Катализируемое комплексами переходных металлов метиенирование органических соединений в помощью диазометана тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

УФИМСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР ИНСТИТУТ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

На правах рукописи

КАТАЛИЗИРУЕМОЕ КОМПЛЕКСАМ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ МЕШЕНИРОВАНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ С ПОМОЩЬЮ ДОЗОМЕТАНА

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Уфа - 1996

Работа выполнена в Институте органической химии Уфимского научного центра Российской Академии наук.

Научный консультант Научный руководитель

академик.РАН Г.А. Толстиков кандидат химических наук, старший научный сотрудник В.А. Докичев

Официальные оппоненты:

доктор химических наук Р.Н. Фахретдинов кандидат химических наук, старший научный сотрудник Р.Я. Харисов

Ведущая организация

Башкирский государственный университет

Защита диссертации состоится 7 июня 1996 г. в 10°° на заседании диссертационного совета К 002.14.01 в Институте органической химии УНЦ РАН по адресу: 450054, Башкортостан, г.Уфа, проспект Октября, 71, зал заседаний.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке УНЦ РАН.

Автореферат разослан 6 мая 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат химических наук

Ф.А. Валеев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теиы. Диазометан является уникальным источником простейшего карбена - метилена, высокая реакционная способность которого позволяет рассматривать его как перспективный реагент для создания нетрадиционных химических технологий. Среди реакций диазометана, протекащих под действием катализаторов, недостаточно рааработашюй являитсн рошшди метилирования спиртов и аминов. Открытыми остаются также многие1 вопросы, связанные с разработкой универсального метода циклопропанирования алкенов.

Актуальность представляемой работы состоит в том, что в ней исследованы реакции диазометана со спиртами, аминами, каталитические метода циклопропанирования алкенов различной природы, изучена стереохимия /1+2/-циклоприсоединения метилена к производным яорборнена.

Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ Института органической химии УНЦ РАН по темам: "Моталлокомплексный катализ в органическом и металлоорганическом синтезе" (Jí гос. регистрации 01.9.10 053684) и "Целенаправленный органический синтез полициклических углеводородов и их производных с применением металлокомплексного катализа" (Jé гос. регистрации 01.9.40. 009076).

Цель работы. Поиск катализаторов реакции диазометана со спиртами, аминами и алкенами сложного строения. Разработка препаративных методов синтеза метиловых эфиров, метиламинов и цикло-пропановых производных бициклических монотерпенов, стероидов и линейных ненасыщенных кислот.' Изучение стереохимии катализированного циклоприсоединения метилена к производным норборнена и поиск путей управления стереонаправленностыо процесса.

Научная новизна. Разработан новый эффективный катализатор ccocbf^э2-енао> реакции метилирования спиртов и аминов диазомета-ном, позволяющий получать 0- и N-метильные производные в мягких условиях и с высокими выходами. Определены оптимальные условия и границы применения катализатора в реакциях метилирования.

Исследована реакция циклопропанирования диазометаном природных соединений - бициклических монотерпенов, стероидов и линейных ненасыщенных кислот, катализируемая комплексами меди и палладия. Изучено влияние строения субстрата и природы катализатора на ре-гио- и стереоселективность /1+2/-циклоприсоединения метилена, генерируемого из диазометана, к двойной связи. Установлено, что

стереоселективность циклопропанирования определяется природой переходного металла, но не зависит от его валентного состяния и ли-гандного окружения..

Практическая значимость работы. Разработан препаративный метод метилирования спиртов, первичных и вторичных аминов диазоме-таном. Найден катализатор, осуществляющий реакцию циклопропанирования бициклических монотерпенов. Предложены экономичные методы синтеза циклопропановых производных терпенов ряда пинана, камфа-на и карана, стероидов ряда прегнана и пентарана, а также высших непредельных .кислот. Разработан технологичный метод получения важного изопреноидного синтона - 5-бром-2-метил-2(Е)-пентенола.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на Всесоюзной конференции "Применение металлокомплексного катализа в органическом синтезе" ( Уфа, 1989 г.), на V Конференции по химии карбенов ( Москва, 1992 г.).

Публикации. По результатам диссертации опубликована I статья, тезисы 3 докладов на конференциях.. Получено 2 авторских свидетельства СССР.

Структура . и объем диссертации. Работа изложена на 100 страницах машинописного текста, состоит из введения, литературного обзора на тему "Каталитическое метиленирование спиртов, аминов и непредельных соединений с помощью диазометана", обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов.

