Новые подходы к синтезу и функционализации циклических и линейных эфиров, ацеталей, их азот- и серусодержащих аналогов, арил- и бензопроизводных тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТОПКОГО ОРГАНИЧЕСКОГО СИНТЕЗА ПРИ УФИМСКОМ ГОСУДАРСТВЕННОМ НЕФТЯНОМ ТЕХНИЧЕСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ

РГб ОД

_ «л и - ; •'"На правах рукописи J ¿ , — а , .

САФИЕВ ОЛЕГ ГАНИЯТОВИЧ

НОВЫЕ ПОДХОДЫ К СИНТЕЗУ И ФУНКЦИОНАЛИЗАЦИИ ЦИКЛИЧЕСКИХ И ЛИНЕЙНЫХ ЭФИРОВ, АЦЕТАЛЕЙ, ИХ АЗОТ-И СЕРУСОДКРЖАЩИХ АНАЛОГОВ, АРИЛ- И ВЕНЗОПРОИЗВОДНЫХ

02.00.03 - Органическая химия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени

доктора химических наук

Уфа 1994

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте тонкого органическог синтеза при Уфимском государственном нефтяном техническом университете

Официальные алпопенты:

член-корреспондент АН РБ, доктор химических наух, профессор В.Н. Одиноков

доктор химических наук, профессор И. Б. Абдрахманоз доктор химических наук, профессор Е.В. Пастушенко

Ведущее предприятие:

Государственная академия нефти и газа им. И.М. Губкина

Защита диссертации состоится

«0^ ^•

декабря 1994 года в 10 часо

на заседании специализированного совета Д 063.09.01 при Уфимском государ ственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, г. Уфа ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в техархиве университета.

с23

Автореферат разослан "_" ноября 1994 года

Ученый секретарь Специализированного совета, профессор

"О

А.М. Сыркин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Всестороннее развитие и разработка новых эффективных методов синтеза функциональных соединений, лежащих в основе производства малотоннажной химической продукции, реактивов и других важных для народного хозяйства веществ, относятся к числу приоритетных исследований в современной химии.

В этом плане постоянно высок интерес химиков-исследователей к соединениям класса циклических эфиров, ацеталей и их гетероаналогов, что обусловлено, с одной стороны, их широким применением в органическом синтезе при получении биологически активных соединений, медицинских препаратов, синтетических моющих веществ, присадок и других практически ценных продуктов, и с другой стороны -возможностью их получения из доступного нефтехимического сырья простыми и эффективными синтетическими приемами.

В связи с развитием в последние годы новых карбеновых, радикальных и ион-радикальных методов функционализации органических соединений, приводящих к практически ценным продуктам, представляется актуальным вовлечение в эти превращения циклических эфнров, ацеталей и родственных соединений. С этой точки зрения, к числу особенно важных и малоизучетгых областей химии циклических эфиров, ацеталей и их гетероаналогов относятся реакции, протекающие с участием карбенов, а также отдельная группа гемолитических реакций с протониро-ванными ароматическими основаниями, катион-радикальное аминирование и гемолитическое арилирование. Изучение этих реакций представляет значительный интерес как для развития ряда теоретических проблем органической химии, так и для практического их применения в органическом синтезе, поскольку на их основе стало возможным создание новых эффективных методов синтеза гетероциклов с дигалогенметильными группами, арил- и бензодигетероциклоалканов, а также бензо-диоксациклоалканов, и их »минированных производных.

Особый интерес представляют арил- и бензодигетероциклоалканы. Наличие в одной молекуле дигстероциклоалкильного и ароматического остатка, а также введение других функциональных групп в результате указанных реакций, существенно расширяет синтетические возможности названных соединений.

Многие из полученных соединений проявляют биологическую активность н могут быть использованы в качестве полупродуктов в органическом синтезе практически ценных веществ.

Работа выполнена в соответствии с координационным планом научно-исследовательских работ АН СССР по направлению «Синтетическая органическая химия (тонкий органический синтез)», п. 2.11.4.7 на 1981-1986 годы и п. 2.11.2.4 на 1986-1990 годы; планом Комплексной научно-технической программы -«Реактив»- н. 0.10.08, утвержденной постановлением ГКНТ СССР от 30.10.85 № 555; в рамках программы «Тонкий органический синтез».

Нель работы. Цель настоящей работы заключалась в разработке новых методов синтеза и функционализации циклических эфиров, ацеталей и их гетероаналогов, основанных на карбеновых и гемолитических реакциях, а также в определении новых областей практического использования разработанных методов и полученных веществ. Для достижения этой цели решались следующие задачи:

- исследование основных закономерностей реакций карбенов с циклическими эфирами, ацеталями и их гетероаналогами;

- изучение гемолитического окса- и диоксашпслоалкилирования протониро-

ванных ароматических оснований циклическими эфирами и родственными соединениями;

- изучение реакций гемолитического присоединения бензо-1,3(1,4)-диоксацнкло ал канов к а-олефииам;

- исследование реакций гемолитического аминирования, арил- и бснзо-1,3( 1,4)-дигетероциклоал канов;

- внедрение новых методов синтеза в практику получения органических соединений и реактивов.

Научная новизна полученных в работе результатов заключается в следующем:

Проведено комплексное исследование карбеновых реакций циклических эфиров, циклических и ациклических ацеталей, их серу- и азотсодержащих гетероаналогов, арил- и бензопроизводных.

Установлено, что дигалогенкарбены, генерируемые в условиях межфазного катализа, реагируют с арилзамещенными-1,3-диоксациклоалканами по третичной (бензильной) С-Н-связи, независимо от ее расположения в цикле.

Впервые показано, что под действием ультразвука значительно сокращается продолжительность реакций галогенкарбенов с ацеталями и при этом процессы осуществляются в отсутствие межфазных катализаторов и с высокими выходами продуктов.

Впервые установлено, что арилдихлорметаны в условиях межфазного катализа способны генерировать арилхлоркарбены, которые в этих же условиях взаимодействуют с 2(4)-арнлзамещенными-1,3-диоксациклоалканами с внедрением в 2(4)-С-Н-связи. Причем в случае с 2-арил-1,3-диоксолаиами параллельно образуются продукты окислительно-восстановительных превращений: предложен механизм этого взаимодействия, включающий образование 1,3-диоксоленисвого катиона, как промежуточной частицы.

Впервые найдено, что в безводных условиях в присутствии щелочи МаОН (или КОН) и каталитических количеств триэтилбензиламмоиийхлорида (ТЭБАХ) из дихлор- и дибромметанов образуются, соответственно, дихлор- и дибромкарбены и изучены характерные для них реакции дигалогенметилирования и дигалоген-циклопропанирования в ряду 1,3-диоксациклоалканов, эфиров и некоторых олефинов.

Изучены вторичные превращения продуктов дигалогенметилирования ацеталей в условиях реакции. Предложен препаративный метод получения этиленацеталей хлоркстенов действием третбутилата калия на 2-дихлорметил-1,3-диоксоланы. Предложена схема реакции, включающая стадию образования и перегруппировки (1,3-диоксолан-2-ил)хлоркар6ена.

Впервые установлено, что в отличие от 1,3-диоксациклоалканов при взаимодействии дихлоркарбенов с серу- и азотсодержащими аналогами реакция протекает с внедрением по С-Б или С-Ы-связи, серусодсржащие гетероаналоги - 2-11-2-11' ШЗ'-алкил, арил)-1,3-оксатиоланы дают продукты расширения цикла - шестичленные циклические дихлорпроизводные 1,4-оксатиана, а их линейные аналоги - диэтилтиали кетонов СН3(ЮС(5С,Н4)2 дают соответствующие продукты удлинения цени -1,2-диэтилтио-1,1-дихлор-2-метил-2-К-этаны.

Установлено, что днхлоркарбен в аналогичных условиях реагирует с азотсодержащими циклическими аналогами - Ы-замещенными-1,3-оксазолидинами с образованием М-ацил-1,3-оксазолидинов.

Систематически исследованы реакции гемолитического алкилирования протониро-вашшх ароматических оснований (шфидина, хинолина, хинальдина, бензимидазола, бензтиазола, бензоксазола и их 2-К-замещенных производных) циклическими эфирами.

Разработаны новые способы получения амино- и диалкиламинопроизводных арил- и бензо-1,4(1,3)-циклических эфиров под действием систем [Т1С13+ + (МН30Н)2504] и [ГуЧО + Ее504], соответственно. В указанных условиях аминиро-вания из 4-фенил-4-Н-1,3-диоксанов образуются 4-орто- и 4-парааминофенил-1,3-диоксаны, а 5,6(4,5)-бензо-1,4(1,3)дноксацтслоалканы селективно дают 6(5)-амино-бензо-1,4(1,3)-Диоксациклоалка1ш.

Комплексные исследования реакций гемолитического и нуклеофильного ароматического оксиалкиламинирования ароматических активированных соединений позволили предложить два новых подхода к синтезу Ы-ариламиноалканолов: первый заключается во взаимодействии ароматических соединений, содержащих электродонорные группы, с 2-оксиэтилхлорамином в присутствии РеБО,, второй -нуклеофильном ароматическом замещении атома галогена или нитрогрунпы в активированных электроноакцепторными заместителями ароматических соединениях на окси-алкиламинильный остаток. Полученные в результате указанных реакций Ы-ариламино-алканолы являются исходным сырьем в синтезе Ы-арил-1,3-оксазолидинов и Ы-арил-1,3-тетрагидрооксазинов.

На основании получетгых в диссертационной работе результатов разработаны новые эффективные методы синтеза широкого круга функциональных производных циклических эфиров, ацеталей и их гетероаналогов, ряд из которых являются биологически активными, а также предложены в качестве реактивов.

Практическое значение работы. В результате проведенных исследований получено 148 химических соединений, из них 45 соединений не описаны в литературе. Большинство изученных соединений получены с хорошими выходами (85-95%) и высокой степенью чистоты, а методы их синтеза предложены в качестве препаративных.

Разработана и утверждена нормативно-техническая документация па производство 83 новых химических реактивов, которые внесены в отраслевой реестр Минхимирома. Многие реактивы поставляются заинтересованным организациям для решения научных, аналитических и производственных задач.

Ряд полученных соединений проявляет гербицидную, акарицидную, инсектицидную, рострегулнрующую активность; являются эффективными ингибиторами коррозии металлов и высокоэффективными инициаторами для УФ-отвсрждения фотореактивных систем.

Апробация работы: Основные результаты диссертационной работы докладывались на: «Пятой Всесоюзной конференции по аналитической химии органических соедкне- -ний» (ИНЭОС АН СССР, Москва, декабрь 1984); «Научно-техническом совещании по химическим реактивам* (Уфа, 1986); конференции: «Химия, нефтехимия и нефтепере?> работка» (Уфа, 1986); «1 Региональном совещании но химическим реактивам республик Средней Азии и Казахстана» (Душанбе, 1986); Всесоюзном совещании «Перспективы расширения ассортимента химических реактивов для обеспечения потребности ведущих отраслей народного хозяйства и научных исследований» (Ярославль, 1987); «Первом Северо-Кавказском совещании по химическим реактивам» (Махачкала, 1988); совещании: «Химия и технология ацеталей. Органические реактивы на их основе» (Уфа, 1988); «15 Межвузовской конференции молодых ученых» (Ленинград, 1988); «3 Всесоюзном совещании но химическим реактивам» (Ашхабад, 1989); «3 Региональном совещании республик Средней Азии и Казахстана по химическим реактивам» (Ташкент, 1990); «4 Всесоюзном совещании но химическим реактивам» (Баку, 1991); «Совещании по химическим реактивам» (Уфа, 1992); «6 Совещании по химическим реактивам» (Баку, 1993). «7-ом международном совещании но химическим реактивам» (Москва, 1994).

Публикахми. По результатам диссертащш опубликованы: 31 статья, учебное пособие, одна монография, 14 тезисов докладов, получено 9 авторских свидетельств СССР и патентов РФ на изобретения, 9 положительных решений о выдаче патентов РФ.

Структура работы. Работа изложена на 251 странице машинописного текста, содержит 28 рисунков, 41 таблицу и состоит из введения, литературного обзора, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов и приложения. Список литературы включает 257 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Карбеновые методы функционализации циклических зфиров, ацеталей и их серу- и азотсодержащих аналогов

1.1. Взаимодействие дигалогеикарбенов с арилзамещешшми 1,3-диоксацнклоалканами

Арил и бензоадетали, благодаря сочетанию в одной молекуле ацетального и ароматического остатков, обладают огромными потенциальными возможностями для органического синтеза и, несомненно, представляют интерес для такого практически неизученного направления, как их реакции, протекающие с участием карбенов.

Известно, что дигалогенкарбены, генерированные в условиях межфазного катализа, способны селективно внедряться в связь 2-С-Н 1,3-диаксациклоалканов, образуя соответствующие 2-дигалогенметил-1,3-диоксациклоалканы.

Сведения о возможности взаимодействия дигалогеикарбенов по 4-му положению ацетального цикла до настоящих исследований в литературе отсутствовали.

Установлено, что при введении арильиых заместитетей в положение 4 1,3-диохсациклоалканового цикла реакционным центром становится третичная беизильная С-Н-связь. Так, взаимодействие дигалогеикарбенов (:СС12, :СВг2), полученных из соответствующих галогеноформов в системе 50%-нын водный ЫаОН-триэтнлбенаиламмокийхлорид (ТЭБАХ) с 4-арил-1,3-Диоксанами в течение 24...30 ч при мольном соотношении субстрат:галогеноформ:гндроокнсь натрия = = 1:10:10, приводит к образованию только 4-арил-4-дигалогснмстил-1,3-диоксаиов:

снхз ,

О^О 50% Ы«ОН, ТЭБАХ

И, X, выход ^(конверсия исх. %) :Н, С1, 35(40); Н, Вт, 8(14);

4-ОСН3, С1, 41(44); 4-Вг, С1, 35(41).

При этом вторичная 2-СН-связь гетероцикла остается инертной по отношению к днгалогенкарбену.

В аналогичных условиях селективно по третичным связям протекает взаимодействие дихлоркарбеиа с 2-11(Н, СНз, РЬ)-4,5-дифенил-1,3-диоксолаиами:

Ph Ph Ph Ph

R, R1, R2, выход %<колверс. исх. %): H, II, CHCJ2,46(51); СН3, Н, СНС),, 28(48); СН3, СНС!2, СНС12, 14(48); CeH5, CHCI2, Н, 26(62); CeH5, Н, СНС12, 19(62); С6Н3, СНС12, СНС12, 6(62).

Изучение кинетики накопления продуктов взаимодействия дихлоркарбена с 2-Н-4,5-дифеннл-1,3-диоксоланами показало, что дидихлорметилзамещенные-1,3-диоксоланы образуются в результате последовательного внедрения дихлоркарбена по свободным третичным С-И-связям соединений, уже имеющих по одному дихлорме-гилыгому заместителю (рис. 1.1). Так, вначале из 2-мегилзамещенного диохсолана образуется 2-метнл-4-дихлормстил-4,5-дифснил-1,3-диоксолан (А), и далее, внедрение дихлоркарбена происходит по положению 2 цикла с образованием 2-метил-2,4-дидих-лорметил-4,5-днфенил-1,3-диоксолана (С).

