Синтез, реакции циклоприсоединения и нуклеофильные превращения 1-арил-4,5-диароил-1Н-пиррол-2,3-дионов

Бабкина, Наталья Валерьевна

Синтез, реакции циклоприсоединения и нуклеофильные превращения 1-арил-4,5-диароил-1Н-пиррол-2,3-дионов тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

Бабкина, Наталья Валерьевна АВТОР

кандидата химических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Саратов МЕСТО ЗАЩИТЫ

2013 ГОД ЗАЩИТЫ

02.00.03 КОД ВАК РФ

Диссертация по химии на тему «Синтез, реакции циклоприсоединения и нуклеофильные превращения 1-арил-4,5-диароил-1Н-пиррол-2,3-дионов»

Автореферат диссертации на тему "Синтез, реакции циклоприсоединения и нуклеофильные превращения 1-арил-4,5-диароил-1Н-пиррол-2,3-дионов"

На правах рукописи

005537827

Нй

Бабкина Наталья Валерьевна

СИНТЕЗ, РЕАКЦИИ ЦИКЛОПРИСОЕДИНЕНИЯ И НУКЛЕОФИЛЬНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ 1-АРИЛ-4,5-ДИАРОИЛ-1#-ПИРРОЛ-2,3-ДИОНОВ

Специальность 02.00.03 - Органическая химия

Автореферат на соискание ученой степени кандидата химических наук

I 4 НОЯ 2013

Саратов-2013

005537827

Работа выполнена на кафедре органической химии Пермского государственного национального исследовательского университета

Научный руководитель: Масливец Андрей Николаевич,

доктор химических наук, профессор

Официальные оппоненты: Егорова Алевтина Юрьевна,

доктор химических наук, профессор, профессор кафедры органической и биоорганической химии Саратовского государственного университета

Шкляев Юрий Владимирович, доктор химических наук, профессор, заведующий отделом органического синтеза Института технической химии УрО РАН

Ведущая организация: Российский университет дружбы

народов, г. Москва

Защита состоится «5» декабря 2013 г. в 16 часов на заседании совета по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук Д 212.243.07 на базе ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского» по адресу: 410012, Россия, г. Саратов, ул. Астраханская, 83, корпус 1, Институт химии.

С диссертацией можно ознакомиться в Зональной научной библиотеке им. В.А. Артисевич Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского.

Автореферат разослан « 5"» ноября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор химических наук, доцент

Русанова Т.Ю.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Одним из важнейших направлений развития современной органической химии является изучение химических свойств различных карбонильных производных гетероциклов, на основе которых возможно получение новых классов гетероциклических соединений. Моноциклические 1//-пиррол-2,3-дионы, а в особенности содержащие различные функциональные группы в нескольких положениях пирролдионового цикла, проявляют уникальные свойства в этом отношении и представляют собой интересные объекты исследования.

Ацилзамещенные 1//-пиррол-2,3-Дионы являются полифункциональными соединениями, содержащими несколько карбонильных групп в гетероядре и в заместителях, что наряду с напряженностью неароматичного пирролдионового цикла придает им высокую реакционную способность по отношению к нуклеофильным реагентам. В результате гетероциклизаций ацилзамещенных 1//-пиррол-2,3-дионов под действием 1,2 и 1,3 N11,N11-, 1,4 N11,N11-, N11,811-, N11,011-, СН,ЫН-бипуклеофилов получены карбонильные производные пяти-, шести- и семичленных азагетероциклов и конденсированных гетероциклических систем, в том числе обладающие полезными свойствами.

Термолиз замещенных 1//-пиррол-2,3-дионов представляет собой удобный метод генерирования имидоилкетенов - весьма реакционноспособных, интенсивно исследуемых интермедиатов класса гетерокумуленов.

4-Ацилзамещенные 1//-пиррол-2,3-дионы также весьма активны в реакциях Дильса-Альдера.

