Особенности реакций тиофенов с хлорангидридом янтарной кислоты и некоторые превращения 1,4-ди(2-тиенил)бутан-1,4-дионов тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

На правах рукописи

СМИРНОВ Василий Игоревич

Особенности реакций тиофенов с хлорангидридом янтарной кислоты и некоторые превращения 1,4-ди(2-тиенил)бутан-1,4-дионов

02.00.03 - Органическая химия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

3 1 ОКТ 2013

Москва - 2013

005536295

Работа выполнена на кафедре органической химии им. И.Н. Назарова Московского государственного университета тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова.

Научный руководитель:

доктор химических наук, профессор

Беленький Леонид Исаакович

ОФипиальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор кафедры органической химии

Российского университета дружбы народов. Солдатенков Анатолий Тимофеевич

кандидат химических наук, научный сотрудник лаборатории хламидиоза Государственного учреждения

Научно-исследовательского института эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф.Гамалеи РАМН

Луйксаар Сергей Игоревич

Ведущая организация: Химический_факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова.

Защита диссертации состоится «25» ноября 2013 г. в 15 часов на заседании Диссертационного Совета Д 212.120.01 при Московском государственном университете тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова по адресу: 119571, Москва, пр. Вернадского, д. 86.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке по адресу: 119571, Москва, пр. Вернадского, д. 86.

Автореферат разослан «23 » октября 2013 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета кандидат химических наук,

старший научный сотрудник

Лютик А.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы. Тертиенил, его олигомеры и полимеры в последнее время являются объектами активных исследований. Особенно интерес к подобным соединениям возрос с началом внедрения технологий типа OLED (Organic Light-Emilting Diode — органический светоизлучающий диод).

Кроме того, полимеры на основе такого рода соединений применяются в производстве современных аккумуляторов и рассматриваются как очень перспективный конструкционный материал в наноустройствах. Также есть данные об использовании подобных соединений в качестве сенсоров и биосенсоров. Имеются сведения и о биологической активности некоторых производных тертиенила, в том числе противораковой активности.

Подавляющее количество научных статей и технических разработок сфокусировано исключительно на тертиениле и политиофенах, тогда как их аналоги, содержащие один и больше пиррольных либо фурановых циклов вместо тиофеновых, крайне мало изучены. В то же время синтез и изучение свойств таких аналогов, особенно 2,5-бис(2-тиенил)пирролов, несомненно актуальны для создания новых фотоактивных соединений, а также органических проводников и полупроводников.

Ключевым классом соединений для синтеза 2,5-дизамещенных фуранов, тиофенов и пирролов являются 1,4-дизамещенные-1,4-дионы, так как их конденсации в соответствующие пятичленные гетероциклы проходят селективно и с высокими (часто количественными) выходами. Таким образом, исследование методов их получения является актуальной проблемой.

Цель паботы. Целью диссертационной работы являлось подробное изучение влияния условий на протекание реакций хлорангидрида янтарной кислоты с тиофенами, выделение всех основных продуктов реакций и выявление причин их образования, а также исследование различных реакций элеюрофильного замещения в 2,5-бис(2-тиенил)пирролах и некоторых превращений продуктов этих реакций с целью получения различных замещенных производных указанных трициклических соединений как основы для новых органических материалов.

Научная новизна. Впервые подробно исследовано взаимодействие хлорангидрида янтарной кислоты с различными монозамещенными тиофенами в условиях реакции Фриделя-Крафтса. Впервые выделены все основные продукты реакции, структура которых установлена с помощью современных физико-химических методов.

Изучено влияние строения реагентов и условий реакций на мольное соотношение продуктов. С помощью квантово-химических методов исследованы причины преимущественного образования определенных продуктов в зависимости от природы

заместителя в тиофеновом кольце. Предложен возможный механизм протекания этих превращений.

Для 3-бромтиофена обнаружена необычная ориентация реакции с сукцинилхлоридом. С помощью встречного синтеза установлено мольное соотношение основных продуктов этой реакции - изомерных 1,4-(бромтиенил)бутан-1,4-дионов.

Для М-алкил-2,5-бис(2-тиенил)пирролов изучены некоторые реакции элекгрофильного замещения, прежде всего, формилирование и ацетилирование. На основе продуктов указанных реакций получены алкил- и гидроксиметилзамещенные трициклические соединения. Кроме того, в условиях реакций гидроксиметилирования и фенилгидроксиметилирования вместо ожидаемых замещенных дитиенилпирролов выделены более сложные полициклические соединения.

Практическая значимость. Установление строения и причин образования побочных продуктов реакций сукцинилхлорида с тиофенами в присутствии кислот Льюиса открывает новые возможности для оптимизации процессов получения ключевых интермедиатов в синтезе перспективных трициклических систем типа тертиенила, 2,5-бис(2-тиенил)пирролов и -фуранов как основных структурных единиц органических проводников и полупроводников, а также перспективных фотохромных соединений.

Получены производные 2,5-ди(2-тиенилпирролов), которые представляют интерес для получения электропроводящих материалов и могут служить компонентами органических светоизлучающих диодов, выявлены возможности оптимизации некоторых реакций, приводящих к их образованию.

Апробация работы. Материалы диссертации представлены на Международной конференции по химии азотсодержащих гетероциклов. (Харьков, Украина 2006 г.), XI Всероссийской конференции «Карбонильные соединения в синтезе гетероциклов», посвященной 100-летию Саратовского государственного университета имени Н.Г.Чернышевского и 100-летию со дня рождения проф. A.A. Пономарева (Саратов 2008 г), II Всероссийской конференции (с международным участием). «Успехи синтеза и комплексообразования», посвященной памяти проф. Н.С. Простакова (Москва 2012 г).

Публикации. Основное содержание работы изложено в 4 научных статьях в журналах, рекомендованных ВАК и 3 тезисах на научных конференциях.

Структура и объем работы. Диссертационная работа общим объемом 112 страниц состоит из введения, литературного обзора, обсуждения полученных результатов, экспериментальной части, выводов, списка литературы и приложения. Диссертация содержит 55 схем, 11 таблиц и 2 рисунка. Список литературы включает 137 публикаций.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Обсуждению результатов диссертационного исследования предшествует литературный обзор, посвященный реакции ацилирования аренов хлорангидридами дикарбоновых кислот, свидетельствующий о целесообразности более глубокого изучения особенностей протекания подобных реакций на примере замещенных тиофенов, так как до сего момента не было работ, специально посвященных данной проблеме, несмотря на достаточно широкое применение подобных реакций для синтеза различных симметричных 1,4-дизамещенных 1,4-бутандионов.

