимодействие ДАЦ с 2,5-диметилфураном приводит к продуктам

9 7

3+2)-циклоприсоединения по связи С -С фуранового цикла. Разработаны пути дальнейшей трансформации этих аддуктов в продукты двойного (3+2)-циклоприсоединения, каркасные полициклические соединения и производные пергидроциклопента[Ь]фурана. В основу этих трансформаций положены внутри- или межмолекулярные процессы с участием двойной связи С4-С5 фурана.

4. Показано, что реакция 2-(гетарил)циклопропан-1,1-дикарбоксилатов с циклопентадиеном протекает с исключительной хемо- и региоселективностыо как (3+4)-аннелирование. На основе этой реакции разработан оригинальный подход к ранее

2 3 труднодоступным бицикло[3.2.1]окта-2,6-диенам, к которым по связи С -С аннелирован гетарен.

5. Найдено, что взаимодействие ДАЦ с ациклическими диенами и циклогексадиеном протекает как (3+2)-циклоприсоединение с участием только одной С=С связи диена. Данная реакция положена в основу простого и удобного метода построения пятичленного карбоцикла — структурного фрагмента многих физиологически активных молекул.

6. Показано, что диэфиры 2-арилциклопропан-1,1-дикарбоновых кислот взаимодействуют с нитрилами с образованием продуктов (3+2)-циклоприсоединения - Д'-пирролинов.

7. Установлено, что ДАЦ в присутствии кислот Льюиса претерпевают изомеризацию в алкены с исключительной хемо-, регио- и стереоселективностью. Разработан препаративный метод синтеза стирилмалонатов — полезных реагентов в органическом синтезе.

1. Angerer, S. Carbocyclic Three- and Four-membered Ring Compounds. Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry, E 17c, (Ed: A. de Meijere), Thieme, Stuttgart, 1997, 20412120.

2. Reissig, H.-U. Donor-Acceptor-Substituted Cyclopropanes: Versatile Building Blocks in Organic Synthesis. Top. Curr. Chem. 1988,144, 73-135.

3. Reissig, H.-U.; Zimmer, R. Donor-Acceptor-Substituted Cyclopropane Derivatives and Their Application in Organic Synthesis. Chem. Rev. 2003,103, 1151-1196.

4. Yu, M.; Pagenkopf, B. L. Recent advances in donor-acceptor (DA) cyclopropanes. Tetrahedron 2005, 61, 321-347.

5. De Simone, F.; Waser, J. Cyclization and Cycloaddition Reactions of Cyclopropyl Carbonyls and Imines. Synthesis 2009, 3353-3374.

6. Carson, C. A.; Kerr, M. A. Heterocycles from cyclopropanes: applications in natural product synthesis. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 3051-3060.

7. Lebold, T. P.; Kerr, M. A. Intramolecular annulations of donor-acceptor cyclopropanes. Pure Appl. Chem. 2010, 82, 1797-1812.

8. Sliwinska, A.; Czardybon, W.; Warkentin, J. Zwitterion from a Cyclopropane with Geminal Donor and Acceptor Groups. Org. Lett. 2007, 9, 695-698.

9. Yankee, E. W.; Badea, F. D.; Howe, N. E.; Cram D. J. Stereochemistry. XLIII. Racemizations and solvolyses of cyclopropanes through carbanion-carbonium ion intermediates. J. Am. Chem. Soc. 1973, 95, 4210-4219.

10. Yankee, E. W.; Spencer, В.; Howe, N. E.; Cram D. J. Stereochemistry. XLIV. Nucleophilic substitution at carbon with carbon as leaving group. J. Am. Chem. Soc. 1973, 95, 4220-4230.

11. Howe, N. E.; Yankee, E. W.; Cram D. J. Stereochemistry. XLV. Zwitterionic transition states in epimerization reactions of substituted cyclopropanes. J. Am. Chem. Soc. 1973, 95, 42304237.

