Синтез и превращения солей 3-азапирилия и родственных систем тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

Р Г Б 0 Ахударственньсл комитет российской федерации

. 111 и по ВЫСШЕМУ образованию

1 Дпп 1994

ростовский ордена труюеого красного знамени государственшл университет

Специализированный совет Д 063.52.03 по химическим наукам

На правая рукописи

НЕЧАЮК Ирина Ивановна

удк 547.834'867.2

оотез и превращения солей з-азапиршш и родственных систем

02.00.03 - органическая химия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

йэстов-но-Дэну 1994

Робота выполнена в отделе химии гетероциклических соединения НИИ Физической и органической химии РЬстовского государственного университета.

Научный руководитель: кандидат химических наук, стерший научный сотрудник С. В. Бородаев

Официальные оппоненты: доктор химических наук, заведующий лабораторией Ю. И. Рябухин

кандидат химических наук, доцент Е.Ш. Каган

Ведущая организация - Институт органической химии

им. К. Д. Зелинского РАН, г. Москва

на заседании специализированного Совета Д 063.52.03 по химическим наукам приРЪстоаском госуниверситете по адресу: г. Ростов-на-Дэад пр. Стачки, 194/3, НИИ физической и органической химии РТУ.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке РТУ С г. Ростов-на-Дону. ул. Пушкинская, 148).

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 344104. г. РЬстов-на-Дону. пр. Стачки. 194/3. НИИ ООХ. ученому секретарю специализированного Совета Д 063.52. (X

Автореферат разослан "_---199 г.

199 У г. в ч.

Учений секретарь специализированного Совета, доктор химических наук, профессор

И. Д. Садеков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Акпум"»нпгть гтпблймм. Соли 3-азапирилия являются гетеро-аналогами хорош изученного к настоящему времени класса солей пирилия. В шестидесятых годах работы Хтига. Шмидта и соавторов положили начало накоплению информации о солях 3-азапирилия. В этик работах описаны способы синтеза солей 3-азапирилия и их реакции с ыоно- и бифункциональными нуклеофилами.

Недавно в нашэй лаборатории разработаны новые способы синтеза адкил- и ерилзашценных солей 3-азапирилия, основанные на кисхугаа-катализируемых реакциях карбонильных соединений с нитрилами. Так были получены труднодоступные ранее 4- и 6-алкилза-иещенные соли 3-азапирилия. Это позволило нам разработать новый подход к использованию этих соединений в органическом синтезе. Развивая его, мы выделили в структуре катиона 3-азапирилия фрагмент. составленный атомами углерода С-4 0-5, С-6. являвшийся скрытой формой 1,3-дикетона. Нас заинтересовали синтетические возможности солей 3-азапирилия и родственных мы пиримидиниевых солей как производных 1.3-дикетонов. но не в изученных уже нуклеофилъных реакциях, а в электрофильных превращениях по ал-кильным группам. В общем случае данное направление связано с разработкой способов ^ -функшонапизаши 1,3-дикарбоиилышх соединений и химией гетероциклов, так как образующиеся при зтои вещества являвтся полупродуктами для синтеза функциональноза-мещенных гетероциклических соединений С у-пиронов и пиридонов, 4-амино- и 4-хлорпирилиевых солей и 4-аминопиридинов Э.

. Пядт» ряйптн- Изучение новых методов синтеза функционально-замешенных гвтероциклов путем злехлтюфильных сгакций 3-азапири-диевьгх и пиримидиниевых солей.

Научная наяизна и поактицягкоа дначиулм- Разработанные ранее в.нашей лаборатории способы получения солей 3-азалирилия позволили провести систеиагшческоо исследование злэнлтро Сильных реакций алкилзамвшвнных солей пиришщиния. 3-азапирилия и их ан-гидрооснований.

Экспериментально установлено, что соли 3-азапирилия реагируют с электрофилаыи в виде 2-, 4- или б-метален-1,3-оксазиние-вых катионов, а пиримидиниевьв соли требуют их превращения в соответствуйте ангидрооснования.

Показано, что соли 3-азапирилия с ацилирупоими агентами, реактивом Вильсмайера. галогенами и диметилсулъФоксидоц всту-павг в кислотно-катализируемые реакции по алъкилъным группам.

При этом злектрофилъные реакции алкилзамевенных солей 3-азапирилия и пиримидиния могут бить использованы для решения задачи у-функционализащи 1,3-дикарбонильных соединения, что подтверждено образованием труднодоступных функциональнозаизоштшх

пяти- и шестичленнык гетерошпслов.

Обнаружено неизвестное ранее в ряду 1-аминоазиниевых содей внутримолекулярное окислительно-восстановительное расщепление 1-М-алкилоштопиридиниевых солей.

Зафиксирован в ангидрооснованиях пиримидинового ряда вырожденный таутомерный процесс, вызванный кислотно-катализируемой 2. Е-изомеризацией вокруг экзоциклической двойной связи ОС.

Разработан удобный метод получения б-фенэтаппиримидинов на основе внутримолекулярной перегруппировки ангидрооснований пиримидинового ряда.