Материал диссертации включает 8 таблиц и список цитируемой литературы из 133 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

I. Каталитическое метилирование спиртов и аминов диазометаном

Метилирование диазометаном соединений, содержащих амино- и гидроксильные группы, является удобным и простым методом, позво-лянщим получать И- и О-метильные производные различного строения в мягких условиях. Эти реакции обычно проводятся с применением в качестве катализаторов кислот Льюиса - врэ-ОЕ1а, Д1С13, ЭпС!3 и нвр„. Недостатками данных методов являются относительно низкие выходы целевых продуктов, невозможность метилирования спиртов и аминов, неустойчивых к действию кислых реагентов, необходимость

^пользования 50-200 кратного избытка диазометана и, как следствие, образование большого количества полиметилена. Мы изучили реакцию метилирования аминов и спиртов диазометаном в присутствии различных комплексов и солей переходных и непереходных металлов

(^[В(СеН5)и], МдС03, А1 (асао)3> А1С1 3, КВ(\, К2[1гС1в), \/0 (асас)2, \/С13'вН20, СгС|3, Со(асас)2, Со(асас)3, Со(ВР„)2'вН20, N1(Врц)2'8Н20, М!(асас)я. Си(асас) 2» СиС1 » СиЗО^» Си[СН3(СН3)1иС021а, Си1п-Н0СвНиС02]2, 2г(асас)и, 2г0С12-8Н3О,

ггУ307, Мо03, Но(СО)в, КЬС13-4Н20, т->2(ср3соо)ц). В этом ряду катализаторов наиболее эффективным оказался СоС вр„э2'0Н20, который позволяет при небольшом избытке диазометана получать с высокими выходами метиловые ¡ффы спиртов и Ы-метильные производные аминов различного строения.

1.1. О-Метилирование спиртов

Основные закономерности метилирования спиртов диазометаном в присутствии тетрафторбората кобальта изучили на примере циклогек-санола (I). Были установлены оптимальные условия проведения реакции. Образование метоксициклогексана (14) протекает практически с количественным выходом в среде пентана при температуре 20°С и мольном соотношении (I):сн2^:катализатор равном 1:3:0,02.

ОСоСВР„>2'вН20 /—у

ОН ♦ СН2М2 -=-> ( )-0СН3 * N2

СБН12, 20?-100% V/

I 14

Найденный нами катализатор оказался эффективным для метилирования диазометаном спиртов различного строения (табл.1). Первичные, вторичные и третичные спирты превращаются в соответствующие метиловые эФиры с высокими выходами (70-100%). В отличие от известных катализаторов, тетрафторборат кобальта позволяет также получать ненасыщенные метиловые эфиры (20,21,26).

Таблица I

Метилирование спиртов диазометаном в присутствии Со(врц)2'вн2о 20°С, пентан, спирт:со(вр^)а-ен2о:сн^2 = 1:0,02:3-5

Исходное соединение

Продукт реакции

Выход,%

сн

о

I

■Он

СН3СН2СН2СН20Н

3

С2НвСНС0Н хн3

4

с СНз Э2СНСН20Н

5

С2Н5СССН3 Э2ОН

6 •

СН2=СН-СН2-0Н

7

сн=с-сн2-он

8

-сн2-он

9

СН2-СН-СН2-0Н

\ /

V 10

о,

0СН3

14

СН3—^ у-0СНа

15

СН3СН2СН2СНаОСН3

1§

С2НЕСНС 0СН3 ЭСН3 ССН3Э2СНСН20СН3

ш.

С2НЕСС сн3 Э2ОСН3

19

сн2=сн-сн2-осн3

20

СНнС-СН2-ОСН3

21

сн2-осн3

22

СН2-СН-СН2-0СН3

V 23

Ч^^СНа-ОН

-100

-100

'100

-100

'100

81

-100

-100

-100

-100

СН3-0СН3 -100 24

-100

70

К сожалению, более сложные соединения, содержащие гидрок-сильные группы, такие как глюкоза, диацетонглюкоза, диосгенин и холестерин практически не'метилируются в присутствии тетрафторбо-рата кобальта, что, вероятно, связано с образованием стабильных координационно-насыщенных комплексов кобальта.