12. Pohlhaus, P. D.; Johnson, J. S. Enantiospecific Sn(II)- and Sn(IV)-Catalyzed Cycloadditions of Aldehydes and Donor-Acceptor Cyclopropanes. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 1601416015.

13. Reissig, H.-U. Lewis-Acid-Promoted Additions of Carbonyl Compounds to Donor-Acceptor Substituted Cyclopropanes: A New Synthesis of 2,3-dihydrofurane Derivatives. Tetrahedron Lett. 1981,22, 2981-2984.

14. Shimada, S.; Hashimoto, Y.; Saigo, K. Ring-Opening Aldol-Type Reaction of 2,2-Dialkoxycyclopropanecarboxylic Esters with Carbonyl Compounds. 3. The Diastereoselective Synthesis of 2,3,4-Trisubstituted y-Lactones. J. Org. Chem. 1993, 58, 5226-5234.

15. Sugita, Y.; Kawai, K.; Yokoe, Y. Diastereoselective ring-expansion reaction of methanochromanone with aldehydes: formation of trans-fused tetrahydrofuro2,3-b.[l]benzopyranones and their isomerization. Heterocycles 2001, 55, 135-144.

16. Pohlhaus, P. D.; Johnson, J. S. Highly Diastereoselective Synthesis of Tetrahydrofurans via Lewis Acid-Catalyzed Cyclopropane / Aldehyde Cycloadditions. J. Org. Chem. 2005, 70, 1057-1059.

17. Parsons, A. T.; Campbell, M. J.; Johnson, J. S. Diastereoselective Synthesis of Tetrahydrofurans via Palladium(0)-Catalyzed 3+2. Cycloaddition of Vinylcyclopropanes with Aldehydes. Org. Lett. 2008,10, 2541-2544.

18. Gupta, A.; Yadav, V. K. A highly diastereoselective approach to tetrahydrofurans via 3+2. cycloadditions of silylmethyl-substituted cyclopropanes with aldehydes and ketones. Tetrahedron Lett. 2006, 47, 8043-8047.

19. Nicholas, K. M. Chemistry and synthetic utility of cobalt-complexed propargyl cations. Acc. Chem. Res. 1987,20, 207-214.

20. Teobald, B. J. The Nicholas reaction: the use of dicobalt hexacarbonyl-stabilised propargylic cations in synthesis. Tetrahedron 2002, 58, 4133-4170.

21. Christie, S. D. R.; Davoile, R. J.; Elsegood, M. R. J.; Fryatt, R.; Jones, R. C. F.; Pritchard, G. J. Novel formation and use of a Nicholas carbocation in the synthesis of highly substituted tetrahydrofurans. Chem. Comm. 2004, 2474-2475.

22. Karadeolian, A.; Kerr, M. A. Total Synthesis of (+)-Isatisine A. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 1133-1135.

23. Karadeolian, A.; Kerr, M. A. Total Synthesis of (+)-Isatisine A. J. Org. Chem. 2010, 75, 6830-6841.

24. Hu, B.; Xing, S.; Ren, J.; Wang, Z. Total synthesis of (±)-bruguierol A via an intramolecular 3+2. cycloaddition of cyclopropane 1,1-diester. Tetrahedron 2010, 66, 5671-5674.

25. Campbell, M. J.; Johnson, J. S. Enantioselective Synthesis of (+)-Polyanthellin A via Cyclopropane-Aldehyde (3+2)-Annulation. Synthesis 2010, 2841-2852.

26. Kang, Y.-B.; Tang, Y.; Sun, X.-L. Scandium triflate catalyzed cycloaddition of imines with 1,1-cyclopropanediesters: efficient and diastereoselective synthesis of multisubstituted pyrrolidines. Org. Biomol. Chem. 2006, 4, 299-301.