Предложен простой способ получения 3.4-дигидро-4-оксопири-мидинов окислением пиримидиниевых солей или их ангидрооснований, а также 1,4-дигидро-4-оксопиримидинов взаимодействием 6-этал- и 5-пропилпиримидиниевых солей с нитрозобензолом.

Апгш^йчцд работы. Разультаты работы докладывались на II {Ъ-гионалъной конференции "Енамины в органическом синтезе" С Пермь. 19913, на V Всесоганой конференции по химии азотсодержащих гетероциклических соединений С Черноголовка, 1991). на I Областном совещании по физической и органической химии с участием вузоа Северного Кавказа С Рьсгов-на-Дэну. 1989).

Публикации^ По теме диссертации опубликованы 1 статья, 1 письмо в редакции и 5 тезисов докладов в центральной печати.

страницах машинописного текста, содержит 23 таблицы и 12 рисунков. Библиография насчитывает 77 ссылок. Диссертация состоит из введения, трех глав и списка использованной литературы.

1. ЭлектроСильная функционализацая алкилзамвшенных солей 3-азапирилия

Цель настоящей работы - синтез функционапьнозамешенньи гетерошпслов путем ■у-функционализадаи 1,3-дикарбонильных соединений. фрагмент которых вклинен в швстичлвнную гетероароматическую систему. Для решения поставленной задачи мы планировали осуществить электрофильную функционализацию ¿алкилзамвшенных солей 3-азапирилия и пиримидиния и рециклизовать полученные вещества в целевые ге те рециклы. Перспективность такого подхода показана на примере реакции ацилирования 4-алкилзамеиенных солей 3-азапирилия и превращения полученных продуктов в соли 4-ашшшино-пирилия.

Основные направления у-функционализации 1,3-дикарбонильных соединений мы изобразили схемой, из которой видна шеледова-

содержание работы

телъность обсуждения полученных результатов.

23 йсрыилмрованиа

I-

I 3) алкилирование

1 г

I ацилирование

I изогипсические реакции | |

реакции окисления

|13 галоидирование

123 конденсация Сс ЙМО. ДМСОЗ

|33 оксигенироаание

1.1 Ацилирование отсилзаивщвнных солей З-азапирилия

На основании Фактов кислотного катализа ашишрования 4-ал-килзашценных солей З-азапирилия и возрастания скорости дейте-рообмена протонов метальной группы с увеличением силы кислоты. ш выдвинули гипотезу, что электроСильной атаке катиона З-азапирилия предшествует его изомеризация в катион 4-штилен-1.3-окса-зиния.

В подтверждение этого было показано, что соли 4-иетилен-З-зтил-1,3-оксаз}<ния 1, которые южно рассматривать как закрепленные формы катионов 4-матилен-4Н-1,3-оксазиния, вступает- в реакшнз кислотнокатализируемого ацилирования в тех ке условиях, •что и соли 4-мвтал-З-азапирилия.

.Et

О^РЬ 4

К'СОЩ БЬС15

5ье|- сн-сор' 6Ага

- 1.x

нао -н20

ЗЬОб

3

Соединения 2, подобно соляы 4-ацилштил-З-азапирилия, реццк-лиэуюгся в гексахлоранташната 4-ациламинопирилия 3.

Исходя из предположения, что электроСильной аггаке алкмл-замещенных катионов З-азапирилия предшествует их изомеризация в катионы датилен-1,3-оксазиния. мы провели квантовохимические расчеты методом М1 N1X1/3 теплот образования катиона 2,4,6-три-ыэтил-З-азапирилия. изомерных ему 1.3-оксазиниевых катионов и получили ряд относительной реакционной способности ^стильных групп: 6-СНз < 4-СНз=*2-СНЗ,

лН^МЬи/малМ Ш.Ъ

326.0

НзС

С«2 СНз

Аи-н

3&6.Й

394.8

Меньшая реакционная способность 6-СНз-группы показана нами во всех исследованных злектрофилъных реакциях. Например, для ацилирования 6-мвтилзамеивншх солей З-аэапирилия 4 и 8 Сто-сравнению с солями 4-кнтил-3-азапирилия) требуется увеличение продолжительности реакции и количества 5ЬС1з.

Сравнивая данные Ж, ШР, и УФ спектров продуктов 5 и 7. мы показали, что 6-ацилметалзамешенная соль 5 в кристаллическом состоянии находится в енолыюй форме 5а, а в растворе в виде смеси изомеров 5, 5а и 56.

РИ

вЫЯб

РЬ,

НО'

РЬСОС!

РЬ РИС0С1

✓

«1

РЬ 5ЬС£

5а

Неожиданным оказался результат Бензоилирования солк 8. Вместо ожидаемого соединения 9 были выделены гексахлорантимона-ты 10 и 11, которые при действии аммиака превращены в соответствуй пие пиримидины 12 и 13.

РЬ

А«

бЬИГ

N РЬСОР!