Исследовалась реакция ацилирования монозамещенных тиофенов хлорангидридом янтарной кислоты в условиях реакции Фриделя-Крафтса.

Исследование включало в себя варьирование условий реакции, соотношения реагентов, выделение побочных продуктов реакции, а также их идентификацию.

Квантово-химическими методами исследовалась стабильность предполагаемых интермедиатов реакции с целью установления причин необычной направленности данных реакций.

Кроме того, исследовалось поведение 2,5-дитиенилпирролов в реакциях с различными электрофильными реагентами и возможность различных модификаций продуктов этих реакций.

1. Исследование особенностей реакции ацилирования тиофенов хлорангидридом янтарной кислоты.

Прежде всего в диссертационной работе подробно изучались особенности протекания реакции ацилирования тиофенов сукцинилхлоридом, так как продукты этой реакции - 1,4-дитиенилзамещенные бутан- 1,4-дионы 1а-с - являются чрезвычайно ценными исходными соединениями для синтеза различных трициклических систем.

Я= а Н, Ь Ме, с Вг.

Несмотря на то, что выход целевого продукта в подобных реакциях не превышал 60%, а чаще был ниже 50%, ранее никто не изучал причины относительно низкой эффективности метода, также не были выделены побочные продукты реакции.

Нами предполагались два возможных объяснения причин выделения дикетонов со столь небольшими выходами.

1а-с

1) Неполная конверсия полупродукта реакции - хлорангидрида 4-тиенил-4-оксобутановой кислоты 2а, который в процессе обработки реакционной смеси переходил в соответствующую кислоту За. (схема 1). Естественно, что при этом количество целевого дикетона 1а падает. Такая кислота могла быть частично или полностью потеряна в процессе дальнейшей обработки и очистки ввиду ее относительно высокой растворимости в воде.

Схема 1.

6

виссСЬ А1С1з

А

№

2а

Н2О

С1

1а

Л

и

о он

За

2) Конкуренция между двумя электрофильными центрами полупродукта 2а: атомом углерода в карбонильной группе (положение 4) и атомом углерода в хлоркарбонильной группе (положение 1) (Схема 2).

Схема 2.

¿Л—0

2а

О

С1

1а

4а

С целью выяснения причин низких выходов целевых 1,4-дитиенилбутан-1,4-дионов нами были впервые выделены и охарактеризованы побочные продукты реакций тиофена, 2-метилтиофена и 2-бромтиофена с хлорангидридом янтарной кислоты в присутствии хлорида алюминия в качестве конденсирующего агента.

Этими продуктами оказались 4,4-бис(2-тиенил)-3-бугеновые кислоты 5а-с и изомерные им лактоны ба-с. (Схема 3).

Схема 3

Кислоты 5а-с могли образоваться двумя путями:

1) из лактонов ба-с и

2) из ациклической гидроксикислоты типа 4 (схема 4).

Схема 4

Далее в диссертации были изучены влияния условий реакций на соотношение продуктов и общий выход.

Как объекты были выбраны сам незамещенный тиофен, 2-метилтиофен и 2-бромтиофен, кроме того, была проведена попытка ацилирования этилового эфира 2-тиофенкарбоновой кислоты, но в последнем случае даже после длительного нагревания реакция не протекала, что впрочем, находится в согласии с известными ограничениями для реакции Фриделя-Крафтса. Варьировались продолжительность реакции, температура, мольное соотношение катализатора к сукцинилхлориду (от 2.2 до 6 эквивалентов, для 2-метилтиофена кроме того 1.1), в качестве конденсированных агентов использованы хлориды алюминия, олова (IV) и титана(1У). Результаты этой серии экспериментов сведены в таблицу 1.

Таблица 1.

Влияние условий реакций на соотношение продуктов и общий выход в реакциях тиофенов с сукцинилхлоридом.

№ R t С Про- Cat, МХп : Молярное соотношение Сум-

Оп. долж. кислота БОС, продуктов мар-

р-ции, Льюиса, моль К-та Дикетон Непр. ный

ч МХп на моль За-с 1а-с к-та 5а-с выход, %

1 Н 20 3 AlClj 2.2 1 25 9.5 69+

2 Н 20 3 А1СЬ 6 1 1.0 0.5 89+

3 н 20 72 AlClj 6 1 1.3 1.3 75

4 н 40 12 AlClj 6 1 6.5 3.3 64+

5 н 20 3 TiCl4 2.2 1 0 3.5 71

6 н 20 3 SnCl, 2.2 1 0.5 13.0 88

7 Me 20 3 AlClj 1.1 1 1.2 6.5 85

8 Me 20 3 AlClj 2.2 1 2.4 11.5 68+

9 Me 20 72 AlCb 6 1 1.0 0.8 84*

10 Me 40 6 AlCb 6 1 0.6 0.5 87

11 Me 40 12 AlClj 6 1 0.9 0.6 79*

12 Me 40 12 TiClt 2.2 1 0 9.6 83

13 Me 20 3 SnCU 2.2 1 0 И.О 89

14 Br 40 3 AICI3 2.2 1 7.5 3.7 60+

15 Br 40 12 AlCb 6 1 1.6 0.3 74*

16 Br 40 24 AlClj 6 1 1.5 0.5 19*

17 Br 20 3 TiCI4 2.2 1 0.5 11.0 85

18 Br 40 12 SnCl, 6 1 0 8.5 57+

Смеси продуктов в отмеченных опытах содержали наряду с соединениями 3,1,5 10-20%

исходных тиофенов и небольшие количества хлористого метилена(0-7%), а также 5,5-ди(2-тиенил)-3,4-дигидрофуран-2-она (6а, оп. 1. 2%, оп. 2 5%, оп. 3 2%, оп. 4 16%, оп. 5 15%), 5,5-бис(2-метил-2-тиенил)-3,4-дигидрофуран-2-она (6Ь, оп. 7 15%, оп. 8 17%, оп. 9 15%, оп. 11 18%, оп. 12 22%) или 5,5-бис(2-бром-2-тиенил)-3,4-дигидрофуран-2-она (6с, оп. 18 7%).

Результаты данной серии экспериментов дали достаточно много полезной информации: 1) Подтвердилась зависимость выхода дикетона от природы заместителя в тиофеновом кольце - наличие донорного заместителя негативно сказывается на результате: образуется меньше целевого продукта и больше побочных.

Такое явление может быть объяснено с помощью схемы 5.