Разработав новый катализатор метилирования спиртов, мы попытались применить его в реакции этанола с другими диазосоединения-ми: диазоуксусным эфиром (27), диазофлуореном (28), адамантаноил-диазометаном (29), диазодимвдоном (30) и З-фенил-1-диазоацетоном (31). Установили, что внедрение по 0-Н связи наблюдается только в случае (27) и (28) с образованием .соответственно этилового эфира 2-этоксиуксусной кислоты (32) и 9-этоксифлуорена (33).

МаСНСОаСаН8 27

сан5он

[Со!, 20°С

й, 28

СаН50СНаС0аСаН5

32 60%

0СаН5

33 55%

1.2. И-Метилирование аминов

Применение сосвр,, >а-енао в реакции метилирования аминов с помощью диазометана позволяет значительно увеличить выходы метиламинов в сравнении с известными литературными методами, где в ка-

честве катализаторов применялись cuci, cucn, bf3'OEi2 и выхода целевых продуктов не превышали 55%. При детальном исследовании влияния условий на протекание реакции было обнаружено, что при использовании растворителей эфирного типа (ес2о, ТГФ) выходы целевых метиламинов возрастают. Так, при метилировании диэтиламина (34) в пентане метилдиэтиламин (43) получен с выходом 42%, проведение же этого процесса в среде диэтилового эфира увеличивает выход (43) до 89% (табл.2).

1 ,Со) 1 rr nh + chan, -вг» rr nch3 + rncch3)2 + n2

El20, 20 С

34-42 43-51

r =-алкил, арил. r1= н, алкил, арил

Таблица 2

Метилирование аминов диазометаном в присутствии Co(bf„)2'0H20 20°С, EI2O, aMHH:cocBF„32-eH2o:cH2N2 = 1:0,1:4-G

Исходный амин

Продукт реакции

Выход, %

2

с с2не 32nh

34

ci-c3h7 jjnh

' 35 -nh2

36

nhch3

37

ph-ch2nh2

38

cc2h532nch3

43

< i-c3h7 i2nch3

44

-nhch3 +<

37

1 : 1,1

<^)-NHCH3 +<^>-NCCH332

45

nc ch3

45

89

60

93

■ 100

chanhch3 + ch3 52 95

46 47

1 : 6,9

3

1

н

39

О-н

40

О-Ю

н

41

ч^^^^НСНэ

42

88

¿н3 сЛЛ|-сн3

иПд

50 СН3 Э2

51

100

87

87

Реакция метилирования первичных аминов протекает ступенчато с образованием смеси вторичных и третичных метиламинов. На примере Ы-метил-Н-окта-2,7-диэниламина (42) показано, что в присутствии сосврц эа он2о диазометан не реагирует с С=С связями, и кар-бен селективно внедряется по И-Н-связи.

Таким образом, нами разработан новый эффективный катализатор реакции метилирования простых спиртов и аминов диазометаном, позволяющий получать матоксипроизводные и метиламины с высокими выходами, в мягких условиях и небольшом (3-6 кратном) избытке

2. Каталитическое циклопропанирование непредельных соединенй с помощью диазометана

Как известно, каталитическое взаимодействие диазометана с непредельными соединениями является одним из эффективных способов получения циклопропансодержащих углеводородов. С целью дальней-

шего развития этого, метода , а также выяснения влияния природы двойной связи и катализатора на направление и стереоселективность. циклопропанирования, мы исследовали взаимодействие бициклических монотерпенов, стероидов, эфиров высших непредельных кислот и углеводородов норборненового ряда с диазометаном под действием солей и комплексов си, ра и

2.1.Циклопропанирование терпенов

а-Пинен (52), р-пинен (53), камфен (54), карен(55) и ацетил-КареН (56) ЦНКЛОПрОПаНИруЮТСЯ В ПРИСУТСТВИИ РсК ас ас За, СиСОТГЭ2, СиС1 при 0°С в растворе диэтилового эфира или хлористого метилена, давая с высокими выходами соответствующие циклопропаны (57-62). Найдено, что наиболее эффективным катализатором циклопропанирования данного класса соединений является Сисотг:>2.

/1+2/-Циклоприсоединение метилена, генерируемого из сн2н2, к а-пинену (52) на р<Касас32 протекает с низкой ствреоселектив-ностью, приводя к смеси транс- (57) и цис-изомеров (58) 2,7,7-триметилтрицикло/4.1.1.0г,4/октана с общим выходом 83% и соотношением (57) : (58) равном 9,4:1. Эта реакция является одним из примеров успешного циклопропанирования тризамещенной двойной связи в присутствии палладийсодержащего катализатора. Так ке легко протекает циклопропанирование р-пинена (53) с образованием 6,6-диметилспиро{бицикло/3 Л.1/гептан-2,1'-циклопропана} (59).