Представлялось перспективным синтезировать 1-арил-4,5-диароил-1//-пиррол-2,3-дионы и изучить реакции их термолитического декарбонилирования, циклоприсоединения и нуклеофильные превращения под действием различных нуклеофилов. На основе имеющихся данных можно было ожидать образования при этом новых интересных гетероциклических систем.

Цель работы. Синтез 1-арил-4,5-диароил-1//-пиррол-2,3-дионов, изучение их термолитических превращений, реакций циклоприсоединения с полярными олефинами, рециклизаций и гетероциклизаций под действием моно-, 1,2 N11,N11- и 1,3 СН,№[-бинуклеофильных реагентов.

Научная новизна. Впервые установлены пути нуклеофильных и термолитических превращений, реакций циклоприсоединения 1//-пиррол-2,3-дионов, содержащих две новые функциональные группы в положениях 4 и 5, протекающие как с участием этих групп, так и под их влиянием.

Впервые изучен термолиз 1-арил-4,5-диароил-1//-пиррол-2,3-дионов, приводящий к генерированию ароил^-арилимидоил)кетенов, стабилизирующихся путем ацилирования кетеновым фрагментом группы СН о/;шо-положения бензольного цикла при атоме азота.

Показано, что реакции циклоприсоединения 1-арил-4,5-диароил-1//-пиррол-2,3-дионов с полярными олефинами приводят к региоселективному построению полифункциональной системы пирано[4,3-6]пиррола и пирано[3',2':5,6]пирано[4,3-Ь]пиррола.

Найдено, что рециклизация 1-арил-4,5-диароил-1Я-пиррол-2,3-дионов под действием и-анизидина приводит к (2)-5-арил-5-гидрокси-1-(4-метоксифенил)-4-[2-арил-1-(4-метоксифениламино)-2-оксоэтилиден]пирролидин-2,3-дионам.

Впервые установлено, что рециклизации 1-арил-4,5-диароил-1Я-пиррол-2,3-дионов под действием бензил- и фенилгидразинов приводит к образованию К-ариламидов 2-(5-арил-3-ароил-1-бензил- и 1-фенил-1Я-пиразол-4-ил)-2-оксоуксусных кислот соответственно.

Показано, что гетероциклизации 1-арил-4,5-диароил-1Я-пиррол-2,3-дионов под действием этил З-амино-З-фенилпроп-2-еноата, З-аминобут-2-еннитрила и 3-амино-1-фенил-бут-2-ен-1-она приводит к образованию 1,7-диазаспиро[4.4]нона-3,6,8-триен-9-карбоксилатов и нитрилов 1,7-диазаспиро[4,4]нона-3,6,8-триен-9-карбоновых кислот соответственно, причем в последнем случае реакция сопровождается дополнительной внутримолекулярной циклизацией с образованием замещенных 1,6-диазоциклопента[с]пентален-2,3-дионов.

Практическая ценность. Разработаны препаративные методы синтеза неописанных ранее замещенных 4,5-диароил-1//-пиррол-2,3-дионоп, 2,3-диароилхинолин-4(1Я)-онов, пирано[4,3-Ь]пиррол-2,3(1Я,6Я)-дионов, пирано-[3',2':5,6]пирано[4,3-й]пиррол-2,3-дионов, (2)-4-[2-оксоэтилиден]пирролидин-2,3-дионов, ариламидов 2-(1Я-пиразол-4-ил)-2-оксоуксусных кислот, 1,7-диаза-спиро[4.4]нона-3,6,8-триен-9-карбоксилатов, нитрилов 1,7-диазаспиро[4,4]нона-3,6,8-триен-9-карбоновых кислот, 1,6-диазациклопента[с]пентален-2,3-дионов.

Предлагаемые методы просты по выполнению, позволяют получать соединения с заданной комбинацией заместителей и могут быть использованы как препаративные в синтетической органической химии.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 статей в Журнале Органической Химии, 4 тезиса докладов и материалов конференций в сборниках научных трудов.

