Карбо- и гидродегалогенирование функционализированных ди- и полигалогеноциклопропанов тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

Тверезовский, Вячеслав Витальевич АВТОР
кандидата химических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
Москва МЕСТО ЗАЩИТЫ
1999 ГОД ЗАЩИТЫ
   
02.00.03 КОД ВАК РФ
Диссертация по химии на тему «Карбо- и гидродегалогенирование функционализированных ди- и полигалогеноциклопропанов»
 
 
Текст научной работы диссертации и автореферата по химии, кандидата химических наук, Тверезовский, Вячеслав Витальевич, Москва

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В. ЛОМОНОСОВА

ХИМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ Кафедра органической химии

На правах рукописи

УДК: 547.512; 547.466; 547.721; 547.741

ТВЕРЕЗОВСКИЙ Вячеслав Витальевич

КАРБО- И ГИДРОДЕГАЛОГЕНИРОВАНИЕ

ФУНКЦИОНАЛИЗИРОВАННЫХ ДИ- И ПОЛИГАЛОГЕНОЦИКЛОПРОПАНОВ

(02.00.03 - Органическая химия)

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата химических наук

Научный руководитель -д.х.н. профессор Болесов И.Г.

Москва - 1999

Содержание.

Список сокращений................................................................................................................................7

1. ВВЕДЕНИЕ.............................................................................................................................................8

2. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.............................................................................................................9

2.1. Внедрение циклопропилидена в С-Н связь.........................................................................9

2.2.1. С-Н связь не активирована соседним гетероатомом...................................................9

2.3.2. С-Н связь активирована соседним гетероатомом.......................................................13

2.2. Литературные синтезы (28,3/?, 48)-3,4-метанопролина............................................17

2.3. Парциальное и полное гидродегалогенирование галогеноциклопропанов......18

2.3.1. Гидриды металлов...................................................................................................................18

2.3.1.1. Трибутилоловогидрид.............................................................................................................18

2.3.1.2. Алюмогидрид лития, бис(2-метоксиэтокси)алюмогидрид натрия (БМЕАН).......................22

2.3.1.3. Борогидрид натрия..................................................................................................................25

2.3.1.4. Гидрид натрия..........................................................................................................................25

2.3.1.5. Комплексный гидрид ванадия.................................................................................................26

2.3.1.6. Комплексный гидрид молибдена............................................................................................26

2.3.2. Соединения азота, фосфора и серы..................................................................................27

2.3.2.1. Гидразин-гидрат в присутствии никеля Ренея......................................................................27

2.3.2.2. Фосфорорганические соединения..........................................................................................27

2.3.2.3. Серосодержащие соединения................................................................................................30

2.3.3. Металлы.....................................................................................................................................32

2.3.3.1. Цинк..........................................................................................................................................32

2.3.3.2. Щелочные металлы.................................................................................................................34

2.3.3.3. Магний, алюминий...................................................................................................................34

2.3.4. Литий- и магнийорганические соединения.......................................................................36

2.3.5. Соединения переходных металлов в низкой степени окисления..............................37

2.3.5.1. Соединения марганца (II)........................................................................................................37

2.3.5.2. Соединения ванадия...............................................................................................................37

2.3.5.3. Соединения хрома (II).............................................................................................................38

2.3.5.4. Соединения металлов подгруппы железа.............................................................................39

2.3.5.5. Соединения металлов подгруппы титана..............................................................................40

3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ................................................................................................42

3.1. Синтез исходных соединений................................................................................................43

3.1.1. Функционализированные циклопропаны............................................................................43

3.1.2. Литий- и магнийорганические соединения.......................................................................44

3.1.3. Другие исходные соединения................................................................................................45

3.2. Разделение и синтез энантиомеров функционализированных циклопропанов. 46

3.2.1. Разделение спирта (±)-5 на энантиомеры и определение их абсолютной конфигурации через диастереомерные а-О-глюкопиранозиды.................................46

3.2.1.1. Разделение спирта (±)-5 на энантиомеры............................................................................46

3.2.1.2. Определение абсолютной конфигурации спиртов (+)-5* и (-)-5*..............................................48

3.2.2. Синтез и попытка энзиматического расщепления соединения (36*)......................53

3.2.3. Разделение (±)-2,2-дибромоциклопропанкарбоновых кислот на энантиомеры

через диастереомерные соли с (+)-дегидроабиетиламином......................................54

3.2.3.1. Очистка (+)-дегидроабиетиламина...............................................................................................54