Аналогичным образом из 2,4,5-трифеннл-1,3-диоксолана образуется 2-днхлорме-тил-2,4,5-трифенил-1,3-диоксолан (Б), и затем, как следует из рис 1.1, дальнейшее внедрение :СС12 в 4-ое положение цикла приводит к 2,4-дидихлормстил-2,4,5-грифенил-1,3-диоксолану (Д).

Таким образом, факторами, способствующими протеканию реакции дихлоркарбена с циклическими арилзамещенными ацеталями, являются: наличие третичной С-Н-связи и положение бензилыюй связи в цикле. При этом следует отмстить, что 5-СН-связь рассмотренных диоксоланов не реагирует с дихлоркарбеном, что, по-видимому, может быть связано со стерическими препятствиями, оказываемыми соседними заместителями в 4-ом положении ацетального кольца.

Изучеште относительной реакционной способности 2-фенил- и 2-фенил-2-Д-1,3-диоксоланов к дихлоркарбену, полученному в системе 50% водный NaOH-CHCI3-ТЭБАХ, показало, что величина кинетического изотопного эффекта (Кн/Кд) уменьшается с увеличением температуры (рис. 1.2). Последнее свидетельствует о том, что строение переходного активированного комплекса для реакции внедрения дихлоркарбена в 2-С-Н связь ацеталя находится ближе к исходным реагирующим соединениям. Поэтому можно 1гредноложить, что реакционная способность 2-арилзамс-щснных-1,3-диоксоланов будет зависеть от полярных эффектов заместителей.

Было найдено, что относительная реакционная способность 2-арилзамещенных-1,3-диоксоланов в реакциях с дихлор- и дибромкарбенами, описывается в рамках корреляционного уравнения Гаммета (рис. 1.3).

ГЛ

ГЛ

Х=С1, R=H, п-ОСН3, п-ОС2Н5, n-Вг, п-С1, ш-Вг, m-N02, ш-ОСН3, Х=Вг, R=H, n-OCHj, n-OC2Hs, n-Вг, n-Cl, m-Вг, m-N02.

И-Дчщи ni-a.Oiii«tiHii l>jHr»m«»»

Д-Ц-Двицпвмго-^А^ЧН'М'-'З*™"»"1»

Рис. 1.1. Сюоросгв каишипаг« ц|»;дуж.|ця рсакцж» дихлпгагщбск»

с 2-К(Н,аН,Л><5-лфя11Д-»>*и«еаияяю1, наш. отношен» [су6стр*г):[50% N«OIIJ:lCHCy - 1:10:10, Т-10...20«С

Ц«*Л*>

К : i

> к H .. 1

1. s •

■H 1 - * - »'s SL' Я ( n >4 * 1 »

■M 1

' • *

А - 2-Арч-2-даиюрме™»-1 »З-дйовс&шш Б - 2-Арвл-2-яя6роммсгнл-1,3-дакжсолаиш

Ряс. 1.3. Корредяцпшше ивиякосш екоросгсД peaxqsft 2-apm-l.З-дцоксол*-аав с двгадогенхарбевамв от нндукяиоквсго вджякия мхестнтсдей ■ цюмшшжнмшце.

Рис. 1.2. Завит iü not кддоины поеютеосою взотштого аффекта от тсмогра TJP" в pcazmnz ацадромя дшсраубеда в 2-СН в 2-CD аязя 2-фаш«-1.3-шдшиа в 2-фавы-2-Д-1 Д-дшжаюш

Значсние параметра р для реакции 2-арил-1,3-диоксоланов с дихлоркарбепом равно -0.633, а для дибромкарбена -0.697, отрицательное значите которых показывает, что при наличии донорных заместителей в ароматическом кольце процесс ускоряется и, что, в свою очередь, свидетельствует об электрофилыюм характере дихлор- и дибромкарбена. Исходя из этого, можно предположить, что процесс его внедрения в 2-СН-связь протекает с разделением зарядов в переходном состоянии с образованием частичного положительного заряда ira 2-С атоме углерода. Судя по абсолютным значениям р, рассмотренные реакции имеют весьма низкую чувствительность к изменению природы заместителей в ароматическом ядре.

В результате проведенных исследований реакций дигалогенкарбенов с арилзаме-щеннымн 1,3-дн0ксацикл0алканами были найдены наиболее благоприятные условия их проведения - по температуре (10...30"С) и времени реакции (20...25 ч), количеству основаш!я и галоформа (8-10-ти кратный избыток), интенсивности и способу перемешивания, типу и природе межфазных катализаторов. Что касается последних, была показана целесообразность применения в качестве катализаторов межфазного переноса иммобилизованных на поли-2-вннилпиридине краун-эфиров, каталитическая активность которых не уступает широко используемому в карбеновых реакциях триэтилбеп-зиламмонийхлориду и существенно не снижается после их многократного использования и последующей регенерации. Кроме того, они легко отделяются от реакционной массы простым осаждением.

1.2. Взаимодействие арилзамещенных 1,3-диоксациклоалкаиов с арилхлоркарбенами.

Впервые установлено, что фенилхлоркарбен, полученный из бензальхлорида под действием 50%-ного . водного раствора ЫаОН в присутствии каталитических количеств ТЭБАХ, реагирует с 4-фенил-1,3-диоксаном, образуя 4-фенил-4-фенилхлор-мстил-1,3-диоксан с выходом 12% при конверсии исходного 22%.

РЬСНС12 + ИаОН -РЬСС1

-(№С|+Н20)

I I + :СРИС1 -»- I ПСНС1РЬ

Несколько иначе протекает взаимодействие арилхлоркарбеиов (:САг2С1) с 2-арил-1,3-диоксолапами. Так, установлено, что в аналогичных условиях межфазного катализа в системе 50%-ый водный раствор МаОН - 2-Аг,-1,3-диоксолан(1,2)-Аг2СНС1(3-5) -ТЭБАХ наряду с 2-арил-2-арилхлорметил-1,3-диоксоланами (6а-9а), являющимися, очевидно, продуктами внедрения арилхлоркарбеиов (:САг2С1) в бензильную С-Н-связь исходных циклических ацеталей (1,2), образуются несимметричные сложные эфиры этиленгликоля и арилкарбоновых кислот (66-96):

Г-О" 50% №0Н ^ СНСА^ Я О

Ц^Л ) + Аг2СНС1а -Ц^Х , + Аг'ССХСН^ОСА!4

3-5 6а-9а 66-96

№(Аг', Аг^КРЬ,-); 2(4-СН О-РЬ,-); 3(-, РЬ); 4(-, 4-С1-РЬ); 5(-, 4-СН3О РЬ);

№(Аг', Аг2' выход %): 6а,6б(РЬ,РЬ, 17,39); 7а,7б(РЬ, 4-С1-РЬ, 16,35);

8а,8б(РЬ, 4-СНр-РЬ, 13,27); 9а,96(4-СН30-РЬ, 4-С1-РЬ, 22,29)

Присутствие в реакционной смеси сложных эфиров гликоля (66-96) позволяет предложить механизм взаимздействия арилхлоркарбенов с диоксоланами (1,2), включающий образование 1,3-диоксвлениеаого катжяи как промежуточной частицы.

Вполне вероятно, что реакдия протекает через известную стадию миграции гидрид-иона на электрофильный арилхлоркарбен с образованием ионной пары (10). Образование последней может также осуществляться в две стадии: перенос атома водорода с образованием радикальной пары и затем одноадектронное окисление 1 Д-диокса-2-цюслоалхилыюго радикала арилхлорметильным радикалом. Рекомбинация ионной пары (10) приводит к продуктам (6а-9а). В присутствии анионов Аг2С(0)0, образующихся, по-вцдимому, в результате гидролиза А1%НС]2(3-5) до АтЧШО, и последующей реакции Каиницаро-Тшценко в изученных условиях протекает побочная реакция, приводящая к эфирам (66-96):

—о 1 -""

Г+У-Аг' нсаАг1 —

10

Осуществление реакции в системе трет.бутилат калия-2-фенил-1,3-диоксолан-бензальхлорид, исключающей образование анионов РЬС(0)0, приводит только к продукту внедрения фешипсл<фкарбена-2-феш1Л-2-феш1ЛХЛ0рметил-1,3-Д80кс0ла11у с выходом 5-7/о. Эфир 66 в этих условиях зафиксирован не был.

Из полученных данных следует, что заместители в ароматическом ядре как исходных, так и карбенов не вносят существенных изменений в общую картину реакционной способности системы ацеталь-карбен и практически не влияют на выходы продуктов (табл 1.1).

Таблица 1.1

Взаимодействие 2-арил-1,3-диоьссоланов с арилхлоркарбеиами

Соединение Выход, % Конверсия

субстрата, %

2-Феты-2-фенид-хлорм£Гы-1,3-диоксплан 17 74

Дибенэоат атилеигдикодя 39 73

2-Фе1шл-2Ч4-ик>рфеш(д)-ыормепы-1.З-диоксолан 16 70

1-Бенэокси-2Ч4-С1-бе11ЭОксж)этан 35 70

2-Февил-2Ч4-метокскфевкх)-хлормепи-1, З-диоксолан 13 72

1-Еешо(с1[-2-(4-СН,(Ие11юв(Ьш 27 72

2-<4-Метокснфеш1л)-2-(4-хл>рфет1л)-хж1рмстил-1,3-дкоксолак 22 78

1Ч4-СН,0-бенэопя)-2Ч4-С1-бе8ЭоксиМаа 29 78

В заключение следует отметить, что до настоящих исследований в литературе отсутствовали сведения о реакциях 1,3-диоксацюслоалканов с арилхлоркарбеиами, в, кроме того, утверждалось о невозможности получения последних в условиях межфазного катализа.

1.3. Интенсификация карбеновых реакций ацеталей ультразвуком

Полученные в пп. 1.1. и 1.2. результаты показывают, что метод межфазного катализа, несмотря на простоту, удобство и обеспечение в ряде случаев высоких выходов продуктов внедрения дигалогенкарбенов в 2-С-Н-связи арилацеталей, имеет некоторые недостатки. Это сравнительно большая продолжительность процесса (до 40 часов), применение специальных катализаторов - четвертичных аммониевых оснований, крауи-эфиров и большого избытка реагентов, и, кроме того, с некоторыми реагентами дигалогенкарбены вовсе не реагируют. В связи с вышесказанным, в настоящем разделе была изучена возможность использования ультразвука (УЗ) для интенсификации реакций внедрения карбенов в С-Н-связи ацеталей, о чем ранее в литературе сведения отсутствовали.

Воздействие ультразвука на реакции внедрения дигалогенкарбенов в С-Н-связи циклических ацеталей было исследовано на примерах с 2-, 4-арил и 2-алкил-1,3-диоксащпслоалканами. В частности, установлено, что под действием ультразвука (150 Вт, 22 кГц) в течение 5 часов в системе твердая NaOH-CHCl3 в отсутствие межфазного катализатора, из 2-фенил-1,3-диоксолана образуется 2-фенил-2-дихлорметил-1,3-диоксолан с выходом 64% при конверсии исходного 52%:

При этом уменьшите мольного соотношения гидроксида натрия и хлороформа до 2.5 и 3.5 соответственно но отношению к субстрату, не отражается на выходе целевого продукта. Без ультразвука в отсутствие межфазного катализатора эта реакция практически не протекает.

Воздействие ультразвука с аналогичными параметрами на стандартную межфазную систему (50%-1шй водный №ОН, хлороформ) не приводит к возникновению в реакционной массе даже следовых количеств продукта. В присутствии же межфазного катализатора в изученных условиях при использовании 50% водной щелочи выход продукта незначителен по сравнению с известной реакцией дихлоркарбена с 2-феннл-1,3-диоксоланом, протекающей в отсутствие ультразвука. Действие ультразвука на водные растворы гидроксида натрия, по-видимому, приводит к переносу значительной части молекул воды в органическую фазу, что способствует возрастанию скорости гидролиза дихлоркарбена но сравнению со скоростью внедрения последнего в 2-С-Н связь 2-фенил-1,3-диоксолана.

Во многом аналогичное действие оказывает ультразвук на реакции дихлоркарбена с другими циклическими ацеталями (табл. 1.2)

Установлено, что под действием ультразвука значительно ускоряется реакция 2-фенил-1,3-диоксолана с дибромкарбеном, генерируемым из бромоформа и твердой (ЧаОН. При этом 2-фенил-2-дибромметил-1,3-диоксолан образуется с выходом 36% в течение 5 часов в отличие от той же реакции, проводимой без ультразвука в стандартных условиях межфазного катализа, в которой выход того же продукта составляет 22% за 48 часов реакции.

С помощью ультразвука удалось вовлечь в реакции с дихлоркарбеиом линейные ацетали-1,1-диалкоксиалканы, которые в обычных условиях межфазного катализа в отсутствие акустического воздействия не реагируют с :СС1Г

Показано, что 1,1 -диалкоксиалканы взаимодействуют с дихлоркарбеиом, полученным в системе твердая ЫаОН/СНС13 под действием ультразвука в отсутствие межфазного катализатора, как и их циклические аналоги по ацетальной С-Н-связи с образованием дихлорметильных производных (табл. 1.3):

Таблица 1.2

Сравнительные выходы продуктов взаимодействия дихлоркарбена с ацеталями при воздействии ультразвука (150 Вт, 22 кГц) и соотношении реагентов [ацеталь]:[КаОН]:[СНС13] = 1:5:6; Т=40...50°С

Ацеталь

Конверсия, %

С)

П|юдукт

Вьгаоды полученных продуктов % (время, ч)

1

2

О-

о*

с>

Р(1

ЛН,

52(43) 38(29)

35(25)

62(44)

Сх

о<

О

V1

РЬ

Сх

010,

СНС1г

64(5) 62(6)

37(10)

80(7)

35(14) 48(17)

22(19)

75(24)

(*) - конверсия ацеталя в отсутствие; УЗ; 1,2 - выходы продукта при воздействии УЗ и без, соответственно

Таблица 1.3

Взаимодействие 1,1-диалкоксиалканов с дихлоркарбеном при воздействии ультразвука/субстрат/: /СНС1,/: /№ОН/ = 1:8:7:8, ТЭБАХ=1% масс от загрузки; время 30-35 ч; температура 20...40°С

Субстрат Конверсия субстрата,} Продукт Выход, У,

СН3СН(ОСгН3)а 14 СН3СНС12С(ОС2Н5)2 37(46)

с2н5сн(ос2н5)2 16 С3Н5СНС12С(ОС2Н3)2 39(49)

С3Н7СН(ОС1Н5)2 15 С3Н,СНС11С(ОС:1Н5)2 37(49)

С4Н5СН(ОС1Н5)2 17 С6Н5СНС12С(ОС2Н5)г 40

р-Р-С4Н4СН(ОС2Н5)2 18 р-Р-С6Н<СНС1:(С(ОС:1Н5)2 42

р-С1-СДСН(ОС2Н,)г 19 р-С]-СвН4СНС12С(ОС2Н5)2 46

р-Вг-СДСН(ОС2Н5)2 19 р-Вг-СвН4СНС12С(ОС2Н5)2 48

р-СН/НДОЩОСД), 18 р-СНзО-СвН4СНС12С(ОС2Н5)2 45

(*) Ультразвук + механическое перемешивание

Я^ОСгНа :СС1г ^ И^ОСгНв И" ^ОСгНв агНС ^ОСгНь

И=СН3, С2Н5, С3Н7, РЬ, пИ-РЬ, пС1-РЬ, пВг-РЬ, пСНэО-РЬ

Однако, полученные методом конкурирующих реакций результаты показывают (табл. 1.4), что в реакции с дихлоркарбеном циклические ацетали в 18...20 раз активнее линейных. Выходы линейных аддуктов крайне низки. Поэтому в препаративных целях указанные реакции становятся полезными только при интенсифицируют»» воздействием ультразвука, что позволяет на порядок увеличить выходы целевых продуктов. Лучшие результаты получены, как это видно из табл. 1.4, при использовании одновременно ультразвука и механического перемешивания.