Схема 5

СОАг

7а-Ь 6а-Ь

а Аг= 2-тиенил, Ь Аг=5-метил-2-тиенил

2) Применение более слабых кислот Льюиса или не приводит к образованию сколь-нибудь значимых количеств целевого дикетона 1 (опыты 5, 12, 13, 18) или удавалось определить лишь следовые его количества (опыты 6 и 17). Однако основным продуктом реакций тиофенов с хлорангидридом янтарной кислоты в присутствии хлорида титана(1У) и хлорида олова(1У) является не кетокислота 3, а непредельная кислота 5, содержащая некоторое количество ее таутомера 6, что и позволило, в конце концов, выделить чистый лактон 6.

3) Изменение относительного количества конденсирующего агента заметно влияет на результат. Кислоты Льюиса в этой реакции выступают в качестве реагента, так как а) их используют в значительных количествах (от 1 до 6 эквивалентов в пересчете на сукцинилхлорид); б) количество конденсирующего агента влияет на соотношение продуктов.

2. Квантово-химическое исследование электронного строения и реакционной способности комплексов хлорангидридов 4-оксо-4-(2-тиеиил)- и 4-оксо-4-(5-метил-2-тиенил)масляной кислот с хлоридом алюминия.

Особое внимание в работе было уделено установлению причины особенностей взаимодействия сукцинилхлорида с 2-метилтиофеном, приводящего к образованию

непредельной кислоты 5b (и ее таугомера - лактона 6Ь) в значительно больших количествах, чем соответствующего дикетона lb, в то время как в аналогичных реакциях для незамещенного тиофена или для 2-бромтиофена образуется больше дикетонов 1а и 1с.

Мы предположили, что причина этого явления заключается в различной основности атомов кислорода карбонильных групп полупродуктов реакции - хлорангидридов оксокислот 2а-с. В интермедиате - хлорангидриде кетокислоты - присутствуют два разных карбонильных атома кислорода и, по нашему предположению, от того, какой из них более основен, и зависит путь протекания реакции.

Для подтверждения указанного предположения было решено оценить основность каждого из этих центров, а также атомов хлора, путем квантово-химического расчета полной энергии соответствующего nv-комплекса с хлоридом алюминия для соединений 2а и 2Ь в рамках теории функционала плотности (DFT) с использованием гибридного функционала B3LYP по методу B3LYP/6-311+G(2d,p), атакже в полуэмпирическом приближении РМ6.

Оценивались комплексы хлорангидридов 4-оксо-4-(2-тиеиил)масляной (9а, 10а, 11а) и 4-оксо-4-(5-метил-2-тиенил)масляной (9b, 10b, lib) кислот.

Рассчитанные обоими методами длины связей, практически совпадают и согласуются с известными данными о длинах связей для соединений разнообразных элементов.

11а, Ь

Также были проведены расчеты карбокатионов 8а,Ь, которые можно рассматривать как интермедиаты в синтезе целевых дикетонов 1а,Ь и катионов 7а,Ь - возможных промежуточных продуктов при образовании непредельных кислот 5а,Ь и лактонов 6а,Ь.

Наиболее информативными являются энергетические характеристики, полученные обоими квантово-химическими методами. Данные по энергиям образования комплексов 9а-Ь-11а-Ь и катионов 8а-Ь и 7а-Ь, вычисленные методом ЭРГ, представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Энергетические характеристики комплексов 9а-Ь-11а-Ь и катионов 8а-Ь и 7а-Ь, вычисленные методом ОРГ.

Комплекс (катион) R=H (а) R=Me (Ь)

Полная энергия Е/Хартри Относительная энергия й£/ккал Полная энергия f/Хартри Относительная энергия Д£/ ккал

9 -2941,4591 18,78 -2980,791984 19,43

10 -2941,4725 10,38 -2980,804312 11,69

11 -2941,489 0 -2980,822942 0

8 -857,55873 28,58 -896,8959537 29,67

7 -857,60429 0 -896,9432364 0

Представленные данные показывают, что комплексы типа 11а и lib, в которых молекула хлорида алюминия связана с атомом кислорода кетонной группы, более энергетически выгодны, чем соответствующие комплексы 9а,b и 10а,Ь, где атом алюминия из молекулы AlCb связан с атомом хлора или кислорода хлоркарбонильной группы соответственно. В то же время циклические катионы 7а и 7Ь оказываются также более предпочтительными, чем их ациклические изомеры, причем в этом случае разница в энергиях даже более значительна и достигает почти 30 ккал/моль"1. Именно эти циклические катионы и могут служить интермедиатами в процессе образования нецелевых непредельных кислот 5 и лакгонов 6, в которых электрофильный центр находится на атоме С(4), в то время как к целевым дикетонам приводит образование ациклических катионов 8а-Ь, поскольку в них электрофильный центр находится на крайнем атоме С(1).

Результаты, полученные методом РМ6, представлены в Таблице 3, они качественно близки данным, полученным методом DFT.

Таблица 3.

Энергетические характеристики комплексов 9а-Ь-11а-Ь и катионов 8а-Ь и 7а-Ь, вычисленные методом РМ6.

Комплекс (катион) R=H (а) R=Me (b)

Полная энергия f/Хартри Относительная энергия ДС/ккал Полная энергия Е/Хартри Относительная энергия ЛЕ/ккал

9 -0,35502293 10,36 -0,37542306 11,47

10 -0,35996899 7,25 -0,37982084 8,70

11 -0,37152957 -0,39369607 0

8 0,195859 21,99 0,16939731 24,73

7 0,230903 0,2088011 0

Данные о квантово-химических расчетах, выполненных в нашей работе, позволяют объяснить также и другие особенности протекания реакции тиофенов с хлорангидридом янтарной кислоты.

Так, рассмотрение представленных на Схеме 3 возможных превращений в системе тиофеновое соединение-сукцинилхлорид-хлорид алюминия позволяет дать объяснение остававшемуся непонятным низкому выходу дикетона 1Ь из наиболее активного из модельных субстратов 2-метилтиофена по сравнению с дикетонами 1а,с, образующимися из менее активных тиофена и 2-бромтиофена: достаточно предположить, что реакции алкилирования 2 —> 5 и 2 —> 6 ускоряются в случае активного метилтиофена в большей степени, чем реакция ацилирования 2 —► 1. Действительно, из приведенных в Таблице 1 данных легко видеть, что в одинаковых условиях, оптимальных для получения дикетонов (молярное соотношение А1С1з : сукцинилхлорид = 6, 40 "С, длительность реакции 12 ч), из тиофена и 2-бромтиофена на моль дикетонов 1а и 1с образуется 0.7 моля кислоты 5а и лактона 6а (суммарно) и 0.2 моля кислоты 5с, а в случае 2-метилтиофена количество кислот и лактонов достигает уже 1.2 моля на моль дикетона 1Ь. Отметим, что именно повышенное по сравнению с другими тиофенами образование непредельной кислоты из 2-метилтиофена позволило не только идентифицировать кислоту 5Ь в смеси, но и выделить ее в индивидуальном состоянии.