27. Carson, C. A.; Kerr, M. A. Diastereoselective Synthesis of Pyrrolidines via the Yb(OTf)3 Catalyzed Three-Component Reaction of Aldehydes, Amines, and 1,1-Cyclopropanediesters. J. Org. Chem. 2005, 70, 8242-8244.

28. Christie, S. D. R; Davoile, R. J.; Jones, C. F. Preparation of highly substituted pyrrolidines via on organometallic dipole. Org. Biomol. Chem. 2006, 4, 2683-2684.

29. Lerchner, A.; Carreira, E. M. First Total Synthesis of (±)-Strychnofoline via a Highly Selective Ring-Expansion Reaction. J. Am. Chem. Soc. 2002,124, 14826-14827.

30. Marti, C.; Carreira, E. M. Total Synthesis of (-)-Spirotryprostatin B: Synthesis and Related Studies. J. Am. Chem. Soc. 2005,127, 11505-11515.

31. Carson, C. A.; Kerr, M. A. Total Synthesis of FR901483. Org. Lett. 2009,11, 777-779.

32. Jackson, S. K.; Karadeolian, A.; Driega, A. B.; Kerr, M. A. Stereodivergent Methodology for the Synthesis of Complex Pyrrolidines. J. Am. Chem. Soc. 2008,130, 4196-4201.

33. Leduc, A. B.; Kerr, M. A. Total Synthesis of (-)-Allosecurinine. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 7945-7948.

34. Yu, M.; Pagenkopf, B. L. Formal 3+2. Cycloadditions of Donor-Acceptor Cyclopropanes and Nitriles. J. Am. Chem. Soc. 2003,125, 8122-8123.

35. Yu, M.; Pagenkopf, B. L. A Powerful New Strategy for Diversity-Oriented Synthesis of Pyrroles from Donor-Acceptor Cyclopropanes and Nitriles. Org. Lett. 2003, 5, 5099-5101.

36. Yu, M.; Pantons, D.; Sessler, J. L.; Pagenkopf, B. L. Synthesis of 2,2'-Bippyrroles and 2,2'-Thienylpyrroles from Donor-Acceptor Cyclopropancs and 2-Cyanoheteroles. Org. Lett. 2004, 6, 1057-1059.

37. Morales, C. L.; Pagenkopf, B. L. Total Synthesis of (±)-Goniomitine via a Formal Nitrile/Donor-Acceptor Cyclopropane 3+2. Cyclization. Org. Lett. 2008,10, 157-159.

38. Bajtos, B.; Pagenkopf, B. L. Total Synthesis of (±)-Quebrachamine via 3+2. Cycloaddition and Efficient Chloroacetamide Photocyclization. Eur. J. Org. Chem. 2009, 1072-1077.

39. Moustafa, M. M. A. R.; Pagenkopf, B. L. Synthesis of 5-Azaindoles via a Cycloaddition Reaction between Nitriles and Donor-Acceptor Cyclopropanes. Org. Lett. 2010, 12, 31683171.

40. Graziano, M. L.; Iesce, M. R.; Cermola, F. Ring-Opening Reactions of Cyclopropanes. 5. Reactivity of Ethyl Trans-2,2-dimethoxy-3-methylcyclopropane-l-carboxylate towards Electrophilic Diazenes. J. Chem. Res. (S) 1996, 27, 82-87.

41. Korotkov, V. S.; Larionov, O. V.; Hofmeister, A.; Magull, J.; de Meijere, A. GaCh-Catalyzed Insertion of Diazene Derivatives into the Cyclopropane Ring. J. Org. Chem. 2007, 72, 7504-7510.

42. Tomilov, Yu. V.; Novikov, R. A.; Nefedov, O. M. Lewis acid catalyzed reactions of donor-acceptor cyclopropanes with 1- and 2-pyrazolines: formation of substituted 2-pyrazolines and l,2-diazabicyclo3.3.0.octanes. Tetrahedron 2010, 66, 9151-9158.