Апробация. Результаты работы доложены на конференциях молодых ученых «Химия поликарбонильных соединений» (Пермь, 2009), «Современные проблемы фундаментальной и прикладной химии» (Пермь, 2011), студенческой школы-конференции «Современные аспекты химии» (Пермь, 2012).

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа общим числом 107 страницы машинописного текста состоит из введения, обзора литературы, обсуждения результатов собственных исследований, экспериментальной части и выводов, содержит 8 рисунков. Список литературы включает 78 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.

Благодарность. Автор выражает глубокую благодарность к.ф.-м.н. Алиеву З.Г. (Институт проблем химической физики РАН, г. Черноголовка Московской обл.) и к.х.н. Слепухину П.А. (Институт Органического Синтеза УрО РАН, г. Екатеринбург) за проведение рентгеноструктурных исследований.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (гранты 12-0300696, 12-03-31157, 13-03-96009), Министерства образования и науки РФ, Министерства образования Пермского края (конкурс МИГ).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе приводятся литературные данные по термолитическим и нуклеофильным превращениям, а также реакциям циклоприсоединения пиррол-2,3-дионов, на основании которых сделан выбор объектов исследований.

Во второй главе описаны результаты проведенных исследований.

Синтез 1-арнл-4,5-диароил-1Н-пиррол-2,3-дионов

Наиболее доступным и удобным методом синтеза моноциклических 1Н-пиррол-2,3-дионов является взаимодействие первичных енаминов с оксалилхлоридом. Синтез енаминов, исходных для 1-арил-4,5-диароил-1//-пиррол-2,3-дионов, был проведен по следующей схеме по известным методикам.

СООН Н СОС1 н СОАг1

РС15 \_/ 2Аг'Н

A1CI,

üli*. Ar'CO-CHBr-CHBr—СОАг1

НООС Н С1СО Н Ar'СО 1а.г Н 2а-г

Ar,c0_c=c_c0Ar, A^NH2 Аг.СО-СН=С—СОАг'

За-г 80-90°С I . , 4а-к (89-95%)

5-10 мин NHAr*

1-3: Ar1 = Ph (а), С6Н4Ме-4 (б), С6Н4С1-4 (в), С6Н3Ме2-2,5 (г); 4: Ar1 = Ph, Ar2 = Ph (а), C6H4Me-4 (б), С6Н4ОМе-4 (в); Ar'= С6Н4Ме-4, Ar2= Ph (г), С6Н4Ме-4 (д), С6Н40Ме-4 (е); Ar1 = С6Н4С1-4, Ar2 = С6Н4ОМе-4 (ж); Ar1 = С6Н3Ме2-2,5, Ar2 = Ph (з), С6Н4Ме-4 (и), СбЩОМе-4 (к)

При взаимодействии енаминов (4а-к) с оксалилхлоридом в соотношении 1:1.1, проводимом путем кипячения раствора реагентов в абсолютном бензоле в течение 70-80 мин (до прекращения выделения HCl), получены искомые 1-арил-4,5-диароил-1Я-пиррол-2,3-дионы (5а-к).

Ar1 СО

, (СОС1)2

А^СО—СН=С-СОАг1_1

80-90°С , ^

NHAr2 70-80 мин Ar1 СО ^¡у^ °

4а-к I 5а-к (65-72%)

Ar2

4, 5: Аг1 = Ph, Ar2 = Ph (а), C6H4Me-4 (б), С6Н4ОМе-4 (в); Ar'= С6Н4Ме-4, Аг2 = Ph (г), С6Н4Ме-4 (д), С6Н40Мє-4 (є); Аг1 = С6Н4С1-4, Аг2 = С6Н4ОМе-4 (ж); Аг1 = С6Н3Ме2-2,5, Аг2= Ph (з), С6Н4Ме-4 (и), С6Н4ОМє-4 (к)