Также можно объяснить, почему такие кислоты Льюиса, как хлориды олова(1У) и титана(1У), практически не способны катализировать образование целевых дикетонов и их применение приводит к образованию лактонов 6 и непредельных кислот 5. В случае замены хлорида алюминия на более слабую кислоту Льюиса разница в основности кислорода кетонной и хлоркарбонильной группы начинает играть большую роль, а по результатам наших квантово-химических расчетов можно сделать достаточно однозначный вывод, что кетонный кислород проявляет более высокую основность. Следовательно, при замене А1С1з на более слабую кислоту ЭпСЦ или Т1СЦ вполне реально, что образование комплексов типа 9 и 10 становится практически невозможным, а, значит, и образование соответствующих дикетонов не наблюдается.

Таким образом, с помощью квантово-химических расчетов были интерпретированы побочные реакции, сопровождающие ацилирование тиофенов дихлорангидридом янтарной кислоты. Показана термодинамическая предпочтительность гге-комплексов с хлоридом алюминия по кетонной карбонильной группе в образующемся на первой стадии ацилирования интермедиате - хлорангидриде 4-оксо-4-(2-тиенил)масляной кислоты, что должно способствовать образованию побочных продуктов - 4,4-дитиенилбут-З-еновых кислот и 4,4-ди(2-тиенил)замещенных у-бутиролактонов.

3. Направленность ацилирования 3-бромтиофена хлорангндрндом янтарной кислоты.

Отдельно в работе была изучена реакция 3-бромтиофена с сукцинилхлоридом.

Практически все работы по ацилированию тиофенов сукцинилхлоридом описывают поведение только тиофена и его 2-замещенных производных, тогда как 3-замещенные тиофены остались в стороне от внимания исследователей. В то же время, наличие заместителей в положении 3 может открыть новые возможности для синтеза полициклических систем типа 12.

Так, соединение типа 12 может быть получено из дибромзамещенного дитиенилпиррола 13 различными методами, основанными на реакции Ульмана и ее современных аналогов. Сам же пиррол 13 очевидно может быть получен из дикетона 14. (Схема 6)

Схема 6

12 13 14

Поэтому в нашей работе исследовалась возможность получения бис(3-бром-2-тиенил)бутан-1,4-диона 14 прямым ацилированием 3-бромтиофена хлорангидридом янтарной кислоты в условиях реакции Фриделя-Крафтса. Атом брома был избран в качестве заместителя по двум причинам: 1) описан очень широкий круг реакций замещения атома брома в тиофеновом кольце, что открывает возможность для дальнейшего превращения полученного дикетона; 2) наиболее высокий выход соответствующего 1,4-ди(2-тиенил)-1,4-бутандиона (выше 60%) достигнут в случае 2-бромтиофена.

Однако, как нами было установлено, 3-бромтиофен даёт при ацилировании многокомпонентную смесь, анализ спектра ЯМР 'Н которой позволил предположить, что кроме целевого дикетона 14 в ней присутствуют ещё два его изомера 15 и 16 (схема 7).

Схема 7

14 15 16

Для подтверждения этой гипотезы был проведен встречный синтез всех трех предполагаемых

продуктов реакции (схема 8).

Схема 8

О

о

о

Вг

18

19

20

14

21 22 15

1

16

Соотнесение пиков продуктов в спектре реакционной смеси стало возможным при использовании в качестве растворителя дейтсробснзола, тогда как в СБСЬ наблюдалось наложение сигналов от разных продуктов.

В результате удалось установить мольные соотношения продуктов 14:15:16, равные 1:1.6:0.5. Подобное отклонение от обычной ориентации замещения может быть объяснено стерическим экранированием положения 2 соседним атомом брома.

Таким образом, было показано, что прямое ацилирование 3-бромтиофена вряд ли может являться хорошим методом для синтеза соответствующего правилам ориентации дикетона 14. Вместе с тем, определенный интерес может представлять преимущественное образование в этой реакции несимметричного дикетона 15, хотя возможность его выделения требует дополнительного исследования.

4. Реакции ди-2,5-(2-тиенил)пирролов

В диссертации были исследованы также особенности поведения пирролов в реакциях электрофильного замещения и ряд дальнейших превращений продуктов этих реакций.

Формилированием по Вильсмайеру соединений 23а-с с высокими выходами (82 - 97%) были получены альдегиды 24а-с. Формилирование по Рихе альдегида 24Ь привело к образованию пиррол-3,4-диальдегида 25 (69% на вступивший в реакцию альдегид 24Ь). Продуктом восстановления альдегида 24а по Кижнеру является соответствующий метилпиррол 26, который формилируется по Вильсмайеру и ацетилируется по Фриделю-Крафтсу в

единственное незамещенное положение пиррольного кольца с образованием альдегида 27 (90%) и кетона 28 (59%) соответственно (Схема 9).

Схема 9

л ВБ-

рось, дмфа^

СН2С12

для 24а NH2NH2, КОН триэтиленгликоль

Ме

О-О-О

АсгО, ЭпСЦ, бензол

СШ-О

N Ме

Ал Ме

I

Ме

28 27

а: И = Н, ГС = Ме; Ь: И = № = Ме; с: Г* = Ме, ГС = п-СаНн

Было изучено также ацилирование Ы-алкил-2,5-ди(2-тиенил)пирролов 23а-с различными агентами. Действием ацетилхлорида на соединение 23а в присутствии БпСЦ в бензоле (4 ч) с низким выходом (10%) было получено моноацетилпроизводное 29а и при этом имело место заметное смолообразование. Длительное выдерживание того же пиррола 23а со смешанным ангидридом уксусной и трифторуксусной кислот позволило избежать смолообразования, но практически не увеличило выход продукта 29а (14.6%). Более успешным было ацетилирование диметилацетамидом в присутствии РОСЬ, которое привело к целевому кетону 29а с выходом 47%. Действием на дитиенилпиррол 23Ь избытка ацетилхлорида в присутствии БпСЦ (25 мин) получено диацетилпроизводное 30а (25%). В тех же условиях за 15 мин из соединения 23с с выходом 22% получен лишь монокетон 29Ь. При увеличении продолжительности реакции до 2 ч образовалась смесь монокетона 29Ь (19%) и дикетона ЗОЬ (35%), разделенная колоночной хроматографией. Монокетон 29Ь был получен с выходом 48% ацилированием пиррола 23с уксусным ангидридом в присутствии ЗпСЦ.