Таким образом, использование ультразвука позволяет значительно ускорить процесс генерирования дигалогенкарбенов и эффективно в отсутствие катализатора межфазного переноса, осуществить дигалогенметилирование циклических ацеталей и, тают образом, расширить область применения межфазного катализа.

1.4. Взаимодействие ацеталей с дигалогенметанами в условиях межфазного катализа.

С целью изучения влияния природы карбепа на направление реакции с 1,3-диоксациклоалкмгами, а также с целью получения соответствующих моногалогенттроиз-водных были предприняты попытки прогенерировать их из соответствующих дигалогеи-метанов. Однако, эксперименты дали совершенно неожиданный результат. Было установлено, что в условиях межфазного катализа без хлороформа в варианте твердая МаОН/СН2С12, в присутствии каталитических количеств ТЭБАХ из 2-алкил(арил)-1,3-диоксоланов образуются соответствующие 2-алкил(арил)-2-дихлормстил-1,3-диоксола-ны с выходами 24-78% при конверсии исходного 10-32%

/ \ СН2С12 / \

О. .О -- О. .О

V №ОН X

I К СНСЬ

К=С3Н7, 1-С3Н7> нС411,, нС6Н13, 1|С7Н[3. нСвН17, РЬ.

Найдено, что с удлинением цени заместителя при 2-С атоме цикла конверсии исходных реагентов н выходы продуктов реакции падают. Причиной этого, очевидно, являются стерические препятствия, создаваемые заместителями. Наиболее заметно влияние этих факторов на протекание реакций 2-гексил-2-гептил- и 2-октил-1,3-диоксоланов с мстиленхлоридом. Для их количественной оценки были проведены конкурентные взаимодействия нескольких пар субстратов с хлористым метиленом. В качестве эталона был использован 2-нронил-1,3-диоксолан и по соотношению выходов продуктов (СО, соответствующих 2-дихлорметилышх производных, условно судили о степени влияния пространственных эффектов. Это соотношение с увеличением

молекулярной массы соединения уменьшается и для 2-гексил-1,3-диоксолана оно составляет 0.55, а для 2-гентил-1,3-диоксалана оно равно 0.31, т.е. в 2-3 раза меньше, чем для 2-пропил- и 2-бутил-1,3-диоксоланов. Наиболее существенно экранирующее влияние на внедрение дихлоркарбена в 2-С-Н связь циклических ацеталей оказывают радикалы пС7Н13-, п-СвН17 Влияние заместителей И=С3Н7 и С4Н9 заметно ниже (рис. 1.4).

Как известно, другой важнейшей реакцией дигалогенкарбснов является дигалоген-циклонропанироваиие олефинов.

Было установлено, что в результате взаимодействия хлористого метилена с 2,2-дизамещсшшми-1,3-диоксоланами-лроизводными кетонов, глицерина и галоидал-лилов в присутствии МаОН и катализатора ТЭБАХ образуются дихлорциклопропано-вые производные с выходами 25-40% при конверсии но субстрату 55-60%;

И I

■СНгОСНг-С=СНг /—т—СНгОСНг-С—СНг

/-1—иМоииНг-^^Мг /—Г ___-

/V I, №ОН Г \ \/

0 0 №» +■ СН2С12 -- О О X

С| С1

я

И', Ш, И3 = н, сн3, с2н5

что подтверждает возникновение :СС12 из СНС12

Следует отметить, что продуктов внедрения дихлоркарбеиа в третичные 4-С-Н связи ацеталыюго цикла в реакционной массе не обнаружено. По-видимому, скорость его взаимодействия с двойной связью значительно выше скорости внедрения :СС12 в С-Н-связь.

Найдено, что размер ацетального цикла не влияет на относительную реакционную способность двойной связи. Последнее подтверждается взаимодействием хлористого метилена с ацеталями глицерина и альдегидов, которые, как известно, являются смесью изомеров 5-ти и 6-ти членного цикла в соотношении 60:40 и, причем, данное соотношение сохраняется в конечных продуктах:

Г-уонк*.?** + / У_оснг^снг№ОН + СНгС1.? °Ч/° 60% * О-/ 40%

_„ ? О-ч и

/ ^-СНгОСНа-С-С + / \_осН2-С-СНг о^о У Хо_У V

60% СГ С1 40% С|ЛС|

11=Н, СН3.

Выходы продуктов циклонропанирования практически не зависят как от положения ненасыщенного заместителя в ацеталыюм цикле, так и удаленности от нес двойной связи (табл. 1.5)

Продуктов внедрения дихлоркарбена в 4- и 2-СН-связи диоксацтслоалканов также не обнаружено, что свидетельствует о предпочтительном взаимодействии :СС12 с двойной связью, чем с одинарной.

Полученные результаты дают основание предположить, что и бромистый метилен по аналогии с метилепхлоридом может быть источником дибромкарбена. Действительно, в реакции 2-арил-1,3-диоксоланов с бромистым метиленом в условиях межфазного

Таблица 1.4

Конкурентные взаимодействия циклических и линейных ацеталей с :СС!2; т=30 ч; Т=40°С; [циклический ацеталь]:[линейный ацеталь]:[СНС13]= 1:1:2

Субстрат линейный* Выход, % гл °х° <W'сна. Выход, % К^^ОСгНв CHCV'XXVie Соотношение, Выход цикл, ацетапя

Выход линейи. ацеталя

С2Н,СН(ОС,П,)г 18 0.9 20

С„Н5СН(ОС2Н5)2 22 1.2 18

С1-С,Н4СН(ОСгН5)г 23 1.3 18

CH30-CeH4CH(0C2IIs)2 20 1.1 19

Br-C^CHiOC^H^j 24 1.3 18

* В качестве эталона взят 2-феиил-1,3-диоксолан

Таблица 1.5

Выходы продуктов в реакции дихлоркарбена с замещенными 1,3-диоксолаиами, содержащими двойпую связь в боковой цени (время реакции 42 ч, температура 20...40°С, ультразвук (150 Вт, 22 кГц), [субстрат]:[СН2С12]:[КаОН] = 1:8:8, ТЭБАХ =1% масс, от загрузки

Субстрат Продукт Выход, %(•)

СНа СНэ

Г ГЧчСНгСНгОСН2СН=СН2 Г Т^СНгСНгОСНгСН—1 35(49)

X CI CI

СН3 СНз

( )—ОН=СН-СНа (Ууиз 38(52)

сг □

j^^p-СН=СН-СНЭ 42(55)

А

СГ CI

* конверсия исходного

катализа в варианте твердая фаза - жидкость образуются 2-арил-2-диброммстил-1,3-диоксоланы с выходом 28-40% при конверсии по исходному 18-22%:

/ \ СН2Вг2 у—^

°У° №ОН О О

И = Н, Вг, СН3О

Дополнительным подтверждением образования дибромкарбсна из бромистого метилена является образование дибромциклопропановых производных в реакциях метиленбром ид а с некоторыми олефинами и 1,3-диоксоланами, содержащими двойную связь в боковой части (табл. 1.6). Из сопоставления результатов по взаимодействию мстилснгалогенидов с С-Н-связью циклических ацеталей и с двойной связью их непредельных производных можно заключить, что процесс дигалогенциклонропаниро-вания по кратной связи протекает гораздо эффективнее и с наилучшими выходами целевых продуктов.

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о возможности образования дигалогсикарбенов (:СС12, СВг2) и фиксации их в виде продуктов внедрения в 2(4)-С-Н-связи 1,3-диоксациклоалканов и дигалогенциклонронанирования олефинов.

Однако, естественный интерес представляет вопрос о механизме образования дигалогсикарбенов из мстилснгалогенидов (СН2С12и СН2Вг2) в межфазных условиях. Одно из предположений состоит в том, что, например, днхлокарбен генерируется из образующегося в реакционной массе хлороформа в результате сложных обменных реакций, возможность протекания которых можно допустить, принимая во внимание литературные данные (Демлов Э.) но превращениям гем-галогепметанов в присутствии оснований. Но данное предположение не подтвердилось - образование в реакционной смеси хлороформа не зафиксировано.

С другой стороны, не исключена вероятность быстрого расходования последнего в реакции образования дихлоркарбена в избытке хлористого метилена. С целью проверки этого предположения были проведены эксперименты по взаимодействию 2-фепил-1,3-диоксолана (акцептор карбена) в трех смесях СН2С12/СНС13 с содержанием хлороформа соотвстствешю 3%, 5% и 10%. Однако, как следует из рис. 1.5, последний остается в реакционной массе не израсходованным в течение длительного времени.

Не дали также положительных результатов попытки зафиксировать трихлорме-тильный анион СС1Э, являющийся, как известно, предшественником дихлоркарбена, в виде его аддукта с ацетоном.

Основываясь на известных из литературы фактах образования дихлоркарбена из хлористого метилена в результате отщепления молекулы водорода при УФ-облучении, можно предположить, что и в изученных условиях реакция протекает по аналогичной формальной схеме:

СН2С12-:СС12 + Н2

Однако, качественная реакция на водород также не дала положительных результатов. При этом следует учитывать возможность получения дихлоркарбена в результате окислительно-восстановительных реакций промежуточных активных частиц.

Таким образом, механизм образования :СС12 из метиленхлорида под действием №ОН остается неизвестным. Не исключено, что указашше взаимодействия протекают

С1

Рис. 1.4. Зависимость относительной реакционно»'! способности 2-алкил1,3-днок соланов в реакции с дихлоркарбсном от длины алкильного заместителя Сл (соотношение выходов) = [2-дихлорметил-2-Н-1,3-диоксолан1:[2-дихлорметнл-2-нропил-1,3-Диоксолан, эталон]; 18 часов; Т=20...35*С; моль, соотношение |субстрат]:[эталон|:[СН2С12]:[№ОН] = 1:1:8:6.

Рис. 1.5. Изменение концентрации хлороформа в системе

|2-фенил-1,3-диоксолан|:1СН2С12 + СНС131:(ШОН).

Загрузки: субстрат - 0.1 моль; СН2С12 - 0.8 моль; №ОН - 0.6 моль.

на поверхности раздела фаз без выхода в объем промежуточно образующихся СНС13 и СС13 Следует отметить, что в литературе имеется множество аргументов в пользу протекания реакций с участием дигалогенкарбенов на поверхности раздела фаз. Так, в соответствии с этими данными при изучении генерирования дихлоркарбена из хлороформа в условиях межфазного катализа, установлено, что образующийся при этом в качестве промежуточной частицы трихлорметильный анион располагается на поверхности раздела фаз н может находится там в течение продолжительного времени. При этом карбен также закреплен на поверхности раздела фаз и может обратимо вновь переходить в анион.

По-видимому, с этими причинами и связана трудность получения экспериментальных данных для убедительного доказательства механизма образования дихлоркарбена из мегиленхлорида, и, соотвествешю, дибромкарбена из бромистого метилена.

1.5. Получение карбенов из ацеталей

Как показывают приведенные выше (п.п. 1.2,1.4) результаты, а также литературные данные галогенметильные группы можно рассматривать как потенциальный источник галогенкарбенов. В этой связи особый интерес представляет изучение возможности получения карбенов из дигалогенметильных производных циклических ацеталей - продуктов внедрения дихлор-(дибром)карбенов в активные ацеталыше 2-СН-связи.

С этой целью были изучены превращения некоторых 2-R-(R — ал кил, фенил, И)-2-дихлорметил-1,3-диоксоланов в присутствии различных оснований (NaOH, КОН, трет, бутилат калия). Однако, установлено, что только под действием сильного основания - трет, бутилата калия при одновременном интенсивном механическом перемешивании и действии ультразвука протекает превращение, которое в соответствии с литературными данными по расщеплению аналогичных ртутьорганических производных можно описать схемой, включающей промежуточное образование карбона:

-JO CHCfe Г^О CCI-I <0 Cl

сд "снлаж—J—чМ

R - Н, СН3, С4НЭ, Ph

Высокий выход целевых продуктов (80-85%) свидетельствует о возможности препаративного использования данной реакции для синтеза ацеталей а-хлоркетснов. Кроме того, предлагаемый метод является более простым и удобным в отличие от известной реакции труднодоступных а-галогенртутьорганических соединений, приводящей к тем же продуктам. Следует отметить, что установленная реакция позволяет описать вторичные превращения 1,3-диоксоланов с дихлоркарбеном в условиях межфазного катализа на более глубоких степенях превращения.

В отличие от днхлор-2-монохлормстилзамсщенныс-1,3-диоксациклоалканы под действием оснований (NaOH, КОН, трет, бутилат калия) практически не претерпевают никаких изменений.

Попытки зафиксировать карбен из 2-хлор-4,5~бензо-1,3-диоксолана в реакции с циклогексеном также не дали желаемого результата. Однако, интересные данные получены с 2-алкокси-4,5-бензо-1,3-диоксоланами.

Известно, что из циклических ортоэфиров-2-алкокси-1,3-доксоланов в присутствии каталитических количеств органических кислот образуются соответствующие олефины и двуокись углерода. Предполагается, что реакция протекает через промежу-

точное образование термодинамически неустойчивого циклического диалкоксикарбена.

Установлено, что в отличие от 2-алкокси-1,3-диоксоланов превращения 2-алкокси-4,5-бензо-1,3-диоксоланов в присутствии следовых количеств органических кислот в инертной среде при отгонке соответствующего алифатического спирта ггриводят к образованию устойчивых циклических бензодиалкокенкарбенов, которые, димеризу-ясь, образуют 2,2'-би-(4,5-бензо-1,3-диоксолан-2-илиден)

Циклический бензодиалкоксикарбен удалось зафиксировать в реакции с трифе-нилфосфином, используемым в качестве «ловушки» карбенов, взаимодействие с которым приводит к алдукту-2-(трифе1шлфосфшю)-4,5-бензо-1,3-даокса1ан-2-илидену

с выходом 7% при конверсии по субстрату 25%.