Термолитические превращения 1-арил-4,5-диароил-1Н-пиррол-2,3-дионов

Известно, что термолиз 4-бензоил-1,5-дифенил-1#-пиррол-2,3-диона приводит к его декарбонилированию [отщеплению молекулы оксида углерода (II)] и генерированию замещенного бензоил(1Ч-фенилимидоил)кетена, подвергающегося внутримолекулярной циклизации вследствие ацилирования кетеновым фрагментом группы СН в ортио-положении бензольного цикла при атоме азота с образованием 2-фенил-3-бензоилхинолин-4(1//)-она. Образование в качестве интермедиата имидоилкетена, устойчивого при температуре ниже -70°С, удалось зафиксировать при флеш-пиролизе этого пирролдиона. Термолиз 1-арил-4-ароил-5-метоксикарбопил-1//-пиррол-2,3-дионов также протекает с элиминированием СО и образованием замещенного ароил(М-арилимидоил)кетена, подвергающегося внутримолекулярной циклизации до 3-ароил-2-метоксикарбонилхинолин-4(1//)-онов. Реакции термолиза 4,5-диароил-замещенных 1#-пиррол-2,3-дионов ранее не изучались.

Выдерживание 1-арил-4,5-диароил-1//-пиррол-2,3-дионов (5а,в,г,з,к) в среде инертного апротонного растворителя (даутерм А) при 210-220°С в течение 15-20 мин (до прекращения выделения пузырьков СО) приводит к образованию с хорошими выходами 2,3-диароилхиполип-4(1Я)-онов (7а-д).

Аг'СО

Аг'СО'

-СО

I 210-220°С

С6Н4К-4 15-20 мин 5а,в,г,з,к

Аг'

СОАг1

СОАг'

7а-д (89-92%)

6 Аг'

7: Аг1 = РЬ, Я = Н (а), ОМе-4 (б); Аг1 = С6Н4Ме-4, Я = Н (в); Аг1 = С6Н3Ме2-2,5, Я = Н (г), Я = ОМе (д)

Образование соединений (7а-д) происходит, по-видимому, вследствие первоначального хелетропного элиминирования молекулы СО и образования имидоилкетенов (6), стабилизирующихся вследствие ацилирования кетеновым фрагментом группы СН в орто-положении бензольного цикла при атоме азота.

Попытки вовлечения имидоилкетенов (6), генерируемых термическим декарбонилированием пирролдионов (5), в реакции циклонрисоединения не привели к успеху. Проведение термолиза пирролдионов (5) в присутствии возможных партнёров по взаимодействию - альдегидов, нитрилов, фенолов -не привело к образованию иных продуктов, кроме соответствующих хинолин-4(1#)-онов (7), хотя и несколько уменьшило их выход.

Взаимодействие 1-арил-4,5-диароил-1Н-пиррол-2,3-дионов со стиролом

В процессе изучения реакций имидоилкетенов, образующихся при термолизе пирролдионов (5), не удалось получить продукты межмолекулярного

циклоприсоединения. Представляло интерес исследовать реакции циклоприсоединения самих пирролдионов, поскольку известно, что 4-ацилзамещенные Ш-пиррол-2,3-дионы весьма активны в реакциях Дильса-Альдера, причем это происходит при температуре, ниже требуемой для термического генерирования имидоилкетенов. Широкий выбор полярных диенофилов и гетеродиенофилов приводит к возможности синтеза в реакциях циклоприсоединения с пирролдионами малодоступных и недоступных конденсированных гетероциклических систем. Реакции циклоприсоединения 4,5-диароил-1#-пиррол-2,3-дионов ранее не изучались.

При кипячении пирролдионов (5а-д,з,к) и стирола (8) в соотношении 1:1.5 в среде .и-ксилола в течение 5-8 часов (контроль методом ТСХ) получены 1,4-диарил-7а-ароил-6-фенил-7,7а-дигидропирано[4,3-6]пиррол-2,3(1//,6//)-дионы (9а-ж), структура которых подтверждена РСА соединения (9ж).