43. Harrington, P. E.; Kerr, M. A. Reaction of Indoles with Electron Deficient Olefins Catalyzedby Yb(0Tf)3-3H20. Synlett 1996, 1047-1048.

44. Harrington, P; Kerr, M. A. The High Pressure Reaction of Cyclopropanes with Indoles Catalyzed by Ytterbium Triflate. Tetrahedron Lett. 1997, 38, 5949-5952.

45. Venkatesh, C.; Singh, P. P.; lia, H.; Junjappa, H. Highly Diastereoselective 3+2. Cyclopenta[6]annulation of Indoles with 2-Arylcyclopropyl Ketones and Diesters. Eur. J. Org. Chem. 2006, 5378-5386.

46. Bajtos, B.; Yu, M.; Zhao, H.; Pagenkopf, B. L. C-2/C-3 Annulation and C-2 Alkylation of Indoles with 2-Alkoxycyclopropanoate Esters. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 9631-9634.

47. England, D. B.; Kuss, T. D. O.; Keddy, R. G.; Kerr, M. A. Cyclopentannulation of 3-Alkylindoles: A Synthesis of a Tetracyclic Subunit of the Kopsane Alkakoids. J. Org. Chem. 2001, 66, 4704-4709.

48. Komatsu, M.; Suehiro, I.; Horiguchi, Y.; Kuwajima, I. 3+2. Cycloaddition of 2-Alkoxycyclopropyl Carbonyl Compounds with Enol Silyl Ethers for Functionalized Cyclopentane Formation. Synlett 1991, 771-773.

49. Saigo, K.; Shimada, S.; Shibasaki, T.; Hasegawa, M. Lewis Acid-Mediated Reaction of 2,2-Dialkoxycyclopropanecarboxylic Esters with Ketene Silyl Acetals. Synthesis of Cyclopentenones. Chem. Lett. 1990, 1093-1096.

50. Sugita, Y.; Kawai, K.; Hosoya, H.; Yokoe, I. Lewis Acid-mediated Ring Expansion Reaction of 2,3-Methanochromanones with Silyl Enol Ethers. Heterocycles 1999, 51, 2029-2033.

51. Sugita, Y.; Kimura, C.; Hosoya, H.; Yamadoi, S.; Yokoe, I. Synthesis of 4-oxepanones by the Lewis acid-promoted ring-expansion reaction of cyclopropapyranones. Tetrahedron Lett. 2001, 42, 1095-1098.

52. Sugita, Y.; Kimura, C.; Yokoe, I. Synthesis of Trisubstituted 4-Oxepanones by the Lewis Acid-Promoted Three-Component Ring-Expansion Reaction of Cyclopropapyranones, Silyl Enolates and Glyoxylates. Heterocycles 2001, 55, 855-859.

53. Sugita, Y.; Yamadoi, S.; Hosoya, H.; Yokoe, I. Lewis Acid-Promoted Cycloaddition Reaction of Cyclopropanes with Allylsilanes. Chem. Pharm. Bull. 2001, 49, 657-658.

54. Fang, J.; Ren, J.; Wang, Z. Sc(OTf)3-catalyzed smooth tandem 3+2. cycloaddition/ring opening of donor-acceptor cyclopropane 1,1-diesters with enol silyl ethers. Tetrahedron Lett. 2008, 49, 6659-6662.

55. Qu, J.-P.; Deng, C.; Zhou, J.; Sun, X.-L.; Tang, Y. Switchable Reactions of Cyclopropanes with Enol Silyl Ethers. Controllable Synthesis of Cyclopentanes and 1,6-Dicarbonyl Compounds./. Org. Chem. 2009, 74, 7684-7689.

56. Miura, K.; Fugami, K.; Oshima, K.; Utimoto, K. Synthesis of vinylcyclopentanes from vinylcyclopropanes and alkenes promoted by benzenethiyl radical. Tetrahedron Lett. 1988, 29, 5135-5138.