3.2.3.2. 2,2-Дибромо-1-метилциклопропанкарбоновые кислоты (R)-4* и (S)-4*..................................54

3.2.3.3. 2,2-Дибромоциклопропанкарбоновые кислоты (R)-6* и (S)-^.................................................56

3.2.4. Синтез транс-2-бромоциклопропанкарбоновых кислот.............................................58

3.2.5. Синтез энантиомерно чистых функционализированных циклопропанов....................59

3.2.6. Определение абсолютной конфигурации и энантиомерного избытка синтезированных хиральных функционализированных циклопропанов........................63

3.3. Карбодегалогенирование функционализированных дибромоциклопропанов. 65

3.3.1. Синтез эндо-4-R-1 -метил-3-оксабицикло[3.1.0]гексанов.............................................65

3.3.2. Синтез 3-азабицикло[3.1.0]гексанов..................................................................................74

3.3.2.1. (1R, 55)-1,4-Диметил-4-фенил-3-азабицикло[3.1.0]гексан (69*)...............................................74

3.3.2.2. Ы-трет-Бутоксикарбонил-экзо-4-К-3-азабицикло[3.1.0]гексаны 72* и 75*.............................76

3.3.2.3. 1\1-Бензил-эндо-4-фенил-3-азабицикло[3.1.0]гексаны 80* и 84*.................................................78

3.3.3. Синтез аналогов (2S, 3R, 48)-3,4-метанопролина........................................................81

3.3.4. Синтез (2S, 3R, 48)-3,4-метанопролина (104). Механизм карбодебромирования функционализированных 2,2-дибромоциклопропанов....................................................84

3.3.5. Внутримолекулярное дебромоацилирование производных гем-дибромоциклопропана.....................................................................................................86

3.3.6. Хиральные циклопропаны, синтезированные в данной работе................................87

3.4. гидродегалогенирование moho- и полигалогенсодержащих соединений..........90

3.4.1. Препаративное восстановление ди- и полигалогеноциклопропанов......................90

3.4.2. Исследование механизма реакции гидродегалогенирования......................................95

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ..........................................................................................105

4.1. Синтез исходных соединений..............................................................................................юэ

4.1.1. Функционализированные циклопропаны..........................................................................109

4.1.1.1. Метиловый эфир 2,2-дибромо-1-метилциклопропанкарбоновой кислоты(7)..................110

4.1.1.2. 2,2-Дибромо-1,1-диметилциклопропан (2и)........................................................................110

4.1.1.3. 2,2-Дибромо-1-винилциклопропан (3)..................................................................................110

4.1.1.4. 2,2-Дибромо-1 -метилциклопропанкарбоновая кислота (4)................................................111

4.1.1.5. 2,2-Дибромо-1-метилциклопропил-1 -метанол (5)...............................................................111

4.1.1.6. 2,2-Дибромоциклопропанкарбоновая кислота (6)..............................................................112

4.1.1.7. Аллиловый эфир 2,2-дибромо-1-метилциклопролил-1 -метанола (7*)..............................113

4.1.1.8. Циннамиловый эфир 2,2-дибромо-1-метилциклопропил-1 -метанола (8*).......................114

4.1.1.9. Пропаргиловый эфир 2,2-дибромо-1-метилциклопропил-1-метанола (9+).......................115

4.1.2. Литий- и магнийорганические соединения.....................................................................116

4.1.2.1. Метиллитий {10).....................................................................................................................116

4.1.2.2. Раствор этилмагнийбромида в эфире (11).........................................................................116

4.1.2.3. Раствор бут-2-илмагнийбромида в эфире (12)...................................................................116

4.1.2.4. Раствор фенилэтилмагнийбромида в эфире (13)..............................................................117

4.1.2.5. Раствор З-дейтеропент-З-илмагнийбромида в эфире (14)................................................117

4.1.2.6. Раствор 1,1,1,3,3,3-гексадейтеропрол-2-илмагнийбромида в эфире (15)........................118

4.1.2.7. Раствор этилмагнийбромида в тетрагидрофуране (16).....................................................118

4.1.2.8. Раствор фенилэтилмагнийбромида в тетрагидрофуране (17)..........................................118

4.1.2.9. Раствор фенилэтилмагнийбромида в тетрагидрофуране-ds (18).....................................119

4.1.2.10. Раствор этилмагнийбромида в анизоле (19).....................................................................119

4.1.2.11. Раствор фенилэтилмагнийбромида в анизоле-с!з (20).....................................................119