Ас Ас Ас

N

I

Alk

N I

Alk

29а-Ь 30a-b

29а R = Н, Alk = Ме; 29Ь R = Ме, Alk = n-C8Hi7; 30а R=Alk=Me; 30b R = Ме, Alk = n-C8Hi7

На примерах моноальдегидов 24b,с и диальдегида 25 в диссертационной работе было изучено восстановление боргидридом натрия в метаноле или этаноле.

Изначально предполагалось, что образующиеся из моноальдегидов карбинолы 31 удастся превратить в продукты внутримолекулярного алкилирования типа 32. Оказалось, однако, что карбинолы 31а,b (образующиеся с выходами 100 и 51% соответственно) достаточно стабильны в условиях реакции, а в присутствии хлороводорода претерпевают межмолекулярную циклизацию с образованием 6-членного цикла, приводящую к соединениям 33а, b (Схема 10).

Схема 10

24Ь,с

СН2ОН

>0-rt-FL

R 31a,b

>0-TÖl к

32a, b

33a, b

a R = Me, b R = n-CeHi7

Поскольку для бис-карбинола 34 - продукта восстановления диальдегида 25 - подобное межмолекулярное алкилирование невозможно, предполагалось, что из него в результате двойного внутримолекулярного алкилирования образуется пентациклический продукт 35. Однако соединение 34 (полученное с выходом 16%) оказалось устойчивым в условиях боргидридного восстановления и лишь частично превращалось под действии метилового или этилового спиртов, в которых проводилась реакция, в продукты О-алкилирования Зба,Ь и 37а,Ь соответственно (Схема 11).

Схема 11

35

36, 37а Р = Ме, 37Ь = Е1

Попытки провести катализируемое НС1 и 2пСЬ гидроксиметилирование соединений 23а,Ь или их «сшивку» с образованием соответствующих дигетарилметанов действием параформа приводили лишь к их частичному или полному осмолению. В то же время при действии бензальдегида в аналогичных условиях удалось из пиррола 23а получить дигетарилфенилметан 38 с выходом 87% (Схема 12).

Схема 12

Ме

РЬСНО 23а--

38

Таким образом, в работе были изучены некоторые превращения 2,5-бис(2-тиенил)пирролов и получены производные этого класса соединений, которые представляют интерес для получения электропроводящих материалов и могут служить компонентами органических светоизлучающих диодов, выявлены возможности оптимизации некоторых реакций, приводящих к их образованию.

Дальнейшая разработка на основе полученных продуктов синтезов конденсированных полигетероциклических систем позволит выйти к соединениям, перспективным как структурные фрагменты фотохромных дигетарилэтенов.

выводы

1. Выявлено влияние условий ацилирования тиофена и некоторых его 2- и 3-замещенных производных сукцинилхлоридом, относительного количества и природы кислоты Льюиса на соотношение и выходы образующихся продуктов.

2. При изучении ацилирования тиофена, 2-метилтиофена и 2-бромтиофена сукцинилхлоридом в присутствии хлоридов А1, ТК1У) и 5п(1 V) впервые обнаружено идущее через алкилирование образование в условиях реакции 4,4-ди(2-тиенил)бут-2-еновых кислот, которые во многих случаях являются основными продуктами, а также 4,4-ди(2-тиенил)бутиролактонов.

3. Полуэмпирическим методом РМ6 и ОРТ-методом ВЗЬУР/6-ЗП+0(2с1,р) изучено электронное строение комплексов хлорангидридов 4-оксо-4-(2-тиенил)масляной и 4-(5-метил-2-тиенил)-4-оксомасляной кислот с хлоридом алюминия, а также соответствующих карбокатионов, что позволило интерпретировать побочные реакции, сопровождающие ацилирование тиофенов дихлоридом янтарной кислоты.

4. Показано, что при реакции 3-бромтиофена с сукцинилдихлоридом в присутствии А!С1з образуются три изомерных дибромзамещенных 1,4-ди(2-тиенил)бутан-1,4-диона,. При этом основным продуктом оказался не соответствующий правилам ориентации 1,4-бис(3-бром-2-тиенил)бутан-1,4-дион, а несимметричный (1-(3-бром-2-тиенил)-4-(4-бром-2-тиенил)бутан-1,4-дион.

5. Изучены реакции электрофильного замещения 2,5-ди(2-тиенил)пирролов, получаемых из 1,4-ди(2-тиенил)бутан-1,4-дионов. Изучены возможности дальнейшей модификации 2,5-ди(2-тиенил)пирролов с целью получения соединений, которые могут служить предшественниками полимеров и мономеров, обладающих электрической проводимостью и специфическими фотохимическими свойствами.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

1. Л.И. Беленький, Г.П.Громова, В.И.Смирнов. «Реакции 2,5-ди(2-тиенил)пирролов», НХимия гетероциклических соединений, 2008, № 9, 1356-1365.

2. В.И.Смирнов, А.В.Афанасьев, Л.И.Беленыотй, «Особенности поведения дихлорангидрида янтарной кислоты в реакции Фриделя-Крафтса с тиофенами»,// Химия гетероциклических соединений, 2010, № 10, 1485-1496.

3. Л.И.Беленький, В.И.Смирнов, «Квантово-химическое исследование электронного

строения и реакционной способности комплексов хлорангидридов 4-оксо-4-(2-тиенил)- и 4-оксо-4-(5-метил-2-тиенил)масляной кислот с хлоридом алюминия», НИзв. АН. Сер. хим., 2013, № 3, 633-638.

4. В.И.Смирнов, А.В.Афанасьев, И.С.Простакишин, Л.И. Беленький,

«Направленность ацилирования 3-бромтиофена хлорангидридом янтарной кислоты», НХимия гетероциклических соединений, 2013, № 3, 416-422.

5. G.P.Gromova, V.I.Smirnov, L.I. Belen'kii, "2,5-Di(2-thienyl)pyrroles: Syntheses and

reactions",// International Conference on Chemistry of Nitrogen-containing Heterocycles. Kharkiv, Ukraine, October 2-7 2006. Book of abstracts, p. 38.

6. Л.И. Беленький, Г.П.Громова, В.И.Смирнов. «Реакции 2,5-ди(2-тиенил)пирролов»,

в кн. ИКарбонильные соединения в синтезе гетероциклов, изд-во Научная книга, Саратов, 2008, с. 45-49.