57. Chuang, C.-P.; Hou, S.-S.; Ngoi, T. H. J. Free-radical reaction of dimethyl 2-vinyl-cyclopropane-l,l-dicarboxylate with alkenes mediated by tributyltin radicals. J. Chem. Res. (S) 1991,22,216-219.

58. Feldman, K. S.; Romanelli, A. L.; Ruckle, R. E.; Miller, R. F. Cyclopentane synthesis via free radical mediated addition of functionalized alkenes to substituted vinyl cyclopropanes. J. Amer. Chem. Soc. 1988,110, 3300-3302.

59. Feldman, K. S.; Romanelli, A. L.; Ruckle, R. E.; Jean, G. Vinylcyclopentane synthesis via phenylthio radical catalyzed alkenylation of substituted vinylcyclopropanes: Preparative and mechanistic studies. J. Org. Chem. 1992, 57, 100-110.

60. Byers, J. H.; Goff, P. H; Janson, N. J.; Mazzotta, M. G.; Swigor, J. E. Radical Addition of Dimethyl 2-Ethynylcyclopropane-l,l-dicarboxylate to Electron-Rich Olefins. Synth. Commun. 2007, 37, 1865-1871.

61. Yadav, V. K.; Sriramurthy, V. Formal 3+2. and [3+3] Additions of Acceptor-Substituted Cyclopropylmethylsilanes to Allenylsilanes. Org. Lett. 2004, 6, 4495-4498.

62. Yadav, V. K.; Sriramurthy, V. Formal 3+2. Addition of Acceptor-Substituted Cyclopropylmethylsilanes with Aryl Acetylenes. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 26692671

63. Young, I. S.; KeiT, M. A. A Homo 3+2. Dipolar Cycloaddition: The Reaction of Nitrones with Cyclopropanes. Angew. Chem., Int. Ed. 2003, 42, 3023-3026.

64. Young, I. S.; Kerr, M. A. Three-Component Homo 3+2. Dipolar Cycloaddition. A diversity-Oriented Synthesis of Tetrahydro-l,2-oxazines and FR900482 Skeletal Congeners. Org. Lett. 2004, 6,139-141.

65. Ganton, M. D.; Kerr, M. A. Magnesium Iodide Promoted Reactions of Nitrones with Cyclopropanes: A Synthesis of Tetrahydro-l,2-oxazines. J. Org. Chem. 2004, 69, 85548557.

66. Lebold, T. P.; Carson, C. A.; Kerr, M. A. The Nicholas-Type Activation of Cyclopropanes toward Reactions with Nitrones in the Homo-3+2.-Dipolar Cycloaddition. Synlett 2006, 3, 364-368.

67. Sibi, M. P.; Ma, Z.; Jasperse, C. P. Enantioselective Addition of Nitrones to Activated Cyclopropanes. J. Am. Chem. Soc. 2005,127, 5764-5765.

68. Carson, C. A.; Kerr, M. A. Total Synthesis of (+)-Phyllantidine. Angew. Chetn., Int. Ed. 2006, 45, 6560-6563.

69. Young, I. S.; Kerr, M. A. Total Synthesis of (+)-Nakadomarin A. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 1465-1469.

70. Young, I. S.; Williams, J. L.; Kerr, M. A. Diastereoselective Synthesis of Pyrrolidines Using a Nitrone/Cyclopropane Cycloaddition: Synthesis of the Tetracyclic Core ofNakadomarin A. Org. Lett. 2005, 7, 953-955.

71. Johansen, M. B.; Kerr, M. A. Expedient Synthesis of Pyrrolol,2-a.indoles: Preparation of the Core of Yuremamine. Org. Lett. 2008,10, 3497-3500.

72. Perreault, C.; Goudreau, R.; Zimmer, E.; Charette, A.B. Cycloaddition of Aromatic Azomethine Imines with 1,1-Cyclopropane Diesters. Org. Lett. 2008,10, 689-692.

