Образование связи B-N и B-O в палладий-катализируемых реакциях иод-карборанов тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.08 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М. В. Ломоносова

ХИМИЧЕСКИИ ФАКУЛЬТЕТ

НА ПРАВАХ РУКОПИСИ

и«-»

Кабытаев Куаныш Зейнуллович

ОБРАЗОВАНИЕ СВЯЗИ В^ И В-О В ПАЛЛАДИЙ-КАТАЛИЗИРУЕМЫХ РЕАКЦИЯХ ИОД-КАРБОРАНОВ

02.00.08 - химия элементоорганических соединений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Москва - 2009

003473167

Работа выполнена на кафедре органической химии химического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова.

Научный руководитель:

академик РАН, доктор химических наук, профессор

Белецкая Ирина Петровна

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор Чижевский Игорь Тимофеевич

доктор химических наук, Дильман Александр Давидович

Ведущая организация: Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова

Защита состоится 27 мая 2009 г. в 11 ч. 00 мин. в ауд. 446 на заседании диссертационног совета Д 501.001.69 по химическим наукам при Московском государственно, университете имени М.В. Ломоносова по адресу: 119991, Москва, Ленинские горы, д. стр. 3, МГУ имени М.В. Ломоносова, химический факультет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.

Автореферат разослан 27 апреля 2009 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета,

РАН

доктор химических наук, профессор

Магдесиева Т.В.

ОБЩАЯ ХАРАТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Хотя клозо-карбораны известиы уже более 40 лет, интерес к этим соединениям не ослабевает. Причина этого кроется, во-первых, в широком использовании этих молекул в самых разнообразных областях, начиная от медицины и кончая молекулярными устройствами. И, во-вторых, в необычных свойствах этих молекул, многие из которых до сих пор не находят объяснения.

В последнее время растет интерес к применению производных карборанов в бор-нейтронно-захватной терапии рака. Поскольку среди М1-гетероциклов, ароматических и алифатических аминов, фенолов много физиологически активных веществ, введение соответствующих фрагментов в молекулу карборана может оказаться перспективным для их применения в данной области.

Замещенные по атому бора, но свободные по атому углерода производные карборанов, интересны для супрамолекулярной химии, поскольку С-Н связи карборанов способны образовывать водородные связи, создавая различные межмолекулярные архитектуры.

До настоящего времени отсутствовали общие методы получения В-Ы и В-О производных карборанов. Единичные их представители получали трудоемкими, многостадийными синтезами с низкими выходами. Цель настоящей работы состояла в разработке новых, простых и эффективных методов создания связи бор-кислород и бор-азот в карборанах.

Хотя палладий-катализируемое сочетание иод-карборанов с С-нуклеофилами впервые осуществлено более 20 лет назад, до сих пор не известны реакции кросс-сочетания с участием гетероатомных нуклеофилов. Несомненно, что создание общих методов гетеросочетания иодкарборанов с Г*!- и О-нуклеофилами, приводящих к получению функциональных производных по атому бора, является актуальной задачей.

Цель работы

Данная диссертационная работа посвящена разработке универсального метода синтеза азот- и кислородсодержащих производных карборанов, в которых связующим звеном между карбораном и органическим остатком является связь бор-азот (В-№Ш, В-Н-Неи В-МНСОК) или бор-кислород (В-ОН, В-ОА1к, В-ОАг).

Научная новизна работы и практическая зпачимость

Впервые проведено каталитическое аминирование 2-иод-ш^о-карборана и 9-иод-.метбг-карборана представителями различных классов N-нуклеофилов: NH гетероциклами, ариламинами и морфолином. Выполнено систематическое изучение влияния природы каталитической системы, типа основания и структуры субстратов на ход реакции. Разработан метод амидирования 9-иод-мета- и 2-иод-иаря-карборанов алифатическими, циклическими и ароматическими амидами. Осуществлено палладий-катализируемое получение гидрокси-иора-карборана, метокси-ийря-карборана и ароматических эфиров гидрокси-иара-карборапа. Получены данные рентгеноструктурного анализа для 9 соединений со связью B-N или В-О и рассмотрены особенности их строения. Разработанные синтетические методы открывают широкие возможности для получения новых производных карборанов.

Апробация работы

Материалы данной работы были представлены на российских и международных конференциях: XVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии (Москва, 2007), XXII international conference on Organometallic Chemistry (Zaragoza, 2006), XIII IMEBORON (Spain, 2008), Международная конференция студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2005» (Москва, 2005), Международная конференция студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2008» (Москва, 2008).

Публикации

По данной работе опубликованы 2 научные статьи и 5 тезисов докладов.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов, приложения и списка литературы. Работа изложена на 105 страницах. Список цитируемой литературы содержит 102 наименования.

Во введении обоснована актуальность темы работы и сформулированы основные задачи исследования. В литературном обзоре произведена классификация и сравнительный анализ известных методов синтеза азот- и кислородсодержащих производных карборанов, а также обзор палладий-кагализируемых реакций иод-карборанов.

Работа выполнена при финансовой под держке гранта РФФИ № 05-03-32359.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Известно, что клозо-карбораны имеют замкнутую электронную структуру с полностью заполненными связывающими орбиталями. Высокая степень делокализации связывающих электронов и стабильность данных соединений дают возможность провести аналогию между карборанами и плоскими ароматическими системами. Кроме того, химия карборанов, базирующаяся на замещении атомов водорода связи В-Н, во многом подобна химии ароматических соединений и потенциально столь же обширна (электрофильное замещение). Все это позволяет рассматривать карбораны как трехмерные ароматические системы. Если сравнивать поведение связей С^р2-На1 в ароматических соединениях со связью В-На1 в галогенкарборанах, то, очевидно, что связь В-На1 значительно менее реакционноспособна. Галоген в галогенкарборанах не подвергается ароматическому нуклеофильному замещению, поскольку отсутствует возможность образования комплексов Мейзенгеймера или арина, как в случае галогенаренов. Тем не менее, эта связь значительно ближе к связи С5р2-На1 в АгНа1, чем к связи В-На1 в галогенборанах 1<2ВНа1. Именно благодаря некоторой аналогии этой связи со связью С5р2-На1 оказалось возможным создание нового направления в химии карборанов, основанного на использовании палладий-катализируемых реакций для создания новых связей бор-углерод. Это реакции кросс-сочстания иод-карборанов с магний- и цинкоорганическими соединениями, аналогичные реакциям Кумады и Негиши; с борорганическими соединениями, аналогичные реакции Сузуки, с терминальными ацетиленами, аналогичные реакции Соногаширы и реакция карборанилирования олефинов по аналогии с реакцией Хека. Предполагаемый механизм палладий катализируемой реакции кросс-сочетания состоит из трех стадий: окислительного присоединения В-1 связи к Рс1(0) (схема 1, стадия 1), трансметаплирования (замена I на Хи) (стадия 2) и восстановительного элиминирования, с образованием продукта и регенерацией Рс1(0) (стадия 3).

Схема 1. Каталитический цикл реакции 2-иод-иара-карборана с нуклеофилами.

Попытки зафиксировать палладиевый комплекс, образующийся при окислительном присоединении, проведенные в различных лабораториях, оказались безуспешными, на основе чего можно предположить, что стадия окислительного присоединения является равновесным процессом и сильно смещена в сторону исходных соединений. Именно поэтому многие палладий катализируемые реакции иод-карборанов протекают значительно медленнее, чем соответствующие реакции Arl. При этом реакционная способность в окислительном присоединении падает в ряду 2-иод-иара-карборан > 9-иод-.иеота-карборан > 9-иод-о/>то-карборан, что связанно с увеличением электронной плотности на атоме бора, связанного с иодом, при переходе от 2-иод-лард-карборана к 9-иод-л<е/яа-карборану и 9-иод-ортао-карборану. В настоящей работе, как и в реакциях кросс-сочетания, мы изучали только производные пара- и .мета-карборанов, поскольку во всех реакциях требуется участие основания, которое разрушает орто-карборан.

Аминирование 2-иод-пара-карборана и 9-иод-.иста-карборана

В настоящее время известно ограниченное количество производных карборанов со связью B-N. Причина кроется в отсутствии общей методологии их получения. Наиболее доступным является 3-амино-оряго-карборан, получаемый действием раствора натрия в жидком аммиаке на ерто-карборан1. Этим методом могут быть получены только аминопроизводные орто-карборана, поскольку .мепга-карборан и иора-карборан в данных условиях изомеризуются в ор/ио-карборан. Аминопроизводные л/е/ия-карборана получают косвенным путем: либо реакцией

1 Zakharkin L. I., Kalinin V. N.. Gedymin V. V. И J.Organomet. Chem. 1969.16(3). P.371-379. 4

дифениламинодихлорборана с (ГП-С2В9Н12У, либо реакцией 1,7-С2Н2В1оН9(2-СООН) с

карборана со связью бор-азот: 2-амино-пдра-карборан. Выходы в этих реакциях обычно малы, поэтому свойства полученных соединений мало изучены.

Первая часть работы заключалась в разработке простого и эффективного метода синтеза производных карборана со связью В-М. Поскольку палладий-катализируемое аминирование зарекомендовало себя как один из универсальных методов введения азотного фрагмента в органическую молекулу, мы решили использовать данный метод для введения аминогруппы по атому бора в молекулу иора-карборана. Первоначально требовалось найти оптимальные условия реакции аминирования. Подбор условий реакции проводили на примере аминирования 2-иод-иара-карборана бензимидазолом (Рис.1). Было осуществлено тестирование наиболее часто используемых в аминировании галогенаренов лигандов, с использованием в качестве основания метоксида натрия в диоксане при 100 "С. Условия реакции, типы лигандов и полученные данные приведены в таблице 1.

Трифенилфосфин, ранее успешно примененный в палладий-катализируемых реакциях иод-карборанов, с образованием связи В-С, оказался не эффективным (табл.1, оп. 1). Комплексы с лигандами Бухвальда (оп. 2, 3) привели к следовым количествам продукта. Другие лиганды, такие как РВи'гНВР^ Р('(Ио1)з, dppf (оп. 4-6) позволили повысить выход только до 34%. Эффективным оказалось только использование ВНЧАР: применение данного лиганда позволило повысить выход до 80 %. Стоит отметить, что увеличение времени реакции до 72 часов практически не повлияло на выход продукта (сравни оп. 7 и 8). Весь процесс почти полностью протекает за первые 24 часа. При замене МеОХа на более сильное основание, такое как Ви'СЖа, выходы повышаются и достигают почти количественных - 95 % (оп. 10).

НМз 2. Последним способом получили единственное известное производное пара-

Аминированнс N11 гстсроцикламн

Н ЧГ ^йГ

оВ;°ВН;оСН; 1

1_=В1ЫАР, 71 %(по ЯМР 95%) Рис.1. Реакция бензимидазола с 2-1-иарл-карбораном.

2 КоБсое }. в., Ксм^рпсйа в., РареШ Б. //1по1£. СЬет. 1970. 9(6). Р. 1561-1563.

Попытка уменьшения количества катализатора с 5 до 2 % приводит к резкому снижению выхода целевого продукта (сравни оп. 9 и 11). Таким образом, наиболее оптимальной каталитической системой является 5 мол. % Р(1(ёЬа)2 / 5 мол. % ВВДАР/Ви'ОМа.

Таблица 1. Реакция бензимидазола с 2-1-лара-карборанома.

№ L Pd(dba)a/L, мол. % основание время, ч B-N, lb, %

1 PPh3 5/10 MeONa 48 0

2 5/7,5 MeONa 48 3

3 PBu' 5/7,5 MeONa 48 4

4 PBu'3-HBF4 5/10 MeONa 72 11

5 P(o-tolyl)3 5/10 MeONa 96 20

6 dppf 5/5 MeONa 24 34

7 BINAP 5/5 MeONa 24 77

8 BINAP 5/5 MeONa 72 80

9 BINAP 2/2 MeONa 72 25

10 BINAP 5/5 Bu'ONa 24 95 (71)c

11 BINAP 2/2 Bu'ONa 48 43

"Условия реакции: 1 экв.бензимидазола, 1,2 экв. основания, диоксан, 100 °С Выход определенный по спектру ЯМР "В (для атома бора связи В-Ы характерен отчетливый синглет в слабом поле), в скобках указан препаративный выход. с С 5 % выходом образуется побочный 2-гидрокси-иаря-карборана.

Аналогичная картина во влиянии каталитической системы наблюдалась при

аминировании 2-иод-иара-карборана индолом (Табл.2).

М(сДЬа)2/1

Щ дГкс°аВнТ00°С ^ Щ + Щ зВ;°ВН;вСН; 2 3

1_=В1ЫАР, 63 %

по ЯМР 89% по ЯМР 11 %

Рис.2. Реакция индола с 2-1-лора-карбораном.

Zakharkin L. I., Kalinin, V. N.. Gedymin, V. V. // Synth. React. Inorg. Met. Org. Chem. 1973, 3(1), 93-99. 6

Удивительным фактом является то, что при применении в качестве основания Ви'(Жа как в реакции с индолом, так и в реакции с бензимидазолом образуется в качестве побочного продукта 2-гидрокси-яара-карборан (5-11 %). Это заставило нас использовать вместо Ви10№ метилат натрия, однако с менее сильным основанием выходы снижались, а время реакции увеличивалось (табл.2, оп. 1-4).

Таблица 2. Реакция индола с 2-1-/1<зра-карбораиома.

№ Ь Р(1(аЬа)2/ и % основание время, ч В-1Ч, 2", %

1 с!рр£ 5/5 МеОКа 24 27

2 ВШАР 5/5 МеО№ 24 59

3 ВШАР 5/5 МеО№ 72 64

4 ВШАР 2/2 МеОХа 72 8

5 В^АР 5/5 Ви'О^ 48 89е (63)

6 ВШАР 2/2 Ви'0№ 48 13

"Условия реакции: 1 экв. индола, 1,2 экв. основания, диоксан, 100 °С. Выход определенный по спектру ЯМР ИВ, в скобках препаративный выход. Кроме целевого продукта образуется 11 % побочного 2-гадрокси-лара-карборана (3).

В реакции с индолом лиганд с!ррГ также оказался не эффективным (табл.2, оп. 1). При замене dppf на ВГЧАР выход значительно увеличивается (оп. 2). Однако при увеличении времени реакции с 24 до 72 часов выход продукта изменяется незначительно (с 59% до 64%) (оп. 3). Как и в случае бензимидазола при замене МеО№ на Ви'ОКа выход целевого продукта резко возрастает (89 %) (оп. 5). Попытка уменьшения количества катализатора приводит к резкому снижению выхода (оп. 4, 6). В результате, наиболее эффективной каталитической системой для индола также оказалась 5 мол. % Рс1(Фа)2/ ВШАР 5 мол. % / Ви'ОКа.

Применение данной каталитической системы позволило с высоким выходом провести аминирование 2-иод-иа/га-карборана имидазолом (68 % препаративный выход, 83% по спектру ЯМР ПВ) (Рис.3).

Рс1(с1Ьа)2 В1ЫАР „ Ви'0№ диоксан, 100°С

»В;°ВН;оСН; 68 % (83 % по ЯМР)

4

Рис.3. Реакция имидазола с 2-1-ия/>а-карбораном

По нашему мнению использование более сильного основания Ви'СЖа вместо МеО№ важно для эффективного депротонирования >Щ-гетероцикла. Увеличение концентрации азолил аниона в реакции способствует осуществлению реакции трансметаллирования (схема 1, стадия 2), что особенно важно для смещения равновесия (схема 1, стадия 1) и осуществления всей реакции.

При аминировании 2-иод-лора-карборана карбазолом в системе Рс1(с1Ьа)2/ВВДАР/Ви'(Жа, хотя выход целевого продукта и составил 70 %, но возросло количество образующегося 2-гидрокси-иаря-карборана - 29 % (табл.3, оп. 1). Изменение соотношения Рс1/В1ЫАР с 1:1 на 1:1,5 не повлияло на степень конверсии и соотношение продуктов (оп. 2). Замена ВШАР на стерически затрудненный То1-ВШАР не привела к результату, более того выход продукта аминирования даже уменьшился (оп. 3).

Таблица 3. Реакция карбазола с 2-1-лора-карборанома.

№ Ь Рс1(с1Ьа)2/Ь, % основание В-1Ч, 5а, % В-ОН, 3", %

1 ВШАР 5/5 Ви'ОШ 69(57) 29

2 ВШАР 5/7,5 Ви'СМа 67 28

3 То1-ВВДАР 5/5 Ви'СЖа 58 31

4 ВШАР 5/5 СвгСОз 7 0

5е ВШАР 5/5 90(78) 3

"Условия реакции: 1 экв. карбазола, 1,2 экв. основания, 48 часа, диоксан, 100 °С. "Выход определенный по спектру ЯМР "В, в скобках препаративный выход. "Карбазол предварительно обработан ЫаН.

С целью уменьшения выхода побочного 2-гидрокси-исра-карборана, была предпринята попытка замены трет-бутоксида натрия на карбонат цезия. Однако это привело к резкому уменьшению выхода целевого продукта до 7 % (оп. 4). Использование в качестве основания №Н приводит к образованию продукта восстановления - иара-карборана, однако предварительная обработка карбазола гидридом натрия с получением его К'а-соли, позволила получить продукт аминирования с практически количественным выходом (оп. 5).

Рис.4. Реакция карбазола с 2-1-иара-карбораном.

Менее нуклеофильные триазолы (1,2,3-бензотриазол и 1,2,4-триазол), хотя и легко образуют соли с различными основаниями будучи сильными МН-кислотами, в реакцию с иодкарбораном практически не вступают (табл.4).

Таблица 4. Реакция триазолов с 2-1-поро-карборанома.

триазол В-1Ч, % В-0,3, %

с г > 5 10

NN 5 7

"Условия реакции: 1 экв. триазола, 1,2 экв. BuIONa, 5 мол %. Р<ЗДЬа)2, 5% мол. В1ЫАР, 48 ч., диоксап, 100 °С, выход определен по спектру ЯМР "В.

Ранее сообщалось, что при палладий-катализируемом аминировании галогенаренов триазолами следует использовать в качестве сокатализатора иодид меди3. В нашем случае добавление иодида меди не привело к желаемому результату. Низкий выход побочного 2-гидрокси-ийра-карборана связан с тем, что весь трет-бутоксид натрия расходуется на депротонировапие триазолов с образованием их солей.