сн^2, о с

кат!

52

57

58

РЛ ас ас }3 СиС ОТ Г За СиС1

75% 60% 10%

8% 10%

СН2Иа, о с

кат.

Р<К асас Эа СиС ОТ Г 53 СиС1

В аналогичных условиях (54, 55, 56) реагируют с диазометаном только при катализе соединениями меди. При взаимодействии карена (55) с снама в присутствии сис от г эа стереоселективно с выходом 78% образуется стерически наименее затрудненный транс-1,4,4-триметилтрицикло-/5.1.0.03,5/октан <61). Введение ацетильной группы в а-полокение к двойной связи (56) более, чем в два раза снижает реакционную способность последней, что проявляется в уменьшении выхода продукта циклопропанирования (62).

сь

54

сн^2, о°с

СНаС1а, кат.

СиС ОТ Г За

СиС1

60 95% 86%

№,N2, 0°С сн2с|а, кат.

СиСОТГЭа СиС1

Ас

снаыа, о°с

сн2с!2, кат.

Ас

56

62 33% 11%

СоС ОТ Г Э; СиС1

>2

Структура (57-62) установлена на основе данных ПМР и ЯМР 13С.

Циклопропановые производные стероидов обладают, как правило, повышенной биологической активностью и являются важными интермеда-атами в синтезе метилпроизводных, образующихся•при раскрытии ци-клопропанового кольца.

Исследовав взаимодействие стероидов ряда прегнана и пентара-на с даазометаном в присутствии гомогенных ра- и си-содержащих катализаторов, установили, что наиболее активным катализатором циклопропанирования этих соединений является расосос э2.

Взаимодействие Зр-ацотокси-16-прегненона-20 (63) и зр-аце-токси-5,16-прегнадиенона-20 (64) с сн,^ в присутствии расасос протекает неселективно, приводя к смеси продуктов моноциклопро-панирования (65,67) и соответствующим пиразолинам (66,68).

2.2. Циклопропанирование стероидов

О

О

АсО

Е130, РсК асас Э2

89%

63

65

66

61%

28%

АсО'

СНаИа, о с

Е130, Р«КососЭ2

82%

64

В отличие от (63,64) Зр-гидрокси-16-прегненон-20 (69) реагирует с сн2ы2 исключительно по схеме /1+2/-циклоприсоединения, образуя с общим выходом 98% 3(3-гидрокси-16аД7а-циклопропанпрег-нанон-20 (70) и зр-гидрокси-1бр,17р-циклопропанпрегнанон-20 (71) в соотношении примерно 2:1 соответственно.

сн^2, О С Е120, РвСосасЭ2

70 63%

И 35%

Высокое стереоселективное действие палладиевых катализаторов обнаружено нами при циклопропанировании диазометаном стероида (72) ряда шнгарана. Цинлоприсоединбние метилена к двойной связи дополнительного Б'-циклогексенового кольца в присутствии рлосасз, проходит "с тыла" и приводит к преимущественному образованию ацетата 3'а,4'а-метано-16а,17а-циклогексанопрегн-5-ен-зр-ол-20-она (73).-

I] снам2, О "С

ЕСаО, РсКасасЭ2

92%

■36>

74 5%

Как видно, тризамещенные двойные связи в кольцах В стероидов (64,72) с ch2n2 не реагируют. Реакция проходит региоселективно по С=С связям колец D и D', причем, циклоприсоединение карбена к двойной связи протекает преимущественно со стерически наименее затрудненной a-области стероидной молекулы.

Ди-, три- и тетразамещенные эндо- и экзо-цикличэские двойные связи в стероидах соласодине (75), диосгенине (76), O.N-диацетат-псевдосоласодине (77), прогестероне (78), З-ацетокси-5-андросте-ноне-17 (79), 3,5-андростадиеноне-17 (80), З-гидрокси-5,14,16-прегнатриеноне-20 (81), в тритерпене 3-ацетоксиланостерине (82) и алкалоидах платифилине (83) и триходеслине (84) не реагируют в выбранных условиях с диазометаном.