4.1.3. Другие исходные соединения..............................................................................................120

4.1.3.1. Циннамилбромид (21)...........................................................................................................120

4.1.3.2. З-Хлоропропин (22)...............................................................................................................120

4.1.3.3. (Е) - Оксим бензальдегида (23)............................................................................................121

4.1.3.4. Хлорид бензгидроксамовой кислоты (24)............................................................................121

4.1.3.5. З-Дейтеропентан-З-ол (25)....................................................................................................122

4.1.3.6. З-Бромо-З-дейтеропентан (26).............................................................................................122

4.2. Разделение и синтез энантиомеров функционализированных циклопропанов. 123

4.2.1. Разделение спирта (±)-5 на энантиомеры и определение их абсолютной конфигурации через диастереомерные a-D-глюкопиранозиды...............................123

4.2.1.1. 1-0-(2,2-Дибромо-1-метилциклопропилкарбинил)-0-глюкопиранозид (28*)....................123

4.2.1.2. 1-0-(2,2-Дибромо-1-метилциклопропилкарбинил)-2,3,4,6-тетра-(0-ацетил)-0-глюкопиранозид (29*).............................................................................................................124

4.2.1.3. 1-а-2,3,4,6-Пента-(0-метил)-0-глюкопиранозид (30).........................................................125

4.2.1.4. 2,3,4,6-Тетра-(0-метил)-0-глюкопиранозид (31).................................................................126

4.2.1.5. 1-0-(2,2-Дибромо-1-метилциклопропилкарбинил)-2,3,4,6-тетра-(0-метил)-0-глюкопиранозиды (32*-35*)...................................................................................................126

4.2.1.6. (5)-2,2-Дибромо-1-метилциклопропил-1-метанол [(S)-5*]......................................................128

4.2.1.7. (Р?)-2,2-Дибромо-1-метилциклопропил-1 -метанол l(R)-5*].....................................................128

4.2.2. Синтез и попытка энзиматического расщепления соединения (36*)...................129

4.2.2.1. 2,2-Дибромо-1-бутироксиметил-1-метилциклопропан (36*)...................................................129

4.2.2.2. Попытка энзиматического расщепления соединения (36*)....................................................129

. 4.2.3. Разделение (±)-2,2-дибромоциклопропанкарбоновых кислот на энантиомеры

через диастереомерные соли с (+)-дегидроабиетиламином....................................131

4.2.3.1. Ацетат (+)-дегидроабиетиламина (37)......................................................................................131

4.2.3.2. (+)-Дегидроабиетиламин (38)....................................................................................................131

4.2.3.3. Соль кислоты (S)-4 и (+)-дегидроабиетиламина (39*)............................................................132

4.2.3.4. (5)-2,2-Дибромо-1-метилциклопропанкарбоновая кислота [(S)-4+]......................................133

4.2.3.5. (Р)-2,2-Дибромо-1-метилциклопропанкарбоновая кислота [(R)-4+]......................................133

4.2.3.6. Соль кислоты (S)-6 и (+)-дегидроабиетиламина (40*)............................................................134

4.2.3.7. (5)-2,2-Дибромоциклопропанкарбоновая кислота [(S)-6*].....................................................136

4.2.3.8. (Я)-2,2-Дибромоцикпопропанкарбоновая кислота [(R)-^].....................................................136

4.2.4. Синтез транс-2-бромоциклопропанкарбоновых кислот...........................................137

4.2.4.1. 2(Я)-Бромо-1(5)-метилциклопропанкарбоновая кислота (41*).............................................137

4.2.4.2. 2(/=?)-Бромо-1(8)-циклопропанкарбоновая кислота (42*)........................................................137

4.2.5. Синтез энантиомерно чистых функционализированных циклопропанов..................138

4.2.5.1. Хпорангидрид (5)-2,2-дибромо-1-метилциклопропанкарбоновой кислоты [(S)-43*]..........138

4.2.5.2. Хпорангидрид (Я)-2,2-дибромо-1-метилциклопропанкарбоновой кислоты [(R)-43*]..........138

4.2.5.3. Хлорангидрид (8)-2,2-дибромоциклопропанкарбоновой кислоты [(S)-44*].........................138

4.2.5.4. Хлорангидрид (Я)-2,2-дибромоциклопропанкарбоновой кислоты [(R)-44*].........................139

4.2.5.5. (5)-2,2-Дибромо-1-метилциклопропил-1 -метанол [(S)-5*]......................................................139