Известно, что 9-иод-л/ета-карборан также вступает в палладий-катализируемые реакции кросс-сочетания, хотя в некоторых случаях выходы целевых продуктов ниже, чем в случае более реакционноспособного 2-иод-ларо-карборана. Аналогичная картина наблюдается в реакциях аминирования. Так в реакции 9-иод-л/е/ия-карборана с бензимидазолом в условиях, аналогичных используемым при аминировании 2-иод-идра-карборана (Рс1(с1Ьа)2/В1НАР, Ви'СЖа, диоксан, 100°С), выход бензимидазольного производного за 48 часов составил только 30 %. Однако если время реакции увеличить с 48 часов до 120 часов, выход продукта становится близким к количественному (87 % по спектру ЯМР 11 В). Принимая это во внимание, мы провели препаративное аминирование 9-иод-неша-карборана бензимидазолом, индолом и карбазолом (табл.5). Выходы целевых продуктов составляют 67-84 % (Схема 2).

3Ве1е15кауа 1.Р., Оаууйоу О.У., Могепо-Майаэ М. // ТешЛейгоп 1998. 39 (31). Р. 5617-5620.

Таблица 5. Реакция NH-гетероциклов с 9-1-д/еота-карборанома

NH-гетероцикл продуют время, ч выход ь, %

бензимидазол 6 120 77

индол 7 160 84

карбазол 8 110 67

Условия реакции: 1 экв. JNH-гетероцикла, i,z экв. uuuiNa, э мол. % Pd(dba)2, 5% мол. В IN АР, диоксан, 100 "С. "Препаративный выход.

Схема 2. Амииопроизводные л/ета-карборана.

Методами РСА исследованы три структуры аминопроизводных иара-карборана: ¡Ч-(1,12-дикарба-клозо-додекаборанил-2)бензимидазола (1) и N-(1,12-дикарба-клозо-додекаборанил-2)индола (2) (Рис 5), 1^-(1,12-дикарба-клозо-додекаборанил-2)карбазола (5) (Рис.6) Кристаллы 2 и 5 содержат две кристаллографически-независимые молекулы (А и В). В соединении 2 геометрические параметры форм А и В равны. В соединении 5 А и В различаются относительным расположением гетероциклической системы и карборанового икосаэдра, они являются ротамерами.

Рис.5 Структура соединений 1 и 2.

Во всех структурах гетероциклические фрагменты плоские и имеют стандартные геометрические параметры. Длина связей В-В в пятичленных циклах В(2)-В(3)-В(4)-В(5)-В(6) и В(7)-В(8)-В(9)-В(10)-В(11) одинакова (среднее значение 1,783 Ä) и не намного длиннее, чем связь В-В между циклами В5 (в среднем 1,769 Ä). Связь В(2)-С(1) длиннее, чем остальные связи С(1)-В (1,693-1,717 Ä) и С(12)-С (1,6971,718 Ä). Это говорит о том, что введение заместителя в положение "2" пара-карборанового икосаэдра, слабо влияет на связи В-В и влияет только на длину связи 10

В(2)-С(1) (среднее значение 1,734 А). Данный факт может быть объяснен следующим образом. Известно, что в производных карборанов, содержащих атомы с неподеленной электронной парой (кислород, азот, сера) возможно обратное я-донирование на карборановый икосаэдр. Другими словами образуется связь между неподеленной электронной парой азота и разрыхляющей орбиталыо связи В(2)-С(1) карборанового остова, в итоге происходит удлинение связи В(2)-С(1).

В Кембриджской базе структурных данных было найдено только две структуры производных карборана со связью бор-азот. Это З-СМ-орто-карборан (связь В-Ы составляет но разным источникам 1,463 А и 1,467 А) и 3-К1Ь-о/;/?го-карборап (по разным источникам связь В-И 1,469 А и 1,460 А), обе связи короче, чем в структурах 1,2 и 5 (среднее значение 1,476 А). Упаковка молекул в кристалле определяется только Ван-дер-Ваальсовыми взаимодействиями, в структуре 1 наблюдаются центросимметричные димеры, образованные водородным связям С(1)-Н(1)—М(2) (Рис.

7).

Аминирование ароматическими аминами

Каталитическую систему Рс1(с1Ьа)2/ВШАР, оказавшуюся наиболее эффективной в реакциях ИН-гетероциклических соединений, мы применили для реакции анилинов с 2-нод-«а/7д-карбораном.

Рс1(с1Ьа)2 ВШАР

основание диоксан,100°С

оВ;оВН;оСН;

9-11 3

47-59% 32-34% по ЯМР 66-68% по ЯМР

Рис.8. Реакция ариламинов с 2-1-иара-карбораном.

Выходы в среднем составляют 70 % и практически не зависят от природы ариламина (табл.6). Использования таких оснований как метоксид или гидроксид натрия, а также карбонат цезия оказалось малоэффективным, выходы продуктов не превышали 34 % (оп. 4-6). Однако добавление краун эфира к К2СО3 позволило повысить выход до 56 % (оп. 7). При использовании Ви'(Жа во всех случаях образуются значительные количества гидроксипроизводного 3.

Таблица 6. Реакция ароматических аминов с 2-1-пара-карборанома.

№ II основание (экв.) продукт

1 Н Ви'0№(1,2) 9 68 (59) 32

2 С1 Ви'0№(1,2) 10 68е 32

3 МеО Ви'ОКа (1,2) 11 66 (47) 34

4 МеО МеО№(1,2) 11 11 7

5 МеО СвгСО., (1,2) 11 25 0

6 МеО ИаОН (1,6) 11 34 5

7 МеО К2С03 (1,4),18-краун-6 (1,4) 11 56 0

"Условия реакции: 1 экв. ариламина, 5 мол. % Р<5(<йза)2,5 мол. % ШЫАР, диоксан, 100 °С, 48 ч. ""Выход определенный по спектру ЯМР ИВ, в скобках препаративный выход.с Хроматографически 10 не удалось отделить от 3.

Как уже ранее отмечалось, для завершения реакции аминирования 9-иод-мета-карборана требуется более длительное нагревание реакционной смеси, что связанно с более низкой его реакционной способностью. В данном случае вместо 48 часов для завершения реакции потребовалось 110 часов. Реакция иора-анизидина и пара-хлоранилина с 9-иод-лета-карбораном привела к целевым продуктам с 36 % и 57 % препаративными выходами (Рис.9). Низкий выход в случае пара-анизидина связан с трудностью хроматографического отделения продукта от с1Ьа.

Ви'0№ Я' диоксан,ЮО°С

Рс1(ЬЬа)2 В1ЫАР

ЫН2 оВ;оВН;оСН;

12 (Я=ОМе 36 %)

13 (Р=С1 57 %)

Рис.9. Реакция анилинов с 9-1-мета-карбораном.

Аминирование морфолином

Известно, что аминирование арилгалогенидов алифатическими аминами часто сопровождается побочным процессом восстановления арилгалогенида до арена. Попытка провести реакцию морфолина с 2-иод-пора-карбораном с уже использованной ранее каталитической системой (Рс1(с1Ьа)2/ВШАР) дала невысокий выход продукта и существенное количество 2-гидрокси-иа^а-карборана, а также продукта восстановления 2-иод-ла/>д-карборана до пара-карборана.

Сравнительно большое количество 2-гидрокси-иаря-карборана связанно с тем, что из-за трудности депротонирования амина в растворе присутствует большое количество Ви'О" аниона, который конкурирует с морфолином в реакции с карборанилпалладиевым комплексом (Схема 1, стадия 2). Для увеличения селективности реакции был проведен поиск более эффективной каталитической системы. Варьирование лиганда, при использовании тех же условий (РсЦУЬаЭг/ВШАР, Ви'СЖа, диоксан, 100°С), что и в ранее изученных реакциях, показало что в случае ВШАР наблюдается практически полная конверсия (табл. 7 оп, 1), но очень низкая селективность: выходы гидрокси-яара-карборана и целевого продукта близки и много продукта восстановления. При использовании лигандов Р(о-ю1)з, РСуз, СугХатрЬов и Шеэ-НО степень конверсии уменьшается, а селективность, по-прежнему, остается низкой (оп. 2-5).

Ви'0№ диоксан, 100°С

Рс1(с1Ьа)2/1_

Таблица 7. Реакция морфолина с 2-1-и<зра-карборанома.

№ Ь, мол. % В-Р«!, 14, % В-0,3, % и-карборан %

1 В1ЫАР,5 30 20 19

2 Р(о4о1у1)з,10 31 14 16

3 РСузДО 34 15 15

4 СугХаШрЬов 10 11 17 17

5 Мее-НС!, 10 12 16 21

6 РВи* Ю 20 5 16

7 ЧР ю 39 3 9

8 РВи'3-НВК4,10 43 (33) 7 14

9Ь РВи'з-НВР4,10 15 5 15

10е 8 0 19

'Условия реакции: 1,2 экв. морфолина, 1 экв. Ви'ОЫа, 5 мол. % Р<1(<1Ьа)2 диоксан, 100 °С, 48ч. Выход определен по спектру ЯМР "В, в скобках препаративный выход, "растворитель: толуол; с Р(1(ОАс)2 вместо Рс1(с1Ьа)2, растворитель толуол.

При использовании лигандов Бухвальда селективность улучшается, но снижается конверсия (оп. 6, 7). Наилучшие результаты были получены с лигандом выход продукта аминирования составил 43 % (препаративный выход 33 %) (оп. 8). Попытка замены диоксана на толуол (оп. 9) или Рс1(с1Ьа)2 на ацетат палладия привела к снижению выхода целевого продукта (оп. 10).

В найденных оптимальных условиях (Р^Ьа^/РВи'з-11 ВР4/Ви'ОКта) было проведено аминирование Э-иод-.иета-карборапа морфолином, однако препаративный выход в этом случае составил только 23 %.

О

N Н

Рс1(с1Ьа)2 9 I

РВи'з-НВР^

Ви'0№ диоксан,100°С

>В;оВН;осН;

Рис. 11. Реакция морфолина с 9-1--ие/?га-карбораном.

Амидирование 2-иод-иа/?а-карборана и 9-нод-.ие/ла-карбораиа

В продолжение изучения реакций получения В-Ы производных карборанов, мы разработали синтез их В-амидопроизводных. В качестве каталитической системы для амидирования была выбрана ранее найденная нами система (Рё^Ьа^/ВШАР/Ви'СЖа) однако выход, определенный по спектру ЯМР "в составил всего 11% (Табл.8, оп.1). Поэтому с учетом того, что амиды являются более сильными МН-кислотами, чем амины, на примере реакции с ацетамидом была проведена попытка заменить Ви'ОКа на другие основания.

Рс1(с1Ьа)2 н

Т

основание диоксан,100°С О

®В;°ВН;оСН;

16

Рис. 12. Реакция ацетамида с 2-1-иора-карбораном.

При использовании оснований, часто применяемых в реакции амидирования арилгалогенидов (СвгСОз и К3РО4), выходы продукта оказались очень низкими 10 % и 16 % соответственно (оп. 2, 3). Поэтому мы здесь использовали ту же тактику, что и в реакции с карбазолом, а именно, обработали амид гидридом натрия и затем ввели его в реакцию с 2-иод-яара-карбораном, выход составил 95 % (оп. 4). Одновременное смешивание гидрида натрия, амида и иод-карборана приводит к восстановлению 2-иод-иора-карборана до иа/>я-карборана.

Таблица 8. Реакция ацетамида с 2-1-яора-карборанома.

№ основание 16ь, %

1 Ви'0№ 77

2 СвгСОз 10

3 К3РО4 16

4 N811 95

"Условия р-ции: 1,5 экв. ацетамида, 1,5 экв. основания, 2,5 мол. % Рд(бЬа)2,2,5 мол. % В1ЫАР, 72 часа. ь Выход, определенный по спектру ЯМР "В

После того, как были найдены оптимальные условия для амидирования ацетамидом, было проведено амидирование другими амидами (Рис.13).

Рс^с1Ьа)2 н ЕМАР

№Н~*" „ П диоксан.ЮО С О

®В;°ВН;оСН; -(6-20

51-73% 80-95% по ЯМР

Рис. 13. Реакция амидов с 2-1-иора-карбораном.

Из таблицы 9 видно, что амидирование протекает гладко, выходы продукта составляют 51-73 %, при этом требуется всего лишь 2,5 мол. % катализатора, тогда как при аминировании такие количества катализатора приводили к низким выходам. Низкие препаративные выходы в случае ацетамида и пирролидона связаны с трудностью хроматографического отделения целевого продукта от с1Ьа.

Таблица 9. Реакция амидов с 2-1-и<зря-карборанома.

№ амид продукт выход", %

1 СН3С(ЖН2 16 51 (95)

2 РЬСНгССЖНг 17 73 (90)

3 р-СН->С6Н4С01ЧН2 18 73

4 Сг 19 73

9

5 |Лн 20 51 (80)

"Условия р-ции:1,5 экв.амида, обработанного 1,2 экв.

2,5 мол. % Рс1(с1Ьа)2, 2,5 мол. % ВШАР, диоксан, 100 "С, 72 ч. "Препаративный выход, в скобках выход определенный по спектру ЯМР "В.

Методами рентгеноструктурного анализа был изучен N-(1,12-дикарба-/с7озо-додекаборан-2-ил)пирролидин-2-он (20). В кристалле данного соединения присутствуют две кристаллографически независимые молекулы А и В, которые в целом имеют сходные геометрические параметры. Структуры А и В различаются относительной конформацией 2-пирролидоновых циклов, а также различным относительным расположением цикла и карборанового остова (Рис.14). Другими словами, А и В являются энантиомерами, но различаются незначительным разворотом фрагментов по связи В-1Ч. Длина связи В-К составляет 1,482 и 1,476 А для двух

молекул А и В. Данные величины хорошо согласуются с интервалом длин связей В-Ы в уже известных производных карборанов.

Рис. 14. Проекция двух независимых молекул соединения 20.

Успех реакции амидирования 2-иод-пара-карборана побудил нас провести амидирование 9-иод-.м<?/яа-карборана различными амидами (ацетамидом, амидом фенилуксусной кислоты и ла/за-метил-бензамидом) (Рис.15).

,0

+

ын2

Рс1(с1Ьа)2 н Н №Н о

диоксан,100°С >В;°ВН;оСН;

21 -23

37-66%

Рис.15. Реакция амидов с 9-1-л(епга-карбораном.

К нашему удивлению в отличие от аминирования амидирование 9-иод-мета-карборана протекает не труднее, чем амидирование 2-иод-идря-карборана (табл.10), за одинаковое время образование продукта происходило с выходами, ненамного уступающими выходам продуктов амидирования 2-иод-/?ора-карборана.

Таблица 10. Реакция амидов с 9-1-жегаа-карборанома.

продукт выходь,%

СН.г 21 37

с6н5сн2- 22 63

р-СН3С6Н4- 23 66

Условия р-ции: 1,5 экв.амида, обработанного 1,2 экв. ИаН, 2,5 мол. % РсЦсШаЪ, 2,5 мол. % В ШАР, диоксан, 100 "С, 72 ч. ''Препаративный выход.

Среди амидных производных лштя-карборана методами РСА исследованы структура 21 (М-(1,7-дикарба-к/гоз0-додекаборан-9-ил)ацетамид) и 22 (N-(1,7-дикарба-

клозо-додекаборан-9-ил)бензиламид) (Рис.16). В элементарной ячейке соединения присутствуют две кристаллографически независимые молекулы.

В целом, структурные параметры центрального амидного фрагмента во всех соединениях одинаковы. Во всех структурах атомы N(13), С(14), 0(15) и С(16) лежат в одной плоскости, а отличие наблюдается во взаимном расположении амидных фрагментов и карборанового икосаэдра. В изученных структурах двугранный угол О (модуль угла В(12)-В(9)^(13)-С(14)) составляет 12,2° для соединения 21, 108,5° и 65,3° для двух независимых молекул соединения 22. Наличия двух независимых молекул в кристалле соединения 22 связано со свободным вращением амидного фрагмента вокруг связи В(9)-^13) в растворе при кристаллизации. Длина связи В^ для соединения 21 составляет 1,487 А, 1,480 и 1,476 А для 22. В кристаллической структуре изученных соединений важную роль играют водородные связи N-^"0. В обоих случаях они ведут к образованию бесконечных цепей. Цепь для соединения 21 показана на рисунке 17.

21

22

Рис.16. Структура соединений 21 и 22.

Рис. 17. Цепи соединения 21, образованные водородными связями

В кристалле соединения 22 две независимые молекулы участвуют в образовании одной цепи.

Реакция 2-нод-ляра-карборана с О-нуклеофилами

Для того чтобы выяснить источник гидрокси-группы при образовании 2-гидрокси-пяра-карборана в реакции аминирования мы провели реакцию 2-иод-пара-карборан с трет-бутоксидом натрия и показали, что она приводит к 2-гидрокси-яара-карборану с высоким выходом (таблица И, оп. 1).

Ni

Bu ONa +

Pd(dba)2 НО. BINAP _

диоксан,100°С aB;°BH;°CH;

78% 3

Рис.18. Реакция трет-бутоксида натрия с 2-1-иара-карбораном.

Однако ни при действии №ОН, ни в присутствии других оснований и воды 2-гидрокси-пара-карборан не образуется (оп. 2, 3). Отсюда следует, что ни вода, ни гидроксид анион не являются источниками гидрокси-группы при образовании 2-гидрокси-иард-карборана. Возможно, что образующийся Ви'О-иара-карборан, разлагается на изобутилен и гидрокси-пара-карборан, хотя более вероятным представляется распад образующегося палладиевого комплекса иара-карборанил-Р(3(В1НАР)-Ви'0 на иорт-карборанил-РсЮН и олефин.

2-гидрокси-иара-карборан ранее получали окислением «ара-карборана КМпОд, выход не превышал 20%, кроме того, наблюдалось образование дигидрокси- и полигидрокси-карборанов4. При действии Н2О2 возможно исчерпывающее окисление с образованием С2ВюН2(ОН)ю5. Образование в качестве побочного продукта 2-гидрокси-иора-карборана наблюдалось в реакции Хека 2-иод-идра-карборана в присутствии гидрата фосфата калия6.