гп

РЬСОСНг

РЬ

N

о^рь

8ьо£

РИ

«ч

нск

0=Р1

и4»

РИ $Ь0£

рьеоа

№ 5ЬР1£

■ ^ 1+ 1

? -

сг

РЬ

РЬСОО

40

РЬч.

рьсоо-

,с=он

РИ

VI

М^РЬ 12

РЬ-

01'

с=сн

Образование соли 11 является, вероятнее всего, результатом нуклеофильного зашщения бензоилоксигруппы хлорид-ионом.

Другой способ получения б-ацилметилзамещенныи солей 3-аза-пирилия включает взаимодействие пропиофенона или бутирофенона с пропионовым ангидридом бензонитрилом и 70 X НС104. Образование соединений 15 мы объяснили ацилиро вашем ациклического соединения 14. Этот вывод сделали на основании того Факта, что 8-зтал-замеценные соли 16 не взаимод£2спшгт_ с пропионовым ангидридом в^

РИ

баеу, V«

L н

присутствии 70 3! НСЮ4.

а-сн^-со-и,+(сгн5ео)2о+рьен

НгД

Ло

йог ^

н5сгоо?н-

СНз

О^-РЪ 15

мод

рь

я

¿6

РК

НкС^ОСН-^О

сн*

Главный отличием перхлоратов 15 от ранее описанного соединения 5 является наличие в ИК спектрах этих соединений интенсивной полосы поглощения карбонильной группы при 1728 см-1. Это свидетельствует о том. что соли 15 в кристаллическом состоянии находятся в кето-Форне. Кето-форыа сохраняется и в растворе, что подтверждено наличием в ГМР спектре перхлората 15а квартета третичного протона при 5 5.16 м. д. и дублета метальной группы при 5 2.09 и. д.

ри

1-2. Взаимодействие алкилзамещвнныи солей 3-азапирилия с диметилфорыамидом

Нами показано, что наиболее удобным формилирупцим агентом для солей 3-азапирилия является димэтилфорыамид.

Первоначально было обнаружено, что при взаимодействии перхлоратов 6-метил-З-азапирилия 17 со смесью Д-ВА/АсгО образуются неизвестные ранее перхлората З-азахинапизилия 20, строение одного из которых подтверждено методом РСА.

Доказано, что реакция начинается депротониронаниеи качио-

нов З-азапирилия под действием ДШ, Дальнейшая конденсация соли 17 с ангидрооснованием 18 приводит к перхлорату 19. который пси нагревании в уксусном ангидриде давт конечный_продукт20,_

HjCAQ^ph

ff ОД

Ph

HgC^O-^Ph ifc

ph

r

цл.

Ph^O^CH^N^Ph"

ph

4

СНз

floj

Ph + l

НзС-^^ЫНСОЙ,

R n. C104

CHj

ЬуОч

Ph КИСОЙ»

Ph

WIO4

19

Аналогичным образом со сиесъв ¿МОД/AcgQ взаимодействует перхлорат 2-метмл-4, б-дифенил-З-аэолиюилия 21, образуя соль £2.

Ph

ИЩОЛЬКО "' Г 1 +Т '"

. ', war

ph^ " 1 1

Jk

СТАДИЙ

'21 Ph Ph 22 :

Ожидаемы» N. Ч-димотилаюшовинилышэ соли З-аэапирийия 23 и 25 получены при действии реагента ВильсмвАзра на соединение 17 к

_ ph

"V^N ДНФ<1,Р0е!зг «у^и

СЮ4 ft РН3 25 м«(е%),

ДНФА.РОЙз

СЮ4" ph

ПИ

лпл

q^ph 24

.л

f; + ,

25

Из соли 21 в таких же условиях были выделены пврхлораты пи-рилши 26 и 27. Строение первого из них доказано методом Ю*.

рьоо ^n2

е1 шит. 00Рсю4"

26

РЬ-Ч^РЬ 20)04" 24

Таким образом, мы показали, что реакции ацилирования и формулирования, приводящие к увеличении углеродной цепи могут быть успешно использованы для у-функиионалгизадам 1.3-дикатонов. включенных в качестве фрагмента в катхон З-азэгарилия.

Следующий этап нашей робота связан с методами окислительной фушашонализашш.

1.3. Взаимодействие солей 3-азалирилхя с диштилсулъфокси-дом. ароматическими альдегидами, нитрозосоашшениями и галогенами

Одним из удобных вариантов окислительной Функционализации мэгтльных групп является разроботенноа для пиркдиевых солей превращение с дима галсу ль фоксидоы.

была показано, что при добавлении диметавсулъфоксида к суспензии перхлоратов в-детид-З-азгзтар&шш 17 а уксусном ангидриде образуотся сулъфоииевьаз соли 28.

рь

рь ск»4

■та.

Ьу^Н

(ен^-ен^о-Ч, п

»

В аналогичных условиях из перхлората. 2.б-дифенил-4-мв-тчл-З-азяпирилия 24 била выделена бис-сулъфониевая соль 19 и не-большое количество продукта 30, обусловленного гидролизом моиа-сульфониевай соли 29-

2.4

а

0104

ДН£М&аО

Н-ЗйСНА

№ Ю

к

20Ю4"

РНг-^ОН^ (^НООРЬ СЮ4

Следует отметить, что при замена перхлорат аниона на гек-сахлорантамонат в катионе 2, в-дифенил-4-мвти-З-азапиривия ой -

не пена только моносульфониевая соль 32.