1.6. Реакции дихлоркарбена с серусодержащими аналогами линейных и циклических ацеталей.

Как следует из нриведешшх выше результатов, дихлоркарбен при взаимодействии с 1.З-диоксащклоалканами образует 2-дихлорметилпроизводные в результате внедрения в2-СН-связь гетероцикла. Однако, направлений реакции существешю меняется при переходе к серусодержащкм аналогам циклических ацеталей - реакция протекает с внедрением в С-Э связь и образованием продуктов расширения цикла.

Так, установлено, что дихлоркарбен, полученный в системе твердый №ОН/ СНС13, реагирует с 2,2-лизамещеш1ыми-1,3-оксатиоланами с расширением цикла и образованием шестичленных циклических дихлорпроизводных 1,4-оксатнана (табл. 1.7), причем если один из заместителей водород (Я = Н), реакция завершается дегидрохлорированием:

ГЛ

V8

СНз

Г~Л +

-СС1г

К' СНз Л

/ ч НГ1 / \ о э -на о э

СНз С1

СНз*'

^ о I п

Согласно принятому в литературе механизму взаимодействия дихлоркарбена с серусодержащими органическими соединениями, можно предположить образование на первой стадии илида (А), который будучи нестабильным претерпевает [1,2] сигматропную перегруппировку (перегруппировку Стивенсона) в продукт расширения цикла, формально - внедрения :СС12 в С-Б-связь субстрата: известно, что подобные илиды являются промежуточными аддуктами во многих реакциях электрофилъных дигалогенкарбенов с серу- и азотсодержащими соединениями.,

Следует отметить, что указанные реакции протекают без катализаторов межфазного переноса и предпочтительно в присутствии твердой щелочи. Концентрированная водная N8011 (50%) приводит к сложной смеси побочных продуктов при полном

Таблица 1.6

Выходы продуктов в реакции циклопропанироваиия ненасыщенных ацеталсй и олефянов бромистым метиленом (время реакции 46 ч, температура 30...40°С, мольное соотношение [субстрат] :[СН2Вг2]:[КтаОН] = 1:6:4, ультразвук 150 Вт, 22 кГц

Субстрат Продукт Выход, %(*)

!—снгоснгсн-снг СН] СК| у-^-CHjOCH2CH=CH» о о ОНз'^СНгСНэ 1-рСНгОСНгСН—, X CH3^S:H3 Вг Вг !—^-СНгОСНгСН-у v X СНз-^СНгСНз ^ Вг СНз j ^ СНгОСНзС-у х сн»"'т:н, Вг Вг 21(25) 15(28)

j—^-СНгрСНгС^СНг СНз 16(32)

О СХ: 28(45)

Оу Вт Вг 21(47)

J—i CHi О4- /-V си» Вт Вг 15(43)

о—о Вг Вг 12(32)

* конверсия субстрата Таблица 1.7

Взаимодействие 2,2-дизамешенных-1,3-оксатиоланов с ^С^. Мольное соотноше 1шс [субстрат]:[ЫаОН]:[СНС13]=1г1:2:2,5; Время 5 ч; температура = 5...15 °С

Субстрат Конверсия % Продукт Выход %

OV^Ol, 82 /—\ О S си» ^ ( а 21

ГЛ "х5 C^I.'^Cll, 84 /~Л О S НдС, N ( о ¿Itf 20

ГЛ cvv^ot, 84 /—\ О S Мм W Q сн? 18

ГЛ rv^^H. 90 ЛЛ О S ^-fB I а СНГ 29

отсутствии продуктов расширения цикла, что, по-видимому, является следствием их гидролиза. Последнее подтверждается тем, что при добавлении воды в систему наблюдается снижение выхода 2-фенил-2-метил-3,3-дихлор-1,4-оксатиана - продукта взаимодействия дихлоркарбена с 2-метил-2-фенил-1,3-оксатиоланом (рис. 1.6)

Полученные результаты показывают, что 1,3-оксатиоланы весьма легко вступают в реакции с дихлоркарбенами, что обусловлено наличием в молекуле высокореахцион-ной С-Э-связи. Даже в присутствии эквимолыгого количества цлклогексена, известного как эффективная «ловушка» карбенов, взаимодействие :СС12 протекает исключительно с 2-метнл-2-фе1ШЛ-1,3-оксатиоланом (рис. 1.7). В аналогичных условиях не происходит внедрения дихлоркарбена в 2-СН-связь 2-фе1гил-1,3-диоксолана (рис. 1.8).

Во многом аналогичен характер взаимодействия дихлоркарбена с серусодержащи-ми аналогами линейных ацеталей. Здесь, как и в случае с циклическими 1,3-оксатиола-нами, дихлоркарбен внедряется исключительно в С-Б-связь субстрата с образованием соответствующих галогенпрокзводных.

Установлено, что дихлоркарбен реагирует с диалкил- и алкиларилдиэталтиомета нами в межфазных условиях с использованием твердой порошкообразной гидроокиси натрия с образовагшем 1,1-дихлор-1,2-диэтнлтио-2-Я'-этанов с выходами 14-20%:

РЧ.5С2Н5 :СС,2 ЭСЭ^ С1 „А-- м -^—с—с—С1

К ьСгНв / \

К 5С2Н5

К=СН3, С6Н5, п-С1-С6Н4

В тех же условиях с производными альдегидов реакция завершается элиминированием НС1 из промежуточного продукта (В) с образованием ненасыщенных соединений (табл. 1.8)

Я'

Х^ЭСгНа :СС12

Н "БСгИз

5СгНзч С1

с'—С|

Н ^СгНз В

-НС1 к\ -5СгН5

с=с /

СгНгЗ С1

К'=С2Н5, С6Н5, п-С1-С6Н4

Продукты реакции - функциональные производные этиленов представляют собой смесь цис-транс изомеров в соотношении 44:55, соответственно, и образуются с выходами несколько превышающими выходы насыщенных продуктов в аналогичной реакции (табл. 1.8). Возможное объяснение состоит в том, что двойная связь, сопряженная с атомом серы, понижает ее нуклеофилыгостъ и, как следствие, активность но отношению к электрофильному дихлоркарбену, что в свою очередь делает образующиеся ненасыщенные соединмгия более устойчивыми к вторичным превращениям.

Как в случае кислородсодержащих ацеталей их сернистые аналоги - 1,3-оксатиоланы и гем-диалкилтиоалканы вступают в реакции с хлористыми метиленом, причем, при замене хлороформа на последний направление реакции не меняется, что служит еще одним доказательством в пользу образования из СН2С12 дихлоркарбена (табл. 1.8).

Во многом аналогично, с внедрением в С-Б-связи, протекают взаимодействия дитиалей с фенилхлоркарбеном. Так, в реакции фенилхлоркарбена, получаемого в системе хлористый бензилиден'МаОН, с 1,1-диэтил-1-арилметанами образуется смесь цис-транс - изомерных (43:57) 1,2-диэтилтио-1,2-диарилэтиленов с выходами 9...16% при конверсии исходных соединений 78...94%

С, но/14/1

<

ч,

50 Содер. 6одь:,'Ь

Рис. 1.6. Зависимость концентрации 2-фенил-2-метил-3,3-ДИхлор-1,4-оксатиана в реакции с водными растворами КаОН от содержания воды. Время реакции 16ч; мольное соотношение /субстрат/-./щелочь/ = 1:2; растворитель чглим»; температура 5...10°С.

0

--о^._ /

гА V

ко Т, мин

Рис. 1.7. Кинетика убыли 2-фснил-2-метил-1,3-оксатиолана и циклогексена

в реакции с дихлоркарбеном. Мольное соотношение [2-фенил-2-метил-1,3-оксатиолан]:1циклогексен]:Гхлороформ]:|№ОН) = 1:1:1:2; Т = 5...10°С.

Я-СвНв-ч^СгНа СаН5Йа

ЭСгНб^ ^СвНэ СвН<—С—С—С1 н хзсгн5

Я-СвНд СвНя

К=Н, С1, Вг

Полученные данные свидетельствуют о принципиальной возможности получения фенилхлоркарбена в условиях межфазного катализа и фиксации его арилэтилтиомета-нами.

В продолжение изучения влияния природы гетероатома на направление взаимодействия были рассмотрены реакции дихлоркарбена с азотсодержащими аналогами циклических ацеталей - 1,3-оксазолидинами.

Как и в случае с 1,3-оксатиоланами, характер взаимодействия последних с :СС12 определяется наличием в молекуле гетероатома - азота, поскольку, как известно, третичные амины, как и серусодержащие соединения реагируют с дигалогенкарбенами с промежуточным образованием соответствующих илидов.

Так, в продуктах реакции дихлоркарбена, генерированного в системе твердый №ОН/СНС13, с 1,3-оксазолидинами были идентифицированы соответствующие Ы-ацил-1,3-оксазолидины (табл. 1.9):

Учитывая невысокую селективность образования Ы-ацил-1,3-оксазолидинов было изучено влияние ряда параметров на ход реакции. Установлено, что изменение выхода К-ацил-1,3-оксазолидинов от времени и температуры имеет экстремальный характер (рис. 1.9, 1.10), а с увеличением содержания щелочи в исходной реакционной смеси выход Ы-ацил-оксазолидинов заметно падает. В целом следует отметить, что выходы продуктов в изученных условиях не превышают 8%, и, по-видимому, не могут иметь синтетического приложения.

Для установления зависимости характера взаимодействия 1,3-оксазолидинов с дихлоркарбеном от способа их генерирования, а также с целью получения соответствующих дихлорпроизводных были использованы безводные условия, что исключало бы гидролиз промежуточных продуктов. Однако, применение таких источников карбенов, как системы: СС13СООСН3/СН3ОМа; СНС13/ТБК; термолиз СС1,СОО№ не дает желаемого результата, а приводит лишь к смолообразным продуктам.

Примените метнленхлорида в качестве источника дихлоркарбена позволило лишь несколько (3-4%) увеличить выходы Ы-ацил-1,3-оксазолидинов (табл. 1.9)

В заключение следует отметить, что азотистые аналоги ацеталей реагируют с дихлоркарбеном активнее сернистых, что, вероятно, связано с большей нуклеофиль-ностью атома азота но сравнению с атомом серы и более легким взаимодействием с электрофильным дихлоркарбеном (рис. 1.11).

1.7. Реакции дихлоркарбена с 1,3-оксазолидинами

гл

СНС13. №ОН __ I—^ о

(X .ы—С—Г?

- ¿.ч -

С,

Рис. 1.8. Кинетика убыли 2-фенил-2-метил-1,3-оксатиолана

и 2-фенил-1,3-диксолана в реакции с дихлоркарбеном. Мольное соотношение [2-феиил-2-метил-1,3-оксатиолан]: [ 2-фенил-1,3-диоксолан 1: [хлороформ J:| NaOН ] = 1:1:1:2; Т = 5...10°С.

12

* 8 я

о X

Я о

у

Г > ^ N L

О--О-( — >— >— 1

О S 4 6 8 - 10 12

Врет уоахош, ч f) . - Н.-га*0р**-1,Э-о1шаажжт ■ Ф - N ~»8ОбуТ»рИ-1.3-0'С<>',М1Д]Щ О - <V-OnepE«-I,3-oecaiaDU»K

Рис. 1.9. Зависимость выхода продуктов реакции дихлоркарбена

с Ы-алкил-1,3-оксазолидинамн от времени реакции (температура 10... 15°С, мольное соотношение [субстрат[СНС13]:[ЫаОН1 = 1:2,5:4).

Таблица 1.8

Выходы продуктов диэтилтиоацеталей и диэтилтиокеталей с дихлоркарбена ми, генерированными из СНС13 и СНС12 в условиях межфазного катализа [субсграг]:[СНС13 или СН2С12МКаОН] - 1:1:1

Субстрат Конверсия субстрата, % Продукт Выход, %

СеНэч^^ЗСгНз СНз^СгНз 100 эсуч. 37/20

р-а-СвН^^СаНа СНз БСгНз 98 СН^ /^С! 5СгН5 39/19

СгНэч^СгН,, Н'" 80 зсгн5 / 5СгН5 32

90 / ЭСгН5 25

р-С|-СвН^<;СгН5 95 / ЯСгН, 17

В знаменателе приведен выход в реакции с СН2С12

Таблица 1.9

Выходы продуктов реакции Ы-алкил-1,3-оксазолидинов с дихлоркарбенамн, гене рнрованными из СНС13и СН2С12 (время реакции б ч, температура 5.. .10°С, мольное соотношение [субстрат]:|СНС13 или СН2С12]:[ЫаОН] = 1:2,5(3):4, конверсия по субстрату 85...90%

Субстрат Продукт Выход, %

СНС13 СН1С11

ГЛ О^М-ЧСН-ЬСНз ГЛ О^М-С—(СИ^эСНз 6 9

/ \ ХНз о. л-сн£ ^ СНз ,—. о / \ II 7 10

Г~\ О^М-ССН^СНз ГЛ й О^М-€—(СИгЬСНз 8 12

«

1

г

а

10 8

4 2

и-

—)

и г--1

г

о- - - - - >-

¿Т. °С

10 20

30 40

00

60

О - М -иищчЛ.З-оисааапдш д - Ц -бгнри-1,3-ассаэавду&

Рис. 1.10. Зависимость выхода продуктов реакции дихлоркарбена

с К-алкил-1,3-оксазолидннами от температуры (время реакции 6 ч, мольное соотношение [субстрат]:[СНС1]:[№ОН] = 1:2,5:4).

10,ч

Рис. 1.11. График убыли исходных реагентов при взаимодействии аквимолярных количеств 2,2-диметил-1,3-оксатиолака и М-бутил-1,3-оксазолидина с хлористым метиленом в присутствии гидроокиси натрия.

2. Гемолитические и ион-радикальные методы синтеза и функнионализации в ряду циклических эфиров, арил- и бснзо-1,3(1,4)-днгетероциклоалканов.

2.1. Гомолитическое алкилирование протонированных гетероароматических оснований циклическими эфирами и бензо-1,3(1,4)-диоксациклоалканами

Способность бензоцикльческих эфиров алкилировать протоиированные азотистые основания показана на примере взаимодействия 4,5-бензо-1,3-диоксолана с пиридином, хинолином и хинальдином. Так, в реакции с пиридином, инициируемой окислительно-восстановительной системой [(СН^СООН + Ре304], одновременно образуются 2-(2-ниридииил)-4,5-<5ензо-1,3-диоксолан и 2-(4-пиридипил)-4,5-бепзо-1,3-диоксолан с выходом на вступившее в реакцию основание 24 и 8% соответственно при конверсии последнего 30%.

(СНаЬСООН + -- (СНЛСО + ОН + Ре3*

О о О О

ф-сснлсон ГЧ -аг.г«" ГЛ ГЛ

О о

Следует заметить, что преимущественное образование 2-заме1цениого продукта не согласуется с известными данными по алкилированию в аналогичных условиях пиридина 1,3-диоксолан-2-ильным радикалом, который атакует 4-ое положение ароматического ядра в 2 раза селективнее, чем второе.