4Станко В.И, Братцев В.А., Овсянникова Н.И., Климова И.П. // Журн.общ.хим. 1974. 44(11). Стр.2482-2493.

'Peymann, Т., Herzog, А., КпоЫег, С. В., Hawthorne, М. F. //Angew. Chem., Int. Ed. 1999. 38(8). P.1061-1064.

'Eriksson L„ Winberg K.J., Claro R.T., Sjoberg S. // J. Org. Chem. 2003. 68 (9). P. 3569-3573.

Таблица 11. Реакция 2-1-ияра-карборана с основаниями".

№ основание, экв время, ч в-о, зь,%

1 ВиШа (3) 20 90

2 К3Р04(2)С 65 0

3 ЫаОН(2) 40 0

Условия реакции: 5 мол. % Р(1((1Ьа)2, 5 мол. % ШИАР, диоксан, 100 °С. "Выход, определенный по спектру ЯМР "В. "Добавлено 2 экв. Н20.

Осуществление палладий-катализируемой реакции образования связи В-ОН послужило основанием для изучения возможности реакции образования связи В-ОГ1 под действием алкоголятов не способных к бета-элиминированию водорода. Действительно оказалось, что палладий-катализируемая реакция 2-иод-пара-карборана с метоксидом натрия приводит к образованию метокси-ла/хз-карборана с 63 % выходом (Рис. 19).

Рис.19. Реакция метоксида натрия с 2-1-яа/м-карбораном.

В аналогичных условиях проведена реакция 2-иод-пара-карборан с фенолятами и нафтолятами натрия:

Pd(dba)2 0 л

АЮ№ + -В^АР . Аг" ^Ж?

хж/ диоксан,90°С

®В;°ВН;°СН;

25-30

Рис.20. Реакция фенолятов и нафтолятов с 2-1-иора-карбораном.

Все продукты, за исключение /?-нафтильного производного, были получены с высокими выходами и выделены с выходами от хороших до высоких, в зависимости от легкости выделения (Табл.12).

Таблица 12. Реакция фенолов и нафтолов с 2-1-«дра-карборанома.

Аг продукт время, ч выход", %

РЬ 25 72 66 (98)

р-То1 26 72 68

27 24 92

а-парЫу1 28 48 85

(3-пар1иу1 29 72 36

Ъ 30 48 95

т С1

"Условия реакции:4 экв.амида, обработанного 3 экв.№Н, 5 мол. % РсВДЬаЬ, 5 мол. % В1ЫАР, диоксан, 90 °С. * Препаративный выход, в скобках выход, определенный по спектру ЯМР "В.

Попытки получения кислородных производных мета-карборана не увенчались успехом, в реакции с алкоксидами натрия оставался непрореагировавший 9-под-мета-карборан.

Для замещенного пара-карборана с гидрокси- (3), метокси- (24) и пара-метилфенокси (26) группами были получены рентгеноструктурные данные (Рис.21). Отметим, что структуры этого типа описаны впервые. Различие в структурах связано с длиной связи В(2)-С(1), которая в соединении 26 короче, чем в двух других соединениях. Это связанно с различной степенью обратного я-донирования с атома кислорода на разрыхляющую орбиталь связи В(2)-С(1) карборанового икосаэдра. В соединении 26 неподеленная электронная пара атома кислорода также взаимодействует с бензольным кольцом, это становится очевидным при сопоставлении длин связей 0(13)-С(14) для соединений 26 и 24, так в структуре 26 связь 0(13)-С(14) короче на 0,053 А, чем в соединении 24. Иными словами, взаимодействие неподеленной электронной пары атома кислорода с бензольным кольцом приводит к уменьшению взаимодействия ее с разрыхляющей орбиталью связи В(2)-С(1).

3

24

26

Рис.21. Структуры соединений 3, 24 и 26.

Кристаллическая упаковка всех трех структур различна. В кристаллах 3 молекулы связаны между собой через О-Н—О связи, образуя двойные слои, которые лежат в параллельных плоскостях (Рис.22).

* ' 1

Рис.22. Водородные связи в кристаллах 3.

В кристалле 26 молекулы связаны слабыми межмолекулярными С-Н я взаимодействиями, представленными на Рис. 23. При этом в их образовании принимают участие обе кислые незамещенные С-Н группы тгерт-карборанового

фрагмента. Образуются структуры, в которых каждый карборановый икосаэдр окружен двумя ароматическими циклами.

Рис. 23. С-Н"'Л взаимодействия в кристалле соединения 26.

В кристаллах 24 молекулы связаны друг с другом посредством С-Н О взаимодействий двух типов С(12)-Н(12) "0(13С) Н(12) и С(14)-Н(14А)"0(13А) (Рис.24).

Рис.24. Водородные связи в кристаллах 24.

Цепи между собой связаны только Ван-дер-Ваальсовыми взаимодействиями.

выводы

1. Впервые проведено каталитическое аминирование 2-иод-ияря-карборана и 9-иод-.мета-карборана N-H гетероциклами, анилинами и морфолином. Получены и охарактеризованы неизвестные ранее B-N производные. Изучено влияние природы каталитической системы, типа основания и структуры субстратов на ход реакции. Показано, что для аминирования иод-карборанов N-H гетероциклами и анилинами наиболее оптимальной каталитической системой является Pd(dba)2/BINAP, для аминирования морфолином Pd(dba)2/PBul3*HBF4. Установлено, что 9-иод-мета-карборан менее реакционноспособен в реакции аминирования, чем 2-иод-яяря-карборан.

2. Установлено, что при использовании Bu'ONa в качестве основания в реакциях аминирования, кроме целевого продукта образуется побочный 2-гидрокси-ляря-карборан. На основе этого предложен простой метод синтеза 2-гидрокси-ияря-карборана по реакции иодкарборана с трет-бутилатом натрия.

3. Впервые осуществлено палладий-катализируемое амидирование 9-иод-мета- и 2-иод-ияря-карборана алифатическими, циклическими и ароматическими амидами. Показано, что 9-иод-.межя-карборап проявляет почти такую же активность в этой реакции, как и 2-иод-ияря-карборан.

4. Разработан палладий-катализируемый метод получения метокси-ияра-карборана и ароматических эфиров гидрокси-ияря-карборана. Получены и охарактеризованы ранее неизвестные В-0 производные.

5. Получены данные рентгеноструктурного анализа для 9 соединений со связью B-N или В-0 и рассмотрены особенности их строения.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях.

1. Beletskaya I.P., Bregadze V.I., Kabytaev K.Z., Zhigareva G.G., Petrovskii P.V., Glukhov I.V., Starikova Z.A. Palladium-catalyzed amination of 2-iodo-para-carborane// Organometallics. 2007. 26 (9). P. 2340-2347.

2. Mukhin S.N., Kabytaev K.Z., Zhigareva G.G., Glukhov I.V., Starikova Z.A., Bregadze V.I., Beletskaya I.P. Catalytic araidation of 9-iodo-m-carborane and 2-iodo-p-carborane at a boron atom // Organometallics. 2008. 27 (22). P. 5937-5942.

3. Белецкая И.П., Брегадзе В.И., Кабытаев K.3., Жигарева Г.Г. Палладий-катализируемое аминирование 2-иод-ляря-карборана // XVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. Москва. 2007. том 1. стр.125.

4. Beletskaya I.P., Bregadze V.I., Kabytaev K.Z., Zhigareva G.G., Petrovskii P.V., Starikova Z.A. Pd-catalyzed amination of carboranes at boron atom // XXII international conference on Organometallic Chemistry. Book of abstracts. Zaragoza. 2006. p. 646.

5. Bregadze V.I., Beletskaya I.P., Kabytaev K.Z., Zhigareva G.G. Palladium-catalyzed amination and amidation of iodocarboranes // XIII IMEBORON. Spain. 2008. IL B04.

6. Кабытаев К.З. Палладий-катализируемое аминирование 2-1-пара- и 9-1-мета-карборанов. // Материалы Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2005». Москва. 2005. том I.e. 149.

7. Мухин С.Н., Кабытаев К.З. Синтез новых производных карборанов со связью В-элемент (О, N) // Материалы Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2008». Москва. 2008. с.485.

Подписано в печать 24 апреля 2009 г. Объем 1,2 п.л. Тираж 120 экз. Заказ № 478 Отпечатано в Центре оперативной полиграфии ООО «Ол Би Принт» Москва, Ленинский пр-т, д. 37

ВВЕДЕНИЕ.

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

Введение.б

Реакции по атому углерода.

Синтез производных карборанов со связью C-N и С-0.

Азотпроизводные карборанов.

Гидроксипроизводные карборанов.

Электрофильные реакции по атому бора.

Иодониевые соли карборанов.

Синтез производных карборапа со связью B-N и В-0.

Аминопроизводные карборанов.

Гидроксироизводные карборанов.

Палладий-катализируемые реакции образования связи С-С и С-гетероатом.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.

Аминирование 2-иод-пара-карборана и 9-иод-мета-карборана.

Аминирование NH гетероциклами.

Аминирование ароматическими аминами.

Аминирование морфолином.

Амидирование 2-иод-пара-карборана и 9-иод-мета-карборана.

Реакция 2-иод-пара-карборана с О-нуклеофилами.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

Аппаратура.

Подготовка растворителей и реагентов.

Проведение скрининга лигандов для реакции аминирования.

Проведение подбора медного катализатора для реакции аминирования.

Проведение подбора основания для реакции аминирования пара-анизидином.

Общая методика препаративного получения аминопроизводных карборана.

N-(1,12-дикарба-клозо-додекаборан-2-ил)бензимидазол.

М-(1,12-дикарба-клозо-додекаборан-2-ил)индол.

М-(1,12-дикарба-клозо-додекаборан-2-ил)имидазол.

N-( 1,12-дикарба-клозо-додекаборан-2-ил)карбазол.

М-(1,12-дикарба-клозо-додекаборан-2-ил)-4 -метоксибензамин.

N-(1,12-дикарба-клозо-додекаборан-2-ил)-4-хлорбензамин.

М-(1,12-дикарба-клозо-додекаборан-2-ил)бензамин.

М-(1,12-дикарба-клозо-додекаборан-2-ил)морфолин.

Н-(1,7-дикарба-клозо-додекаборан-9-ил)бензимидазол.

N-( 1,7-дикарба-клозо-додекаборан-9-ил)индол.

Ц1,7-дикарба-клозо-додекаборан-9-ил)карбазол.

Ы-(1,7-дикарба-клозо-додекаборан-9-ил)-ийг/7а-метоксибеизамин.

N-(1,7-дикарба-клозо-додекаборан-9-ил)-иа/?а-хлорбензамин.

Н-(1,7-дикарба-клозо-додекаборан-9-ил)морфолин.

Общая методика получения амидов карборанов в малых количествах.

Общая методика препаративного получения амидных производных карборана.

N-( 1,12-дикарба-клозо-додекаборан-2-ил)ацетамид.

N-(1 Л2-дикарба-клозо-додекаборан-2-ил)-яора-метилбензамид.

N-(1,12-дикарба-клозо-додекаборан-2-ил)капролактам.

1ч[-(1,12-дикарба-клозо-додекаборан-2-ил)пирролидин-2-он.

К-(1,12-дикарба-клозо-додекаборан-2-ил)-2-фен'илацетамид.

N-( 1,7-дикарба-кл озо-додекаборан-9-ил)ацетамид.

М-(1,7-дикарба-клозо-додекаборан-9-ил)-2-фенилацетамид.

Н-(1,7-дикарба-клозо-додекаборан-9-ил)-ларя-метилбензамид.

Проведение скрининга лигандов для реакции тиофенола с 2-иод-пара-карбораном.

Методика получения малых количеств ариловых простых эфиров пара-карборана.

Общая методика препаративного получения ариловых простых эфиров карборана.

2-(4-метилфенокси)-1,12-дикарба-клозо-додекаборан.

2-(фенокси)-1,12-дикарба-клозо-додекаборан.

2-(а-нафтокси)-1,12-дикарба-клозо-додекаборан.

2-(3-метил-4-хлорфенокси)-1,12-дикарба-клозо-додекаборан.

2-(3,4-диметилфенокси)-1,12-дикарба-клозо-додекаборан.

2-(Р-нафтокси)-1,12-дикарба-клозо-додекаборан.

2-метокси-1,12-дикарба-клозо-додекаборан.

2-гидрокси-1,12-дикарба-клозо-додекаборан.

ВЫВОДЫ.