ЗД ^ да, яо^о

-оН^рь

он-

ри

31

рь-^о^ри

Такое различие в поведении соединений 24 и 31 ыы объяснили низкой растворимостью соли 32.

Кроме реакции с ДМСО были исследованы другие варианты окислительной функшонализации.

Мы показали, что алкилзамещенныв соли 3-азапирилия легко вступают в реакции конденсации с ароматическими альдегидами, образуя старилзамещенные соли 33 и 34.

рь

члм

П +

Нз^О^РЬ я 0104

ЙРСНО

Я^СН=С!

ен.=енр)1 рионо> сю4"

ритЧИ^РЬ

34

Было показано, что соли 3-азапирилия легко взаимодействуют с галогенами. Реакцию соединения 17 с бромом не удалось остановить на стадии монобромирования даже при использовании зкви-мольных количеств реагентов. В результате бромирования до промежуточного соединения 35 и его последуй®го гидролиза был выделен продукт 36.

НзС

РЬ >к

о^рн

СЮ4- Вг2

РЬ

РИ

НзО И&у^МСОРИ 36

ВгаОН-^о^РИ

« СЮ4 35

Резюмируя результаты Функционализации солей 3-азапирилия, можно отметить легкость протекания реакций в условиях кислотного катализа, и в большинстве случаев, хорошие выхода и стабильность полученных продуктов.

2. Синтез и электрофилъная функционализация солей пиримидиния и их ангидрооснований

В этой части роботы объектами исследования стали аякилзаме-

шаннш соли пиршидиния и их аигидрооснования. Изучение этих родства иных солям 3-азапирилия систем было необходимо для выявления границ применимости выбранной нами стратегии, а также для реализации синтетических задач, на решенных на солях 3-азапирн-лня.

2.1. Синтез алкилзаыешенных солей пирешидишя

Взаимодействие 3-азапмсилиевых солей с первичными аыинаш, приводящее к пнришдиниевым, известно давно. Однако, в эту реакцию вводились исклгыительно 2.4, б-триарилзежцвнньа соли 3-аза-пиршшя.

Квал было показано, что 2-, 4- или 6-алкилзамещвнньэ пэр-хлората З-азапиршшя при кра-псовреиеннои нагревании с первичны-аминами в хлороформа или дихлорэтане превращается в перхлората пиркшдиния 37.

...... я2 Яг

сю* £ + Л* - "лГЬ , сю4-

37 Па = Аг СаЭ, СНйЛг С б). №№ Сп) 3?

Аналогично первнчнш сшнеы, фзнилгидразии и его оС-зг&гзвдн-низ при взаимодействии с перхлоратами 3-азашршмя даггт 1-амшю-писишдиниевшэ соли 37.

Очевидно, .и реакции перхлората 17а с трат-бутадашиоц бил получен ациклический продукт 33, которъй! при обработке еэднкн раствором Г.'аОН превращен в, основание 39.

. РЬ РЬ

3 2 ц/^ьг»^ |ЬОли-с(с%Ь

^ 38 39

Пгятвд. препятстау^гзш рацюсшзащш изгут быть довольно снктагги. В частности, одной из тшсии причин оказались перегруппировки. Было обнаружено, что при действии ам&маха на соль 40 образуется ациклический продукт 42, возникновении катара го прэд-пястоуот две. пор= группировки с цигрэцией бензаильной и евд-тильной групп. &1гращш послэднсп, закрепляя таутоиар 41, лелеет шобраггинку предЕоствутаее ей перзиэсетш бензоилыюй группы и тем сатц определяет направление рее:аиш.

42

Неожиданно было обнаружено, что соединения 37 при нагревании в уксусной кислоте разлагается с образованней перхлоратов пиримидиния 43.

Эта реакция классифицирована как внутримолекулярный окислительно-восстановительный процесс. Результатом восстановления является образование пиримидина, а окисление заместителя, расположенного в первом положении исходной соли, приводит к азометкку. Подтверждением послужило выделение пиримидина 44 при термолизе соли 37.

Приступив к изучение пиримидиниевых солей, мы обнаружили их полную инертность в кислотно-катализируемых злектрофильных реакциях. С нашей точки зрения такое различие в поведении пиримидиниевых и 3-азапирилиевых содей обусловлено разной природой промежуточных частиц, образуипихся из катионов перед здекгро-филъной атакой. Для пиримидиниевых катионов такими инте риз диетами являются их ангиярооснования. Это подтверждает тот Факт, что пиримидиниевые соли не взаимодействует с бензальдегидом, а при конденсации с бензаль-п-толуидином образует стирилзамеиенныв соли 45. В данной реакции бензаль-п-толуидин выполняет роль основания. приводя к образованию ангидрооснований 46.