4.2.5.6. (Я)-2,2-Дибромо-1-метилциклопропил-1 -метанол [(ЯИП.....................................................140

4.2.5.7. (8)-2,2-Дибромоциклопропил-1-метанол [(S)-45*]...................................................................140

4.2.5.8. (Р)-2,2-Дибромоциклопропил-1-метанол [(R)-45*]..................................................................141

4.2.5Т9. (5)-2,2-Дибромо-1-метил-1-(п-толуолсульфонилоксиметил)циклопропан [(S)-46""]............141

4.2.5.10. (3)-2,2-Дибромо-1-(п-толуолсульфонилоксиметил)циклопропан [(S)^^].........................142

4.2.5.11. Метиловый эфир (5)-2,2-дибромо-1-метилциклопропанкарбоновой кислоты [(S)-1*].. 143

4.2.5.12. Метиловый эфир (/^^г.г-дибромо-^метилциклопропанкарбоновой кислоты [(R)-1*].A43

4.2.5.13. Метиловый эфир (5)-2,2-дибромоцикпопропанкарбоновой кислоты [(S)-48*].........................143

4.2.5.14. Метиловый эфир (/?)-2,2-дибромоциклопропанкарбоновой кислоты [(R)-48*].........................144

4.2.5.15. (5)-2,2-Дибромо-1-бромометил-1-метилциклопропан [(S)-49+]...........................................144

4.2.5.16. (Я)-2,2-Дибромо-1 -бромометилциклопропан [(R)-50*].........................................................145

4.2.5.17. (Я)-а-Фенилэтиламид (8)-2,2-дибромо-1-метилциклопропанкарбоновой кислоты (51*). 145

4.2.5.18. (Я)-а-Фенилэтиламид (/?)-2,2-дибромо-1-метилцикпопропанкарбоновой кислоты (52*). 146

4.2.5.19. (Я)-2,2-Дибромо-1-метилциклопропанкарбоксамид [(R)-53+]..............................................147

4.2.5.20. Аллиловый эфир (5)-2,2-дибромсИ-метил циклопропил-1-метанола [(S)-7*]..........................147

4.2.5.21. N-1 (Я)-а-Фенилэтил-1М-{2,2-дибромо-1 (З)-метилциклопропилметифмин (54*)........................148

4.2.5.22. М-1(Я)-а-Фенилэтил-М^,2-дибромо-1(Я/8)-метилциклопропилмети^амин и его разделение на энантиомеры (54*) и (55*)...............................................................................148

4.2.5.23. (8)-М-Аллил-1Ч-{2,2-дибромо-1-метилциклопропилметифмин [(S)-564..............................149

4.2.5.24. (5)-1^-5ензил-1\1-{2,2-дибромо-1-метилциклопролилмети.г|амин [(SJ-ST*]............................149

4.2.5.25. (Я?)-1М-Бензил-1^£,2-дибромоциклопропилметил)амин [(R)-58*]...........................................150

4.2.5.26. (5)-М^-Дибензил-^,2-дибромо-1-метилциклопропилмети/)амин [(S)-59*]........................151

4.2.5.27. (ЯЭ-М.М-Дибензил-^.г-дибромоциклопропилметифмин [(R)-60*]...................................151

4.2.5.28. (S)-N-Я7pe/г7-Бyтoкcикapбoнил-N-aллил-N-^,2-дибpoмo-1-мeтилцию^oпpoпилмeтифмин [(S)-61*].....................................................................................................................................153

4.2.5.29. (5)-М-трет-Бутоксикарбонил-М-бензил^-2,2-дибромо-1-метилциклопропилметифмин [(S)-62*]......................................................................................................................................153

4.2.5.30. ^(/?)-а-Фенилэтил-1М-(2,2-дибромо-1(5)-метилцикпопропилметил)-трифторацетамид (63+).........................................................................................................154

4.3. карбодегалогенирование функционализированных дибромоциклопропанов.155

4.3.1. Синтез эндо-4-^1-метил-3-оксабицикло[3.1.0]гексанов...........................................155

4.3.1.1. эндо-4-Винил-1-метил-3-оксабицикло[3.1.0]гексан (эндо-64*)................................................155

4.3.1.2. эн0о4-(транс-2-Фенилвинил-1 )-1-метил-3-оксабицикло[3.1.0]гексан (эндо-65*).......................156

4.3.1.3. Пропаргиловый эфир 2-бромо-1-метилциклопропил-1-метанола [(Е^бб* и (Z)-66*]..........157