Хотя клозо-карбораны известны уже более 40 лет, интерес к этим соединениям не ослабевает. Причина этого кроется, во-первых, в широком использовании этих молекул в самых разнообразных областях, начиная от медицины и кончая молекулярными устройствами. И, во-вторых, в необычных свойствах этих молекул, многие из которых до сих пор не находят объяснения.В последнее время растет интерес к применению производных карборанов в борнейтроно-захватной терапии рака. Поскольку среди NH-гетероциклов, ароматических и алифатических аминов, фенолов много физиологически активных веществ, введение соответствующих фрагментов в молекулу карборанй может оказаться перспективным для их применения в данной области.Замещенные по атому бора, но свободные по атому углерода производные карборанов, интересны для супрамолекулярной химии, поскольку С-Н связи карборанов способны образовывать водородные связи, создавая различные межмолекулярные архитектуры.До настоящего времени отсутствовали общие методы получения B-N и В-О производных карборанов. Единичные их представители получали трудоемкими, многостадийными синтезами с низкими выходами. Цель настоящей работы состояла в разработке новых, простых и эффективных методов создания связи бор-кислород и бор-азот в карборанах.Хотя палладий-катализируемое сочетание борзамещеных иод-карборанов с Снуклеофилами впервые осуществлено более 20 лет назад, до сих пор практически не известны реакции кросс-сочетания с участием гетероатомных нуклеофилов. Несомненно, что создание общих методов гетеросочетания иодкарборанов с N- и О-нуклеофилами, приводящих к получению функциональных производных по атому бора, является актуальной задачей.Данная диссертационная работа посвящена разработке универсального метода синтеза азот- и кислородсодержащих производных карборанов, в которых связующим звеном между карбораном и органическим остатком является связь бор-азот (B-NHR, B-N-Het, B-NHCOR) или бор-кислород (В-ОН, В-ОА1к, В-ОАг).Впервые проведено каталитическое аминирование 2-иод-ио/7а-карборана и 9-иодл/е/гга-карборана представителями различных классов N-нуклеофилов: NH гетероциклами, ариламинами и морфолином. Выполнено систематическое изучение влияния природы каталитической системы, типа основания и структуры субстратов на ход реакции.Разработан метод амидирования 9-иод,-мета- и 2-иод-пйг/7а-карборанов алифатическими, циклическими и ароматическими амидами. Осуществлено палладий-катализируемое получение гидрокси-«ара-карборана, метокси-«а/7а-карборана и ароматических эфиров гидрокси-оа/7йг-карборана. Получены данные рентгеноструктурного анализа для 9 соединений со связью B-N или В-О и рассмотрены особенности их строения. Разработанные синтетические методы открывают широкие возможности для получения новых производных карборанов.Основное содержание работы изложено в публикациях [1-7]. Материалы диссертации были представлены на российских и международных конференциях: XVIII Менделеевский съезд по общей и приклад!юй химии (Москва, 2007), XXII international conference on Organometallic Chemistry (Zaragoza, 2006), XIII IMEBORON (Spain, 2008), Международная конференция студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2005» (Москва, 2005), Международная конференция студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2008» (Москва, 2008).Хочу выразить глубокую благодарность проф. Брегадзе В.И. в сотрудничестве, с которым была проведена данная работа, поддержанная грантом РФФИ № 05-03-32359.Благодарю всех членов лаборатории элементоорганических соединений за помои;ь и поддержку.ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР Введение Карбораны - соединения общей формулы CnBmHn+m (где п=1-6, т=3-10), молекулы которых имеют структуру полиэдров, в вершинах которых находятся атомы бора или углерода, связанные с атомами водорода. Их делят на клозо, нидо и арахно-карбораны.Первые имеют закрытую структуру, остальные структуру с открытыми плоскостями.Известные и описанные представители карборанов приведены в приложении.Среди большого количества карборанов наиболее интересными для неорганической и органической химии являются клозо-карбораны. Наиболее доступными и хорошо изученными среди них являются дикарба-клозо-додекабораны. Молекулы этих соединений представляют собой икосаэдр с 10 атомами бора и 2 атомами углерода в вершинах. В зависимости от взаимного расположения С-Н групп различают орто-, мета- и пара-изомеры. В этих соединениях необычно все - методы получения, строение и свойства. пара-карборан мета-карборан орто-карборан Синтез производных по атому углерода и бора представляет значительный интерес в связи с многообразием потенциального использования карборанов. Их использование связано с возможностью применения в бор-нейтропно-захватной терапии рака [8] и диагностики раковых заболеваний [9]. Представляют значительный интерес материалы, содержащие фрагменты карборановых структур, среди которых есть термо- и износостойкие полимеры [10], эффективные сорбенты для газов [И], вещества для получения керамики [12,13], жидкокристаллические материалы [14], комплексы с переходными металлами [15]. Недавно карборан был использован для создания молекулярного устройства [16,17]. На базе этих соединений синтезировано большое количество металлсодержащих катализаторов для полимеризации олефинов (Ti, Zr, Re, Pd) [18,19,20]. Исследования с их использованием позволило получить много ценной информации для органической и физико-органической химии. Недавно на примере полигалогензамсщеных карборана (моно-карба-клозо-додекаборана) были получены супер-кислоты, представляющие наиболее сильные из всех известных, способные отщеплять гидрид ион от простых алканов и протонировать арены. Впервые благодаря стабильности карборанильного противоиона образующиеся катионы были выделены и структурно охарактеризованы [21,22].Отметим, что не менее сотни работ в области химии карборанов и близких к ним структур публикуется ежегодно.Реакции по атому углерода Из-за того, что молекула карборана электронодефицитна, карборановые связи СН имеют достаточно кислый характер, поэтому карбораны под действием RLi или RMgHal легко металлируются по атому углерода (это позволяет рассматривать их как СН -кислоты [23]). В растворах устанавливается равновесие между моно- и дилитиевым (магниевыми) производным, это особенно характерно для орто-карборана [24]. Li х\ А. Л' BuLi „""" __ + Для мета- и пара-карборанов равновесие в значительно большей степени сдвинуто влево.Кислотность связи СН изменяются в следующем ряду орто > мета > пара [25], оргокарборан можно депротонировать даже с помощью такого слабого основания как TBAF, полученный таким образом анион можно вводить в реакцию с альдегидами: TBAF с^ЙЬ?® RCHO КОН.ТГФ Однако при этом легко происходит и обратная реакция, что свидетельствует о стабильности орто-карборанил-аниона. Было предложено использовать данную реакцию для защиты карбонильной группы [26].Полученный металлированый карборан легко вступает в реакцию с различными электрофилами с получением карборановых производных по одному или обоим атомам углерода.При обработки карборанил-лития двуокисью углерода с хорошими выходами образуются карборан-карбоновые кислоты, которые впоследствии могут быть использованы для получения различных производных карборанов. R Li 1)С02 2)Н* СООН Реакцией галогенов с карборанил-литисм можно получить С-замещеные галоген-карбораны. R Li ВГ2 Вг Литиированый карборан реагирует с алкил- и ацилгалогенидами, которые также как и реакции с альдегидами и СОг ведут образованию связи С-С [27,28]. Li Li CyHisi CI2CO 94% R Li RCOCI COR Металлированый карборан реагирует также с эпоксидами [29], иминами [30], акцепторами Михаэля [31]. Отметим среди этих реакций присоединение орто-карборанил-лития к имину СРз(С=ЫВос)СООМе, позволяющее получить аминокислоту с четвертичным атомом углерода, содержащую одновременно СРз и карбоксильную группу, (см. схему 1) [32].Схема 1. Общая схема реакций карборанил-лития с электрофилами [33,34].Использование элементоорганических электрофилов позволило получить производные карборанов со связью C-Si [35], С-В [36], С-Р [37], C-S [38], C-As [39].Окисление карборанил-лития приводит к его димеру (см. схему 1) [40].Особый интерес представляет получение производных переходных металлов: никеля, железа, рутения, иридия (см.схему 1) [41,42,43 44].Синтез производных карборанов со связью C-N и С-0 Азотпроизводные карборанов Поскольку темой данной работы является изучение реакций, ведущих к образованию связи B-N и В-0, мы сочли необходимым остановиться более подробно на получении аналогичных производных карборанов по атому углерода.На сегодняшний день известно разнообразное количество азотсодержащих углеродзамещенных производных карборанов. Это амины, аминокислоты, гидразины, азиды, изоцианаты.Общим методом получения С-амино-карборанов является превращение карбоксильной группы в амино группу в результате перегруппировки Курциуса. Именно таким путем впервые были получены не только амино-орто-, но и амино-мета-карборан [45]. Авторы, обрабатывая хлорангидриды мета- и орто-карборан-карбо1ювой кислоты азидом натрия, получили азиды соответствующих кислот, которые при нагревании претерпевали перегруппировку Курциуса, образуя изоцианаты. При добавлении концентрированной серной кислоты к изоцианатам были получены амино-карбораны: О t t, HgSO^ R-H, CH3, СбНб В большинстве случаев амины могут быть получены сразу из азидов, при нагревании с концентрированной серной кислотой. Полученные амины являются очень слабыми основаниями, растворяются только в концентрированной серной кислоте и выпадают в осадок при разбавлении раствора.Дихлорангидрид орто-карборан-дикарбоновой кислоты аналогичным образом превращается в диизоцианат. Этот продукт реагирует с метанолом в бензольном растворе, давая с высоким выходом бис-(метилуретан)-орто-карборан [46].ОМе Стоить отметить, что все попытки выделить промежуточный изоцианат оказались безуспешными. При выделении образовывалась труднообрабатываемая полутвердая смесь, в которой по данным спектроскопии отсутствовала изоцианатная группа.Кроме амино-карборанов этим методом были получены карборановые аминокислоты [47]. Данные соединения должны проявлять интересную биологическую активность и могут являться перспективными кандидатами для бор-нсйтронно-захватной терапии рака. Начальные стадии вполне стандартны: литирование карборана, получение карборан-карбоновой кислоты, получение хлорангидрида карборан-карбоновой кислоты.При литиировании орто-карборана возникают трудности, поскольку образуется дилитиевое производное. Проблему удалось решить, используя высокое разбавление и низкую температуру. Далее хлорангидрид обрабатывали триметилсилилазидом и трет-бутанолом, образуюш,ийся азид претерпевал перегруппировку Курциуса. Аналогично вводили вторую карбоксильную группу. NHCOO'BU Вос-защиту снимали обработкой трифторуксусной кислотой. Авторы утверждают, что данный метод универсален и применим ко всем изомерам: орто-, пара- и мета-карборанам.Стоит отметить, что попытка получения 1,2-диамино-орто-карборана не увенчалась успехом, данное соединение оказалось неустойчивым и быстро разлагалось. По-видимому, наличие в соседних положениях двух амино-групп приводит к дестабилизации клозо-структуры орто-карборанового ядра и к его расщеплению.Окисление литированного карборана наиболее приемлемый метод для получения гидрокси-карборанов. В ходе исследований было установлено, что многие окислители приводят к низким выходам, в 1997 году было найдено решение проблемы [58], было предложено окислять ди(триметилсилил)перекисью, 1-гидрокси-ортокарборан образуется с 77 % выходом.Стоить отметить, что в случае мета- и пара-изомеров выходы значительно ниже: 10% и 25%. Другие часто применяемые в органической химии окислители, такие как N-оксид триметиламина, N-оксид пиридина или диметилдиоксиран приводили к следовым количествам гидрокси-карборана. В ходе работы была установлена интересная закономерность. Равновесие 1-гидрокси-орто-карборана сильно смещено в сторону диссоциированной формы, это связанно с образованием нидо-аниона: Для 1-гидрокси-мета карборана преобладающей формой является клозо-форма, а для 1-гидрокси-пара-карборана вообще не происходит раскрытия кластера.На сегодняшний день наиболее эффективным является метод окисления карборанилборных кислот. В работе Эндо [59] получены как моногидрокси-пара- и мета-карборан, так и дигидрокси-пара-карборан. Суть метода заключается в предварительном получении литированного карборана, из которого получают карборанилборную кис;югу, с ее дальнейшим окислением перекисью водорода. Преимущество метода в его простоте и высоких выходах (более 80 %): в группе Morin [60] было получено пара-карборановое производное, содержащее у одного атома углерода альдегидную группу, а у другого гидрокси-группу. Первоначально был получен защищенный формил-пара-карборан, затем была проведена функционализация второго атома углерода с получением эфира борной кислоты. Под действием перуксусной кислоты связь С-В окислялась с образованием гидрокси-группы.В(ОМе)2 BuLi В(ОМе)з АсООН CFgCOOH МеО ОМе МеО ОМе 8 8 % Связь С-В довольно стабильна, так замена перуксусной кислоты на трет-бутил-пероксид или бензоил-пероксид не приводит к окислению.Электрофильные реакции по атому бора Ароматический характер самого икосаэдра [61, 62] позволяет осуществить ряд электрофильных реакций по атому бора, это реакции галогенирования, алкилирования, ацилирования, меркурирования и т. д. CFgCOOHg-MejSiHjCHjC Схема 2. Общая схема электрофильных реакций по атому бора.Как и следовало, ожидать электрофильной атаке первоначально подвергаются атомы бора с наибольшей электронной плотностью, например, для орто- это положение 9 и 12, для мета-карборана - 9 и 10. Реакционная способность в электрофильных реакциях для изомеров карборана изменяется в следующем порядке: орто > мета > пара. Стоит учитывать, что реакции не всегда протекают селективно и поэтому часто наблюдается образование смеси продуктов ди- и полизамещения, что особенно характерно для алкилирования [63].При алкилировании по Фриделю-Крафтсу образуется смесь полиалкил-карборанов, поскольку введение одного алкила приводит к ускорению реакции, в случае орто-карборана реакция не заканчивается пока все 4 наиболее удаленных от углерода положения не будут замещены (положения 9,12,8,10) [64]. AICI3 Et Е П Et E t l Et Et Et Et При действии сильных алкилирующих реагентов возможно замещение у всех атомов бора [65]: MeOTf TfOH При галогенировании орто-карборана, как и в случае алкилирования, вначале замещение начинается у атомов 9 и 12, а затем продолжается у 8 и 10. Стехиометрия и условия реакции оказывают влияние на распределение продуктов, но порядок замещения, по-видимому, ПС меняется. Обработка орто-карборана хлором при катализе РеСЬ ведет к образованию в основном к моно(9)- ди(9,12)- и три-хлор(9,12,8) и небольшому количеству тетра-(9,12,8,10)[63].РеС1з,С1а_ Наиболее важной среди этих реакций является иодирование [66], позволяющее получить как моноиодкарбораны, так и полииодкарбораны, из которых далее могут быть синтезированы различные производные по атому бора.А1С1з,12 -I Если химия карборанов, особенно орто-карборана, основанная на получении производных по атому углерода, широко развита, то химия, связанная с реакциями по атому бора, все еще остается недостаточно изученной областью.Иодониевые соли карборанов Связь B-I в иод-карборанах инертна к реакциям нуклеофильного замещения, однако, она может быть активирована превращением в иодониевую соль. Такое окисление орто-, мета- и пара-иод-карборанов в соответствующие иодониевые соли осуществили Т.П. Толстая и В.В. Грушин [67].1) бензол,K2S2O8 2) BF4-IPhBF4 Это позволило авторам впервые провести реакции нуклеофильиого замещения по атому бора [68]: OCOPh OSOAr Схема 3. Некоторые реакции иодониевых солей.Выходы продуктов, как правило, колеблются от умеренных до высоких.С амбидентатными нуклеофилами реакция дает смесь продуктов, так при действии нитрита натрия на иодониевую соль мета-карборана образуется смесь 9-гидрокси-мета- и 9-нитро-мета-карборана [69]: IPhBF4 NaN02 CH2CI2-H2O 79% На соотношение продуктов влияют электронные свойства карборанильного фрагмента, например, в реакции фенил(мета-карборанил)иодониевой соли с тиоцианаг анионом соотношение продуктов 1,3:1 [69]: ,IPhBF4 NaSCN CH2CI2-H2O NCS 56% 44% в тех же условиях фенил(пара-карборанил)иодониевая соль, содержащая менее электронодонорный карборанильный фрагмент, реагирует с тиоцианат анионом с образованием продуктов карборанил-тиоцианат и карборанил-изотиоцианат в соотношении 1:2,7.Сильная электроноакцепторная арилиодониевая группа, связанная с орто-карбораиом, дестабилизируют карборановый икосаэдр, поэтому возможна деградация орто-карборанильного фрагмента. Так фенил(орто-карборанил)иодониевая соль разлагается водой до борной кислоты. Для того, чтобы исключить реакцию деградации, реакции с иодониевыми солями следует проводить в сухих растворителях. Мета- и пара-карборанил-иодонивые соли более стабильны, поэтому реакции с их участием часто проводят в водно-органических системах: H2O-CHCI3 и H2O-CH2CI2. Как было показано, применение таких двухфазных систем приводит к более высоким выходам, более низкой температуре и более короткому времени проведения реакции нежели использование просто органического растворителя [70].Среди орто-, мета- и пара-карборанильной солей наиболее легко нукпеофильное заме1цение протекает для пара-карборанильного производного.Синтез производных карборана со связью B-N и В-О Аминопроизводные карборанов Химия бор-замещеиых производных карборанов изучена в значительно меньшей степени, чем химия углеродзамещеных. Хотя в настоящее время получено значительное количество соединений со связью B-N, в основном для орто-карборана, однако отсутствует прямой и общий метод получения аминопроизводных. Данные соединения преимущественно были получены в лаборатории Л.И. Захаркина.Из В-аминокарборанов наиболее доступным является 3-амино-орто-карборан. Для его синтеза была предложена оригинальная реакция, механизм которой до сих пор остается не ясным [71].0/7/770-карборан восстанавливают натрием в жидком аммиаке до дианиона, который реагирует с амидом натрия, образуя дианион диамино-карборана. При действии СиСЬ, либо перманганата калия на дианион диамино-карборана образуется 3-амино-орто-карборан. Скорость реакции аминирования увеличивается, если заместители, связанные с атомами углерода карборана, являются небольшими электронодонорными группами, если же группы стрерически объемные, то реакция не протекает. При аминирование 9-галогено-орто-карборанов происходит потеря атома галогена.При проведении аминирования на стадии окисления часто происходят взрывы, поэтому были предложены другие более мягкие окислители. При использовании хинона, реакция окисления протекает более мягко, при этом не затрагиваются реакционноспособные функциональные группы [72].Действием бутиллития и СОг на защищенный 1-амино-о/7шо-карборан с высоким выходом была получена карборановая аминокислота. Полученная аминокислота является перспективным соединениям для использования в бор-нейтронно-зах ватной терапии рака. NH2 PhCOCI NH3CI Поскольку 3-амино-орто-карборан является наиболее изученным и доступным амино-карбораном, на его основе было получено большое количество производных [77]. NHCHO NRo N=CHAr Схема 4. Получение аминопроизводных орто-карборана.Диазониевая соль, получаемая из 3-амино-с1/?»2о-карборана, является исходным соединением для получения самых разнообразных борзамещеных производных орто-карборана [73]: Схема 5. Получение борзамещеных производных ор/ко-карборана.Интересно отметить, что полученные 2- и 4-амино-жедаа-карбораны при обработке натрием в жидком аммиаке подвергаются обратной изомеризации в исходный 3-амино-opwo-карборан.При кипячении З-амино-ор/ио-карборана в анилине или «орйг-толуидине, в присутствии иора-толуолсульфокислоты, осуществляется замена аминогруппы на ариламиногруппу [80]. К сожалению, авторы не указывают выходы продуктов. HoN При введении одного заместителя по атому углерода в 3-амино-о/7Аио-карборан возникает асимметрия. H9N Рацемат 1-метил-З-амино-орто-карборана удалось разделить, переведя амин в амид (8)-напроксена. Обрабатывая амид уксусной кислотой, с хорошими выходами были выделены (+)-3-амино-1-метил-о/7/ио-карборан и (-)-3-амино-1-метил-о/7ото-карборан [81]. При восстановлении оловом в соляной кислоте он образует гидрокси-карборан, идентичный полученному при реакции орто-карбораиа с азотной кислотой. ONO. Sn.HCI При нагревании гидрокси-карборанов с уксусным ангидридом получен ацетокси-ор/ио-карборан [83].