Аг1 Аг1

РЬСН=СН, 8

140-145°С, 5-8 ч

гО / \ / ^О

Аг'СО

5а-д,з,к 9а-ж (73-87%) Аг2

9: Аг1 = РЬ, Аг2 = РЬ (а), С6Н4Ме-4 (б), С6Н40Ме-4 (в); Аг'= С6Н4Ме-4, Аг2 = РЬ (г), С6Н4Ме-4 (д); Аг1 = С6Н3Мег2,5, Аг2 = РЬ (е), С6Н4ОМе-4 (ж)

Рис.1. Молекулярная структура соединения (9ж)

Образование соединений (9а-ж) происходит вследствие участия пирролдионов (5а-д,з,к) сопряженной системой связей 0=С-С^=С5 в термически инициируемой региоселективной реакции [4+2]-циклоприсоединения к поляризованной С=С связи стирола (8).

Взаилюдействие с алкилвиниловыми эфирами

При взаимодействии пирролдионов (5г,д,к) с алкилвиниловыми эфирами (10а,б), проводимом путем выдерживания реагентов в соотношении 1:1.5 в среде бензола в течение 20-30 мин (контроль ТСХ), получены продукты [4+2]-циклоприсоединения поляризованной С=С связи алкилвиниловых эфиров (10а,б) к сопряженной системе связей 0=С-С4=С5 пирролдионов (5г,д,к): 1,4-диарил-7а-ароил-6-алкокси-7,7а-дигидропирано[4,3-й]пиррол-2,3(Ш,6Я)-дионы (11а-г). Спектральные характеристики соединений (11а-г) весьма близки к таковым модельного (311*, 4а11*)-4,4а,6,7-тетрагидро-6,7-диоксо-1,5-дифенил-3-этокси-4а-этоксикарбонил-5#-пирано[4,3-6]пиррола (12).

к ііа-1 \m-yi7o)

10: Я = Е1 (а), II = Ви (б); 11: Аг'= С6Н4Ме-4, И = Еі, Аг2 = РЬ (а), С6Н4Ме-4 (б), Я = Ви, Аг2 = С6Н4Ме-4 (в); Аг1 = С6Н3Ме2-2,5, Я = Еі, Аг2 = С6Н40Ме-4 (г)

Взаимодействие с 3,4-дигидро-2Н-пираном

При взаимодействии пирролдионов (5б,д,е,з,и) с 3,4-дигидро-2#-пираном (13), проводимом путем кипячения реагентов в соотношении 1:1.5 в среде толуола в течение 60-70 мин (контроль ТСХ), получены продукты [4+2]-циклоприсоединения поляризованной С=С связи 3,4-дигидро-2//-пирана к сопряженной системе связей 0=С-С4=С5 пирролдионов (5б,д,е,з,и): 1,4-диарил-9Ь-ароил-1,7,8,9,9а-гексагидро-5аЯ-пирано[3',2':5,6]-пирано[4,3-6]пиррол-2,3-дионы (14а-д). Спектральные характеристики соединений (14а-д) весьма близки к таковым модельного (5аЯ*, 9а8*, 9ЬЯ*)-2,3,8,9,9а,9Ь-гексагидро-2,3-диоксо-1,4-дифенил-9Ь-этоксикарбонил-Ш-пирано[3',2':5,6]пирано[4,3-6]пиррола (15).

14: Аг1 = РЬ, Аг2 = С6Н4Ме-4 (а), Аг'= С6Н4Ме-4, Аг2 = С6Н4Ме-4 (б), С6Н4ОМе-4 (в); Аг1 = С6Н3Ме2-2,5, Аг=РЬ (г), С6Н4Ме-4 (д)

Реакции циклоприсоединения 1-арил-4,5-диароил-1//-пиррол-2,3-дионов с полярными олефинами приводят к региоселективному построению полифункциональной системы пирано[4,3-6]пиррола и пирано[3',2':5,6]-пирано[4,3-6]пиррола с целенаправленно варьируемыми заместителями в различных положениях обоих гетероциклов.