РЬ

РЬ

РИ

2.2. Синтез ангидрооснований пиримидинового ряда

То! 45

Нами были разработаны удобные препаративные способы получения ан гидрооснований 46, заключающиеся в кипячении суспензий 8-изтилзамещенных пиримидиниевых солей в бензоле с триэтиламином или. а.10 & водном растворе МаОН.

г РИ г Р»

Щ ОСИОМ"ие. К Г 1|

Д» 3* ^ 46

а Я*- - 4-СНЗС6Н4, № - снз: б я* - 4-0НзСеН4, № - сгнз: в - 4-сизосеН4. № - снз: г № - 4-снзосвН4, я* - сгНэ: д я* - 4-|Ю2СбН4. № - снз: в я1 - снгсенз. ^ - снз

Было обнаружено, что в ПМР спектрах соединений 46 сигналы протонов СН2-ГРУППЫ при 20°С наблюдазтгся в виде уширенных син -глетов, ширина линий которых увеличивается при возрастании температуры и при 50% происходит коалесцеция. Увеличение ширины линий СН2-групп происходит такжв при добавлении к раствору ен-гидрооснований в хлороформе небольших количеств соответствующей пирикидиниевой соли. При понижении температуры до -2СРС наблюдается АВ-квартет. Нгш показано, что температурная зависимость формы сигналов СН2-группи исчезает при переходе от хлороформных или толуолъных растворов соединений 48 к их раствору в пиридине Спей всех температурах наблюдается АВ-квартет).

Излученные яонньаз мы объяснили вырожденной таутомерией, обусловленной кислотно-катализируемым внутримолекулярным вращением вокруг зкзоциклической двойной связи ОС.

Этот результат, а также дейтерообмен протонов СН2-группы, происходящий при кратковременном встряхивании растворов ангид-рооснований с дейтероводай, свидетельствует о высокой активности соединений 46 а реакциях с электрофилами.

2.3. ЗлектроСильная функционализация пиримидиниевых солей и их ангидрооснований

2.3.1. Ацилирование ангидрооснований пиримидинового ряда

Нами установлено, что ангидрооснования 48 взаимодействует- с клорангидридами карбоновых кислот при 20 °С в абсолптном з4иг» с. образованием хлоридов ацилматилпиримидиния 47, которые при обработке водкшг раствором МаОН дают ангидрооснования 48.

HjC^N Ph к 46

NaOH

Т+ i

^оонЛ^ « к

Использование ангидридов карбоновых кислот в присутствии триэтилашна позволяет применять для синтеза соединения 48 как свободныэ ангидрооснования, так и сопряженные им пиримидиниевью соли.

48

r1

Ph

46 Toi

или

ph

hjc^JAph

Z* Toi Cl04

Г(%со)го

Et?H

Ph

СНзСОСН^кАрЬ Ai, il

В качестве ацшвдрупдего агента по отношении к соединениям 48 выступает 5-фенилфурандион-2.3» образуя продукт 49.

Ph

46

il

Ph

^C-CO-CH^N^Ph

Ph-Хон Toi 49 Приведенные примеры показывают, что ангидрооснования пиримидином го ряда могут быть использованы как скрьггав Формы 1,З-диквтонов для получения в реакциях ацилирования производным 1,3.5-трикарбонг.льных соединений, которые в данном случае представлены ацилштиленлириыидииаш 48. Возможность их трансформации в другие функциональнозамешеннда гетероцикяы мы продемонстрировали рециклизацией одного из них в диФенил-у-пирон,

/An

Tôt

h£l

тз

йДо^и»

2.3.2. Перегруппировки ангидрооснования пиримидинового ряда (внутримолекулярная фунхционалиэацияЗ

Продолжая изучение реакций ангидрооснования пиримидинового ряда, мы обнаружили, что перегруппировки можно рассматривать как один из вариантов ^-фушшшнализации.

ГЫсаэано, что М-бензилзашивнное ангидрооснованле 46 при

непродолжительном кипячении в толуоле превращается в 6-фензтил-пиришдин 50. Мягкие условия этой паса группировки позволили наи разработать простой способ получения 6-Фензтилпириниданов 50, зазслючастшйся в кипячении суспензий пиришдиниевых солей в толуоле в присутствии триэтгламина или 10 X водной растворе НаОН.

рь рк рь

^ _ "Л - у»?

НзС-21

мАр

СНгйп

ПсСНгСН^н^РЬ

46 СНгйг $0

Кинетическое исследование перегруппировки ангидрооснования Ав. выполненное в тридекашэ. показало, что реакция имеет первый порядсзс, кэ чувствительна к кислороду воздуха и протекает в радикальной пора. Последнее было подтверждено увеличением сяороста при переходе к 4-нитробензилзамегшнноцу. ангадрооснстаншз 46. В случСа ионного механизма реакции для этого соединения следовало ояикяъ утязныпэния скорости перегруппировки.

рь

»у^чи^рь (кнда^

сю4

РК

НзР^ _ саднОг ,

1сНг&Н№г

рк

ИгСАуЛрь СВДКОг

\ Ц^Х

[I 1

Аналогачнуо перегруппировку ш неблддоли при нагревании соли 37 с тризталаишои в толуоле.