Далее установлено, что протонирокитый хинолин, как и пиридин, реагирует при Т= 15...20 "С, в системе (СН,)3СООН + КеЗО,, Н20 + ДМБО) с 4,5-бензо-1,3-диоксолан-2-ильным радикалом по 2-ому и 4-ому положениям с преимущественным образованием продукта замещения а-атома водорода. Однако, в отличие от пиридина, хинолин образует продукт, содержащий одневремешю два бензодиоксолаиильных фрагмента, из чего следует, что присутствие одной бензодиоксоланильнон группы в молекуле не препятствует ее дальнейшему алкилированию.

и

СО-ОС^^^'СО.'Об-

н+

К--СО

Выходы 2-, 4-моно-, 2,4-дизамещенных продуктов составляют 38%, 6 и 5% соответственно при конверсии по хинолину 85%, по 4,5-бснзо-1,3-дноксолану - 51%.

Значительно лучшие с препаративной точки зрения результаты получены при алкилировашш бензо-1,3-диоксоланом протонированного хннальдипа.

/"Ч _1_ (СНзЬСООН + ге"

Н чААс»> '

В аналогичных условиях конверсия основания составляет 70%, выход 4-(4,5-бензо-

1.3-диоксолан-2-ил)-хинальдииа - 90%.

Полученные результаты в совокупности с имеющимися в литературе данными по реакциям ацеталсй и эфиров с ароматическими основаниями, содержащими один гетероатом, позволяют считать вполне возможным участие циклических и бензоцикли-ческих эфиров в аналогичных превращениях с ароматическими основаниями, содержащими и два гетероатома. В качестве таких объектов были выбраны бензимидазол, бснзоксазол, бснзтиазол и их производные, имеющие широкий спектр полезных свойств.

Установлено, что протониро ванные серной кислотой бензимидазол, бснзоксазол, бснзтиазол взаимодействуют с циклическими эфирами - 1,4-диоксаном, 5,6-бензо-1,4-диоксаном и тетрагидрофураиом в присутствии окислительно-восстановителышх систем ЖЮН + Ме" (где Г1=Н, (СН3)3С, Ме°* = Ре24, ТР), (Ш30Н)2504 + ТР при 20...90°С и (МН4)25208 при 80...90°С в инертной атмосфере с образованием продуктов замещения атома водорода во 2-ом наложении азотистого ароматического основания на радикалы, генерируемые из циклических эфиров (табл. 2.1). Спектр ЭПР, записанный при использовании струсвон методики, однозначно указывает на образование из

1.4-диоксана под действием "ПС13 + Н202 1,4-диокса-2-циклогсксилыгаго радикала, сигнал которого быстро исчезает при добавлении в струю незначительных количеств протонированного серной кислотой основания (бензимидазола, бензоксазола или бснзтиазол а), что говорит о быстром взаимодействии последнего с образующимся радикалом.

Согласно полученным результатам, а также литературным данным по реакциям гемолитического замещения атома водорода в лротоиированных ароматических основаниях, схема образования продуктов, очевидно, следующая:

г«" + (»ООН -— Ре3* + но" + ко-

или: (х>90°с -

(МНлЬЗгО«--- 2ах, + 2МН/

ИЛИ! ». ,

"ГГ* + МНз ОН -МН]+ Т!" + он"

+ во.' он--———о- КОНСИН/, Н»Э4 )

н н*

а-комнлекс

И = Н(СН3)3С; Я' = Н, 503Н, С1, 8С2Н5, 302С2Н5; X = ЫН, МС2Н3> О, 5;

о- аха;а

Как видно из схемы, обазующиеся под действием различных инициаторов моно-и диоксациклоалкильиые радикалы внедряются в протониро ванное основание с образованием промежуточного катион-радикального о-комплекса, который одноэлек-трошю окисляется ионами Ре1*, ТИ* или персульфатом аммошш в конечные продукты.

С точки зрения прспаративиого использования реакции гемолитического алкилн-рования протонированных ароматических оснований циклическими эфирами важным условием их эффективного протекания является гомогенность реакционной массы и избирательное генерирование требуемых радикалов.

Так, лучшие результаты по алкилироваиию бензимидазола, бензтиазола и бензок-

сазола 5,6-бензо-1,4-диоксаном были получены в уксусной и трифторуксусной хислотах, способствующих гомогенизации реакционной смеси (табл. 2.1). Однако, использование в указанных превращениях таких полярных растворителей, как: ацетонитрил, диметил-формамид, диметилсульфоксид, 1,2-диметоксиэтан, с препаративной точки зрения малоэффективно, поскольку о™ вступают во взаимодействие с радикалами инициирующей системы. Например, диметилсульфоксид в присутствии перекиси водорода и ионов железа образует метильный радикал, участвующий в побочном процессе -метилировании ароматического основания, вследствие чего выходы целевых продуктов резко снижаются.

Особенно быстрая и эффективная гомогенизация реакционной смеси достигается при действии ультразвука, однако, эмульсия, образующаяся при этом настолько стойкая, что без ее разрушения выделение продуктов реакции становится весьма проблематичным.

Для селективного получения требуемых радикалов из циклических эфиров реакции следует проводить в присутствии тех нницирующих систем, которые дают менее активные, чем гидрокенльные (ОН), третбутоксильные (Ви'О), аминнльные (№1г) радикалы.

Так, из тетрагидрофурапа под действием ОН и М!^-частиц образуются два типа радикалов - с неспаренным электроном во 2-ом и 3-ем положениях цикла, которые одновременно реагируют с основаниями. В присутствии же системы [Рс504+ ВиЮОН] при 0...20°С тетрагидрофуран-3-нльные радикалы не образуются и единственным продуктом взаимодействия тетрагидрофурапа, к примеру, с бензимидазолом является 2-(тетрагидрофуран-2-ил)-бензимндазол.

Система "ПС1.,+ (КН3ОН)2504пепригодна для проведения реакций с 5,6-бснзо-1,4-диоксаном, поскольку, образующийся в реакционной массе аминильный МНу-радикал наряду с отрывом атома водорода из положения 2 гетсроцикла вступает в конкурентное взаимодействие - аминироваиие ароматического ядра, вследствие чего заметно понижен выход продуктов алкнлирования (табл. 2.1).

Из дашгых по выходам продуктов (табл. 2.1) видно, что использова!ше инициирующих систем ТР* + (МНрЮ^О, ири 0...20 °С или (МН4)2Б208 при 80...90 °С предпочтительнее, чем Ре504 + Н202. Возможное объяснение состоит в том, что часть циклических радикалов одиоэлектронно окисляется ионами Ре3* до карбокатиона н не взаимодействует с прогоиированным ароматическим основанием:

О0г-0

+ тъ

Из таблицы видно, что выходы целевых продуктов [фактически не зависят от строения циклического эфира. Отсутствие существенной разницы в выходах продуктов взаимодействия 5,6-бензо-1,4-днокеана с бензимидазолом, бепзтиазолом н бснзоксазо-лом свидетельствует о незначительном влиянии природы гетероатома на ход реакции замещения атома водорода в ароматическом основания.

Сопоставление результатов замещения атома водорода в положении 2 в бензмми-дазоле и №-этилбензимидазоле на 1,4-диокса-2-циклогексильный радикал показывает, что введение этилыюго заместителя понижает как выход продукта замещения водорода, так и конверсию исходного основания, что, очевидно, связано с уменьшением активности гетероцикла вследствие электродонорного влияния этилыюго фрагмента (табл. 2.1).

Известно, что, чем стабильнее уходящая группа, тем легче протекает процесс ее замещения. Исходя из этого, можно ожидать, что наличие во 2-ом положении дигетеро-ароматического основания алкилтиилыюн, этилсульфоксильной, сульфогруппы или

атома хлора существенно активирует гетероцикл как за счет повышения элсктрофиль-ности реакционного центра, тмс и за счет облегчения процесса замещения более стабильной, чем водород, группы. Однако, в присутствии Ре504+ Н202 при 0...20°С продукты ипсо-замещения указанных групп на радикалы, генерируемые из циклических эфиров, образуются с весьма незначительными выходами. Наиболее эффективно эти реакции протекают в уксусной и трифторуксусной кислотах, способствующих гомогенизации реакционной массы, а также при использовании окислнгельно-восстановнгель-ной системы (МНрДОд - А#М03 (табл. 2.1). В последнем случае первостепенное значение, очевидно, имеет величина нормального окислительного потенциала, который для нона Ав2* гораздо выше (Ео=2,0 в), чем для Рсэ*'(Ер=0,77 в), и что, в свою очередь, существенно облегчает процесс одноэлсктронного окисления промежуточных катион-радикалышх о-комплексов с пониженной восстановительной способностью из-за влияния электроноакцепторной группы до конечных продуктов.

Положительное сочетание рассмотренных факторов наблюдается при введении ипсо-замещения 5,6-бензо-1,4-диоксанильными радикалами, генерируемыми из 5,6-бензо-1,4-диоксан-2-карбоновой кислоты. Наличие карбоксильной группы способствует гомогенизации реакциошюй массы ввиду хорошей растворимости в уксусной и трифторуксусной кислотах, а также позволяет использовать се для генерирования 5,6-бензо-1,4-диоксанильного радикала под действием системы (ЬШ^ДО^ + А?»М03, которая, как известно, наиболее эффективна при генерировании радикалов из карболовых кислот (табл. 2.1).

Гораздо менее эффективно, чем гемолитическое замещение в протонированньгх ароматических основаниях, протекает замещение водорода в бензоле на радикалы, получаемые из циклических эфиров. Установлено, что в реакции 1,4-диоксана, 2,2-димстил-1,3-диоксолана, 5,6-бензо-1,4-диоксолана и 4,5-бензо-1,3-диоксолана с бензолом (реагент и растворитель), инициируемой перекисью третичного бутила (ПТБ) при 150-160°С [молярное соотношение бензол : цикл, эфир : ПТБ = 10:2,5:1, время 1 ч] образуются соответствующие фенилзамещешше циклические ацетали и продукты рекомбинации промежуточно образующихся циклоалкоксиалкильных радикалов:

2.2. Гемолитическое фенилирование циклических эфиров

эо% 35%

И, и, выход %: СН3, 0,7%; Н, 1,9%.

со

+ СеНд

Виг+02

✓(СН^п -Вц+ОН

+03^4)

Оз-Оз (04-0<)

п, выход: 1,5%; 0,4%;

28% 26%

Тэблпцл 2.1

Гомол>гг>меское алкнлирование промпгнчсикнх

цкклнчсскимн эфмрдми

Цмюапче-кнЛ эфир ♦ 11|>ОЛ,.Т Пыхлл иролуига

♦ *«)0М*111*1 «СКОС ПОСОЛ),пЩПСЛМНШ рчу- «■п. % реакция ароминчгскос

I 2 3 4 5 6

0 • оэ Г^О, » N,0, 0-20 70 С&о 75

Ге50, * (СМ,) СООИ 0-20 СО 50

(НП^^О, 80 90* 70 ....... 75

ГеЗО, * 11,0, АО 30 60 60

(N11,011),ЭО, + Т.С1, 0-20 80 80

Т>С1, + Н,0, 0-20 80 70

со-со* Ре50, + Н,0, 0-20 70 оз-со 52

—"... ГеЗО, + <С11,),С00|1 0 20 СО ....... СО

(Ш^ДО, 80-30* 70 —*— 70

(N4,011),50, ♦ Т1С1, 0 20 70 —*... 15

ГеЭО, * 11,о, 0 20' . <0 5-10

—"... 0-20* 80 —-— 70

___ __ 0-20* 80 — СО

0 20- 80 — 65

оо-с» Г е50, + 11,0, 0-20 81) ....... 60

. о-со Гс50. + (СП,),СООН 0-20 65 50

оо-со-

а:>ау

0:аГ О-со--

С»н,

О-СО-™'

оо-ооь

со-со-оо^со

Т1С|,+ (СН^СООП ГйО. 4 ||,0,

Ге50, ♦ 11,0, ГсБО, * 11,0,

Г«50(СИ,) СООП (МПД^О. + ЛеЩ

мо,♦11,о,

ГевО, ♦ (СИДСООН ^50, ♦ 11,0, Ге50, ♦ (С11,),СООН ГеПО. + П.О,

[^О, + (СП ) СООН (N11,), 5,0, Гс5и, * М,0,

Ге$0, * <С11,),С0011 (МН,),5,0, + АуЫО,

0-20 СО ....... С5

0-20 СО со-со 15

0 20" 0 20* С5 Г,5 ... 55 50

о-:о 75 СО<зо С5

о-го1 ■15 10 70

0-20" 80 ""/Я СО

0-20 J0 51

0-2080 !)0- <-2

80" 80- 50 50 22 2С

0-20" 80" ,Ю спеды 7

0-21)" 80* 0-20' С^Оо спсды 18 следм

КО* №■ № 0-^11' 50 50 елгды 25 27 СлеЛЫ

80* 80" С-7 6-7

80 82 ОКХ» 75

+ П.О

Примечание:

а) мольное соотношение (эфнр):[Ге50,СПС1,)| 11!0011(Ж 1,011),50,| (а^магнчсское нсиопз.ше) (11,50,) = 20 5.51:1,5; растворитель - »031, время реакции 1 ч.

б) время реакции 3 ч:

п) мольное соотношение (ароматическое основанне).(5,6 бсню-1,1 личьс.ти) - I 5

г) растворитель * аиетоннтрнл

д) растворитель - СР,СООН;

е) ульгоаэвухооое перемешивание;

Установлено, что при понижении температуры реакции до 120°С продукты фелидирования не образуются. Тем не менее, учитывая возможность относительно несложного выделения целевых продуктов из реакциошюй массы, можно говорить о новом методе получения труднодоступных, а в ряде случаев недоступных другими способами, феиилированных циклических эфиров.

2.3. Гемолитическое присоединение бензо-1,3(1,4)-диоксациклоалканов

к а-олефинам

Наличие в 6ензо-1,3(1,4)-диоксациклоалканах реакционного центра - углерода, смежного с двумя (одним) атомами кислорода, делает возможным их участие в свободно-радикальном присоединении к а-олефинам, что открывает полезный в синтетическом отношении путь к получению разнообразных функциональных производных. Так, в результате присоединения 4,5-бензо-1,3-диоксолана к 1-иентену, 1-гекссну, 1-гептену, 1 -октсну, инициированного перекисью третичного бутила при 140 °С за 3 часа в инертной атмосфере, образуются 2-(алкил, н-С5Нп и-С6Н13, н-С7Н)7)-4,5-бснзо-1,3-дкоксоланы и 2,2-диалкил-4,5-бензо-1,3-диоксоланы с выходами 50%, 51%, 59%, 58% и 8%, 5%, 3%, 2%, соответственно, на вступивший в реакцию исходный субстрат при конверсии последнего 38-45%. Диалкилзамещашые бензо-1,3-диоксоланы образуются, очевидно, в результате перегруппировки промежуточно образующегося спин-аддукта с 1,3-миграцией водорода с последующим присоединением второй молекулы к перегруппированному радикалу:

К | +СНг=СНЯ

(+н

„СНа-СНг-И чсн2-сн2-к

I

К ~ С5Н11> С6НЦ> С7Н15- С8Н17"

При 80-90°С и ниже 2,2-дизамещеш1ые продукты не образуются, что говорит об отсутствии при этих температурах перегруппировок с 1,3-переходом водорода, которые, как известно, весьма чувствительны к изменению температуры.