Строение полученных стероидов (65, 67, 70-74), пиразолинов (66, 68) и их изомерный состав устанавливали на основании спектров ЯМР 1Н и 13С высокого разрешения. В определении ориентации циклопропанового кольца отностительно стероидного остова наиболее диагностичны спектры ЯМР 130. Так, 7-гош-эффект 16а,17а-сн2-груп-пы на химический сдвиг (ХС) атома С14 в (67) составляет -9,0 м.д. относительно ХС С14 в ацетате андростан-Зр-ола, а 7-анти-эффект 1бр,17р-сн2-группы - достигает II м.д.

2.3. Циклопропанирование эфиров высших непредельных кислот

В природе довольно широко распространены циклопропановые кислоты и их производные, обладающие определенной биологической активностью. Получение их синтетических аналогов является важной задачей.

Исследовав взаимодействие ch2n2 с этиловым эфиром олеиновой кислоты, обнаружили, что реакция проходит как на pdCacac?a, так и на сис от г э2 цис-стереоспецифично с образованием этилового э$ира 9,10-метиленоктадекановой кислоты (86).

кат.

сн3С сн2 37 С сн2 37с02снэ

сн3с сн2 )7 с сн2 э7со2сн3

. 86 33% 44%

pdc ас ос X сис от г э2

Метиловый эфир арахидоновой кислоты (87) образует только мо-ноциклопропанпроизводное по двойной связи, наименее удаленной от карбоксильной группы (88).

рас ос ас з3 92%

СиС0ТГ?2 10%

СиС1 3%

Циклопропанирование метилового эфира кумалиновой. кислоты (89), этиловых эфиров [ [ (2,4-дифторфенил)амино]метилен]пропанди-овой кислоты (90) и 1-аллил-6,7-дифтор-1,4-дигидро-4-оксо-3~хино-линкарбоновой кислоты (91) с помощью диазометана на палладиевых и медных катализаторах не привело к положительным результатам.

2.4. Стереохимия циклопропанирования норборненов диазометаном под действием комплексов переходных металлов

В большинстве исследований, касающихся каталитического присоединения метилена к полициклическим непредельным соединениям, достаточно подробно изучался и изомерный состав образующихся ци-клопропановых адцуктов. Однако, обсувдение стереохимии присоединения метилена носило частный характер, обусловленный конкретной циклической системой, и практически не связывалось с возможностью влияния природы катализатора на степень экзо- или эндо-циклоприсоединения метилена.

Мы исследовали взаимодействие норборнена (92), спиро(цикло-пропан-1,7'-бицикло/2.2.1/гепт-2-ена} (93), экзо- (94) и эндо-трицикло/3.2.1.02,4/окт-6-енов (95) и норборнадиена (96) с сн2м2 в присутствии соединений сч, ра и яь. Опыты осуществляли путем прибавления раствора диазометана в сн2с12 к раствору олефина и катализатора в том же растворителе при 0°С и мольном соотношении сн2^:олефин:кат. равном 1:1:0,01.

Циклопропанирование норборнена (92) в присутствии палладиевых катализаторов протекает с высокой конверсией и стереоспеци-

фичностью ( 100 %). При переходе к соединениям меди и родия выходы снижаются и наряду с экзо- (97) наблюдается образование эндо-йзомера (98) (табл. 3).

Таблица 3

Стереохимия циклопропанирования норборненовых углеводородов диазометаном под действием различных катализаторов

Исходный олефин Прод. р-ции / £ £ С* 0

Л 97:98 100:0 100:0 100:0 98:2 97:3 97:3 90:10

общий выход 87 81 78 73 58 38 18

Ь 93 99:100 100:0 100:0 99:1 99:1 97:3 98:2 77:23

общий выход 32 36 18 23 38 ' 18 20

Ж 94 101:102 99:1 100:1 99:1 95:5 86:14 96:4 74:26

общий выход 83 • 90 71 56 78 55 20

Л 96 94:95 99:1 99:1 99:1 75:25 70:30 64:36 58:42

общий выход 52 54 48 34 48 36 19

100:101 98:2 99:1 98:2 72:28 65:35 62:38 53:47

общий выход 16 16 14 9 12 9 4

При циклопропаюфовании спиро{циклопропан-1,7'-бицикло-/2.2.1/гепт-2-ена> (93) заметно снижается реакционная способность двойной связи, что проявляется в уменьшении общих выходов про-

снас1 „, кат

92

экзо- .97 эндо- 98

Ï5

дуктов циклопропанирования (99,100) до 10-40 % независимо от используемых катализаторов. При этом, соотношение эндо- и экзо-изомеров на палладиевых и медных катализаторах остается таким же, как и при циклопропанировании норборнена (92), в то время как в присутствии трифторацетата родия, доля эндо-изомера (100) возрастает до 23 %.