ОАс При действии избытка амида натрия в жидком аммиаке на 9-гидрокси-о/7то-карборан, а затем при обработке Mel получена смесь диметил-метокси-орото-карборана и диметил-гидрокси-ор/ио-карборана. ,0Н NaNH2 » Mel.NH В качестве окислителя кроме, азотной кислоты, изучалось действие других реагентов. При действии перманганата калия на карбораны [84] происходит неселективнос окисление с образованием смеси изомерных продуктов гидроксилирования. В случае орто- и жета-карборанов образуются, хотя и в разных соотношениях, все четыре возможные изомера: KMn04 ACOH/H2O + Выходы продуктов не превышают 20 %. В реакционной среде всегда присутствует большое количество непрореагировавшего о/71ио-карборана, немного дигидроксикарборана и значительное количество водорастворимых полиоксикарборанов.Введение гидрокси-группы в карборановое ядро повышает его способность к дальнейшему окислительному гидроксилированию, так 10-гидрокси-орго-карборан окисляется быстрее, чем незамещенный орто-карбораи.При замене перманганата калия на СгОз улучшения выходов не наблюдается, так для о/)/по-карборана с 22 % суммарным выходом образуется смесь 10-гидрокси- и 9-гидрокси-орото-карборанов: СЮз, АсОН Для л«е/иа-карборана выход гидроксипроизводного не превьштают 5 %, пара-карборан вообще не подвергается окислению. Если окислительную способность системы повысить за счет введения уксусного ангидрида, то в продуктах реакции появляются все 4 изомера моно-гидрокси-о/7/?го-карборана, как это было в случае окисления перманганагом. Л.И. Захаркиным с сотр. [85] было предложено получение 3-гидрокси-о/?»го-карборана из 3-амипо-орто-карборана. 3-Лмино-о/?/«о-карборан легко диазотнруется с образованием диазониевой соли, при действии водной щелочи на диазониевую соль образуется 3-гидрокси-ор/ио-карборан. Обработка диазометаном гидрокси-карборана приводит к получению метокси-карборана: 1)NaN02+H2S04 2)NaOH+H20 HoN CH2N5 MeO При действии избытка 30 % раствора перекиси водорода на «а/?а-карборан, с высокими выходами образуется полигидроксикарборан. Хоторн с сотр. получили декагидрокси-иа/7д-карборан, то есть заместили все атомы водорода, связанные с атомами бора, на гидрокси группы [86]. Поскольку сам пара-карборан очень плохо растворим в воде, в качестве исходного субстрата использовали Kno30-l,12-(CIl20H)2-l,12-C2BioHio. Возможно, в ходе окисления гидроксиметильные группы окисляются до карбоксильных, с дальнейшим декарбоксилированием. Целевой продукт выпадает в виде осадка.Палладий-катализируемые реакции образования связи С-С и Сгетероатом Новые возможности для введения заместителей по атому бора открыли реакции, катализируемые комплексами палладия. Пионером в применении этого метода к синтезу В-углеродных производных карборанов был Л.И. Захаркин, который со своими сотрудниками в 80-е годы опубликовал серию работ, в которых иод-замещеные орто-, мета- и иора-карбораны реагировали с реактивами Гриньяра в эфире при катализе Р(1(РРЬз)4 или Р(1(РРЬз)2С12 [88]. В качестве реактивов Гриньяра были использованы RMgX, где К=алкил, винил, аллил, арил [89,90]: + RMgX rpd] Pd(PPh3)4 и Рс1(РРНз)2С12 [Pd] ЕЬО R= Et, Bu, СН2=СНСН2 Ph, PhCH2,CH2=CH, HC=C Однако Хоторн с сотр., повторяя эти работы, показали, что предложенные методики дают низкий выход продуктов и для получения хороших выходом требуется проведение реакции в тетрагидрофуране при более высокой температуре и обязательно в присутствии Cul [66].В продолжении работы по палладий-катализируемым реакциям иод-карборанов шведскими учеными было осуществлено введение радиоактивной метки [102]: кат. Herrmann-Beller : i 7бг 76 Br Шведскими учеными была осуществлена также реакция, аналогичная реакции Хека, карборанилирование олефинов [103]. Для стиролов, с электроноакцепторной группой в пара-положении выходы ниже, чем для соединений с электронодонорной группой. С алифатическими олефинами реакция не протекает. кат. -^^^"^ -''^ Herrmann-Beller АдзР04 R=H,Ph,CI,Br,N02,MeO,Me 64-94% Реакция образования связи В-гетероатом до настоящей работы была представлена единичным примером получения мета- и пара-карборанилфосфоната, полученные Л.И. Однако, несомненно, что Pd(0) (а также Ni(0)) способны активировать связь B-I, поскольку удается осуществить рассмотренные реакции, а в случае катализа комплексом Ni провести восстановление связи B-I в В-Н [106].ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ Известно, что клозо-карборапы имеют замкнутую электронную структуру с полностью заполненными связывающими орбиталями. Высокая степень делокализации связывающих электронов и стабильность данных соединений дают возможность провести аналогию между карборанами и плоскими ароматическими системами. Кроме того, химия карборанов, базирующаяся на замещении атомов водорода связи В-Н, во многом подобна химии ароматических соединений и потенциально столь же обширна (электрофильное замещение). Все это позволяет рассматривать карбораны как трехмерные ароматические системы. Если сравнивать поведение связей Csp -Hal в ароматических соединениях со связью В-На1 в галогенкарборанах, то, очевидно, что связь В-На1 значительно менее реакционноспособна. Галоген в галогенкарборанах не подвергается ароматическому нуклеофильному замещению, поскольку отсутствует возможность образования комплексов Мейзенгсймера или арина, как в случае галогенаренов. Тем не менее, эта связь значительно ближе к связи Csp -^Hal в ArHal, чем к связи В-На1 в галогенборанах RoBHal. Именно благодаря некоторой аналогии этой связи со связью Csp -^Hal оказалось возможным создание нового направления в химии карборанов, основанного на использовании палладий-катализируемых реакций для создания новых связей бор-углерод. Это реакции кросс-сочетания иод-карборанов с магний- и цинкоорганическими соединениями, аналогичные реакциям Кумады и Негиши; с борорганическими соединениями, аналогичные реакции Сузуки, с терминальными ацетиленами, аналогичные реакции Соногаширы и реакция карборанилирования олефинов по аналогии с реакцией Хека. Предполагаемый механизм палладий катализируемой реакции кросс-сочетания состоит из трех стадий: окислительного присоединения B-I связи к Pd(0) (схема 6, стадия 1), трансметаллирования (замена I на Nu) (стадия 2) и восстановительного элиминирования, с образованием продукта и регенерацией Pd(0) (стадия 3).Схема 6. Каталитический цикл реакции 2-иод-по/7а-карборана с нуклсофилами.Попытки зафиксировать палладиевый комплекс, образующийся при окислительном присоединении, проведенные в различных лабораториях, оказались безуспешными, на основе чего можно предположить, что стадия окислительного присоединения является равновесным процессом и сильно смещена в сторону исходных соединений. Именно поэтому многие палладий катализируемые реакции иод-карборанов протекают значительно медленнее, чем соответствуюш,ие реакции Arl. При этом реакционная способность в окислительном присоединении падает в ряду 2-1юд-пара-карборан > 9-иод-лгеша-карборан > 9-иод-оршо-карборан, что связанно с увеличением электронной плотности на атоме бора', связанного с иодом, при переходе от 2-иод.-пара-карборана к 9-иоц,-мета-кар6орйиу и 9-иод-орто-катрборану. В настоящей работе, как и в реакциях кросс-сочетания, мы изучали только производные пара- и .меша-карборанов, поскольку во всех реакциях требуется участие основания, которое разрушает орто-карборан.Аминирование 2-иод-пара-карборана и 9-иод-мета-карборана в настоящее время известно достаточно большое количество производных карборанов со связью B-N, однако отсутствует общая методология их получения. Кроме того, большинство из них относится к орто-карборану, поскольку, как уже указывалось, наиболее доступным является 3-амино-оршо-карборан, получаемый действием раствора натрия в жидком аммиаке на о/7»2о-карборан [73]. Этим методом могут быть получены только аминопроизводные о/7/?2о-карборана, поскольку л/ета-карборан и пара-карборан в данных условиях изомеризуются в орто-карборан. Аминопроизводные .we/иа-карборана получают косвенным путем: либо реакцией дифениламинодихлорборана с (m-C2B9Hi2), либо реакцией l,7-C2H2BioH9(2-COOH) с HN3 [75,107]. Последним способом получили единственное известное производное пара-карбораиа со связью бор-азот: 2-амино-;7а/70-карборан. Выходы в этих реакциях обычно малы, поэтому свойства полученных соединений мало изучены.Аминирование NH гетероциклами Первая часть работы заключалась в разработке простого и эффективного метода синтеза производных карборана со связью B-N. Поскольку палладий-катализируемое аминирование зарекомендовало себя как один из универсальных методов введения азотного фрагмента в органическую молекулу, мы решили использовать данный метод для введения аминогруппы по атому бора в молекулу оара-карборана. Первоначально требовалось найти оптимальные условия реакции аминирования. Подбор условий реакции проводили на примере аминирования 2-иод-«йгрй(-карборана бензимидазолом (ур-ие 1). Трифенилфосфин, ранее успешно примененный в палладий-катализируемых реакциях иод-карборанов, с образованием связи В-С, оказался не эффективным (табл.1, 0П.1). Комплексы с лигандами Бухвальда (оп.2,3) привели к следовым количествам продукта. Другие лиганды, такие как РВи'з'НВр4, P(o-tol)3, dppf (оп.4-6) позволили повысить выход только до 34%. Эффективным оказалось только использование BINAP: применение данного лиганда позволило повысить выход до 80 %. Стоит отметить, что увеличение времени реакции до 72 часов практически не повлияло на выход продукта (сравн. он.7,8). Весь процесс почти полностью протекает за первые 24 часа. При замене MeONa на более сильное основание, такое как Bu'ONa, выходы повышаются и достигают почти количественных - 95 % (оп.10). Попытка уменьшения количества катализатора с 5 до 2 % приводит к резкому снижению выхода целевого продукта (сравн. оп.9,11). Таким образом, наиболее оптимальной каталитической системой является 5 мол.% Pd(dba)2 / 5 мол.% BINAP/Bu'ONa.Удивительным фактом является то, что при применении в качестве основания Bu'ONa как в реакции с индолом, так и в реакции с бензимидазолом образуется в качестве побочного продукта 2-гидрокси-иара-карборан (5-11 %). Это заставило нас использовать вместо Bu'ONa метилат натрия, однако с менее сильным основанием выходы снижались, а время реакции увеличивалось (табл.2, он. 1-4).Таблица 2. Реакция индола с 2-1-иара-карбораном'^ . № L dppf BINAP BIN АР BINAP BINAP BINAP Pd(dba)2/ L, мол.% 5/5 5/5 5/5 2/2 5/5 2/2 основание MeONa MeONa McONa MeONa Bu'ONa Bu'ONa время, Ч B-N, 2^ % 89'(63) определенный no спектру ЯМР " В , в скобках указан препаративный выход. " Кроме целевого продукта образуется 11 % побочного 2-гидрокси-лара-карборана (3).В реакции с индолом лиганд dppf также оказался неэффективным (табл.2, оп.1).При замене dppf на BINAP выход значительно увеличивается (оп.2). Однако, при увеличении времени реакции с 24 до 72 часов выход продукта изменяется незначительно (с 59% до 64%) (оп.З). Как и в случае бензимидазола, при замене MeONa на Bu'ONa выход целевого продукта резко возрастает (89 %) (он.5). Попытка уменьшения количества катализатора приводит к резкому снижению выхода (оп.4, 6). В результате, наиболее эффективной каталитической системой для индола также оказалась система - 5 мол.% Pd(dba)2/ BINAP 5 мол.% / Bu'ONa.При аминировании 2-иод-«аро-карборана карбазолом в системе Pd(dba)2/BENAP/Bu'0Na, хотя выход целевого продукта и составил 70 %, но возросло количество образующегося 2-гидрокси-ио/7а-карборана - 29 % (табл.3, оп.1). Изменение соотношения Pd/BINAP с 1:1 на 1:1,5 не повлияло на степень конверсии и соотношение продуктов (он.2). Замена BINAP на стерически затрудненный Tol-BINAP не привела к результату, более того, выход продукта аминирования даже уменьшился (оп.З).Менее нуклеофильные триазолы (1,2,3-бензотриазол и 1,2,4-триазол), хотя и легко образуют соли с различными основаниями, будучи сильными NH-кислотами, в реакцию с иодкарбораном практически не вступают (табл.4).Ранее сообщалось, что при палладий-катализируемом аминировании галогенареиов триазолами следует использовать в качестве сокатализатора иодид меди [108]. В нашем случае добавление иодида меди не привело к желаемому результату. Низкий выход побочного 2-гидрокси-«о/7а-карборана связан с тем, что весь трет-бутоксид натрия расходуется на депротонирование триазолов с образованием их солей.6 7 8 77% 84% 67% Рис. 1. Аминопроизводные л^еота-карборана.Отметим, что неудачными оказались все наши попытки осуществить аминирование 2-иод-пара-карборана бензимидазолом при катализе комплексами меди.Методами РСА исследованы три структуры аминопроизводных иора-карборана: N(1,12-дикарба-клозо-додекаборанил-2)бензимидазола (1) и М-(1,12-дикарба-клозо-додекаборанил-2)индола (2) (Рис 2), №(1,12-дикарба-клозо-додекаборанил-2)карбазола (5) (Рис.3) Кристаллы 2 и 5 содержат две кристаллографически-независимые молекулы (А и В). В соединении 2 геометрические параметры форм А и В равны. В соединении 5 А и В различаются относительным расположением гетероциклической системы и карборанового икосаэдра, они являются ротамерами.Рис.2. Структура соединений 1 и 2.Во всех структурах гетероциклические фрагменты плоские и имеют стандартные геометрические параметры. Длина связей В-В в пятичленных циклах В(2)-В(3)-В(4)-В(5)-В(6) и В(7)-В(8)-В(9)-В(10)-В(11) одинакова (среднее значение 1,783 А) и не намного длиннее, чем связь В-В между циклами Bs (в среднем 1,769 А). Связь В(2)-С(1) длиннее, чем остальные связи С(1)-В (1,693-1,717 А) и С(12)-С (1,697-1,718 А). Это говорит о том, что введение заместителя в положение "2" «ара-карборанового икосаэдра слабо влияет на связи В-В, но влияет на длину связи В(2)-С(1) (среднее значение 1,734 А). Данный факт может быть объяснен следующим образом. Известно, что в производных карборанов, содержащих атомы с неподеленной электронной парой (кислород, азот, сера) возможно обратное л-донирование на карборановый икосаэдр. Другими словами, образуется связь между неподеленной электронной парой азота и разрыхляющей орбиталью связи В(2)-С(1) карбораноБОГо остова, в результате чего происходит удлинение связи В(2)-С(1).Рис.3. Структура соединения 5.В Кембриджской базе структурных данных были найдены две структуры производных карборана со связью бор-азот. Это З-СМ-орто-карборап (связь B-N составляет по разным источникам 1,463 А и 1,467 А) и З-МНг-ор^о-карборан (по разным источникам связь B-N 1,469 А и 1,460 А), обе связи короче, чем в структурах 1,2 и 5 (среднее значение 1,476 А). Упаковка молекул в кристалле определяется только Ван-дер-Ваальсовыми взаимодействиями, в структуре 1 наблюдаются центросимметричные димеры, образованные водородным связям С(1)-Н(1)—N(2) (Рис. 4).Рис. 4. Димеры соединения 1, образованные водородными связями.Выходы в среднем составляют 70 % и практически не зависят от природы ариламина (табл.7). Использования таких оснований как метоксид или гидроксид натрия, а также карбонат цезия, оказалось малоэффективным, выходы продуктов не превышали 34 % (оп.4-6). Однако добавление краун эфира к К2СО3 позволило повысить выход до 56 % (оп.7). При использовании Bu'ONa во всех случаях образуются значительные количества гидроксипроизводного 3.При использовании лигандов Бухвальда селективность улучшается, но снижается конверсия (оп.6,7). Наилучшие результаты были получены с лигандом РВи'з'НВр4, выход продукта аминирования составил 43 % (препаративный выход 33 %) (оп.8). Попытка замены диоксана на толуол (оп.9) или Pd(dba)2 на ацетат палладия привела к снижению выхода целевого продукта (оп.10).Амидирование 2-иод-пара-кар6орана и 9-иод-мета-кар6орана в продолжение изучения реакций получения B-N производных карборанов, мы разработали синтез их В-амидопроизводных. В качестве каталитической системы для амидирования была выбрана ранее найденная нами система (Pd(dba)2/BINAP/Bu'0Na) однако выход, определенный по спектру ЯМР 'В составил всего 77% (табл.9, оп.1).При использовании оснований, часто применяемых в реакции амидирования арилгалогенидов (CS2CO3 и К3РО4), выходы продукта оказались очень низкими 10 % и 16 % соответственно (оп.2,3). Поэтому мы здесь использовали ту же тактику, что и в реакции с карбазолом, а именно, обработали ацетамид гидридом натрия и затем ввели его в реакцию с 2-иод-«арй(-карбораном, выход продукта составил 95 % (оп.4). Одновременное смешивание гидрида натрия, амида и иод-карборана приводит к восстановлению 2-иод-иора-карборана до пара-карборапа.Из таблицы 10 видно, что амидирование протекает гладко, выходы продукта составляют 51-73 %, при этом требуется всего лишь 2,5 мол. % катализатора, тогда как при аминировании такие количества катализатора приводили к низким выходам.Заначительиое уменьшение препаративных выходов в случае ацетамида и пирролидона связаны с трудностью хроматографического отделения целевого продукта от dba.Методами рентгеноструктурного анализа был изучен М-(1,12-дикарба-ю/озододекаборан-2-ил)пирролидин-2-он (20). В кристалле данного соединения присутствуют две кристаллографически независимые молекулы А и В, которые в целом имеют сходные геометрические параметры. Структуры А и В различаются относительной конформациен 2-пирролидоновых циклов, а также различным относительным расположением цикла и карборанового остова (рис.5). Другими словами, А и В являются энантиомерами, но различаются незначительным разворотом фрагментов по связи B-N. Длина связи B-N составляет 1,482 и 1,476 А для двух молекул А и В. Данные величины хорошо согласуются с интервалом длин связей B-N в уже известных производных карборанов.Рис.5. Проекция двух независимых молекул соединения 20.Успех реакции амидирования 2-иод-ла/7а-карборана побудил нас провести амидирование 9-иод-л<е/иа-карборана различными амидами (ацетамидом, амидом фенилуксусной кислоты и «ара-метил-бензамидом) (ур-ие 13).Попытка проведения реакции 9-иод-мета-карборана с фталимидом калия в присутствии 5 мол. % Pd(dba)2/BINAP не привела к образованию продукта. По-видимому, реакция не протекает вследствие низкой нуклеофильности азота, связанного с двумя карбонильными группами (ур-ие 14). Отметим, что Pd-катализируемое амидирование фталимидом калия действием иод-бензола также осуществить не удалось [109] оВ;оВН;оСН; Уравнение 14. Попытка осуществления реакции с фталимидом калия.Среди амидных производных .ие/иа-карборана методами РСА исследованы структура 21 (М-(1,7-дикарба-клозо-додекаборан-9-ил)ацетамид) и 22 (Н-(1,7-дикарба-клозо-додекаборан-9-ил)бензиламид) (рис.6). В элементарной ячейке соединения присутствуют две кристаллографически независимые молекулы.21 22 Рис.6. Структура соединений 21 и 22.Рис.7. Цепи соединения 21, образованные водородными связями в кристалле соединения 22 две независимые молекулы участвуют в образовании одной цепи.Однако ни при действии NaOH, ни в присутствии других оснований и воды 2гидрокси-ис/ра-карборан не образуется (оп.2,3). Отсюда следует, что ни вода, ни гидроксид анион не являются источниками гидрокси-группы при образовании 2-гидрокси-«ара-карборана. Возможно, что образующийся ВиО-пара-кар5ораи, разлагается на изобутилен и гидрокси-пара-карборан, хотя более вероятным представляется распад образующегося палладиевого комплекса лара-карборанил-Р(1(ВШАР)-Ви'0 на пара-карборанил-Pd-OH и олефин.2-гидрокси-ийрд-карборан ранее получали окислением иора-карборана КМп04, выход не превышал 20%, кроме того, наблюдалось образование дигидрокси- и полигидрокси-карборанов [84]. При действии Н2О2 возможно исчерпывающее окисление с образованием C2BioH2(OH)io [86]. Образование в качестве побочного продукта 2-гидрокси-«аро-карборана наблюдалось в реакции Хека 2-иод-«а/7д-карборапа в присутствии гидрата фосфата калия [103].Все продукты, за исключение /?-нафтильного производного, были получены с высокими выходами их препаративные выходы варьировались в зависимости от легкости выделения от хороших до высоких (табл.13).Таблица 13. Реакция фенолов и нафтолов с 2-1-иарй-карбораном^.При проведении реакции 2-иод-лара-карборана с фенолятами натрия содержащими электроноацкепторные группы в бензольном кольце (мета-формил-фенол, пара-цианофенол), реакция не протекает, то есть реакция чрезвычайно чувствительна к нуклеофильности фенола. Соответствующее соединение - пара-циано-феиокси-пара-карборан было получено по Pd-катализируемой реакции 2-гидрокси-пара-карборана с ««ра-бром-беизонитрилом (по данным ЯМР выход количественный).Попытки полз'чения кислородных производных л^етд-карборана не увенчались успехом, в реакции с алкоксидами и феноксидами натрия оставался непрореагировавший 9-иод-л<ета-карборан. Увеличение времени реакции приводило к образованию только незамещенного мета-карборана. Стоит отметить, что образование незамещенного мета-карборана происходит и без катализатора, так при нагревании 9-иод-мета-карборана с трет-бутоксидом натрия через 96 часов в реакционной смеси образуется мета-карборан.