5,6-Бензо-1,4-диоксан также вступает в реакцию присоединения к олефинам, однако, в отличие от 4,5-бензо-1,3-диоксолана, процесс не сопровождается перегруппировками радикалов. Так, взаимодействие 5,6-бензо-1,4-диоксана с а-олефинами (1-пентеном, 1-гекссном, 1-гептеном) при 140°С, инициатор - ПТБ, в инертной атмосфере за 3 часа приводит к образованию 2-метил, 2-гексил, 2-гептил-5,6-бензо-1,4-диоксанов и выходами 65, 54 и 50% соответственно при конверсии но олефину 30-40%

'СНгСНаЯ

С увеличением концентрации олефина и его размеров выходы продуктов присоединения уменьшаются.

В продуктах радикального присоединения (теломеризации) 2-метил-4,5-бензо-1,3-диоксолана к этилену при 150°С в присутствии перекиси третичного бутила были идентифицированы теломергомологи ряда 2-метил-2-алкил-4,5-бензо-1,3-диосоланов (Тп, п=1,2,3), образование которых, очевидно, происходит но следующей схеме:

ОХ

он

[СОс

НТВ 150°С

ссч*

снг=а\г

СНгСН^иСНгСНг

■^ОСх

•СНз РНгСНА,

т„, п=1,2,3

Найденные значения частных констант передачи цепи . = Тс (-0,12) характеризуют 2-метил-4,5-бензо-1,3-диоксолан как малоэффективный переносчик цепи в реакции с этиленом, что приближает его но этому показателю к циклическим ацеталям, карбоновым кислотам и их сложным эфирам.

2.4. Катион-радикальное аминирование фенил- и бензодиоксациклоалканов.

Известные методы получения аминопроизводных арил- и бензодиоксанов, основанные на введении нитрогрупны в ароматическое ядро с последующим ее восстановлением, имеют в большинстве случаев серьезные ограничения из-за протекания побочных процессов и многостадийности. В настоящем разделе приведены сведения по синтезу аминопроизводных фенил- и бензо-1,3(1,4)-диоксациклоалканов прямым аминировани-ем системами Гу^С! + БеЗО, и (КН30Н)2504 + Т1С13.

Установлено, что в реакции 5,6-бензо-1,4-диоксана с М.Ы-диметил, Ы,Ы-диэтил и М,М-дииропилхлорамином в присутствии Ее504 в растворе уксусной и серной кислот (СН3С00Н:Н2504 = 1:5 по объему) при 10...20°С образуются 6-(М,М-диметиламиио), бЧМ.М-диэтнламино), 6-(М,К-дипрониламино-бензодиоксаны с выходами 9...30%, 6-хлор-, 6,7-дихлорбензодиокса1гы с выходами 30...50% и диалкиламины. Схема образования аминированиых продуктов включает, очевидно, промежуточное возникновение и одноэлектронное окисление катион-радикальных ст-комплексов.

+ ИгМС! + Н*-► Ре3* + (^Н*- + СГ

^ма + н*-я^н + а*

и - сн3, с2н5, с3н7

Хлорированные продукты образуются под действием катионов хлора, возникающих в результате кислотного расщепления Ы.М-диалкилхлораминов.

Результаты физико-химического анализа реакционной массы показывают преимущественное образование лишь одного позиционного изомера - б-Ш.Ы-диалкиламинобен-зо)-1,4-диокс.ана при практически полном отсутствии других. По-видимому, образование в ходе реакции а-комплекса с фиксированной в 6-ом положении М.И-диаламиногруппой наиболее термодинамически выгодно по сравнению с его изомером и, что, в свою очередь, согласуется с известными литературными данными о предпочтительном алкилировании пара-положения бензолов, содержащих электродонорные заместители по сравнению с орто- и мета-положениями.

Лучшие результаты были получены в реакции 5,6-бензо-1,4-диоксана с гидроксиамилсульфатом в присутствии треххлористого титана в водно-уксусном растворе Н20:СН3ССЮН = 1:2,5 (по объему) при 20°С при мольном соотношении [субстрат]:[(МН30Н)504]:[Т1С13] = 1:3:3 - выход целевого продукта 58% при конверсии исходного соединения ~70%:

Следует отметить, что способность аминильных катион-радикалов отрывать атом водорода от ОСН2-связи в данном случае реализуется весьма незначительно, а преимущественно протекает аминирование по положению 6 ароматического ядра.

Во многом аналогично протекает аминирование 2-метил и 2-метил-2-гексил-4,5-бензодиоксанов. Какивслучаес5,6-бснзодиоксаном-1,4, амннильные катион-радикалы преимущественно атакуют пара-положение ароматического ядра по отношению к алкоксильному заместителю. Так, в аналогичных условиях в результате взаимодействия вышеуказанных бензодиоксоланов с системой [(КН30Н)2504]:ТЮ13 образуются 2-метнл-5-амино-бензо-1,3-диоксолан и 2-метил-2-гексил-5-амино6снзо-1,3-диоксолан с выходами 64% и 57% на вступивший в реакцию субстрат при их конверсии 70-74%.

По данным ГЖХ-анализа и ЯМР - 1Т1 в реакционной массе, образующейся при аминнровании 2-метнлбензо-1,3-диоксолана, содержится продукт, который, по-видимому, является его позиционным изомером - 4-аминобеизо-1,3-диоксоланом, выход которого не превышает 7% на прореагировший субстрат. В случае с 2-метил-2-гексилбензо-1,3-диоксоланом 4-аминонроизводное не обнаружено, что связано, вероятно, со стерическимн препятствиями, создаваемыми гексильным заместителем во втором положении цикла.

Из литературы известно, что система (ЫН30Н)2504 + ТЮ13, являясь источником аминильных радикалов, образует из алкилзамещенных 1,3-диоксацикланов моно-и диоксациклоалкильные радикалы. В отличие от последних, 4-фенил-1,3-диоксан или 4-метил-4-фенил-1,3-диоксан взаимодействует с системой (МН30Н)2504 + ТЮ13 при 20 43 в водно-уксуснокислом растворе (Н^СН^ООН = 1:2,5 по объему) при мольном соотношении реагентов (диоксан) : (МН30Н)2!504: (ТЮ13) = 1:3:5 с аминированием фенилыюго остатка и образованием смеси изомерных 4-(о-аминофенил)-4-(р-аминофе-нил) или 4-метил-4-(о-аминофенил)- и 4-метил-4-(р-аминофенил)-1,3-диоксанов с выходами 42% или 34%, соответственно, при конверсии исходных соединений 80...90%. 2-Фенил-1,3-диоксолан и 2-фенил-1,3-диоксан в аналогичных условиях не аминирустся. Схема реакции амшгирования, очевидно, аналогична приведенной выше.

Т13' + МНзОН

ТГ4* + NN3 + ОН

И = Н, СНз

По данным ПМР и ГЖХ - анализов соотаошение выходов пара- и орто-изомеров для 4-фенил-1,3-Диоксана равно 2,2:1, а для 4-метил-4-феннл-1,3-дкоксана - 18:1. Значительное изменение соотношения в пользу пара-изомера при переходе от 4-фенил-1,3-диоксана к 4-метил-4-фенил-1,3-диоксану обусловлено, по-видимому, стерическим экранированием орто-положения фстшыюго заместителя метилыюй группой.

2.5. Гемолитическое 2-оксиэтиламииирование ароматических соединений в синтезе Л-арил-1,3-оксазолидипов.

Известно, что для синтеза И-арил ! ,3-оксазолидинов используются соответствующие М-ариламиноэтанолы, получаемые в свою очередь М-оксиэтилированием ароматических аминов. Для синтеза последних, таким образом, необходимы замещенные анилины.

Новый подход к синтезу Ы-ариламниоэтанолов заключается во взаимодействии доступных ароматических соединений с 2-оксиэтилхлорамином - продуктом реакции моиоэтаноламина с выпускаемым в промышленности водным раствором гипохлорита натрия.

Установлено, что замещенные бензолы реагируют с 2-оксиэтилхлорамином в присутствии РеЗО< в растворе серной и уксусной кислот (1,6:1,0 по объему) при 10...20®С в течение 1,5 часа с образованием М-ариламиноэтанолов (табл. 2.2). В соответствии с литературными данными о механизме аминирования ароматических субстратов, можно предположить следующую схему образования соединений, которая включает возникновение катион-радикальных о-комнлексов:

Н0СНгСНгМНС1 + ГеБО, ■» Н* » НОСН2СМ2МНг* + РеБО^С!

Иг Пг Яг

И, = Н, СН3, С1; = н, СН3С1

В качестве побочных продуктов в реакционной массе в незначительных количествах идентифицированы продукты хлорирования ароматического кольца - хлорбензол, хлортолуолы, хлорксилолы. Региоселективность 2-оксиэтиламиннрования зависит от числа и характера заместителей в ароматическом ядре (табл. 2.2).

Оксиэтиламинированне толуола протекает в орто-, мета- и пара-положения с преимущественным образованием мета- и пара-изомеров (табл. 2.2). В отличие от толуола, хлорбензол реагирует с хлорамином селективно, приводя

к единственному продукту - 4-хлорфениламиноэтанолу.

Региоселективпо протекает взаимодействие о-ксилола или о-дихлорбензола с хлорамином, при этом, вместо ожидаемых двух позиционных изомеров образуется лишь один изомер - 3,4-диметиЛфениламиноэтанол или 3,4-днхлорфениламиноэтанол, соо твегсгвсшю.

Согласно полученным результатам, соотношение исходных реагентов в условиях реакции практически не влияет на выход продуктов гемолитического 2-окснэтиламшш-рования. Однако, тенденция к снижению выходов наблюдается с ростом концентрация хлорамина при увеличении конверсии исходного ароматического соединения. Вполне вероятно, что на более глубоких степенях превращеня образующиеся продукты вступают во вторичные взаимодействия. Наиболее высокие выходы арнламиноэтаиолов получены в реакции с бензолом и о-ксилолом. Переход к толуолу, хлорбензолу и о-дихлорбензолу приводит к заметному снижению выходе» аминоспиртов (табл. 2.2). Наличие одной 2-оксиэтиламнпильпой группы в ароматическом ядре препятствует внедрению второй, так как в изученных условиях аминогруппа целевого продукта находится в прогоиирован-ном состоянии и является в силу этого элсктроноакцепторным заместителем, что, в свою очередь, дезактивирует ароматическое кольцо в его реакции с электрофилышм аминнль-ным катион-радикалом.

Г^-Арил-1,3-оксазолидины были получены конденсацией синтезированных 1Ч-ари-ламиноэтанолов с формальдегидом в присутствии катализатора - катионообменной смолы (КУ-2) с использованием водовыносителя - бензола; реакция протекает достаточно полно и с высокими выходами продуктов (85...95%), которые мало зависят от строения исходного М-ариламиноэтанола.

2.6. Синтез Л-аршИ ,3-оксазолидинов и Ы-арил-1,3-тетрагидрооксазинов через стадию Н-арилирования аминоалканолов

В настоящем разделе исследован новый подход к синтезу К-арил-1,3-оксазоцикло-алканов, включающий стадию получения №арнлам)тоалканалав в реакции нуклео-фильного ароматического замещения атома галогена или нитрогруппы в активированных ароматических соединениях на 2-(3)-оксиалкиламинилы1ый фрагмент.

Установлено, что взаимодействие моноэтанол амина или 3-аминопропаиола при 20 *С в диметилсульфоксвде в присутствии гндроксида калия в течение одного часа приводит к образованию Ы-ариламнноалканолов (табл. 2.3).

X

+ ННгСНаССН^СНгОН + КОН-»- / \-МНСН^СН^СНгОН + КХ + НгО

ОМБО Кг

И, = НзЫ02, СМ; 1Ц = N0,, СМ, СООСНз, СОО,Н19; X = 1?, С1, Вт, Д, N0,

п = 0,1

Полученные результаты свидетельствуют о том, что нуклеофилыюе ароматическое замещение аминоалканоламн протекает достаточно эффективно и приводит к высоким выходам И-ариламиноалканолов. Наличие в молекуле аминоалканолов двух функциональных активных групп (амино- и гидрокенлыюй) не препятствует в присутствии КОН репюселектишюму протеканию реакции по амино-группе, что, вероятно, связано с большей нуклеофнльностью последней. Конверсия 2,4-дннитрогалогенбенэолов в реакциях с аминоалканоламн в изученных условиях достигает 95% и выше. В случае

<5

Таблица 2.2

Гоио-тгютеское 2-окснгггиламттроваяне ароматических соединений Т = 10...20®С; растворитель Н^О/СН.СООН = 1,6

Лромгппесжоа Мольное соотагаиение Хонмрсм Праду«» ршцяи Выход вдогкгм

еоедюикм (цмяаш'шлим пил—иг яоаромппкяиу м »(ларнршиЛ

стящшшш.% ароцнпамД еубстрг, %

О 6

6

ОС ОС

1:1:» 1-.2-.2 2:1:1 1:1:1

1:1:1

1:2:2 1:1:1

1:1.1

СО

30 60

30 55 50

КНСН^НдОН

м*СНаСН*ОН

Н,С—МНСЬтСНгО» инсндоьом

^оС»

1ХХ_

60 <8 60

<0 35 70

25

Табднцж 2-3

М-Арнлироваляе амнпоалканалов 2СС; ДМЯО. х= 1 ч, (^¿>|:РЛ11С111ССН1).СН1ОН1 = 1:3 (мольи.)

И V* ^-100 *г Конверсия аронапргескога соединения, %

0 100 >95

1 100 >95

0 15 >95

0 30 >95

0 3.5 >95

0 3.5 95

Лрсмзпгксюе

Продукт ре&эдии

Выход, %

сР

а*—сооо^ адн^учпауь

1.8 0.4 13.5 20

60 75

85

60 «пачесей

>95 95 >55

90 90

95

95

90 90

0

использования эфиров п-нитробензойной кислоты, а также п-дишпробензола и нитро-динитрила фталевой кислоты конверсия по ароматическому соединению несколько падает и это становится особенно заметным с уменьшением концентрации аминоалкано-ла. При этом К-ариламиноалканолы образуются с высоким выходом, который практически не зависит от строения исходного аминоалканола.