7. В.И.Смирнов, А.В.Афанасьев, И.С.Простакишин, Л.И. Беленький, «Особенности

ацилирования тиофенов сукцинилхлоридом», HII Всероссийская конференция (с международным участием) Успехи синтеза и комплексообразования. Тезисы докладов, Москва, 23-27-апреля 2012 г. Часть 1 Секция «Органическая химия», уст. докл., с. 76.

Подписано в печать 17 октября 2013 г. Объем 1,0 усл. п. л. Тираж 100 экз. Отпечатано в типографии «Реглет». Заказ № 125 119526 г. Москва, пр-т Вернадского, д. 39 www. reglet, ки, тел. +7 495 363 78 90

Московский государственный университет тонких химических технологий

им. М.В. Ломоносова (МИТХТ)

04201365004

на правах рукописи

СМИРНОВ Василий Игоревич

02.00.03 - органическая химия

Особенности реакций тиофенов с хлорангидридом янтарной кислоты и некоторые превращения 1,4-ди(2-тиенил)бутан-1,4-дионов

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата химических наук

Научный руководитель доктор химических наук, профессор Л.И.Беленький

Москва 2013

Содержание

Содержание 2

Введение 4

Глава 1. Реакции ацилирования аренов хлорангидридами дикарбоновых кислот 6

1.1. Пути синтеза 1,4-диарилбутан-1,4-дионов 6

1.1.1 Синтез из металлоорганических соединений......................................8

1.1.2 Ацилирование по Фриделю-Крафтсу...................................................9

1.1.3. Конденсация Михаэля-Штеттера и родственные реакции.............10

1.1.4. Прочие методы.....................................................................................12

1.1.4.1. Перегруппировка Стивенса..............................................................12

1.1.4.2. Алкилирование силиловых эфиров 1-ариленолов.........................13

1.1.4.3. Прямой синтез из ацетил- и трифторацетилпроизводных...........14

1.1.4.4 Конденсация 1-гетероарилэтан-1-онов с 2-галоген-1-

гетероарилэтан-1 -онами..........................................................................................16

1.2 Ацилирование аренов и гетероаренов хлорангидридами дикарбоновых кислот 16

1.2.1 Сукцинилхлорид в реакции ацилирования по Фриделю-Крафтсу 17

1.2.2 Хлорангидрид малоновой кислоты в реакциях Фриделя-Крафтса 22 1.2.3. Хлорангидрид глутаровой кислоты...................................................27

1.2.4 Хлорангидрид адипиновой кислоты в реакциях Фриделя-Крафтса 32

1.2.5 Хлорангидриды других предельных дикарбоновых кислот............37

Глава 2. Исследование особенностей реакции ацилирования тиофенов

хлорангидридом янтарной кислоты (обсуждение результатов). 39

2.1 Обнаружение, выделение и структура побочных продуктов ацилирования тиофенов сукцинилдихлоридом.

2.2 Квантово-химическое исследование электронного строения и реакционной способности комплексов хлорангидридов 4-оксо-4-(2-тиенил)- и

4-оксо-4-(5-метил-2-тиенил)масляной кислот с хлоридом алюминия 51

2

Глава 3. Направленность ацилирования 3-бромтиофена хлорангидридом янтарной кислоты (обсуждение результатов) 66

Глава 4. Реакции ди-2,5-(2-тиенил)пирролов (обсуждение результатов) 72 Глава 5. Экспериментальная часть 78

5.1 Ацилирование 2-замещенных тиофенов (к главе 2) 79

5.2 Ацилирование 3-бромтиофена (к главе 3) 83

5.3 Реакции 2, 5-бис(2-тиенил)пирролов (к главе 4). 86 Выводы 97 Список литературы 99

Введение

Тертиенил, его олигомеры, полимеры и аналоги, содержащие один и больше пиррольных либо фурановых циклов вместо тиофеновых являются объектами активных исследований в течение последних десятилетий1-3 . Особенно интерес к подобным соединениям возрос с началом внедрения технологий типа OLED (Organic Light-Emitting Diode — органический светоизлучающий диод).

Кроме того, полимеры на основе такого рода соединений применяются в производстве современных аккумуляторов и рассматриваются как очень перспективный конструкционный материал в наноустройствах4. Также есть данные о применении подобных соединений в качестве сенсоров и биосенсоров5. Имеются сведения и о биологической активности некоторых

6 7 8

производных тертиенила ' , в том числе противораковой активности .

Однако подавляющее количество научных работ и технических разработок сфокусировано исключительно на тертиениле и политиофенах, тогда как пиррол- и фурансодержащие аналоги крайне мало изучены.

Ключевым классом соединений для синтеза 2,5-дизамещенных фуранов, тиофенов и пирролов являются 1,4-дизамещенные-1,4-дионы (см. например, работы9'10), так как их конденсации в соответствующие пятичленные гетероциклы проходят селективно и с высокими (часто количественными) выходами.

Настоящая работа посвящена, в основном, ацилированию тиофенов сукцинилхлоридом как наиболее перспективному методу синтеза подобных дикетонов, его особенностям, регионаправленности и причинам образования побочных продуктов, а также влияниям условий реакции на ее результат.

Установление строения и причин образования побочных продуктов

реакций сукцинилхлорида с тиофенами в присутствии кислот Льюиса

открывает новые возможности для оптимизации процессов получения

4

ключевых интермедиатов в синтезе перспективных трициклических систем типа тертиенила, 2,5-бис(2-тиенил)пирролов и -фуранов как основных структурных единиц органических проводников и полупроводников, а также перспективных фотохромных соединений.

Кроме того уделено заметное внимание поведению 2,5-дитиенилпирролов в реакциях электрофильного ацилирования и формилирования. Разработаны синтезы соответствующих ацил- и формилзамещенных продуктов, а также их дальнейшее превращение в соответствующие замещенные тригетероциклические системы. Изучены также реакции 2,5-дитиенилпирролов с различными альдегидами и кетонами.

В соответствии со сказанным выше диссертация содержит 5 глав. Гл. 1 представляет собой литературный обзор, обобщающий данные о реакциях ацилирования ароматических соединений хлорангидридами дикарбоновых кислот. Полученные результаты обсуждены в четырех главах: гл. 2 посвящена изучению особенностей реакции ацилирования тиофенов сукцинилхлоридом в присутствии кислот Льюиса, гл. 3 - изучению направленности ацилирования 3-бромтиофена сукцинилхлоридом, гл. 4 - изучению некоторых реакций электрофильного замещения 2,5-дитиенилпирролов. Глава 5 содержит описание экспериментов, далее следуют выводы и список литературы.