РЬ 010? ч&лн

ИаС-А-РЬ

РЬ

РК

'МИОНз

Это превращение, а также предложенный способ получения б-бэнзталпиримидинов, можно рассматривать как внутримолекулярное ^-арнлирование и ^-апкилирование производных 1,3-дикатонов.

2.3.3. Окислительная Функвдонализация солей их ангидрооснований.

ПИРИМИДИНИЯ и

Нами обнаружено, что ангидрооснования 46 а растворе охис-

ляхггся кислородом воздуха, превращаясь с небольших выходом в пи-римидоиы 51. Хорошие выходы пиримидинов 51 были получены при окислении ангидрооснований 46 перыанганатом калия в ацетоне.

Учитывая легкость превращения пиримидшшевых солей в ангидрооснования. мы показали возможность одностадийного синтеза пиримидинов 51. По этому способу окисление пиримидиниевых солей проводили в двухфазной системе СН2С12 - щелочной раствор КМп04. где катализатором межфазного переноса выступал иодид твтрабуталаммония С катализатор МХК - ТБАЮ.

В качестве еще одного варианта окислительной функшонализа-иии метальных групп использовали реакцию ангидрооснований 46 с нитробензолом. Основными продуктами этого превращения является соединения 54. Их образование мы представили схемой, вклшалцвй интермедиат 52 и его перегруппировку соединение 53. Последующее злектроциклическое раскрытие цикла и прототропная перегруппировка приводят к конечному продукту 54.

Другой вариант превращения интерыедиата 53 включает отщепление М-метиленанклина и образование с небольшим выходом пиримидона 51. В случае соединения 46г С5У-«4-СНзСвИ<1. Й»Ю этот путь является единственным направлением реакции.

Вместо ангидрооснований в этом превращении могут быть использованы 6-иеталзамешвнныа пиримидиниввые соли в присутствии ЕШ.

Иначе ведут себя перхлораты 6-этил- или 6-пропилпиримидиния 37. При кипячении в этаноле с нитрозобензолом в присутствии Е&зЫ они превращаются в один и тот же продукт, который идентифицирован как пиримидон 56, изомерный ранее полученному продукту 51.

4» 46

¡С1 46 О- „ НО и

Образование соединения 56 мы объяснили схемой аналогичной вышеописанной и отличающейся от нее лишь дополнительной стадией 1.3--сигматропного сдвига в амидиновом фрагменте интермедиата 55.

На этом мы закончили рассмотрение способов'ф-функционализа-ции 1,3-дикарбонильных соединений. Фрагмент которых включен в структуру катионов пиришлиния или их ангидрооснований. Можно констатировать, что указанные въше объекты, в отличие от солей 3-озапирилия. являются наиболее подходящими для реализации окислительной фунтсционализации и алкилирования. а образующиеся продукта имеют самостоятельный практический интерес и не требуют дальнейших модификаций. Поэтому в заключительной части работа были исследованы Р9циклизации только функциональнозамешеннык солей 3-азапирилия.

3. Рециклизация функциональнозамешенных солей 3-азапирилия

Синтез и электрофилъная функционализация алкилзамешенных солей 3-азапирилия были важными подготовительными этапами в достижении конечной цели данного исследования - синтеза фунхдио-нальнозамещенных гетероциклов.

От результатов следующего этапа нашей работы зависела оценка вьбранной нами стратегии, ее целесообразность и плодотворность.

3.1. №шклиэация солей 4-ацилметил-З-аэапирилия и 4-ацилвминопирилия

Ранее было обнаружено, что соли 4-ацетил-З-азапирипия под действием воды рециклизужггся в соли 4-адаламинопирилия. Эта реакция побудила нас изучить возможность подобного превращения с первичными аминами. Мы провели его параллельно с соответствуппи-ми 4-ациламинопирилиевыш солями.

Было неожиданно обнаружено, что перхлорат 1,3-оксазиния 57

и продукт его рециклизации 59 при взаимодействии с пврвичнши аминами образуют одно и токе соединение 58. Тщательное исследование продуктов рециклизации соли 59 показало, что наряду с пи-римидиниевьши солями 58 образуется небольшое количество перхлоратов пиридиния 60.

Ход этих реакций мы изобразили скешыи, включашти для соединения 57 нуклеофильнуп атаку второго положения катиона 3-азапирилия.

СНСОСНз

.¿С '

сю? 5?

м»2

СНаС0СНь снз

шоен3

РК-^0 СНз

г ^

к С104

а для соединения 59 - атаку второго положения катиона пирилия.

Г™

инеосн.

ЯКИг

ННС0РН5 II '[л

рь^о

ен3

5&

С перхлоратом пирилия 59, аналогично первичный ашнау. взаиьидействует аммиак, приводя к смаси бензоилметмленпиримиди-на и 4-ацилаыинопирмддаа в соотношении 2:1.