С целью установления зависимости реакционной способности ароматических соединений в реакции с аминоалканолами изучали кинетику их убыли на начальном участке реакции. Судя по отношениям начальных скоростей (табл. 2.3),

наиболее активно реагируют с моноэтаноламином 2,4-динитрогалогенбензолы, и в зависимости от природы галогена располагаются в следующий ряд активности: Р>Вг>С1>Л. Полученные величины относительных скоростей находятся в симбашой зависимости от потенциалов полуволн одноэлектронного полярографического восстановлена (Е|/2, в) ароматических соединений.

Скорость замещения нитрогруппы в п-динитробензоле, метиловом эфире п-иитробензойной кислоты, питродинитриле фталевой кислоты, дишгтробензонитриле и нитробензонитриле происходит с меньшей скоростью, чем атомов галогена в 2,4-дишггрогалогенбензолах. С увеличением числа и силы элсктроноакцспторных заместителей в ароматическом ядре возрастает скорость замещения нитрогруппы. Однако, эта зависимость не распространяется на метиловый эфир п-нитробензойной кислоты, который аномально быстро реагирует с моноэтаноламином. Для замещенных ннтросоединений также имеет место симбатное изменение отношений начальных скоростей реакции замещения нитрогруппы величинами потенциалов полуволн одноэлектронного полярографического восстановления (Е1/3, в) (табл. 2.3).

Спектры ЭПР реакционных смесей имеют сверхтонную структуру, характерную для ион-радикалов иитроароматических соединений. Следует отметить, что сигнал ЭПР регистрируется в течение 5.. .8 минут от начала смешения реагентов, после чего исчезает, что, по-видимому, связано с участием анион-радикалов во вторичных превращениях. Отсутствие сигналов ЭПР в случае нонилового эфира пара-нитробензойной кислоты и 2,4-динитрогалогенбензолов объясняется, вероятно, неустойчивостью их анион-радикалов. На основании полученных результатов и литературных дшшых можно предположить два пути протекания реакции. Первый связан с прямым нуклеофильным ароматическим замещением, включающим стадию образования и расщепления анионных о-комплексов, а второй - с переносом электрона с нуклеофила на ароматический субстрат

1„, Х-ЛНСН^СН^СНгОН ГННСН^СН^СН^

л

¡(1 + МНСНКСНгЬСНзОН-- (Й

Яг ^ К?Р

X

^ Иг

+ ШНСН^СНЛпСНгОН

Соответствующие Ы-арил-1,3-оксазолидины и Ы-арил-1,3-тетрагидрооксазины получены конденсацией синтезированных Ы-ариламиноалканолов с формальдегидом при азеотропном отделении воды:

- Л /->

НОСН^СН^пСНгИН—С. + СНгО

гексан «Ч^Ч // + Нг°

с выходами 70-90%.

3. Пути практического использования получешплх результатов

В рамках комплексной научно-технической программы "Реактив" разработаны и утверждены лабораторные методики, технические условия и технические требования на производство 83 новых химических реактивов. В результате проведенных во ВНИТИГ испытаний установлено, что некоторые из полученных соединений имеют повышенную гербицидну ю и рострегулнруклцую активность и являются перспективными биологически активными веществами. Получены с высокими выходами (90-95%) производные ацетофенона, являющиеся высокоэффективными инициаторами для УФ-отверждения фотореактивных систем. Ряд соединений на основе аминобензодиоксанов являются эффективными ингибиторами коррозии.

Выводы

1. Систематически исследованы реакции дигалогеикарбенов с циклическими эфирами, ацеталями и их серу- и азотсодержащими аналогами, арил- и бензопроизвод-ными в условиях межфазного катализа, определены основные закономерности протека-гая реакций и условия, в которых взаимодействия осуществляется с хорошими выходами галоид-аддуктов, с минимальной продолжительностью и в отсутствие межфазных катализаторов.

2. Показано, что дигалогенкарбены, полученные в условиях межфазного катализа, реагируют с арилзамещенными 1,3-диоксаниклоалканами селективно по третичным С-Н связям, причем, направление внедрения определяется положением бензилыгой связи в ацеталыюм цикле; при этом внедрение в цикл более двух дихлорметильных групп не происходит.

3. Установлено, что использование ультразвука позволяет осуществить реакции днгалогенкарбенов с 1,3-диоксациклоалканами в отсутствии катализаторов межфазного переноса и при значительном сокращении их продолжительности в отличие от аналогичных реакций, протекающих без ультразвукового воздействия. Найдено, что в ноле УЗ-волн становятся возможными реакции дихлоркарбена с линейными ацеталями, которые в обычных условиях межфазного катализа (без ультраззука) не протекают.

4. Впервые показана возможность получения арилхлоркарбенов в условиях межфазного катализа и их взаимодействия с 2(4)-арилзамещенными-1,3-диоксацнкло-алканами с внедрением в 2(4)-С-Н-связи. Найдено, что в случае с 2-арил-1,3-диоксола-нами параллельно образуются продукты раскрытия цикла; предложен механизм этого взаимодействия, включающий образование диоксолениевого катиона как промежуточной частицы.

5. Впервые установлено, что в условиях межфазного катализа в реакциях дигало-генметанов (СН2Х2, Х=С1, Вг) с 2-арил(алкил)-1,3-диоксоланами образуются соответствующие 2-дихлор(дибром)-метил-1,3-диоксоланы, а с олефшгами и 1,3-диоксациклоалканами, содержащими двойную связь - соответствующие дигалогенциклопропильиые производные. Полученные результаты дают основание утверждать, что указанные взаимодействия протекают по схеме, включающей образование под действием сильных оснований из метиленгалогенидов дигалогеикарбенов, и предложить, таким образом,

новый источник последних.

6. Найдено, что продукты внедрения дихлоркарбена в 2-СН-связи 2-Я (Я=Н, алкил, РЬ)-1,3-диоксоланов - 2-Н-2-дихлорметил-1,3-диоксоланы на глубоких степенях превращения образуют карбены, содержащие анетальный фрагмент, которые в условиях реакции перегруппировываются с 1,2-миграцией алкильного или фенилыюго заместителя с образованием 2,2-дихлоралкилиден-1,3-диоксоланов (ацетали в-хлоркетенов).

7. Обнаружена и исследована новая реакция 2-алкокси-4,5-бензо-1,3-диоксоланов с образованием 2,2'-бис(4,5-бензо-1,3-диоксолан-2-илидена). Предложенный механизм, включающий стадию возникновения циклического диалкоксикарбена, зафиксированного образовшшем аддукта с РРЬ3 удовлетворительно объясняет полученные экнеримен-тальные результаты.

8. Впервые детально изучены реакции дихлоркарбена с ссрусодержащими аналогами циклических и линейных ацеталей -1,3-оксатиоланами и гем-диэтилтиоалканами, соответственно. Показано, что в межфазных условиях тина твердая фаза/жидкость реакция протекает с образованием продуктов внедрения в С-Б-связи: 2,2-дизамещенлые-1,3-оксатаоланы дают 2,2-дизамещенные-3,3-дихлор-1,4-оксатиоланы, а гем-диэтилти-оланы образуют 1,2-диэтилтиоэтаны и 1,2-диэтилтиоэтилены. Найдено, что эти взанмо-действия осуществляются в отсутствие межфазных катализаторов, однако, существешю зависят от соотношения реагентов, температуры и продолжительности реакции.

9. Установлено, что в изученных условиях реакции 1,3-оксазолидинов с дихлор-карбеном протекают неселективно с образованием в основном высокомолекулярных смолообразных продуктов и небольших количеств М-ацил-1,3-оксазолидинов - продуктов внедрения дихлоркарбена в экзоцнклическую С-Ы-связь и последующего гидролиза дихлормстилыюй группы.

10. Методом конкурирующих реакций установлено, что относительная активность изученных соединений по отношению к дихлоркарбену увеличивается в ряду -1,3-диоксациклоалканы, непредельные 1,3-диоксациклоалканы, 1,3-оксатиоланы и 1,3-оксазолидины. В отличие от 1,3-диоксациклоалканов, реакционным центром в случае серусодержащих ацеталей является атом серы, а в случае 1,3-оксазолидинов - атом азота.

11. В результате систематического исследования реакций гемолитического, элек-трофилыюго и пуклеофильиого ароматического замещения найдены новые эффективные методы синтеза функциональных производных арил- и бензо-1,3(1,4)-диоксацик-лоалканов, М-ариламиноалканон, а также М-арил-1,3-оксазолидинов и М-арил-1,3-тетрагидрооксазинов на их основе. Установлены основные закономерности химизма этих реакций.

12. Показано, что радикалы, генерируемые из циклических эфиров нод действием окислительно-восстановительных систем Ме"* + НООН(ЫН2ОН) (где И=Н, Ви+, Мс^-Те2*, Т3*) или (№Н4)282Ов + АдМ03 замещают атом водорода или И-труппы (где И=803Н, С1, 302С2Н5, 5С2Н5) в положении 2 нротонированных бензимидазолов, бензтиазолов и бензоксазола, причем легче протекает замещение водорода, а выходы продуктов практически не зависят от природы гетероатома.

Установлено, что инициируемое перекисью третичного бутила (ПТБ) радикальное присоединение бензо-1,3( 1,4)-дигетероциклоалканов к а-олефинам при 140 "С приводит к их а-алкилзамещенным производным; в случае бензо-1,3-ДИоксолана процесс сопровождается перегруппировкой промежуточного радикала с 1,3-миграцией атома водорода.

13. Установлено, что взаимодействие 5,6-бснэо-1,4-диоксана с системой (NH30H)2S04 + TiCl, нри 20°С в водно-уксуснокислом растворе приводит к 6-амино-бензо-1,4-диоксану. Аналогично из 4-фенил- и 4-метил-4-феиил-1,3-диоксанов образуются орто-и нара-аминофенил-4К-1,3-диоксаны, причем, преимущественно образуются нара-изомеры.

14. Найдены удобные методы синтеза N-ариламиноалканолов. Так, бензол, толуол, о-ксилол, хлорбензол и о-ди хлорбензол нри взаимодействии с 2-оксиэтилхлорамином в присутствии FeS04 при 20°С в водно-сернокислом растворе образуют N-ариламиноэ-танолы. Региоселективность данной реакции зависит от числа и характера заместителей в ароматическом кольце. Показано, что активированные ароматические соединения (2,4-дииитрогалогенбензолы, п-динитробензол, n-пиробензонитрил, эфиры п-нитробеи-зойной кислоты и др.) реагируют с 2-моноэтаноламином и 3-аминоггропанолом с замещением атома галогена или нитрогрунны и образованием с высокими выходами N-ариламиноалканолов. С увеличением числа и силы электроноакцепторных заместителей скорость замещения возрастает.

Материалы диссертации изложены в следующих публикациях:

1. Сафиев О.Г., Зорин В.В., Имашев У.Б. и Др. Механизм и частные константы передачи цепи радикальной теломеризации этилена диэтоксиметаном. / / Журн. прикл. хим. - 1980,- № 6,- С. 1415-1418.

2. Сафиев О.Г., Зорин В.В., Имашев У.Б. и др. Радикальная теломеризация этилена с 1,1-диалкоксиалкащшами. // Журн. орган, хим. - 1980. - Т. 16. - № 7. -С. 1388-1392.

3. Сафиев О.Г., Имашев У.Б., Терентьев А.Б. 1,5- и 1,9-миграция водорода при теломеризации пропилена диметилацеталем. // Изв. АН СССР. Сер. хим. - 1980. - № 7. - С. 1590-1594.

4. Терентьев А.Б., Сафиев О.Г., Имашев У.Б. 1,9-Миграция водорода в радикальной теломеризации. // Изв. АН СССР. Сер. хим. - 1980. - № 11. - С. 2643-2645.

5. Сафиев. О.Г., Круглой Д.Э., Попов Ю.Н. 1,3-Миграция водорода при гемолитическом присоединении 1,3-диоксолана к диметилмалеинату. // Докл. АН СССР. - 1983. - Т. 272. - № 1. - С. 122-124.

6. Круглов Д.Э., Сафиев О.Г., Злотский С.С., Рахманкулов Д.Л. Радикальная теломеризация 1-гекссна 1,4-диоксаном. // Химия гетероцикл. сосд. - 1983. - № 9. -С. 1192-1194.

7. Сафиев О.Г., Круглов Д.Э., Попов Ю.Н., и др. Радикальное присоединение 1,3-диоксолана к непредельным соединениям. // Журн. орган, хим. - 1984. - Т. 20. -N 5. - С. 1096-1110.

8. Круглов Д.Э., Сафиев О.Г., Киреев И.Р. Гемолитическая функционализация циклических эфиров и их 'етсроаналогов. //1 Всесоюз. совещ. по хим. реактивам: Тез. докл. - Уфа, 1985. - С. 239.

9. Соколовский A.B., Зелечонок Ю.Б., Сафиев О.Г. и др. Получение 2-замещен-ных бензо-1,3-диоксоланов. //Докл. АН СССР. -1986. -Т. 290. -№ 5. - С. 1130-1132:

10. Зорина Л.H., Сафисв О.Г. Гемолитическое алкилирование бензтиазола, бензимидазола и его производных диокса- и бензодиоксациклоалканами. // Научно-техн. совещ. но хим. реактивам: Тез. докл. и стенд, сообщ. - Уфа, 1986. - С. 13.

11. Назаров Д.В., Сафисв О.Г. Взаимодействие 2-11-1,3-оксатиолановс дихлоркар-беном // Научно-техн. совещ. по хим. реактивам: Тез. докл. - Уфа, 1986. - С. 14.

12. Назаров Д.В., Сафиев О.Г., Зорин В.В., Рахманкулов Д.Л. Реакция дихлор-карбена с 2-фенил-1,3-оксагиоланом. // Журн. орган, хим. - 1987. - Т. 23. -N° 5. - С. 1118-1119.

13. Назаров Д.В., Сафиев О.Г., Зорин В.В. Взаимодействие дибромкарбена с 2-арил-1,3-диоксоланами. // Всесоюзн. совещ. по хим. реактивам: Тез. докл. -Ярославль, 1987. - С. 192.

14. Зорина Л.Н., Сафиев О.Г., Рахманкулов Д.Л. Гемолитическое аминировапис фенилзамещенных 1,3-диоксациклоалканов. // Всесоюзн. совещ. но хим. реактивам: Тез. докл. - Ярославль, 1987. - С. 187.

15. Оразов О.Г., Макаева Р.М., Сафиев О.Г. Бромнроизводные бензодиоксацик-лоалканов - новые органические реактивы. // Всесоюзн. совещ. но хим. реактивам: Тез. докл. - Ярославль, 1987. - С. 179.

16. Сафисв О.Г., Назаров Д.В., Зорин В.В., Рахманкулов Д.Л. Взаимодействие днхлоркарбена с 4-фенил-1,3-диоксаном. // Журн. орган, хим. -1987. - Т. 23. - № 9.-С. 2022-2023.

17. Зорина Л.Н., Сафиев О.Г., Рахманкулов Д.Л., Паушкин Я.М. Превращения бензо-1,4-диоксана под действием источников радикалов. // Докл. АН СССР. - 1987.

- Т. 296. - № 4 - С. 887-890.