Основное содержание данной работы опубликовано в виде 4 статей и 3 докладов на научных конференциях.

Глава 1. Реакции ацилирования аренов хлорангидридами дикарбоновыых кислот.

(Литературный обзор)

1.1 Пути синтеза 1,4-диарилбутан-1,4-дионов

Как уже было сказано во введении, циклизация 1,4-дигетероарилбутан-1,4-дионов I является основным подходом к синтезу трициклических систем -аналогов тертиенила II (схема 1).

Схема 1

Однако, кроме того, описано несколько иных подходов.

Прямое арилирование 2,5-дигалогентиофенов 2-тиенилмагнийбромидом

II

или 2-тиениллитиемп(схема 2).

+

Схема 2

12

Полярное [4+1]-циклоприсоединение (схема 3).

___ ____Мр СЫ

.Мр СЫга!

Мс

Ме

Схема 3

1,3-Диполярное циклоприсоединение13 (схема 4).

Я2 Ш

"1

EWG

ЯЗ

Схема 4

Подбор оптимального метода синтеза 1,4-дигетарилбутан-1,4-дионов является наиболее сложной задачей, в то время как их циклизация в трициклические системы протекает в стандартных условиях с выходами,

_ 9 10 14

близкими к количественным ' ' .

см о

Схема 5

Подходы к синтезу 1,4-дионов, описанные в литературе, можно свести в схему 5. Методы 1-4, 9 применимы только для синтеза симметричных дикетонов, тогда как методы 6-8 предполагают возможность синтеза несимметричных дикетонов. Метод 5 потенциально применим для получения несимметричных кетонов, но в литературе отсутствуют данные о подобных синтезах.

1.1.1 Синтез из металлоорганических соединений.

Имеются данные как минимум о двух разных подходах к синтезу 1,4-дигетероарилбутан-1,4-дионов с использованием металлорганических соединений (пути 1 и 5 на схеме 5).

Первый подход основан на взаимодействии 1Ч,Ы,]\[',М'-тетразамещенных диамидов или диэфиров янтарной кислоты с металлорганическим соединением типа III (схема 6).

о

(СН2)2

^ ^ ОпПгф

X X 0 о X

III

х=0, Б; У=ШК\ СЖ

Схема 6

Тиофен и фуран взаимодействуют с бутиллитием с образованием соответствующих а-металлзамещенных гетероциклических соединений15. Таким методом были получены различные симметричные кетоны14, в том числе с алкильными заместителями в ядре16, однако выходы не превышают 33%.

Второй вариант (путь 5 на схеме 1) основан на взаимодействии ацетиленида натрия с а-тиофенкарбальдегидом и последующем превращении полученного 1,4-диарилбут-4-ин-1,4-диола в соответствующий 1,4-дикетон под действием спиртового раствора щелочи17.

Оба метода весьма ограничены ввиду высокой активности металлоорганических соединений типа бутиллития или ацетиленида натрия, что сильно сужает выбор заместителей в гетероциклических ядрах и заметно понижает практическую ценность таких синтезов.

1.1.2 Ацилирование по Фриделю-Крафтсу.

Ацилирование пятичленных гетероциклов галогенангидридами янтарной

кислоты представляется одним из самых, если не самым очевидным подходом к

целевому дикетону (путь 2 на схеме 5). Пиррол, тиофен и фуран легко

ацилируются ангидридами или галогенангидридами одноосновных карбоновых

18

кислот в мягких условиях .

Однако при попытке ацилировать тиофен хлорангидридом янтарной

кислоты, была выделена соответствующая моноацилированию кетокислота, в

то время как для бензола был достигнут выход 60% 1,4-дикетона19.

Лишь в 1991 г. Мерц и Элингер сообщили об успешном получении

соответствующего дикетона ацилированием тиофена хлорангидридом янтарной

кислоты20 в относительно жестких условиях: избыток хлорида алюминия в

сухом хлористом метилене или 1,2-дихлорэтане. Максимальный выход

дикетона достигал 55-60% неочищенного продукта. В декабре того же года

японскими авторами была подана заявка на патент, где указывался выход 45% в 21

схожих условиях . В том и другом случае реакция была проведена только на незамещенном тиофене.

В 2002 г. было показано, что ацилирование 2-метилтиофена в тех же условиях или при кипячении в хлористом метилене дает только 30% соответствующего 1,4-ди(5-метил-2-тиенил)бутан-1,4-диона .

В 2006 г. Эллингер в своей диссертации описал получение 1,4-ди(5-бром-

23

2-тиенил)бутан-1,4-диона с относительно высоким выходом в 60%.

Данный метод представляется наиболее простым хоть и заметно ограниченным тем, что он эффективен только для синтеза симметричных 1,4-дифенил- и дитиенилбутан-1,4-дионов. Поскольку описанный путь является единственным одностадийным подходом к синтезу 1,4-диарилбутан-1,4-дионов из соответствующих аренов или гетероциклов, то представляется достаточно важным подробнее рассмотреть данные о возможных причинах столь

невысоких выходов, чему и будет посвящена основная часть данного литературного обзора (1.3).

1.1.3 Конденсация Михаэля-Штеттера и родственные реакции.

В начале 70-х гг. двадцатого века Штеттер и сотрудники установили, что альдегиды могут присоединяться к активированным для нуклеофильного присоединения двойным связям (например, в енонах) в присутствии цианида натрия или соли тиазолия24'25 (схема 7).

X -I- ^EWG NaCNL X ^

Схема 7

Этот метод применим для синтеза 1,4-дигетероарилбутан-1,4-дионов (схема 1 путь 6), что было показано как самим Штеттером, так и другими

26 27

исследователями ' . Енон можно получать in situ из соответствующей соли

26 27 28

Манниха ' (схема 8 а) или из аренкарбальдегида действием винилсульфонов (схема 8 Ь) также in situ. В первом случае выше выход тиенил-, тогда как во втором - фурилдикетонов29.

о

CI- H2N+Me2 a) R^ + Н2С=о ^ g

4 NaCN

\

Ь)

О :В О

R"4 + ^SO2R -^ ^Х,

н

Схема 8

Как указывалось ранее, этот метод применим для синтеза несимметричных у-дикетонов. Действительно, если взять альдегид и енон с разными Я и Я', то должен получаться такой продукт. Однако, как оказалось, для этого метода существуют ограничения: было показано30, что в реакции 2-тиофенкарбальдегида с нара-замещенным в бензольном ядре винилфенилкетоном получаются соответствующие дикетоны с выходами 3310

90%, но если ввести метальный заместитель во второе а-положение альдегида, то реакция не идет (схема 9а). Реакции с винил-2-тиенилкетоном пара-метилбензальдегида (схема 9Ь, Ъ-Ые) или оргао-замещенного бензальдегида также не протекают.