Ч А

г ^ сн,с|,, кат. N

93 99 100

Экзо-стереоспецифичность циклопропанирования (92) и (93) под действием палладиевых катализаторов связана с механизмом протекания этой реакции, т.е. со способностью норборненовнх углеводородов первоначально образовывать координированные тс-комплексы с центральным атомом металла, реагирующие далее с диазометаном. При этом, в связи с эндо-деформацией винильных атомов водорода, эта координация,' весьма чувствительная к электронному состоянию двойной связи, протекает исключительно в экзо-положение. В случае же медных и особенно родиевых катализаторов, атака на двойную связь осуществляется первоначально сформировавшимся металл-карбеновым комплексом, в результате чего взаимодействие карбено-вого центра с двойной связью оказывается менее чувствительным к ее электронному состоянию, и присоединение карбена частично протекает в эндо-положение.

Таким образом, можно было предположить, что норборненовые соединения с различной деформацией винильных С-Н-связей будут давать соответсвупцие циклопропаны с разным соотношением экзо- и эндо-изомеров. И действительно, экзо-трициклооктен (94) на палладиевых катализаторах' реагирует с диазометаном с высокой стерео-селективностью, приводя к экзо,экзо-тетрацикло(3.3.1.02,406,8]но-нану (101) с выходом 72-88 % при селективности 99-100 %. Однако, в присутствии медных и родиевых катализаторов в значительных количествах ( до 26 Ж) образуется и экзо.эндо-изомер (102).

\

ch3n2, о°с

94

снас|j, кат

101

102

В случав эндо-изомера трициклооктена (95) независимо от природа катализатора наблюдается стереоспецифичное циклолропаниро-вание с образованием экзо,эндо-изомера (102), однако, выход его не превышает 52 %. Стереоспецифичность в данном случае, вероятно, обусловлена стерическими препятствиями, создаваемыми • эндо-! циклопропановым фрагментом.

Из литературы известно, что в присутствии соединений палладия, циклопропанирование норборнадиена (96) протекает как экзо-циклоприсоединение, приводя к продуктам моно- и дициклопропаниро-вания. Тщательное изучение состава образующихся адцуктов норборнадиена (96) с диазометаном на палладиевых катализаторах показало, что действительно с 98-99 % селективностью образуются соответствующе экзо-изомеры (94. Однако, в присутствии медных и родиевых катализаторов' доля эндо-изомеров- (95, 101) достигает беспрёцедентного для норборненовых соединений значения 42-47 %.

эндо-эндо

95

102

Повышенное содержание эндо-изомеров (95,101), по-видимому, связано с особенностями геометрии двойных связей норборнадиена. Угол эндо-деформации винильных С-Н связей в норборнадиене меньше, чем в норборнене (2,3 и 4,9° соответственно), и для него повышается вероятность атаки двойной связи карбеновым комплексом со стороны эндо-полокения.

Таким образом, различия в стереохимии циклопропанирования норборненовых двойных связей подтверждают различный механизм реакции в зависимости от природы катализаторов, который в случае соединений палладия согласуется с определяющим влиянием образующихся тс-олефиновых комплексов, реагирующих далее с диазометаном, а в случае соединений родия - с участием карбеновых комплексов, взаимодействующих с олефинами по схеме [I+21-циклоприсоединения. Соединения меди занимают промежуточное положение и в зависимости от природы аниона преимущественно действуют в рамках первого (сильноосновные анионы) или второго (слабоосновные анионы) механизма.

3. Новый метод синтеза изопреноидного синтона

Циклопропилоксираны обладают высокой реакционной способностью и представляют собой ценные синтетические интермедиаты для синтеза гетероциклов и изопреноидов с E-конфигурацией двойной связи.

Нами разработан новый метод синтеза 2-метил-2-цихлопропил-оксирана (103), основанный на каталитическом циклопропанировании 2-винил-2-метилоксирана (102) с помощью диазометана в присутствии pdcacocjj. Катализируемое pdc acacj,, взаимодействие ch2n2 с (102) при 0°С в среде диэтилового эфира приводит к образованию 2-метил-2-циклопропилоксирана (103)с выходом 72%.