73. Grover, H. K.; Lebold, T. P.; Kerr, M. A. Tandem Cyclopropane Ring-Opening/Conia-ene Reactions of 2-Alkynyl Indoles: A 3+3. Annulative Route to Tetrahydrocarbazoles. Org. Lett. 2011,13, 220-223.

74. Korotkov, V. S.; Larionov, O. V.; de Meijere, A. Ln(OTf)3-Catalyzed Insertion of Aryl Isocyanides into the Cyclopropane Ring. Synthesis 2006, 3542-3546.

75. Ivanova, O. A.; Budynina, E. M.; Grishin, Yu. K.; Trushkov, I. V.; Verteletskii, P. V. Donor-Acceptor Cyclopropanes as Three-Carbon Components in a 4+3. Cycloaddition Reaction with 1,3-Diphenylisobenzofuran. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 1107-1110.

76. Ivanova, O. A.; Budynina, E. M.; Grishin, Yu. K.; Trushkov, I. V.; Verteletskii, P. V. Lewis Acid Catalyzed Reactions of Donor-Acceptor Cyclopropanes with Anthracenes. Eur. J. Org. Chem. 2008, 5329-5335.

77. Trost, B. M.; Shen, H. C. Constructing Tricyclic Compounds Containing a Seven-Membered Ring by Ruthenium-Catalyzed Intramolecular 5+2. Cycloaddition. Angew. Chem., Int. Ed. 2001, 40, 2313-2316.

78. Zhang, Y.; Liu, F.; Zhang, J. Catalytic Regioselective Control in the Diastereoselective 1,3-Dipolar Cycloaddition Reactions of l-(l-Alkynyl)cyclopropyl Ketones with Nitrones. Chem. Eur. J. 2010,16, 6146-6150.

79. Zhang, G.; Huang, X.; Li, G.; Zhang, L. Au-Containing All-Carbon 1,4-Dipoles: Generation and 4+2. Annulation in the Formation of Carbo-/Heterocycles. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 1814-1815.

80. Bai, Y.; Fang, J.; Ren, J.; Wang, Z. Highly Diastereoselective Gold- or Copper-Catalyzed Formal 4+3. Cycloaddition of l-(l-Alkynyl) Cyclopropyl Ketones and Nitrones Chem. Eur. J. 2009,15, 8975-8978.

81. Reissig, H.-U. Organic synthesis via cyclopropanes: principles and applications. The Chemistry of the Cyclopropyl Group Ed. by Z. Rappoport, Wiley, New York, 1995, Vol. 1, 375-443.

82. Cycloaddition Reactions in Organic Synthesis Ed. by S. Kobayashi, K. A. Jorgensen, Wiley-VCH, Weinheim, 2001, pp 332.

83. Synthetic Applications of 1,3-Dipolar Cycloaddition Chemistry Toward Heterocycles and Natural Products (The Chemistry of Heterocyclic Compounds, V. 59) Ed. by A. Padwa, W. H. Pearson, John Wiley , New York, 2002, pp 940.

84. Cardona, F.; Goti, A. The Discovery of Novel Metal-Induced Reactions of Nitrones: Not Only Electrophiles and Reagents for 3+2. Cycloadditions. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 7832-7835.

85. Беккер, X.; Домшке, Г.; Фангхенель, Э. Органикум. М.: Мир. 1992, т. 2, 159-163.

86. Corey, Е. J.; Chaykovsky, М. Dimethyloxosulfonium methylide ((CH3)2SOCH2) and dimethylsulfonium methylide ((СНз^СНг). Fonnation and application to organic synthesis. J. Am. Chem. Soc. 1965, 87, 1353-1364.

87. Fraser, W.; Suckling, C. J.; Wood, H. C. S. Latent inhibitors. Part 7. Inhibition of Dihydro-orotate Dehydrogenase by Spirocyclopropanobarbiturates. J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1 1990,3137-3144.