а)

Ь)

Х=Ме, Н,РИ, ОМе, ОРЬ, С1

2=Н, С1, Ме

Схема 9

Этими же авторами был опробован синтез монозамещенного 1,4-ди(2-тиенил)бутан-1,4-диона, однако не было предпринято попыток введения двух разных или одинаковых заместителей в разные ядра.

Данный метод достаточно широко применялся в последующие годы для синтеза полигетероциклических систем типа 2 как симметричного, так и несимметричного строения31' 32. Однако относительная трудоемкость и некоторая ограниченность в реализации: (в частности, не удается провести реакцию при наличии донорных заместителей в ароматическом ядре

30

альдегида ), в известной степени сужают область применения метода Штеттера.

Некоторые исследователи попытались изменить реакцию Штеттера таким образом, чтобы можно было обойти дополнительные стадии синтеза основания Манниха или использование дикетонов. Так, в работе33 показана возможность использования этилхлорформиата и 1,2-дибромэтана вместо активированной двойной связи (схема 10).

Схема 10

Предложен также похожий метод синтеза из нитрила а-диметиламино(2-тиенил)уксусной кислоты в присутствии (схема 5 путь 4)с последующим

34

гидролизом, однако выход дикетона оказался невысоким (24%) .

1.1.4 Прочие методы.

Описанные выше общие подходы являются наиболее разработанными и часто применимыми на данный момент, но существует целый ряд методов, не вписывающихся ни в одну из этих схем. Это либо забытые ранние методы, либо, наоборот, что-то принципиально новое и пока не нашедшее широкого распространения.

1.1.4.1 Перегруппировка Стивенса.

1,2-Перегруппировка четвертичных аммонийных солей типа IV (перегруппировка Стивенса) может быть использована для синтеза 1,4-диарилбутан-1,4-дионов. Исходное ароматическое соединение АгН ацилируют до соответствующего арилметилкетона, затем вводят атом галогена в ацетильный фрагмент, полученный а-галогенкетон V действием диметиламина превращают в соответствующий третичный амин, который при действии галогенкетона V дает четвертичную соль IV. Перегруппировка Стивенса соли IV до амина VI и расщепление последнего по Гофману приводят к 1,4-диарилбут-2-ен-1,4-диону VII, который затем можно восстановить в соответствующий бутандион типа I (Схема 11). Данная схема была использована Уинбергом и Коореманом в 1967 году для получения различных

1С

замещенных ди(2-тиенил)бутан-1,4-дионов .

ArH + АсХ

О

->- Ar—^ -

О

X^Hal

HNMe¡2 О

V

Ar

О

Ar—^ O +

Ar IV

o

Ar

O

O

Ar

Ar VII

o

O NMC2

Ar

Ar

O

Ar

I VII VI

Схема 11

Можно отметить, что по этой схеме был также синтезирован ряд несимметричных дикетонов (это возможно, если в соединениях VI и VII будут различные арильные заместители). Как видно, эта схема довольно сложна и включает много стадий, суммарный выход по всем стадиям даже для незамещенного тиофена равен 25%. В последние десятилетия этот подход не применялся, т.к. реакция Михаэля-Штеттера является более перспективной и менее трудоемкой, сохраняя все преимущества метода, использующего перегруппировку Стивенса.

1.1.4.2 Алкилирование сил иловых эфиров 1-ариленолов.

Как было указано в разд. 1.1.2, пиррол, фуран и тиофен легко

ацилируются в мягких условиях ангидридами и хлорангидридами

одноосновных карбоновых кислот и, следовательно, ацетилпроизводные

являются легкодоступными, вследствие чего крайне привлекательной выглядит

схема «димеризации» таких производных в 1,4-бутандионы (схема 5 путь 6).

На схеме 12 показаны подходы к осуществлению этого пути: синтоны

VIII и IX взаимодействуют с образованием нужного диона.

13

Вся сложность заключается в подборе пары эквивалентов VIII — IX, Мориарти предложил два разных подхода: в первом случае эквивалентом VIII являются соединения типа Villa, образующиеся in situ при действии иодозобензола на триметилсилиловый эфир 1Ха, который берется в двухкратном избытке, поскольку выступает также как эквивалент IX36. Таким образом были получены только симметричные ди(2-тиенил)-, ди(4-метил-2-тиенил)-, ди(5-хлор-2-тиенил)- и ди(2-фурил)замещенные 1,4-дикетоны (X=Y) с выходами 50-60%

о

+

VIII

Villa in situ

О

^--А^РКОАсз)

Vlllb in situ

Во втором подходе эквивалентом синтона VIII выступает Vlllb, который генерируют in situ из IXa и тетраацетата CBHHija(IV). Получены симметричные 1,4-ди(2-тиенил)- и -ди(2-фурил)дикетоны с выходами 40-60% 37.

1.1.4.3 Прямой синтез из ацетил- и трифторацетилпроизводных.

В 1983 г. появилась публикация, где был предложен метод прямой димеризации 2-ацетилтиофена и 2-ацетилфурана при действии на них LDA с последующим окислением хлоридом меди(П) в соответствующие 1,4-дикетоны10 (схема 13/

^ПгО

X X 2) CuCl,, DMF, -40 °C x о о x

71%

Схема 13

Данный метод можно считать еще одним вариантом реализации схемы 12 где эквивалентом синтона VIII является сам соответствующий карбокатион, полученный окислением енола in situ, а в качестве эквивалента IX выступает енольная форма ацетилгетероцикла.

Очевидно, что этот метод ограничен в плане заместителей в гетероциклическом ядре и применим только к синтезу симметричных дикетонов, но выход очень высок, а исходные соединения легкодоступны.

38

Сравнительно недавно была опубликована статья , в которой был предложен метод синтеза 1,4-ди(2-пирролил)- и -(2-тиеншт)-1,4-бутандионов в одну стадию из 2-трифторацетилпиррола и -тиофена соответственно под действием нафталинида натрия, обычно выступающего как реагент в реакциях одноэлектронного переноса (SET) (схема 14/

1)NaNaph, 0-5°С

о^срз+рзСуо --

Y^x' THF, N, х о о х

о о 2

95% X=S

82% X=NH

Схема 14

Эта реакция очень необычна, и выходы 1,4-дикетонов рекордные, также стоит отметить пол