18. Сафисв О.Г., Назаров Д.В., Зорин В.В., Рахманкулов Д.Л. Взаимодействие 4,5-дифенил- и 2-метил-4,5-дифеиил-1,3-диоксоланов с дихлоркарбеном. // Журн. орган, хим. - 1988. - Т. 58. - № 1 - С. 235-236.

19. Зорила Л.Н., Сафиев О.Г. Гемолитическое амотгирование фенилзамещенных 1,3-диоксанов. // Журн. орган, хим. - 1988. - Т. 24. - С. 1345-1347.

20. Сафиев О.Г., Назаров Д.В., Зорин В.В., Рахманкулов Д.Л. Новое кислотно-катализируемое превращение 2-алкокси-4,5-бензо-1,3-дноксоланов. / / Химия гетсро-цикл. соед. - 1988. - N° 6. - С. 852.

21. Рахманкулов Д.Л., Сафисв О.Г., Зорин В.В., Злотский С.С. Гомолитическое присоединение ацеталей, эфиров и их гетероаналогов к непредельным соединениям. // Изв. вузов. Химия и хим. технол. - 1988. - N° 6. - С. 5-19.

22. Зорина Л.Н., Сафисв О.Г., Рахманкулов Д.Л. Гомолитическое алкилирование бензимидазола и его производных 1,4-диоксаном. // Химия гетероцикл. соед. - 1988.

- № 6. - С. 791-792.

23. СафиевО.Г., ЗоринаЛ.Н., Караханов Р. А., Рахманкулов Д.Л. Гомолитическое алкилирование бензимидазола циклическими эфирами. // Журн. орган, хим. -1988.

- Т. 24. - N° 6. - С. 1349-1350.

24. Сафиев О.Г., Назаров Д.В., Зорин В.В., Рахманкулов Д.Л. Взаимодействие 2-фснил-1,3-диоксолана и 4- фснил-1,3-диоксана с фснилхлоркарбеном. // Журн. орган, хим. - 1988. - Т. 24. - № 8. - С. 1790-1791.

25. Сафиев О.Г., Назаров Д.В., Зорин В.В., Рахманкулов Д.Л. Взаимодействие моногалогенкарбенов с 2-фенил-1,3-ДИОксоланом и 4-фенил-1,3-диоксаном. Докл. АН СССР. - 1988. - Т. 302. - С. 61-62.

26. Сафиев О.Г., Назаров Д.В., Зорин В.В., Рахманкулов Д.Л. Генерирование моногалогенкарбенов в ультразвуковом поле. // Журн. физич. хим. - 1988. - Т. 62. -№ 11. - С. 3137-3139.

27. Сафиев О.Г., Оразов О.Г., Зорин В.В., Рахманкулов Д.Л., Паушкин Я.М.

Взаимодействие 1,3-диоксациклоалканов с дихлор- и диброметанами в условиях межфазного катализа. // Докл. АН СССР. - 1989. - Т. 308. - № 1. - С. 103-105.

28. Зорина Л.Н., Сафиев О.Г., Рахманкулов Д.Л. Гомолитическое аминирование бензо-1,4-д1юксана. // Химия гетероцикл. соед. - 1989. - № 3. - С. 316-318.

29. Сафиев О.Г. Реакции галогенкарбенов с арилзамещенными циклическими ацеталями в ультразвуковом ноле. // III Всесоюзн. совещ. но хим. реактивам: Тез. докл. - Ашхабад, 1989. - С. 72.

30. Зорина Л.Н., СафисвО.Г. Новый подход к синтезу Ы-арил-1,3-оксазолидинов и Ы-арил-1 ,3-оксазинов. // III Всесоюз. совещ. по хим. реактивам: Тез. докл. -Ашхабад, 1989. - С. 166.

31. Зорина Л.Н., Сафиев О.Г. Новый метод синтеза хлорпроизводных бензодиок-сациклоалканов. // III Всесоюзн. совещ. по хим. реактивам: Тез. докл. - Ашхабад, 1989. - С. 164.

32. Оразов О.Г., Сафиев О.Г., Курбанов Д. и др. Расщепление 4-метил-1,3-диоксаиа щелочными металлами в ультразвуковом поле. // Изв. АН ТССР. Сер. физ.-техн., хим. и геолог, наук. - 1989. - № 4. - С. 108-109.

33. Зорина Л.Н., Сафиев О.Г., Рахманкулов Д.Л., Паунпсин 51.М. Новые подходы к синтезу-арил-1,3-оксазолидинов и -арил-1,3-тетрагидрооксазинов. // Докл. АН СССР. - 1989. - № 5. - С. 1150-1154.

34. Оразов О.Г., Сафиев О.Г., Курбанов Д. и др. Бромированис 2,2-диалкил-1,3- диоксациклоалканов. // Изв. АН ТССР. Сер. физ.-техн., хим. и геолог, наук. -1989. - № 4. - С. 108-110.

35. Сафиев О.Г., Назаров Д.В., Зорин В.В., Рахманкулов Д.Л. Реакции 2-арилзамещенных-1,3-диоксолановсарилхлоркарбенами. // Докл. АН СССР. -1990.

- Т. 310. - № 4. - С. 889-893.

36. Сафиев О.Г., Зорин В.В., Сыркнн A.M., Рахманкулов Д.Л. Реакции ацеталей с карбенами. - В кн.: Синтез на основе продуктов нефтехимии. Новосибирск: наука. Сиб. отд-нис, 1990. - С. 254-267.

37. Вильданов A.A., Зорина ЛИ, Сафиев О.Г. Новый подход к синтезу ортоэфиров. // III Регион, совещ. расн. Ср. Азии и Казахстана по хим. реактивам: Тез. докл. - Ташкент, 1990. - С. 289.

38. Рахманкулов Д.Л., Зорин В.В., Хекимов Ю.К., Латынова Ф.Н., Шириев Ш., Сафиев О.Г., Мусавиров P.C. Лабораторные методы синтеза 1,3-дигетероаналогов циклоалканов. // Учебное пособие. Часть 2. - Ашхабад: MHO ТССР. - 112 с.

39. Сафиев О.Г., Вильданов A.A., Зорина Л.Н. и др. Взаимодействие олефшгов с бромистым метиленом. // Журн. общ. хим. - 1992. - Т. 62. - № И. - С. 2635.

40. Вильданов A.A., СафиевО.Г., Круглов Д.Э. и др. Взаимодействие дихлоркар-бена с 1,4-диоксаном. // Совещ. по хим. реактивам: Тез. докл. - Уфа, 1992. - С. 19.

41. Сафиев О.Г., Зорина Л.Н., Вильданов A.A. и др. Превращение карбенов, генерируемых из 2-алкил-2-дихлорметил-1,3-диоксоланов. // Журн. общ. хим. - 1992.

- Т. 62. - № 6. - С. 1436.

42. Исанбердина Ф.А., Сафиев О.Г., Вильданов A.A. и др. Идентификация полос поглощения связей C-CI в ИК-спектрах дноксоланов, содержащих дихлорциклопропа-новые группы. // Изв. вузов. Сер. хим. и хим. технол. - 1993. - № 3. - С. 56-59.

43. Вильданов A.A., Сафиев О.Г., Лященко О.О. и др. Термическое разложение натриевой соли монохлоруксусной кислоты в срсде олефииов. // Совещ. но хим. реактивам: Тез. докл. - Уфа, 1992. - С. 26.

44. Крылова С.А., Макасва P.M., Сафиев О.Г. Синтез новых производных гликолевой и тиогликолевой кислот. // Шестое совещ. по хим. реактивам: Тез. докл.

- Баку, 1993. - С. 107.

45. Рахманкулов Д.Л., Злотский С.С., Зорин В.В., СафиевО.Г. и др- Межфазный катализ в химии 1,3-диоксациклоалкаиов. - М.: Химия, 1993. - 96 с.

46. Вильданов A.A., Лящеико О.О., Сафиев О.Г., Зорин В.В., Рахманкулов Д.Л. Реакции дихлоркарбена с 1,3-оксазолидинами. ,/,/ Изв. вузов. Химия и хим. технол.

- 1994. - № 3. - С. 12-14.

47. Вильданов А.А, Валигов М.Ш., Сафиев О.Г. и др. Дигалогенметаны - новые источники дигалогенкарбенов. // 7-ое Международное совещание но химическим реактивам: Тез. докл. - Москва, 1994. - С. 62.

48. A.c. 1337386 СССР, МКИ С07Д277/74 Способ получения 2-этилбензотиазола / О.Г. Сафиев, Л.Н. Зорина, A.A. Вильданов, P.A. Карахалов, Д.Л. Рахманкулов (СССР). -Ук 4067042/31-04; Заявлено 01.04.86; Опубл. 15.09.87.

49. A.c. 1421742 СССР, МКИ С07Д317/16 Способ получения 2-феиил-2-дихлормстил-1,3-диоксолана / О.Г. Сафиев, Д.В. Назаров, P.P. Чанышев, В.В. Зорин, Д.Л. Рахманкулов, P.A. Караханов (СССР). - № 4179063/31-04; Заявлено 09.01.87; Опубл. 07.09.88.

50. A.c. 1641819 СССР, МКИ С07Д317/16 Способ получения 2-дибромметил-2-фснил-1,3-диоксолана / О.Г. Сафиев, О.Г. Оразов, Е.Е. Рогожникова, В.В. Зорин, Д.Л. Рахманкулов (СССР). - № 4496079/04; Заявлено 17.19.88; Опубл. 07.04.91.

51. A.c. 1659511 СССР, МКИ 5С07Д317/16 Способ получения 2-гексил-2-дихлорметил-1,3-диоксолана / О.Г. Сафиев, О.Г. Оразов, Е.Е. Рогожникова, В.В. Зорин, Д.Л. Рахманкулов (СССР). - № 4734011/04; Заявлено 29.06.89; Опубл. 30.06.91.

52. A.c. 1671662 СССР, МКИ С07Д317/16 Способ получения этиленацеталя фенилхлоркетена / О.Г. Сафиев, Д.В. Назаров, Д.А. Ваганов, В.И. Орловская, В.В. Зорин, Д.Л. Рахманкулов (СССР). - № 4737834/04; Заявлено 18.09.89; Опубл. 23.08.91.

53. A.c. 1754696 СССР, МКИ С07С15/02,1/247 Способ получения вторичного бутилбензола / О.Г. Сафиев, С.Я. Нелькенбаум, В.Н. Орловская, В.В. Зорин, Д.Л. Рахманкулов (СССР). - № 4803217/04; Заявлено 29.12.89; Опубл. 15.08.92.

54. A.c. 1671656 СССР, МКИ С07С43/32,41/60 Способ получения триметилор-тоформиата / О.Г. Сафиев, A.A. Вильданов, Е.Е. Рогож1гикова, В.В. Зорин, Д.Л. Рахманкулов (СССР). - № 4733834/04; Заявлено 01.09.89; Опубл. 23.08.91.

55. A.c. 1680686 СССР, МКИ С07С43/225, 41/06 Способ получения 1-(4-метокснфснил)-2,2-дихлорциклонронана / О.Г. Сафиев, A.A. Вильданов, В.Н. Орловская, В.В. Зорин, Д.Л. Рахманкулов (СССР). - № 4737689/04; Заявлено 18.09.89; Опубл. 30.09.91.

56. A.c. 1684271 СССР, МКИ С07С23/04, 17/28 Способ получения траис-2,3-дифенил-1,1-дибромциклонронана / О.Г. Сафиев, A.A. Вильданов, В.Н. Орловская, В.В. Зорин, Д.Л. Рахманкулов (СССР). - № 4756959/04; Заявлено 09.11.89; Опубл. 15.10.91.

Кроме того, получено Решение о выдаче следующих патентов РФ:

1. от 13.05.93. Способ получения 2-гексеналя / О.Г. Сафиев, A.A. Вильданов, Л.Н. Зорина, О.О. Лящеико, В.В. Зорин, Д.Л. Рахманкулов, Д.Э. Круглов (РФ).

- № 5005765/04; Заявлено 18.07.91.

2. от 30.07.93. Способ получения 3-фенилпропанола / О.Г. Сафиев, P.M. Макаева, В.В. Зорин, Д.Л. Рахманкулов (РФ). - № 5004719; Заявлено 05.07.91.

3. от 19.11.93. Способ получения 2,2-диметил-1,3-бензодиоксолана / О.Г. Сафиев, О.О. Лящеико, С.А. Крылова, В.В. Зорин, Д.Л. Рахманкулов (РФ). - N 5031914;

Заявлено 12.03.92.

4. от 30.02.94. Способ получения 2-(5,6-бензо-1,4-диоксан-2-ил)бензимидазола / О.Г. Сафиев, A.A. Вильданов, О.О. Лященко, В.В. Зорин, Д.Л. Рахманкулов, Л.Н. Зорина (РФ). - № 5040603/04; Заявлено 29.04.92.

5. от 14.10.93. Способ получения бензилдиметилацеталя / О.Г. Сафиев, С.А. Крылова, P.M. Макаева, В.В. Зорин, Д.Л. Рахманкулов (РФ). - № 93017421; Заявлено 05.04.93.

6. от 02.12.93. 6-Аминобензодиокан-1,4-(4-метоксикарбонил-2,3,5,6-тетрахлоро)бензоат, обладающий гербкцидной активностью / Е.Б. Кулачкова, М.С. Киреева, Ф.А. Шахова, Г.Г. Базунова, О.Г. Сафиев, В.В. Зорин, Д.Л. Рахманкулов (РФ). - № 5058444/04; Заявлено 11.08.92.

7. от 03.12.93. 6-Аминобензодиоксо-1,4(2,4-дихлорфенокснацетат), обладающий гербицидиой и рострегулирующей активностью / Е.Б. Круглова, М.С. Киреева, Ф.А. Шахова, Г.Г. Базунова, О.Г. Сафиев, В.В. Зорин, Д.Л. Рахманкулов (РФ). -N5058503/04; Заявлено 11.08.92.

8. от 16.03.94.6-Аминобенэодиокса-1,4-(2-метокси-3,6-дихлоро)бензоат, обладающий гербицидной активностью / Е.Б. Кулачкова, М.С. Киреева, Л.Н. Зорина, Г.Г. Базунова, О.Г. Сафиев, В.В. Зорин, Д.Л. Рахманкулов (РФ). - № 5058439/04; Заявлено 11.08.92.

9. от 6.09.93. Способ получения диметнлацеталя-2,4-дихлорбензальдегида / О.Г. Сафиев, A.A. Вильданов, С.А. Крылова, Л.Н. Зорина, В.В. Зорин, Д.Л. Рахманкулов (РФ). - № 5058502/04; Заявлено 11.08.92.

Соискатель

О.Г. Сафиев

Лицензия на издательскую деятельность ЛБ 0089 от 19.05.93. Подписано в печать ?-010 ОУг. формат 60x84 1 /16. Бумага писчая. Печать методом ризограф ни. Печат. листов 2,0. Тираж 100 экз. Заказ ГИНТЛ "Реактив" 450029 Уфа, Ульяновых, 75