//Ь>

102

ch2n2, 0°с, е1ао

PdC acac 32, 72%

103

Применение PdcoAc э2, cPhCN32Pdd 2, сис0тгэ2, CuCi уменьшает выход (103) и дает сложную смесь продуктов.

С целью разработки альтернативного пути получения 2-метш1-2-циклопропилоксирана (IQ3) нами была исследована реакция моноци-клопропанирования изопрена (104) с последующим окислением образующегося изопропенилциклопропана (105) надфталевой кислотой.

chan2, 0°с л (о]

ei2o, кат. 60%

104 88-95% 105 103

Установлено, что наиболее активными и региоселективными катализаторами циклопропанирования изопрена являются комплексы палладия. (В их присутствии процесс /1+2/-моноциклоприсоединения метилена, генерируемого из диазометана, протекает селективно по ви-нильной двойной связи с выходом 88-95% (105) и полной конверсией изопрена. Эпоксидирование (105) надфталевой кислотой приводит с выходом 60% к 2-метил-2-циклопропилоксирану (103). Разработанный нами подход был использован для получения важного изопреноидного синтона - (Е)-5-бром-2-метилпентен-2-ола-1 (106) с 96%-стереоселективностью и общим выходом 90%.

vU

48Ж - № _ Л .ОН

0°С, 1 Ч, 80%

103 106

Выводы

1. Найден эффективный катализатор метилирования спиртов, первичных и вторичных аминов действием диазометана. Показано, что новый-катализатор - с«>свРч52'вн2о - является селективным и не катализирует взаимодействие диазометана с двойными связями и эпок-сигруппой.

2. Установлено, что сис от г з2 является активным катализатором циклопропанирования бвдиклкческях монотврпенов, гсзголяггтгм получать циклопроцчювые производные ряда пинана, ксмАяна и кяранэ.

3. Разработан препаративный метод синтеза циклопропилсодер-«ащих стероидов ряда прегнана и пентарана и циклопропановых производных линейных непредельных кислот.

4. Исследована стереохимия /1+2/-циклоприсоединения метилена ' к производным норборнена под действием соединений меди, палладия, родия. Установлено, что стереоселективность реакции определяется природой переходного металла и не зависит от его валентного состояния и лигандного окружения.

5. Разработан экономичный метод получения важного изопрено-идного синтона - 5-бром-2-метил-2(Е)гпентецола-1.

Материалы диссертации изложены в.следующих публикациях:

1. Докичев В.А., Майданова И.О. Каталитическе метилирование аминов и спиртов диазометаном // Тезисы докладов Всесоюзной конференции "Применение металлокомплексного катализа в органическом синтезе". - Уфа.- 1989. - С.86.

2. Джемилев У.М., Докичев В.А., Майданова И.О., Казыргалин И.Р., Нефедов О.М., Томилов Ю.В. Стереохимия циклопропанирования непредельных соединений диазометаном в присутствии катализаторов на основе Си, Pd, Rh // Тезисы докладов V Конференции по химии кар-бенов. - Москва.- 1992. - С.115.

3. Докичев В.А., Дкемилев У.М., Майданова И.О., Нефедов О.М., Томилов Ю.В., Левина И.М., Камерницкий A.B. "Катализируемое комплексами Си и Pd циклопропанирование стероидов и эфиров высших непредельных кислот" //Тезисы докладов 7 Конференции по химиикарбе-нов. - Москва.- 1992. - С.116.

4. A.C. # 1699995, СССР. Способ получения метиламинов //Докичев В.А., Майданова И.О., Дкемилев У.М., Толстиков Г.А. - Опубл. 23. 12.91.- БЮЛЛ. изобр.- 1991.-'* 47.

5. A.C. * 1699992, СССР. Способ получения простых .метиловых эфиров // Докичев В.А., Дкемилев У.М., Майданова И.О., Толстиков Г.А. - Опубл. 23.12.91. - Еюлл. изобр.- 1991.- * 47.

6. Джемилев У.М., Докичев В.А., Майданова И.О., Нефедов О.М., Томилов Ю|В. Взаимодействие диазоалканов с непредельными соединениями. Стереохимия циклопропанирования норборненов диазометаном

под действием комплексов переходных металлов // Изв. АН. Сер. ХИМ. - 1993. - Л 4. - С.733-735.

Р

Соискатель А Хуб^—!__Майданова И.О

I/