Таким образом, наблюдаются существенные отличия в поведении иод-производных параи л/е/на-карбораиов, хотя природа появления продукта восстановления в случае мета-изомера требует отдельного изучения.Для замещенного иора-карборана с гидрокси- (3), метокси- (24) и параметилфенокси (26) группами были получены рентгеноструктурные данные (рис.8).Отметим, что структуры этого типа описаны впервые. Различие в структурах связано с длиной связи В(2)-С(1), которая в соединении 26 короче, чем в двух других соединениях.Это связанно с различной степенью обратного я-донирования с атома кислорода на разрыхляющую орбиталь связи В(2)-С(1) карборанового икосаэдра. В соединении 26 неподеленная электронная пара атома кислорода также взаимодействует с бензольным кольцом. Это становится очевидным при сопоставлении длин связей 0(13)-С(14) для соединений 26 и 24: в структуре 26 связь 0(13)-С(14) короче на 0,053 А, чем в соединении 24. Иными словами, взаимодействие неподеленной электронной пары атома кислорода с бензольным кольцом приводит к уменьшению взаимодействия ее с разрыхляюш,ей орбиталью связи В(2)-С(1).Рис.8. Структуры соединений 3, 24 и 26.Кристаллическая упаковка всех трех структур различна. В кристаллах 3 молекулы связаны между собой через 0-Н-О связи, образуя двойные слои, которые лежат в параллельных плоскостях (рис.9).Рис.9. Водородные связи в кристаллах 3.В кристалле 26 молекулы связаны слабыми межмолекулярными С-Н "к взаимодействиями, представленными на рис.10. При этом в их образовании принимают участие обе кислые незамещенные С-Н группы /зй[/>а-карборанового фрагмента.Образуются структуры, в которых каждый карборановый икосаэдр окружен двумя ароматическими циклами.Рис. 10. С-Н' п взаимодействия в кристалле соединения 26.В кристаллах 24 молекулы связаны друг с другом посредством С-Н О взаимодействий двух типов С(12)-Н(12)-0(13С) 11(12) и С(14)-Н(14А) 0(13А) (рис.11). Цепи между собой связаны только Ван-дер-Ваальсовыми взаимодействиями. / ^ [ i?'^\, ^'ЛЛВ 4"'»!?L ^ a,.J«o-/• • " r Рис.11. Водородные связи в кристаллах 24.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ Аппаратура Контроль над протеканием реакций осуществляли методами ЯМ? "В, а также с помощью тонкослойной хроматографии на пластинах Merck Silica 60 F254, проявляя пятна производных карборана 0,5%) раствором PdCla в 10%) конц. НС1/МеОН. Колоночная хроматография продуктов проводилась на силикагеле Merck 60 (4360 mesh).Н, С и В ЯМР спектры регистрировались на спектрометре Bruker АМХ-400 при частотах 400, 100,61 и 128,3 MHz, растворитель CDCI3.Рентгеноструктурный анализ проводили на трехкружном автоматическом дифрактометре с координатным детектором "Bruker SMART 1000 CCD" (Мо-Ка -излучение, графитовый монохроматор, ю-сканирование). Структуры расшифрованы прямым методом и уточнены полноматричным МНК. в анизотропном (изотропном для атомов водорода) приближении. Положения атомов водорода рассчитаны геометрически.Обработку полученных данных проводили с помощью комплекса программ SHELXTL PLUS 5 (Sheldrick G.M. SHELXTL v. 5.10, Structure Determination Software Suite, Bruker AXS, Madison, Wisconsin, 1998, USA).Элементный анализ выполнен в ИНЭОС РАН, либо на химическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова.Подготовка растворителей и реагентов Диоксан и толуол перед использованием были перегнаны над кетилом бензофенона, хранили в атмосфере аргона.Исходные NH-гетероциклы, фениламины, амиды, нафтолы и фенолы перед использованием были перекристаллизованы из соответствующих растворителей. 2-пирролидинон, морфолин, анилин были осушены и перегнаны.Петролейный эфир, диэтиловый эфир, хлороформ, этилацетат, и дихлорметан перед использованием были перегнаны. > Проведение скрининга лигандов для реакции аминирования в пробирку на шлифе, снабженной обратным холодильником, помепщли 1*10"' ммоль (27 мг) 2-1-оо/7а-карборана, 1*10'' ммоль амина (бензимидазол, индол, карбазол, морфолин), 12*10'^ ммоль основания, 5 мол. % Pd(dba)2 и необходимое количество лиганда (смотри таблицы в обсуждении). Добавляли 1 мл абсолютного диоксана.Реакционную смесь разбавляли Et20, отфильтровывали от выпавшего в ходе реакции осадка, упаривали при пониженном давлении без нагревания. Остаток растворяли в смеси CDCb с хлороформом, регистрировали спектр ЯМР "В. На основе соотношения интегралов пиков оценивали выход аминопроизводного и побочных продуктов.Проведение подбора медного катализатора для реакции аминирования В пробирку на шлифе, снабженной обратным холодильником, помещали 1*10"' ммоль (27 мг) 2-1-ийгра-карборана, 1*10" ммоль бензимидазола (12 мг), необходимое ко]гачество основания и катализатора (смотри таблицу 6 в обсуждении). Добавляли 1 мл абсолютного толуола. Перемешивали на магнитной мешалке в атмосфере аргона при 105"С в течение 72 часов.Реакционную смесь разбавляли EtiO, отфильтровывали от выпавшего в ходе реакции осадка, упаривали при пониженном давлении без нагревания. Остаток растворяли в смеси CDCb с хлороформом, регистрировали спектр ЯМР " В . На основе соотношения интегралов пиков оценивали выход аминопроизводного.Проведение подбора основания для реакции аминирования параанизидином В пробирку на шлифе, снабженной обратным холодильником, помещали 1*10" ммоль (27 мг) 2-1-/7ара-карборана, 1*10"' ммоль пара-анизидина (12 мг), основания (смотри таблицу 7 в обсуждении), 5 мол. % Pd(dba)2 и 5 % BINAP. Добавляли 1 мл абсолютного диоксана. Перемешивали па магнитной мешалке в атмосфере аргона при 100"С. Реакционную смесь разбавляли Et20, отфильтровывали от выпавшего в ходе реакции осадка, упаривали при пониженном давлении без нагревания. Остаток растворяли в смеси CDCb с хлороформом, регистрировали спектр ЯМР "В. На основе соотношения интегралов пиков оценивали выход аминопроизводного.Общая методика препаративного получения аминопроизводных карборана Все реакции проводили в атмосфере аргона. В колбу, снабженной обратным холодильником, помещали 37*10"'^ ммоль (100 мг) 2-1-иа;7а-карборана, 37*10'^ ммоль амина, 44*10"' ммоль (43 мг) трет-бутоксида натрия, 5% мол. (10,6 мг) Pd(dba)2 и 5 мол.% BINAP (11мг), 5 мл абсолютного диоксана. Перемешивали на магнитной мешалке при 100"С. Спектр ЯМР " в , М.Д.: -18,6 (d, IB, J=164 Hz), -16,0 (d, 2B, J =133 Hz), -15,1 (d, 6B, J =139 Hz),-5,1 (s, IB).Спектр ЯМР 'Н, М.Д.: 0,8-3,5 (m, 9Н, В-Н), 3,01 (s, Ш, С-Н карборана), 3,31 (s, 1Н, С-Н карборана), 7,29 (t, 1Н, J== 7Hz, бензимидазол), 7,33 (t, IH, J =7,0 Hz, бепзимидазол), 7,81 (d, Ш, J=7 Hz, бензимидазол), 7,83 (d, IH, J=7 Hz, бензимидазол), 8,07 (s, IH, бензимидазол); Вычислено для CgHigBioNs: С, 41,52; Н, 6,19; В, 41,53; N, 10,76. Найдено: С,41,61; Н, 6,28; В, 41,74; N,10,48.Масс-спектр, m/z: 260 [М+].Спектр ЯМР " В : -19,6 (d, IB, = 164 Hz), -16,6 (d, 2В, - 155 Hz), -15,5 (d, 4B, J =147 Hz), -14,7 (d, 2B, =111 Hz), -3,8 (s, IB).Спектр ЯМР 'Н: 1,5-3,4 (m, 9Н, В-Н), 2,98 (s, IH, С-Н карборана), 3,32 (s, IH, С-Н карборана), 6,63 (d, IH, J=3,3 Hz, индол), 7,19 (t, IH, J=7,6 Hz, индол), 7,29 (t, IH, J=7,6 Hz, индол), 7,36 (d, IH, J=3,3 Hz, индол), 7,65 (d, IH, J=7,6 Hz, индол), 7,93 (d, IH, J=7,6 Hz, индол).Вычислено для CoHiyBioN: С, 46,31; Н, 6,61; N, 5,40. Найдено: С, 46,26; Н, 6,53; N, 5,01.Масс-спектр: m/z 259 [М"*"].Спектр ЯМР " В : -19,1 (d, IB, J=178 Hz), -16,2 (d, 2B, J=159 Hz), -15,1 (d, 4B, J=149 Hz), -14,7 (s, 2B J=93 Hz), -4,8 (s, IB).Спектр ЯМР 'Н: 1,5- 3,3 (m, 9Н, В-Н), 3,02 (s, IH, С-Н карборана), 3,23 (s, IH, С-Н карборана), 7,09 (s, IH, имидазол), 7,12 (s, IH, имидазол), 7,71 (s, IH, имидазол).Вычислено для C5H14B10N2: С, 28,56; Н, 6,71; N, 13,32. Найдено: С, 29,02; 11,7,01; N, 12,94.Масс-спектр m/z 210 [М^]. N-(l,12-дикapбa-клoзo-дoдeкaбopaн-2-ил)кapбaзoл Метод А. Метод В. Вычислено для CnHigBioN: С, 54,34; Н, 6,19; В, 34,94; N, 4,53. Найдено: С, 54,39; Н, 6,19; В, 35,21; N,4,06.Масс-спектр: m/z 309 [М^].Спектр ЯМР ' 'В: -21,6 (s, IB), -17,4 (d, 2В, J=-178 Hz), -15,9 (d, 4B, J=157 Hz), -14,9 (d, 2B, J=137 Hz), -2,7 (s, IB).Спектр ЯМР 'Н: 1,3-3,5 (m, 9Н, В-Н), 2,85 (s, IH, С-Н карборана), 3,10 (s, IH, С-Н карборана), 3,71 (s, IH, NH), 3,78 (s, 3H, OMe), 6,80 (d, 2H, J=8,4 Hz, C6H4), 6,92 (d, 2H, J=8,4 Hz, C6H4).Вычислено для C9H19B10NO: С, 40,74; Н, 7,22; В, 40,74; N, 5,28. Найдено: С, 41,07; Н, 7,44; В, 40,40; N, 4,93.Масс-спектр: m/z 256 [М^].К-(1,12-дикарба-клозо-додекаборан-2-ил)-4-хлорбензамин Синтез проводили по общей препаративной методики, использовали 47 мг пара-хлор-анилина. Нагревали в течение 48 часов. Целевой продукт хроматографически не удалось отделить от побочного 2-гидрокси-пара-карборана (одинаковый Rf).Спектр ЯМР, " в , М.Д.: -21,4 (IB), -17,3 (2В), -16,1 (4В), -14,7 (2В), -3,4 (IB); Спектр ЯМР, 'Н, М.Д.: 1,3-3,5 ( т , 9 Н, В-Н), 2,81 (s, Ш, С-Н карборана), 3,12 (s,lH, С-Н карборана), 7,37 (d, 2Н, J=7 Hz, С6Н4), 8,54 (d, 2Н, J=7 Hz, C6H4); Масс-спектр, m/z (UH., %): 270 (100) [M^]. N-(l,12-дикapбa-клoзo-дoдeкaбopaн-2-ил)бeнзaмин Синтез проводили по общей препаративной методики, использовали 34 мг анилина.Спектр ЯМР " В : -21,6 (d, IB, J=167 Hz), -17,2 (d, 2B, J=170 Hz), -15,8 (d, 4B, J )155 Hz), -14,9 (d, 2B, J=135 Hz), -3,1 (s, IB).Спектр ЯМР 'Н: 1,5-3,2 (m, 9Н, В-Н), 2,82 (s, IH, С-Н карборана), 3,08 (s, IH, С-Н карборана), 3,90 (s, IH, NH), 6,77 (t, IH, J-7,3 Hz, Ph), 6,96 (d, 2H,J=7,7 Hz, Ph), 7,18 (m, 2H, J=7,3 Hz, J=7,7 IIz, Ph).Спектр ЯМР " В : -22,5 (d, IB, J =177 Hz), -17,9 (d, 2B, J = 173 Hz), -16,2 (d, 6B, J = 211 Hz), 1,1 (s, IB).Спектр ЯМР 'Н: 1,3-3,1 (m, 9Н, В-Н), 2,76 (s, IH, С-Н карборана), 2,95 (s,lH, С-Н карборана), 2,95 (t, 4Н, J=4,2 Hz, морфолин), 3,64 (t, 4Н, J=4,2 Hz, морфолин).Вычислено для CsHigBioNO: С, 31,42; Н, 8,35; N,6,11. Найдено: С, 31,80; Н,8,34; N, 5,82.Спектр ЯМР 'Н: 1,3-3,6 (т, 9Н, В-Н), 3,13 (s, 2Н, С-Н карборана), 7,32 (t, 2Н, J=6 Hz, бензим.), 7,82 (d, 2Н, J=7,5 Hz, бензим.), 8,09 (s, IH, бензим. ).Спектр ЯМР " С : 52,71 (2С), 112,77 (1С), 119,67 (1С), 122,20 (1С), 123,10 (1С), 125,39 (1С), 142,11 (1С), 146,89 (1С).Спектр ЯМР " В : 21,2 (d, IB, J=151 Hz), 18,4 (d, IB, J=182 Hz), 14,6 (d, 2 B, J=164 Hz), 14,0 (d,2B, J=151 Hz), 10,8 (d, IB, .T-152 Hz), 7,1 (d, 2B, J=160 Hz), 0,4 (s, IB).Вычислено для C9H16B10N2: С, 41,52; Н, 6,19; N, 10,76. Найдено: С,41,85; Н, 6,15; В, N, 10,47. N-(l,7-дикapбa-клoзo-дoдeкaбopaн-9-ил)индoл Синтез проводили по общей препаративной методики, использовали 43 мг индола.Спектр ЯМР 'Н: 1,5-3,5 (т, 9Н, В-Н), 3,04 (s, 211, С-Н карборана), 6,59 (d, 1Н, J=3 Hz, инд.) 7,13 (t, Ш, J=7,4 IIz, инд.), 7,22 (t, IH, J=7,7 Hz, инд.), 7,35 (s, IH, инд.), 7,64 (d, IH, J=7,2 Hz, инд.), 7,86 (d, IH, J=8,5 Hz, инд.).Спектр ЯМР '^C: 51,85 (2C), 104,05 (1С), 112,80 (1С), 119,52 (1С), 120,57 (1С), 121,50 (1С), 131,01 (1С), 132,57 (1С).Спектр ЯМР "В: -21,8 (d, IB, J=183 Hz), -18,9 (d, IB, J=185 Hz), -15,1 (d, 2B,J=]57 Hz), -14,2 (d, 2B, J=144 Hz), -10,8 (d, IB, J=153 Hz), -7,3 (d, 2B, J=164 Hz), 1,9 (s,lB).Спектр ЯМР 'Н: 1,5-3,8 (т, 9Н, В-Н), 3,03 (s, 2Н, С-Н карборана), 7,31 (t, 2Н, J=7,2 Hz, карбаз.), 7,47 (1, 2Н, J=7,2 Hz, карбаз.), 8,14 (d, 2Н, J=7,7 Hz, карбаз.), 8,23 (d, 2Н, .1=8,5 Hz, карбаз.).Спектр ЯМР '^С: 51,88 (2С), 113,74 (2С), 119,52 (2С), 119,60 (2С), 125,26 (2С), 125,75 (2С), 145,00 (2С).Спектр ЯМР "В: -21,0 (d, IB, J=183 Hz), -18,8 (d, IB, J-183 Hz), -15,1 (d, 2B, J-160 Hz), -13,9 (d,2B, J=145 Hz), -10,8 (d, IB, J=150 Hz), -7,3 (d, 2B, J=165 Hz), 1,3 (s, IB).Спектр ЯМР " В : -24,2 (d, IB, J=175 Hz), -19,3 (d, IB, J=182 Hz), -15,9 (d. 2B, J=168 Hz), -14,6 (d,2B, J=165 Hz), -11,2 (d, IB, J=150 Hz), -7,7 (d, 2B, J-155 Hz), 3,0 (s, IB).Спектр ЯМР 'Н: 1,4-3,3 (m, 9Н, В-Н), 2,83 (s, 2Н, С-Н карборана), 3,47 (s, 1Н, NH), 3,77 (s, ЗН, Me), 6,77 (d, 2Н, J=9,l Hz, С6Н4), 6,84 (d, 2Н, J=9,l Hz, C6H4).Спектр ЯМР " С : 50,39 (2С), 55,84 (ЗС), 114,60 (2С), 116,33 (2С), 142,28 (1С), 151,79 (1С).Вычислено для C9H19B10NO: С, 40,74; Н, 7,22; N, 5,28. Найдено: С, 40,57; Н, 7,24; N, 5,44.К-(1,7-дикарба-клозо-додекаборан-9-ил)-яяра-хлорбепзамин Синтез проводили по общей препаративной методики, использовали 47 мг пара-хлорбензамина. Нагревали в течение ПО часов, элюентом для хроматографического выделения служила смесь хлористого метилена и петролейного эфира, 1:1. Выход, рассчитанный по массе выделенного продукта, составил 57 % (57 мг), масло.Спектр ЯМР 'Н: 1,5-3,3 (9Н, мульт., В-Н), 2,86 (s, 2Н, С-Н карборана), 3,70 (1Н, s, NH), 6,82 (2 Н, d, 9,0 Hz, С6Н4), 7,11 (2Н, d, 9,0 Hz, C6H4).Спектр ЯМР '^С: 50,79 (2С), 116,33 (2С), 121,67 (2С), 128,77 (1С), 146,92 (1С).Спектр ЯМР "В: -23,6 (d, IB, J-178 Hz), -19,2 (d, IB, J=182 Hz), -15,7 (d, 2B, J-161 Hz), -14,5 (d, 2B, J=146 Hz), -11,2 (d, IB, J=143 Hz), -7,6 (d, 2B, J=149 Hz), 2,3 (s, IB).Вычислено для CgllieBioClN: С 35,62; Н 5,98; N 5,19. Найдено: С 35,48; Н 5,81; N 5,21. N-(l,7-дикapбa-клoзo-дoдeкaбopaн-9-ил)мopфoлин Синтез проводили по общей препаративной методики. Лигандом в данном случае служил 10 мол. % Ви'зР*НВр4, использовали 32 мг морфолина. Нагревали в течение 90 часов, элюентом для хроматографического выделения служила смесь хлористого метилена и этилацетата, 3:1. Выход, рассчитанный по массе выделенного продукта, составил 23 % (20 мг). Бесцветное масло.Спектр ЯМР 'Н: 1,3-3,3 (т, 9Н, В-Н), 2,75 (s, 2Н, С-Н карборана), 2,80 (t, 2Н, J=4,4 Hz, морф.), 3,67 (t, 2Н, J=4,6 Hz, морф.).Спектр ЯМР '^С: 49,70 (2С), 51,41 (2С), 67,70 (2С).Спектр ЯМР "В: -24,4 (d, IB, J=182 Hz), -19,5 (d, IB, J=178 Hz), -16,2 (d, 2B, J=l 16 Hz), -15,0 (d, 2B, .1=110 Hz), -12,3 (d, IB, J=217 Hz), -8,9 (d, 2B, J=164 Hz), 6,9 (s, IB).Вычислено для CeHigBjoNO: С, 31,42; Н, 8,35; N, 6,11. Найдено: С, 31,61; Н, 8,28; N, 6,02.Реакционную смесь разбавляли дихлорметаном, отфильтровывали от вьтавшего в ходе реакции осадка, выпаривали при пониженном давлении без нагревания. Остаток растворяли в CDCb. Затем регистрировали В ЯМР спектр полученных реакционных смесей. Выход амида оценивали, сравнивая соотношения интенсивностей сигна;юв.Перемешивали на магнитной мешалке при кипении диоксана в атмосфере аргона в течение 72 часов.Спектр ЯМР,"В, 5, м.д.: -19,7 (d, IB, J=155 Hz), -16,7 (d, 2B, J=96 Hz). -15,4 (d, 4B, J=159 Hz), -13,9 (d, 2B, J=141), -5,1 (s, IB); Спектр ЯМР, 'Н, 5, М.Д.: 1,5-3,3 ( т , 9Н, В-Н), 2,42 (s, 311, пара-бензамидный СНз), 2,76 (s. 111, карборановый С-П), 3,84 (s, 1Н, карборановый С-Н), 6,09 (s, 1Н, пара-бензамидный NH), 7,25 (d, 2Н, J=8,l Hz, пара-бензамидное бензольное кольцо), 7,71 (d, 2Н, J=8,l Hz, пара-бензамидное бензольное кольцо); Спектр ЯМР, '^С, 5, м.д.: 21,40 (пара-бензамидный Мс), 60,61 (карборановый С), 65,25 (карборановый С), 127,12 (2С бензольного кольца рядом с CONH2 группой), 129,19 (2С бензольного кольца рядом с СНз), 132,00 (С-СОМЬ), 142,22 (С-Ме), 169,81 (CONIb) Элементный анализ: Вычислено для C10H19B10NO: С, 43,30; Н, 6,90; N, 5,05.Найдено: С, 43,61; Н, 6,97; N, 4,78.Спектр ЯМР, " в , 6, М.Д.: -19,7 (d, IB, J=167 Hz), -17,1 (d, 2B, J=123 Hz), -15,7 (d, 2B, J=120 Hz), -15,0 (d, 2B, J=117 Hz) -13,7 (d, 2B, J=157 Hz), -2,8 (s, IB); Спектр ЯМР, 'Н, 5, м.д.: 1,4-3,1 (m, 9Н, В-Н), 1,6-1,8 (m, 6Н, капролактам), 1,49-2,56 ( т , 2Н, капролактам), 2,71 (s, 1Н, карборановый С-Н), 3,71 (s, 2Н, капролакгам), 4,41 (s, 1Н, карборановый С-Н); Спектр ЯМР, '"'с, 5, м.д.: 23,48 (капролактам С), 28,51 (капролактам С), 29,35 (капролактам С), 38,46 (капролактам С, СН2-СО), 49,56 (капролактам С, CH2-N-), 59,39 (карборановый С), 65,09 (карборановый С), 180,45 (капролакгам СО); Элементный анализ. Вычислено для C8H21B10NO: С, 37,63; Н, 8,29; В, 42,33; N, 5,48. Найдено: С, 37,49; Н, 8,36; В, 42,49; N, 5,34.Спектр ЯМР, " в , 5, м.д.: -19,4 (d, IB, J=168 Hz), -16,6 (d, 2B, J=159 Hz), -16,2 (d, 2B, J=162 Hz), -15,4 (d, 2B, J=170 Hz), -13,9 (d, 2B, J=159 Hz), -4,9 (s, IB); Спектр ЯМР, 'Н, 5, м.д.: 1,3-3,1 (m, 9Н, В-Н), 2,08 (quintet , 2Н, пирролидин-2-он, J=7,7 Hz), 2,38 (t, 2Н, пирролидин-2-он, J==8,2 Hz), 2,74 (s, IH, карборановый С-Н), 3,65 (t, 2Н, пирролидин-2-он, J=7,l Hz), 4,05 (s. III, карборановый C-H); Спектр ЯМР, '"^ C, 6, М.Д.: 19,90 (пирролидин-2-он С), 32,65 (пирролидин-2-он С), 50,45 (пирролидин-2-он С, CH2-NHCO), 60,35 (карборановый С), 63,69 (карборановый С), 179,54 (пирролидин-2-он СО); Элементный анализ. Вычислено для CeHnBioNO: С, 31,70; Н, 7,54; В, 47,56; N, 6,16. Найдено: С, 31,51; Н, 7,79; В, 47,26; N, 5,98.Масс-спектр, m/z: 227 [М"*^ ].Спектр ЯМР, " в , 5, м.д.: -19,8 (d, IB, J-164 Hz), -16,8 (d, 2B, J=91 Hz), -15,5 (d, 4B, J=160 Hz), -14,1 (d, 2B, J=142 Hz), -5,5 (s,lB); Спектр ЯМР, 'Н, 5, М.Д.: 1,4-3,1 (m, 9Н, В-Н), 2,68 (s, IH, карборановый С-Н), 3,60 (s, 2Н, 2-фенилацетамидный СНг), 3,68 (s,lH, карборановый С-Н), 5,29 (s, 1Н, NH), 7,27 (d, 2Н, бензольное кольцо фенилацетамидной группы, J=7,l Hz), 7,33 (t, IH, бензольное кольцо фенилацетамидной группы, J=7,3 Hz), 7,39 (t, 211, бензольное кольцо фенилацетамидной группы, J=7,2 Hz); Спектр ЯМР, '^С, 6, М.Д.: 45,16 (2-фспилацетамид, -NHCOCH2-), 60,58 (карборановый С), 65,01 (карборановый С), 127,40 (С бензольного кольца, напротив -CH2CONH-), 129,05 (2С, бензольное кольцо), 129,41 (2С, бензольное кольцо), 134,88 (С бензольного кольца, C-CHjCONH-), 174,05 (СО); Элементный анализ. Вычислено для CioHigBioNO: С, 43,30; Н, 6,90; N, 5,05.Найдено: С, 43,41; Н, 6,94; N, 4,89.Спектр ЯМР, " в , 5, м.д.: -22,2 (d, IB, J=182 Hz), -18,7 (d, IB, J=182), -15,5 (d, 2B, J=176 Hz), -14,0 (d, 2B, J=148 Hz), -11,2 (d, IB, J=149 Hz), -7,1 (d, 2B, J=164 Hz), -0,9 (s,lB); Спектр ЯМР, 'Н, б, М.Д.: 1,3-3,3 (m, 9Н, В-Н), 2,02 (s, 3 Н). 2,87 (s, 2Н, карборановый С-Н), 5,18 (s, 1Н, NH); Спектр ЯМР, '^С, 5, м.д.: 25,12 (Me, AcNH-), 51,83 (2С, карборановый), 172,81 (СО); Элементный анализ. Вычислено для C4H15B10NO: С, 23,87; Н, 7,51; N, 6,96, В,53,7].Найдено: С, 23,89; Н, 7,49; N, 6,69, В, 53,57.Спектр ЯМР, " в , 5, М.Д.: -22,2 (d, IB, J=180 Hz), -18,7 (d, IB, J=182 Hz), -15,5 (d, 2B, J=174 Hz), -14,2 (d, 2B, J-145 Hz), -11,2 (d, IB, J=149 Hz), -7,1 (d, 2B, J-163), -0,8 (s, IB); Спектр ЯМР, 'Н, 5, м.д.: 1,5-3,3 (m, 9Н, В-Н), 2,84 (s, 2Н, карборановый С-Н), 3,60 (s, 2Н, 2-фенилацетамидная СНг-группа), 5,16 (s, 1Н, NH), 7,27 (d, 2Н, бензольное кольцо, J=6,4 Hz), 7,29 (t, IH, бензольное кольцо, J=6,5 Hz), 7,36 (t, 2H, бензольное кольцо, J=7,l Hz); Спектр ЯМР, '^C, 6, м.д.: 45,09 (PhCHjCONH-), 51,84 (карборановый С), 127,09 (С бензольного кольца, напротив -CH2CONH-), 128,86 (2С, бензольное кольцо), 129,46 (2С, бензольное кольцо), 135,49 (С бензольного кольца, C-CII2CONH-), 173,61 (СО); Элементный анализ. Вычислено для CjoHigBioNO: С, 43,30; Н, 6,90; N, 5,05.Найдено: С, 43,52; Н, 6,67, N, 4,79.Спектр ЯМ?, " в , 5, М.Д.: -21,9 (d, IB, J=180 Hz), -18,6 (d, IB, J=182 Hz), -15,4 (d, 2B, J=173 Hz), -13,8 (d, 2B, J=148 Hz), -11,1 (d, IB, J=150 Hz), -6,9 (d, 2B, J=162 Hz), -0,4 (s, IB); Спектр ЯМР, 'H , 5, М.Д.: 1,3-3,5 (m, 9H, B-H), 2,38 (s, 3H, пара-метил-бензамидный СИз), 2,91 (s, 2H, карборановый С-Н), 5,91 (s, Ш, NH), 7,22 (d, 2H, J=8,3 Hz), 7,72 (d, 2H, J=8,2 Hz); Спектр ЯМР, '^C, 6, М.Д.: 21,42 (CH3-C6H4-), 51,93 (карборановый С), 127,22 (2C рядом с CONH2 группой), 129,07 (2С рядом с СНз группой), 132,57 (C-CONHj), 141,68 (С-Ме), 169,46 (CONH2); Элементный анализ. Вычислено для CjoHigBioNO: С, 43,30; Н, 6,90; N, 5,05; В, 38,98. Найдено: С, 43,14; И, 6,91; N, 4,99; В, 38,87.Реакционную смесь разбавляли Et20, отфильтровывали от выпавшего в ходе реакции осадка, упаривали при пониженном давлении. Остаток растворяли в смеси CDCI3 с хлороформом, регистрировали спектр ЯМР ' 'В. На основе соотношения интегралов пиков оценивали выход.Методика получения малых количеств ариловых простых эфиров пара-карборана Все реакции проводили в атмосфере аргона. В пузырек помещали 0,4 ммоль фенола, 0,3 ммоль (60% суспензия в минеральном масле, 12,0 мг) гидрида натрия, добавляли 0,7 мл абсолютного диоксана и нагревали под септой, проткнутой иглой в течение 30 минут при 90"С. Затем пузырек охлаждали, и добавляли 2-иод-пй/7а-карборан (27 мг, 0,1 ммоль), Pd(dba)2 (2,8 мг, 5 мол. %), BINAP (3,1 мг, 5 мол. %) и 0,3 мл диоксана.Реакционную смесь разбавляли дихлорметаном, отфильтровывали от выпавшего в ходе реакции осадка, выпаривали при пониженном давлении без нагревания. Остаток растворяли в CDCI3. Затем регистрировали " В ЯМ? спектр полученных реакционных смесей. Выход эфира оценивали, сравнивая соотношения интенсивностей сигналов.После эгого реакционную смесь разбавляли дихлорметаном, отфильтровывали от выпавшего в ходе реакции осадка, выпаривали при пониженном давлении без нагревания и делили на хроматографической колонке (h=10cM, 0=2см, Merck SiOi 40-60 мкм)-