Нуклеофильные превращения 1-арил-4,5-диароил-1//-пиррол-2,3-дионов

В настоящее время имеется большое количество публикаций, посвященных исследованию нуклеофильных превращений моноциклических 1//-пиррол-2,3-дионов под действием различных моно- (ОН-, ЫН-) и бинуклеофильных реагентов (№!,№!-, >Щ,ОН-, >Ш,8Н-).

Присутствие в молекулах 1-арил-4,5-диароил-1#-пиррол-2,3-дионов (5) нескольких электрофильных центров в гетероядре и заместителях, сочетание напряженного неароматичного пирролдионового цикла и нескольких карбонильных групп делает их весьма перспективными объектами для изучения рециклизаций и гетероциклизаций под действием нуклеофильных реагентов. Выбор нуклеофилов был обусловлен их структурными особенностями, позволяющими рассчитывать на образование в процессе реакций термодинамически стабильных пяти-, шести- и семичленных гетероциклов.

Взаимодействие с ароматическими аминами

Ранее показано, что 4-ацилзамещенные 1//-пиррол-2,3-дионы реагируют с ариламинами с образованием продуктов присоединения к атому С5 пирролдионов , а в случае 1-мезитилзамещенного пирролдиона, с последующей дециклизацией вследствие разрыва связи 1Ч'-С5. При присоединении и-толуидина к 1-бензил-4-бензоил-5-фенил-Ш-пиррол-2,3-диону также образуется 1-бензил-4-бензоил-5-и-толиламино-5-фенилтетрагидро-2,3-пирролдион, который рециклизуется и в растворе переходит из цепной в кольчатую форму

При взаимодействии пирролдионов (5в,ж) с и-анизидином (16) в соотношении 1:1, проводимом путем выдерживания раствора реагентов в абсолютном хлороформе при комнатной температуре в течение 8-10 ч с хорошими выходами получены (2)-5-арил-5-гидрокси-1-(4-метоксифенил)-4-[2-арил-1-(4-метоксифениламино)-2-оксоэтилиден]пирролидин-2,3-дионы (17а,б), структура которых подтверждена РСА.

17: Аг1 = РЬ (а), Аг1 = С^СМ (б)

Рис.2. Молекулярная структура соединения (17а).

Образование соединений (17а,б) происходит, по-видимому, вследствие первоначального присоединения первичной аминогруппы и-анизидина (16) к атому углерода в положении 2 пирролдионов (5в,ж) (путь а) и расщепления пирролдионового цикла по связи Ы'-С"' с образованием промежуточных соединений, и последующим замыканием «нового» пирролдионового цикла вследствие внутримолекулярного нуклеофильного присоединения группы N11 к кетонной карбонильной группе ароильного заместителя. Возможен альтернативный механизм (путь б) — первоначальное присоединение первичной аминогруппы я-анизидина к атому углерода в положении 5 пирролдионов (5в,ж) и расщепление пирролдионового цикла по связи ТЧ'-С5 также с образованием промежуточных соединений и их циклизацией.

Взаимодействие с бензилгидразином и фенилгидразином

Как было показано ранее, 1-арил-4-ароил-5-метоксикарбонил-1#-пиррол-2,3-дионы реагируют с арилгидразинами с образованием замещенных 1,5-диарил-4-(М-арилоксамоил)-3-метоксикарбонил-1Я-пиразолов вследствие последовательной нуклеофильной атаки первичной и вторичной аминогруппами реагентов соответственно атомов углерода в положении 5 и кетонной карбонильной группы ароильного заместителся в положении 4 пирролдионов с последующим расщеплением пирролдионового цикла. Реакции 4,5-диароилзамещенных 1//-пиррол-2,3-дионов с производными гидразина не описаны.