Проведенные квйнтово-хшические расчеты« по методу АМ1 ин-тсрьЕдиагтов 62, 63 и конечных продуктов 64, 65 циклизации соединения 61 показали, что образование пиридинового шисла происходит в условиях тарюадинашческого контроля.

В соответствии с этим следовало ожидать и действительно бы-

ШСНО

МИСИО

61

n«2

11

НО

а

но^«

-НгО

11 ноль I

НО-ОИО Й бз

" Расчеты выполнены к. х. н., с. н. с. И. А- Юдилевичем

ло обнаружено. что пиримидиниевые соли 58 при длительном кипячении с соответствующими аминами перегруппировываться в соли пири-

диния 60. Очевидно, давшая перегруппировка является аналогом описанного превращения катионов 4-ашишетил-З-аэапирилия и 4-ациламинопнрилия.

онгса-

шо-

#00-

¥ I

3.2 Рэ циклизация 6-ацилметпзамещенных солей 3-азапирилия и их производных

Исследуя ре циклизации б-ацилметилзамещенных солей 3-азапирилия 15. мы обнаружили, что они быстро гидролизупгся при пе-ремзвивании с водным раствором НаОН и превращаются в продукта раскрытия 3-азапирилиевого цикла 66. котсрмз при дальнейшем контакте с раствором щелочи цикяизуптся в пиридоны 68.

Й РЬ

К аналогичному результату, но в условиях кислотного гидролиза, приводит ре циклизация б-И, М-дадаталаминовинилзанещенных солей 3-азапирилия 23 или альдегидов 69, полученных из них. Существенным отличием от предыдущего процесса является то. что в условиях кислотного гидролиза не происходит отщепления Н-бен-зоилъной.группы.

С104~

РЬ

к^чс и4

£

РН

сю4"

ООН-иЯо^РЬ

40

А«

о

ы.

I,

РЬ

-

Я1 23 К1 69

роль кислотного гидролиза заключается в промежуточном образовании катионов 6-формил-3-азалирмлия 70.

Исследование ре циклизаций 6-М, М-диметпаминовинилзамещен-ных солей 3-азапирилия с аминами показало, что они при взаимодействии с первичными аминами образуют два солевых продукта, ка-

£1

СОРИ

-г 20 -

тор*» бшш идентифицирована как 4-аминог.иридмииевыв 71 и 6-мв-тиллиримидиниавыв соли 37.

Образование 4-аминогаридиниевых содей 71 ш объяснили схемой. включающей гидролиз енаминового врагмента и последующее превращение альдегида 87. Подтверждением этого является образование 4-аминопиридина при взаимодействии альдегида 89 (получен при гидролизе соли 233 с п-толуидшюм-

рь С10- PH

4 _ ^Г У ТЫ%

(садН'йЛо^ осн-ш^о-Ц, гг 69

^"A-flOPh »Ao

Дон"

TelNH

КСЮ4

ыны 6>

щщ

41

б-Матилпиримидиниевш соли 37 образуются. вероятнее всего, при расцеплении промежуточно возникающих пиримидиююшм солей 72.

21

RHHa

CIO4

l

№

ча i

m2

Ph

МЮ4

Ph

ГА

fa&NCR-OH^H^Ph '

HjO Clor

K^Ph

А з»

Такой ход реакции подтаерадается выделением небольших количеств пиримидонов 51, возникновение которых вызвано окислением ангидроосиований 46.

Образования пиримидиюювых содей 37 можно избежать при введении в реакции вторичных аминов. Действительно. мы показали, что единственным продуктом взаимодействия соли 23 или альдегида 67 с морфолином является аминопиридин 73.

рц.......

нАлД -

СЮ4'

(снз)гкен=(?н

Итог изученных

ßAph

оонси

U^O-^Ph

W

рециклизаций б-ацилметилзамещениых

б ¿С

солей

3-азапирилия и их производных с кислород- и азотсодержащими нуклеовилами в функционрльнозамЕйюннш пиридины мсяно отразить

показывашей, что их пвэвращашя, в отличив от 4-вцилметиляамэ-пвнных солей 3-азапирилия. сопровождается гетерошжлизацией, включающей атом азота катиона 3-азапирилия во вновь образующийся гетерошосл.

Все перечисленные примеры рециклизациА фунхциональнозамв-шеннах со лай 3-азапирмлия приводили к гаестичленнш гетеро циклам. Вот почему кы посчитали принципиально важным обнаруженное превращение судыЕонкевыя солей 28 в З-оксопирролы.

Это ппрэкй пришр построения пятичлэнного цикла с применением окислительной -©ункционализашм 1.3-дикетонов.

Вов реализованные нами варианта модификации гетероциклических катионов кк представили рядом схем, наглядно оттяжапиих новый подход к синтезу фугесциональтозамеиенных 5- и &-членннх гетр рециклов.

ф - фушшионйлйзация с удлинением углеродной пепи @ - окислительная Ф-ункционализадая ГЗ) - тециклиэвция

Выводы

1. Впервые проведено исследование электрофильных реакций алкилааыещенных солей 3-азапирилия, пиримидиния, а также их ан-гидрооснований с ацилируюшими агентами, реактивом Видьсмайера, галогенами, диметилсульфоксидом и нитрозобензолом. Установлено, что соли 3-азапирилия, в отличие от солей пиримидиния, вступают в кислотно-катализируемые реакции по алкильным группам.