выводы

1 Впервые проведено каталитическое аминирование 2-иод-/ш/?я-карборана и 9-иод-мета-карборана NH гетероциклами, анилинами и морфолином. Получены и охарактеризованы неизвестные ранее B-N производные. Изучено влияние природы каталитической системы, типа основания и структуры субстратов на ход реакции. Показано, что для аминирования иод-карборанов NH гетероциклами и анилинами наиболее оптимальной каталитической системой является Pd(dba)2/BINAP, для аминирования морфолином Pd^ba^/PBu^HBF^ Установлено, что 9-нод-мета-карборан менее реакционноспособен в реакции аминирования, чем 2-иод-пара-карборан.

2 Установлено, что при использовании Bu'ONa в качестве основания в реакциях аминирования, кроме целевого продукта образуется побочный 2-гидрокси-ш//?а-карборан. На основе этого предложен простой метод синтеза 2-гидрокси-ийгря-карборана по реакции иодкарборана с трет-бутилатом натрия.

3 Впервые осуществлено палладий-катализируемое амидирование 9-под,-мета- и 2-иод-ияра-карборана алифатическими, циклическими и ароматическими амидами. Показано, что 9-иод-;ие»?я-карборан проявляет почти такую же активность в этой реакции, как и 2-иод-ия/?д-карборан.

4 Разработан палладий-катализируемый метод получения метокси-ло/?я-карборана и ароматических эфиров гидрокси-иора-карборана. Получены и охарактеризованы ранее неизвестные В-0 производные.

5 Получены данные рентгеноструктурного анализа для 9 соединений со связью B-N или В-О и рассмотрены особенности их строения.

1. Beletskaya I.P., Bregadzc V.I., Kabylaev K.Z., Zhigareva G.G., Petrovskii P.V., Glukhov I.V., Starikova Z.A. Palladium-catalyzed animation of 2-iodo-para-carborane // Organometallics, 2007, 26(9), p.2340-2347.

2. Mukhin S.N., Kabytaev K.Z., Zhigareva G.G., Glukhov I.V., Starikova Z.A., Bregadze V.I., Beletskaya I.P. Catalytic amidation of 9-iodo-m-carborane and 2-iodo-p-carborane at a boron atom // Organometallics, 2008, 27(22), p.5937-5942.

3. Белецкая И.П., Брегадзе В.И., Кабытаев К.З., Жигарева Г.Г. Палладий-катализируемое аминирование 2-иод-па/?а-карборана // XVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, Москва, 2007, том 1, стр.125.

4. Beletskaya I.P., Bregadze V.I., Kabytaev K.Z., Zhigareva G.G., Petrovskii P.V., Starikova Z.A. Pd-catalyzcd amination of carboranes at boron atom // XXII international conference on Organometallic Chemistry, Book of abstracts, Zaragoza, 2006, p. 646.

5. Bregadze V.I., Beletskaya I.P., Kabytaev K.Z., Zhigareva G.G. Palladium-catalyzed amination and amidation of iodocarboranes // XIIIIMEBORON, Spain, 2008, IL B04.

6. Кабытаев К.З. Палладий-катализируемое аминирование 2-1-пара- и 9-1-мета-карборанов. // Материалы Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2005», Москва, 2005, том 1, с. 149.

7. Мухин С.Н., Кабытаев К.З. Синтез новых производных карборанов со связью В-элемент (О, N) // Материалы Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2008», Москва, 2008, с.485.

8. Valliant J.F., Guenther K.J., King A.S., Morel P., Schaffer P., Sogbein O.O., Stephenson K.A. The medicinal chemistry of carboranes // Coord. Chem. Rev., 2002, 232(1-2), p. 173-230.

9. Hawthorne M.F., Maderna A. Applications of Radiolabeled Boron Clusters to the Diagnosis and Treatment of Cancer// Chem. Rev. 1999, 99(12), p.3421-3434.

10. Abd-El-Aziz A.S., Carraher Ch.E., Pittman Ch.U., Zeldin J.M. Macromolecules Containing Metal and Metal-Like Elements, Volume 8, Boron-Containing Particles, 2007, p.206.

11. Youn-Sang Bae, Farha O.K., Spokoyny A.M., Mirkin Ch.A., Hupp J.T., Snurr R.Q., Carborane-based metal-organic frameworks as highly selective sorbents for CO2 over methane // Chem. Commun., 2008, 35, p.4135^1137.

12. Brown D. A., Colquhoun H. M., Daniels J. A., Hugh MacBride J. A., Stephenson I. R., Wade K. Polymers and Ceramics based on Icosahedral Carboranes // J. Mater. Chem., 1992, 2(8), p.793-804.

13. Armistead J.P., Houser E.J., Keller T.M., Diacetylene-siloxane-carborane thermosets and ceramic precursors // Appl. Organomet. Chein., 14( 5), p.253 260

14. Douglass A.G., Czuprynski K., Mierzwa M., Kaszynski P. An assessment of carborane-containing liquid crystals for potential device application // J. Mater. Chcm., 1998, 8(11), p.2391-2398.

15. Guo-Xin Jin Advances in the chemistry of organometallic complexes with 1,2-dichalcogenolato-o-carborane ligands // Coord. Chem. Rev., 2004, 248(7-8), p.587-602.

16. Vives G., Tour J. M. Synthesis of Single-Molecule Nanocars // Acc. Chem. Res., 2009, 42 (3), p.473^487.

17. Morin J.F., Sasaki Т., Shirai Y., Guerrero J.M., and Tour J.M., Synthetic Routes toward Carborane-Wheeled Nanocars // J. Org. Chem., 2007, 72(25), p.9481-9490.

18. Wang H.P., Wang Y.R., Li H.W., Xie Z.W. Synthesis, structural characterization, and olefin polymerization behavior of group 4 metal complexes with constrained-geometry carborane ligands // Organometallics, 2001, 20(24), p.5110-5118.

19. Xie Z.W. Group 4 metallocenes incorporating constrained-geometry carboranyl ligands // Coord. Chem. Rev., 2006, 250(1-2), p.259-272.