4.3.1.4. 1-Метил-3-окса-4-(3-фенилизоксазолинил-5)-бицикло[3.1.0]гексаны 67* и 68*.......................158

4.3.2. Синтез 3-азабицикло[3.1.0]гексанов................................................................................160

4.3.2.1. (1R, 4S, 5S)-1,4-Диметил-4-фенил-3-азабицикло[3.1.0]гексан (69*)......................................160

4.3.2.2. (1 R, 4S, 58)^-трет-Бутоксикарбонил-1-метил-4-винил-3-азабицикло[3.1.0]гексан (72*). 161

4.3.2.3. (1 R, 4S, 53)-Ы-трет-Бутоксикарбонил-1-метил-4-фенил-3-азабицикло[3.1.0]гексан (75"). 162

4.3.2.4. (1 R, AR, 58)-1^-Бензил-1-метил-4-фенил-3-азабицикло[3.1.0]гексан (80*)............................164

4.3.2.5. (1R, 2S, 58)-М-Бензил-2-фенил-3-азабицикло[3.1.0]гексан (84*)...........................................165

4.3.3. Синтез аналогов (2S, 3R, 48)-3,4-метанопролина......................................................168

4.3.3.1. (1 R, 4S, 55)-1-Метил-4-винил-3-азабицикло[3.1.0]гексан (90*)..............................................168

4.3.3.2. (1R, 4S, 58)-1-Метил-4-фенил-3-азабицикло[3.1.0]гексан (91*).............................................168

4.3.3.3. (1 R,4R, 5S)-1 -Метил-4-фенил-3-азабицикло[3.1.0]гексан (92*).............................................169

4.3.3.4. (1R, 4R, 58)-М-трет-Бутоксикарбонил-1-метил-4-фенил-3-азабицикло[3.1.0]гексан (93*). 170

4.3.3.5. (1R, 4R, 55)-1-Метил-4-фенил-М-трифторацетил-3-азабицикло[3.1.0]гексан (94*).............171

4.3.3.6. (1R, 55)-М-трет-Бутоксикарбонил-1-метил-4-оксо-3-азабицикло[3.1.0]гексан (95*).........171

4.3.3.7. (1 R, 4S, 58)-^трет-Бутоксикарбонил-1-метил-3-азабицикло[3.1.0]гексан-4-карбоновая кислота (96*)........................................................................................................172

4.3.3.8. (1R, 28)-2-Бензоил-1-метилциклопропан-1-карбоновая кислота (97*).................................173

4.3.3.9. (1R, 4R, 58)-1-Метил-М-трифторацетил-3-азабицикло[3.1.0]гексан-4-карбоновая кислота (98*)..............................................................................................................................174

4.3.3.10. (1 R, 4S, 58)-1-Метил-3-азабицикло[3.1.0]гексан-4-карбоновая кислота (99*)................174

4.3.3.11. (1R, 4R, 58)-1-Метил-3-азабицикло[3.1.0]гексан-4-карбоновая кислота (100*)..............175

4.3.4. Синтез (2S, 3R, 48)-3,4-метанопролина (104).............................................................176

4.3.4.1. (1R 2S, 58)-2-Фенил-3-азабицикло[3.1.0]гексан (101*).......................................................176

4.3.4.2. (1R, 2S, 58)-1Ч-Трифторацетил-2-фенил-3-азабицикло[3.1.0]гексан (102*).......................176

4.3.4.3. (1 R, 2S, 58)-1Ч-Трифторацетил-3-азабицикло[3.1.0]гексан-2-карбоновая кислота (103*)АП

4.3.4.4. (1R, 2S, 58)-3-Азабицикло[3.1.0]гексан-2-карбоновая кислота (104).................................178

4.3.5. Внутримолекулярное дебромоацилирование производных

2,2-дибромоциклопропана....................................................................................................179

4.3.5.1. 1-Бромо-2-гидрокси-2-трифторацетил-5-метил-Ы-(Я)-ачфенилэтил-3-азабицикло[3.1.0]гексан (105*).............................................................................................179

4.3.5.2. 1-Бромо-2-гидрокси-2-пропил-5-метил-3-оксабицикло[3.1.0]гексан (106*)...........................180

4.3.5.3. 1 -Бромо-2-(3-меркаптопропилтиа}2-пропил-5-метил-3-оксабицикло[3.1,0]гексан (107*)......181

4.3.5.4. (Е^г-Бромо-Т^метил-г-бугирил