2. Экспериментально подтверждено, что соли 3-азалирилия реагируют с электрофилами в виде 2-, 4-, или б-метилен-1,3-океа-зиниевых катионов, в то время как пиримидиниевые соли требуют их превращения в соответствующие ангидрооснования.

3. Шказано, что электрофильные реакции алкилзамещенных солей 3-азапирилия и пиримидиния могут быть использованы как удобный альтернативный вариант для решения задачи -уфуикиданадиза-ции 1,3-дикарбонильных соединений. Подтверждением является осуществленное в работе превращение продуктов электрофильных реакций в труднодоступные функциональноэаыещенные пяти- и шестичден-ные гетероциклы:

а) обнаружена рециклизация солей 4-ациламинопирилия в производные пиримидина под действием аммиака и первичных аминов. Реакция протекает в условиях кинетического контроля, образуя гидроксистирил)пиримидиниевые соли, которые при нагревании с амином рециклизуются в соли 4-ациламшюпирилия;

б) б-ацилмет илзамещеиные соли 3-азапирилия под действием води или аминов рециклизуются в функциональнозамещенные пиридины;

в) обнаружена рециклизация диметилсульфонневых солей в 3-оксопирролы.

4. Исследование свойств пиримидиниевых солей позволило:

а) обнаружить неизвестное ранее в ряду 1-аминоазиниевих солей внутримолекулярное окислительно-восстановительное ресщепле-ние 1-N-алютламинопиримидиниових солей, в результате которого происходит окисление алкиламиногруллы до азометина и восстановление катиона пиримидиния до свободного основания;

б) получить ангидрооснования пиримидинового ряда и зафиксировать в них вырожденный таутомерный процесс, вызванный кислотно-катализируемой 2,Е-иаомеризацией вокруг экзоциклической двойной

связи С-С;

в) на основе внутримолекулярной перегруппировки ангидроосно-ваний пиримидинового ряда, разработать удобный метод получения 6-фенэтилпиримидинов;

г) предложить простой способ получения труднодоступных 3,4-дигидро-4-оксопиримидинов, основанный на окислении пиримидиниевых солей или их ангидрооснований ;

д) зафиксировать необычное превращение б-этил- и 6-пропил-пиримидинневых солей при взаимодействии с нитрозобензолом в 1,4-дигидро-4-оксопиримидины.

Основное содержание диссертации наложено в следующих работах:

1. Нечаюк И. И., Шибаева Е Е , Бородаев С. Е , Пыщев A. И., Лукьянов С. М. Необычная рециклизация. перхлората 5-метил-2,4-дифе-нил-6-(2-Н,Н-дкметила>,мновинил)-3-азапирилия. ХГС. 1990. N 1. C.ÍM.

2. Шнбзева Е Е .Нечаюк И. И., Бородаев С. а , Вфит Д. С., Стручков Ю, Т., Пыщев А. И., Лукьянов С. М. Конденсация солей б-метил-3-азапирилия в производные пиридо[1,2-с]пиримидиния. ХГС. 1990.

N И. С. 1556-1561.

3. Нечаюк И. И., Симкина IQ Е , Шибаева Е Е , Хайтин М. И., Заметило Г. Л., Пожидаева JL Е Синтез и психотропные свойства 4(1Н)-бензоилметиленпиримидинов. 1 Областное совещание по физической и органической химии с участием вузов Северного Кавказа. Тезисы докладов. Ростов-на-Дону, 1989. С. 32-33.

4. Бородаев С. К , Нечаюк И. И., Шибаева Е В., Сухоленко Е. Е , Пыщев А. И., Лукьянов С. М. Циклические енамины - ангидрооснования пиримидинового ряда. II Региональная конференция "Енамины в органическом синтезе". Тезисы докладов. Пермь. 1991. С. 99.

5. Бородаев С. Е , Шибаева Е В., Нечаш И. И., Пыщев А. И. , Лукьянов С. М. Перегруппировка циклических енаминов пиримидинового ряда. И Региональная конференция "Енамины в органическом синтезе" Тезисы докладов. Пермь. 1991. С. 100.

6. Нечаш Л И., Шибаева Н. В., Бородаев С. Е , Пыщев А. И., Лукьянов С. М. Электрофильные реакции алкилзамешенных солей 3-аза-пирилия с дкметилформамидом. V Всесоюзная конференция по химии азотсодержащих, гетероциклических соединений. Тезисы докладов. Черноголовка. 1Ш. С. 289.

7. Шибаева Е Е , Вечакк И, И., Сухоленко Е. Е , Бородаев С. Е , Лукьянов С. Ы. Синтез и превращение сульфониевых солей 1,3-оксааи-нового ряда. V Всесоюзная конференция по химии азотсодержащих гетероциклических соединений. Тезисы докладов. Черноголовка. 1991.

с. 290.