20. Kato Т., Reed Ch.A., Putting tert-Butyl Cation in a Bottle // Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43(22), p.2908-2911.

21. Реутов О. А., Белецкая И. П., Бутин К. П. СН-Кислоты, Наука, 1980, 248 стр.

22. Viias С., Teixidor R. В. F., Casab J. Dimethoxyethane as a Solvent for the Synthesis of C-Monosubstituted o-Carborane Derivatives // Inorg. Chem., 1995, 34(14), p.3844-3845.

23. Shatenshtein A. I., Zakharkin L. I., Petrov E. S., Yakovleva E. A., Yakushin F. S., Vukmirovich Z., Isaeva G. G., Kalinin V. N. The equilibrium and kinetic acidities of isomeric carborane methines // J. Organomet.Chem., 1970, 23, p.313-322.

24. Nakamura H., Aoyagi K., Yamamoto Y. o-Carborane as a Novel Protective Group for Aldehydes and Ketones // J. Org. Chem., 1997, 62(4), p.780-781.

25. Reiner J.R., Alexander R.P., Schroeder H., A New Series of Organoboranes. VIII. The Reaction of Phosgene with the Dilithium Salts of o- and m-Carborane // Inorg. Chem., 1966, 5(8), p. 1460-1462.

26. Grafstein D, Bobinsky J., Dvorak J, Paustian J.E., Smith H.F., Karlan S.I., Vogel C., Fein M.M. Carboranes. IV. Chemistry of Bis-(l-carboranylalkyl) Ethers // Inorg. Chem., 1963, 2 (6), p.l 125-1128.

27. Beletskaya, I.P., Bregadze, V.I., Osipov, S.N., Petrovskii, P.V., Starikova, Z.A., Timofeev, S.V., New Nonnatural a-Amino Acid Derivatives with Carboranyl Fragments in a- and p-Positions Synlett, 2004, 7, p. 1247-1249.

28. Kazantsev A.V., Otrashchenkov E.A., Aksartov M.M., Some Specific Features of Conjugate Addition Reactions with Lithium and Magnesium o-Carborane Derivatives // Russ. J. Org. Chem., 2004, 40(3), p.364-367.

29. Barnett-Thamattoor, L., Zheng, G.-X., Ho, D. M., Jones, M., Jr., Jackson J. E. Reactions of 1,2-Dehydro-o-carboranc with Thiophenes. Cycloadditions and an Easy Synthesis of "Benzo-o-carboranes // Inorg. Chem., 1996, 35(25), p.7311-7315.

30. Shaowu Wang, Qingchuan Yang, T.C.W. Мак, Zuowei Xie Synthesis of a New Versatile Ligand and Its Applications in Organolanthanide Chemistry // Organometallics, 2000, 19(3), p.334-343.

31. Johnson S.E., Gomez F.A., Hawthorne M.F., Mackenzie J.D., Thome K.J. Organofunctionalized derivatives of o-carborane as molecular precursors to non-oxide ceramics of boron // Eur. J. Solid. State Inorg. Chem., 29, 1992, p.l 12-125.

32. Boone J.L., Brotherton R. J., Petterson L. L. o-Carboranyl Derivatives of Boron Compounds // Inorg. Chem., 1965, 4(6), p.910-912.

33. Semenuk N.S., Papetti S., Schroeder H., Icosahedral carboranes. X. Carborane bis(sulfenyl chlorides) as polymer intermediates // Inorg. Chem., 1969, 8(11), 2441-2444.

34. Zaborowski R., Cohn K. Preparation of bis(dimethylarsino)-o-carborane and related compounds // Inorg. Chem., 1969, 8 (3), p.678-680.

35. Shikuo Ren, Zuowei Xie A Facile and Practical Synthetic Route to 1,1 '-Bis(o-carborane) // Organometallics, 2008, 27 (19), p.5167-5168.

36. Qiu Z.Z, Xie Z.W. Nickel-mediated coupling reactions of carboryne with alkencs: A synthetic route to alkenylcarboranes // J. Am. Chem. Soc., 2006, 128(24), p.7728-7729.

37. Longato В., Bresadola S., Ilydridoalkyl- and hydridoalkenyliridium(III) complexes formed in the reaction of (carborane)iridium(III) dihydrides with alkenes and alkynes // Inorg. Chem., 1982, 21(1), p.168-173.

38. Saxena A.K., Ilosmane N.S. Recent advances in the chemistry of carborane metal complexes incorporating d- and f-block elements // Chem. Rev., 1993, 93 (3), p.1081-1124.

39. Захаркин Л.И., Калинин В. Н. Синтез бареновых и необареновых аминов // Ж. Общ. Хим., 1965, 35, стр. 1882-1884.

40. Heying Т. L., Ager J. W. J., Clark S. L., Alexander R. P., Papetti S„ Rcid J. A., Trotz S. I. A New Series of Organoboranes. III. Some Reactions of 1,2-Dicarbaclovododecaborane(12) and its Derivatives // Inorg. Chem., 1963, 2 (6), p. 1097-1105.

41. Kasar R. A., Knudsen G. M., Kahl S. B. Synthesis of 3-Amino-1-carboxy-o-carborane and an Improved, General Method for the Synthesis of All Three C-Amino-C-carboxycarborancs // Inorg. Chem., 1999, 38 (12), p.2936-2940.

42. Kahl S.B., Kasar R.A., Simple, High-Yield Synthesis of Polyhedral Carborane Amino Acids //J. Am. Chem. Soc. 1996, 118(5), p.1223-1224.

43. Захаркин Л.И. Жигарева Г.Г. Простой способ получения l-Nffi-орто- и 1-ЫН2-мета-карборанов// Изв. АН СССР, Сер. Хим., 1989, 3, стр. 193-194.

44. Blanch R.J., Bush L.C., Jones М. J. Carboranylnitrenes // Inorg. Chem., 1994, 33 (2), p. 198199.

45. Kauffman J. M., Green J., Cohen M. S., Fein M. M., Cottrill E. L. Nitrosocarboranes from Nitrosyl Chloride//J. Am. Chem. Soc., 1964, 86(19), p.4210-4211.

46. Fox M.A., MacBride H.J.A., Peace R.J., Clegg W., Elsegood M.R.J., Wade K. New synthetic and structural studies on nitroso-ortho-carboranes RCB10H10CNO and bis(ortho-carboranyl)amines (RCB10H,oC)2NH (R = Ph or Me) // Polyhedron, 2009, 28(4), p.789-795.

47. Поляков Л.А., Билевич K.A., Брегадзе В.И., Охлобыстин О.Ю., Синтез триазенов и аминов карборанов // Изв. АН СССР, Сер. Хим., 1972, 8, стр. 1895-1895.

48. Crabtree R., Mingos M., Comprehensive Organometallic Chemistry III, From Fundamentals to Applications, Elsevier, 2006 p.9000.

49. Gregor V., Herma'nek S., Ples"ek J., Chem of boranes 15, Preparation of 1-ethoxy-o-carborane// Collcct. of Czech. Chem. Com., 1968, 33(3), p.980-983.

50. Zharov 1., Saxena A., Michl J. C-Hydroxydicarba-closo-dodecaboranes // Inorg. Chem., 1997, 36 (26), p.6033-6038.

51. Ohta K., Goto Т., Yamazaki H., Pichicrri F., Endo Y., Facile and Efficient Synthesis of C-Hydroxycarboranes and C,C'-Di hydroxycarboranes // Inorg. Chem., 2007, 46 (10), p.3966-3970.

52. Malan C., Morin C. Synthesis of unsymmetrical C-disubstituted para-carboranes: Access to functionalized carboranyl-boronic acid and carboranol // Tetr.Lett., 1997, 38(37), p.6599-6602.

53. Schleyer P.R., Najafian K. Stability and Three-Dimensional Aromaticity of closo-Monocarbaborane Anions, CBn.Hn-, and closo-Dicarboranes, C2Bn-2Hn // Inorg. Chem., 1998, 37(14), p.3454-3470.

54. King R.B. Three-Dimensional Aromaticity in Polyhedral Boranes and Related Molecules // Chem. Rev., 2001, 101 (5), p.l 119-1152.

55. Граймс P. Карбораны (пер. с англ.), «Мир», Москва, 1974, 264 сгр.

56. Jiang W., Knoblcr C.B., Mortimer M.D., Ha M.F., A Camouflaged Icosahedral Carborane: Dodecamethyl-l,12-dicarba-closo-dodecaborane(12) and Related Compounds // Angew. Chem., Int. Ed. Engl., 1995, 34(12), p. 1332-1334.

57. Grushin V.V. Carboranylhalonium Ions: From Striking Reactivity to a Unified Mechanistic Analysis of Polar Reactions of Diarylhalonium Compounds // Acc. Chem. Res., 1992, 25(11), p.529-536.

58. Grushin V.V., Demkina I. I., Tolstaya T.P., Reactions of Aryl(carboranyl)iodonium Cations with the Fluoride Anion. Synthesis of Icosahedral o-Carboran-9-yl, m -Carboran-2-yl, and p-carboran-2-yl Fluorides // Inorg. Chem., 1991, 30 (25), p.4860-4863.

59. Grushin V.V., Demkina I.I., Tolstaya T.P., Unified Mechanistic Analysis of Polar Reactions of Diaryliodonium Salts // J. Chem. Soc. Perkin Trans. 2, 1992, p.505-511.

60. Грушин В.В., Толстая Т.П., Лисичкина И.Н., Арилирование анионов борфторидом дифенилиодония в двухфазной системе // Изв. АН СССР, Сер. Хим., 1982, 9, 2175-2176.

61. Захаркин Л.И., Калинин В.Н., Синтез В-аминобаренов через дианионы дикарбадодекаборанов // Изв. АН СССР, Сер. Хим., 1967, 11, стр. 2585-2586.

62. Братцев В.А., Станко В.И., Нуклеофильное замещение гидрид-иона в баренах // Ж. Общ. Хим., 1969, 39(9), стр. 2144-2144.

63. Zakharkin L.I., Kalinin V.N., Gedymin V. V. Synthesis and some reactions of 3-amino-o-carboranes // J. Organomet. Chem., 1969, 16, p.371-379.

64. Захаркин Л.И., Калинин В.И., Гедимин В.В., Синтез 1,2-бис-(В-амино-орто-карборанил)этана и 1,4-бис-(В-амино-орто-карборанил)бензола // Изв. АН СССР, Сер. Хим. 1976, 7, стр. 1669-1670

65. Zakharkin L.I., Kalinin V.N., Gedymin V.V., Synthesis of 2-carboxy-, 2-amino- and 2-hydroxy-derivatives of l,7-dicarba-closo-docecaboranes(12) // Synth in Inorg. and Met-Org. Chem., 1973, 3, p. 93-99.

66. Калинин B.H., Кобелькова Н.И., Захаркин Л.И., Электронные эффекты 9-м- и 2-п-карборанильных групп // Ж. Общ. Хим., 1980, 50(4), стр.919-922.

67. Grushin V.V., Bregadze V.I., Kalinin V.N., Synthesis and properties of carborane(l2) containing boron-element bonds J. Organomet. Chem. Library, Organomet. Chem. Reviews, Elsevier, 1988, 20,p.l-68.

68. Захаркин Л.И., Жигарева Г.Г., Литонина Е.И., Окисление амино-орто-карборана // Ж. Общ. Хим., 1982, 52(10), стр.2367-2367.

69. Zakharkin L.I., Kalinin V.N., Rys E.G., Synthesis of 2- and 4-amino-l,7-dicarba-closo-dodecaboranes from 3-amino-l,2-dicarba-closo-dodecoborane // Synt. and Reactive, in Inorg. andMet-Org. Chem., 1975, 5(4), p.257-266.

70. Захаркин Л.И. Калинин В.Н., Гедымин В.В., Синтез бис(карборанил)амина и арил(карборанил)аминов // Ж. Общ. Хим., 1974, 44(3), стр.708-709.

71. Krasnov V. P., Levit G. L., Charushin V. N., Grishakov A. N., Kodess M. I., Kalinin V. N., Ol'shevskaya V. A., Chupakhin O. N .Enantiomers of 3-amino-l-methyl-1,2-dicarba-closo-dodecaborane // Tetrahedron: asymmetry, 2002, 13(16), p. 1833-1835.

72. Захаркин Л.И. Подвисоцкая Л.С. Калинин В.Н, Получение оксибаренов при действии азотной кислоты на барены // Известия АН СССР, Сер. Хим. 1965, №9, стр. 1713-1713

73. Захаркин Л.И., Калинин В.Н., Подвисоцкая Л.С., Действие азотной кислоты на барены //Ж. Общ. Хим., 1966, 36(10), стр. 1786-1789.

74. Станко В.И., Братцев В.А., Овсянников Н.Н., Климова Т.П., Окислительное гидроксилирование о-, м- и п-карборанов(12) // Ж. Общ. Хим., 1974, 44(11), стр.2482-2489.

75. Захаркин Л.И., Калинин В.Н., Гедымин В.В., Некоторые реакции 3-окси-орто-карборанов // Ж. Общ. Хим., 1970, 40(12), стр.2653-2659.

76. Peymann Т., Herzog A., Knobler С.В., Hawthorne M.F., Aromatic Polyhedral hydroxyborates: bridging boron oxides and boron hydrides // Angew. Chem. Int. Ed. 1999, 38(8), p 1062-1064.

77. Herzog A., Knobler C.B., Hawthorne M.F., Synthesis, structure and reactivity of closo-2,3,4,5,6,7,8,9,10,1 l-decahydroxy-l,12-bis(sulfonic acid)-l,12-dicarbadodccaborane(12) // J. Am. Chem. Soc., 2001, 123(51), p.12791-12797.

78. Захаркин Л.И., Ковредов А.И., Ольшевская В.А., Шаугумбекова Ж.С. Новый метод введения органической группы к атому бора карборанов. // Изв. АН СССР, Сер. Хим., 1980, 34, стр.1691-1691.

79. Zakharkin L.I., Kovredov A.I., Ol'shevskaya V.A., Shaugumbekova Zh.S. Synthesis of B-organo-substituted 1,2-, 1,7- and 1,12-dicarbaclosododecaboranes. // J. Organomet. Chem., 1982. 226, p.217-222.

80. Захаркин Л.И., Ковредов А.И., Ольшевская В.А. Получение 9-винил- и 9-этинил-орто-и мета-карборанов // Изв. АН СССР, Сер. Хим., 1980, 34, стр.809-812.

81. Rojo I, Teixidor F„ Kivekas R., Sillanpaa R., Vinas C., Methylation and Demethylation in Cobaltabis(dicarbollide) Derivatives // Organometallics, 2003, 22 (23), p.4642-4646

82. Peymann Т., Knobler С. В., Hawthorne М. F., Synthesis of Alkyl and Aryl Derivatives of CI0S0-B12H122" by the Palladium-Catalyzed Coupling of closo-Bi2HnI2" with Grignard Reagents // Inorg. Chem., 1998, 37 (7), p. 1544-154.

83. Li J., Logan C.F., Jones M. Jr. Simple syntheses and alkylation reactions of 3-iodo-o-carborane and 9,12-diiodo-o-carborane. // Inorg. Chem., 1991, 30(25), p.4866-4868.

84. Захаркин Л.И., Ольшевская B.A., Жигарева Г.Г. Синтез В-органил-о- и м-карборанов реакцией кросс-сочетания В-иод-о- и м-карборанов с цинкорганическими соединениями при катализе комплексами палладия. // Ж. Общ. Хим., 1998, 68, стр. 975-977.

85. Beletskaya I.P., Bregadze V.I., Ivushkin V.A., Petrovskii P.V., Sivaev I.B., Sjoberg S., Zhigareva G.G. New B-substituted derivatives of m-carborane, p-carborane, and cobalt bis(l,2-dicarbollide) anion // J. of Organom. Chem., 2004, 689, p.2920-2929.

86. Wei Jiang, Knobler C.B., Curtis C.E., Mortimer M.D., Hawthorne M. F. Iodination Reactions of Icosahedral para-Carborane and the Synthesis of Carborane Derivatives with Boron- Carbon Bonds // Inorg. Chem. 1995, 34(13), p.3491-3498.

87. Beletskaya LP., Bregadze V.I., Ivushkin V. A., Zhigareva G. G., Petrovskii P. V., Sivaev I. В., Palladium-Catalyzed Alkynylation of 2-Iodo-p-carboranes and 9-Iodo-m-carboranes // Russ. J. Org. Chem., 2005, 41(9), p. 1359-1366.

88. Захаркин Л.И., Балагурова E.B., Лебедев B.H. Исследование реакции кросс-сочетания по Сузуки в карборановом ряду // Жури. Орг. Хим., 1998, 68(6), стр.972-974.

89. Eriksson L., Beletskaya I.P., Bregadze V.I., Sivaev I.B., Sjoberg S. Palladium-catalyzcd cross-coupling reactions of arylboronic acids and 2-I-p-carborane // J. Organomet. Chem., 2002, 657(1-2), p.267-272.

90. Winberg K.J., Mume E., Tolmachev V., Sjoberg S. Radiobromination of closo-carboranes using palladium-catalyzed halogen exchange // J. Label. Compd. Radiopharm., 2005, 48(3), p. 195-202.

91. Eriksson L., Winberg K.J., Clare R.T., Sjoberg S. Palladium-Catalyzed Heck Reactions of Styrene Derivatives and 2-Iodo-p-carborane. // J. Org. Chem., 2003, 68(9), p.3569-3573.

92. Marshall W.J., Young R.J. Jr., Grushin V.V. Mechanistic Features of Boron-Iodine Bond Activation of B-Iodocarboranes // Organometallics, 2001, 20(3), p.523-533.

93. Vinas C., Barbera G., Teixidor F. The B-l activation in o-carborane clusters: their fate towards B-H. Easy synthesis of 7,10-C2B10Hi3." // J. Organomet. Chem., 2002, 642, (1-2), p.16-19.

94. Roscoe J. S., Kongpricha S., Papetti S. Icosahedral carboranes. XIV. Preparation of boron-substituted carboranes by boron-insertion reaction//Inorg. Chem., 1970, 9(6), p. 1561-1563.

95. Bclctskaya I.P., Davydov D.V., Moreno-Manas M. Pd- and Cu-catalyzed selective arylation of benzotriazole // Tetrahedron Lett., 1998, 39(31), p.5617-5620.