88. Murdock, К. C.; Angier R. B. A New Route to 1-Substituted 3-Cyclopentenes. J. Org. Chem. 1962, 27, 2395-2398.

89. Boldt, P.; Schulz, L.; Etzemfiller, J. 1.1-Dicyan-cyclopropane. Chem. Ber. 1967, 100, 12811288.

90. Шостаковский, В. M.; Златкина, В. JL; Васильвицкий, А. Е.; Нефедов, О. М. Катализируемая реакция диметилдиазомалоната с 2-алкенилтиофенами. Изв. АН СССР, сер. хим. 1982, 2126-2133.

91. Bastiansen, О.; Fritsch, F. N.; Hedberg, К. Least-squares refinement of molecular structures from gaseous electron-diffraction sector-microphotometer data. III. Refinement of cyclopropane Acta Cryst. 1964,17, 538-543.

92. Jang, D.O.; Kim, D.D.; Pyun, D.K.; Beak, P. Synthesis of Highly Enantioenriched AllCarbon Quaternary Centers: Conjugate Additions of Chiral Organolithium Nucleophiles to a,«-Dinitrile P,y9-Disubstituted Olefins. Org. Lett. 2003, 5, 4155-4157.

93. Danishefsky, S. Electrophilic Cyclopropanes in Organic Synthesis. Acc. Chem. Res. 1979, 12, 66-72.

94. Kametani, T.; Furuyama, H.; Fukuoka, Y.; Takeda, H.; Suzuki, Y.; Honda, T. Synthesis of 4-Heterocyclyl-hexahydro-8-methoxyfuro3,2-c.quinolines by Lewis acid Catalyzed [4+2] Cycloaddition Reaction. J. Heterocycl. Chem. 1986, 23, 185-187.

95. Pinhey, J. T.; Xuan, P. T. The Thermal ortho-Substitution of Phenols by Vinyl Ethers. Aust. J. Chem. 1988, 41, 69-80.

96. Katritzky, A. R.; Abonia, R.; Yang, B.; Qi, M.; Insuasty, B. Synthesis of 3,4,7,8-Tetrahydro-6//-pyridol ,2,3-ef\-1,5-benzodiazepin-2(l//)-ones via Benzotriazole Methodology. Synthesis 1998, 1487-1490.

97. Lee, J.-Y.; Cho, S.-O.; Padias, A. B.; Hall, H. K. Cationic Polymerization of Electron-Donor Monomers by 1,1,2,2-Tetracyanocyclopropylstyrene, A New Electron-Acceptor. Bull. Korean Chem. Soc. 1991,12, 271-273.

98. Li, T.; Padias, A. B.; Hall, H. K. Cyclopropane initiators. 3. Cationic polymerization of N-vinylcarbazole initiated by ethyl l-cyano-2-(p-methoxyphenyl)cyclopropanecarboxylate. Macromolecules 1992, 25, 1387-1390.

99. Paquette, L. A.; Volz, W. E. Chlorocyanation of Barrclenes as a Route to 1-Cyanosemibullvalenes. Convenient Introduction of an Efficient ^--Electron Acceptor Substituent and Its Influence on the Cope Equilibrium. J. Am. Chem. Soc. 1976, 98, 29102917.

100. Davies, H. M. L.; Hu, B.; Saikali, E.; Bruzinski, P. R. Carbenoid versus Vinylogous Reactivity in Rhodium(Il)-Stabilized Vinylcarbenoids. J. Org. Chem. 1994, 59, 4535-4541.

101. Taskesenlioglu, S.; Dastan, A.; Dalkilic, E.; Giiney, M.; Abbasoglu, R. Low and high temperature bromination of 2,3-dicarbomethoxy and 2,3-dicyano benzobarrelene: unexpected substituent effect on bromination. New J. Chem. 2010, 34, 141-150.

102. Dmitriev, A. S.; Abaev, V. T.; Bender, W.; Butin, A. V. Isoquinolone derivatives via a furan recyclization reaction. Tetrahedron 2007, 63, 9437-9447.

103. Butin, A. V.; Uchuskin, M. G.; Pilipenko, A. S.; Tsiunchik, F. A.; Cheshkov, D. A.; Trushkov, I. V. Furan Ring-Opening/Indole Ring-Closure: Pictet-Spengler-Like Reaction of 2-(o-Aminophenyl)furans with Aldehydes. Eur. J. Org. Chem. 2010, 920-926.

104. Pretch, E.; Clerc, T.; Simon, W.; Seibl, J. Tables of Spectral Data for Structure Determination of Organic Compounds. Springer-Verlag, 2nd ed.; 1989.

105. Krapcho, A. P.; Weimaster, J. F. Stereochemistry of Decarbalkoxylation of Cyclic Geminal Diesters Effected by Water and Lithium Chloride in Me2SO. J. Org. Chem. 1980, 45, 41054111.

106. Kohler, Е. P.; Conant, J. В. Studies in the cyclopropane series. J. Am. Chem. Soc. 1917, 39, 1404-1420.

107. Chambers, T. S.; Kistyakowsky, G. B. Kinetics of the Thermal Isomerization of Cyclopropane. J.Am. Chem. Soc. 1934, 56, 399-405.

108. Kopinke, F.-D.; Zimmermann, G.; Aust, J.; Scherzer, K. Gasphasenpyrolyse von 2,2,3,3-d4.Phenylcyclopropan. Chem. Ber. 1989,122, 721-725.

109. Mizuno, K.; Ichinose, N.; Otsuji, Y. Direct observation of a 1,3-biradical. J. Am. Chem. Soc. 1985,107, 5797-5798.

110. Zimmerman, H. E.; Kamath, A. P. Diradical rearrangements. Part 211. An unusual 1,2-shift in a photochemically generated 1,3-diradical. Mechanistic and exploratory organic photochemistry. Part 151. J. Am. Chem. Soc. 1988,110, 900-911.

111. Hixson, S. S.; Franke, L. A. Arylcyclopropane photochemistry. Effects of electron-donating and electron-withdrawing aromatic substituents on the photochemical rearrangements of 1,1-diarylcyclopropanes. J. Org. Chem. 1988, 53, 2706-2711.

112. Oe, Y.; Ito, H.; Kume, M. Application of a photopolymer to a holographic reflector for reflective liquid-crystal displays. (Toppan Printing Co., Ltd.). Jpn. Kokai Токкуо Koho 11161141,1999 (Chem. Abstr. 1999,131, 94929).

113. Hoye, T. R.; Richardson, W. S. A Short, Oxetane-Based Synthesis of (±)-Sarracenin. J. Org. Chem. 1989, 54, 688-693.

114. Sapeta, K.; Kerr, M. A. Synthesis of Cyclohexanes via 3+3. Hexannulation of Cyclopropanes and 2-Chloromethyl Allylsilanes. Org. Lett. 2009,11, 2081-2084.

115. Armarego, W.L.F.; Perrin, D.D. Purification of Laboratory Chemicals (4th Ed.).The Bath Press, Bath, 1996, 609 pp.

116. O'Bannon, P. E.; Dailey, W. P. The synthesis of nitrocyclopropanes from nitrodiazomethanes. J. Org. Chem. 1990, 55, 353-356.

117. De Puy, C. H.; Dappen, G. M.; Eilers, K. L.; Klein, R. A. The Chemistry of Cyclopropanols. II. Synthetic Methods. J. Org. Chem. 1964, 29, 2813-702.

118. Anciaux, A.J.; Hubert A. J.; Noels, A.F.; Petiniot, N.; Teyssie, P. Transition-metal-catalyzed reactions of diazo compounds. J. Org. Chem. 1980, 45, 695-702.