При взаимодействии пирролдионов (5а-ж) с бензилгидразином и фенилгидразином (18а,б) в соотношении 1:1, проводимом путем выдерживания раствора реагентов в абсолютном хлороформе при комнатной температуре в течение 15-20 минут с последующим кипячением в этаноле в течение 20-30 мин, с хорошими выходами получены 1Ч-ариламиды 2-(5-арил-3-ароил-1-бензил-1//-пиразол-4-ил)-2-оксоуксусных кислот и 2-(5-арил-3-ароил-1-фенил-1 Я-пиразол-4-ил)-2-оксоу ксусных кислот (19а-н), структура которых подтверждена РСА.

18: Я= РЬСН2 (а), 11= РЬ (б); 19: Я = РЬСН2, Аг1 = РЬ, Аг2= РЬ (а), С6Н4Ме-4 (б), С6Н40Ме-4 (в); Аг'= С6Н4Ме-4, Аг2 = РЬ (г), С6Н4Ме-4 (д), С6Н4ОМе-4 (е); II = РЬ, Аг1 = РЬ, Аг2 = РЬ (ж), С6Н4Ме-4 (з), С6Н40Ме-4 (и); Аг'= С6Н4Ме-4, Аг2= РЬ (к), С6Н4Ме-4 (л), С6Н4ОМе-4 (м); Аг1 = С6Н4С1-4, Аг2 = С6Н40Ме-4 (н)

Рис.3. Молекулярная структура соединения (19в).

Образование соединений (19а-н) происходит, по-видимому, вследствие последовательной нуклеофильной атаки соответственно первичной и вторичной аминогруппами гидразинов (18а,б) атомов углерода в положении 5 и кетонной карбонильной группы ароильного заместителя в положении 4 пирролдионов (5а-ж) с расщеплением пирролдионового цикла по связи "Ы'-С5.

Взаимодействие с этил З-амино-З-феиилпроп-2-еноатом

Ранее показано, что 1-арил-4-ароил-5-метоксикарбонил-1#-пиррол-2,3-дионов при взаимодействии с этил З-анилинобут-2-еноатами образуются этил

1.7-диарил-4-ароил-3-гидрокси-8-метил-2,6-диоксо-1,7-диаза-спиро[4.4]нона-

3.8-диен-9-карбоксилаты. Образование продуктов происходит путем присоединения активированной группы р-СН ациклических енаминоэфиров к атому С5 пирролдионов и последующего замыкания пиррольного цикла путем внутримолекулярной атаки аминогруппой ациклического енаминоэфира сложноэфирной карбонильной группы пирролдионов с отщеплением метанола.

При взаимодействии пирролдионов (5а-е) с этил З-амино-З-фенилпроп-2-еноатом (20) в соотношении 1:1, проводимом путем кипячения раствора реагентов в абсолютном бензоле в течение 2-3 ч с хорошими выходами получены этил 1,6-диарил-4-ароил-3-гидрокси-2-оксо-8-фенил-1,7-

диазаспиро[4.4]нона-3,6,8-триен-9-карбоксилаты (21а-е), структура которых подтверждена РСА.

Аг'СО

РЬС(ГШ2)=СНСООЕ1 _20

\ Аг2 СООЕ4

Аг2 21а-е (71-76%) СООЕ1

21: Аг1 = РЬ, Аг2= РЬ (а), С6Н4Ме-4 (б), С6Н4ОМе-4 (в); Аг'= С6Н4Ме-4, Аг2= РЬ (г), С6Н4Ме-4 (д), С6Н40Ме-4 (е)

Образование соединений (21а-е) происходит, по-видимому, вследствие первоначального присоединения группы /?-СН енамииофрагмента соединения (20) к атому углерода в положении 5 пирролдионов (5а-е) с образованием промежуточных соединений и последующей внутримолекулярной циклизацией с участием аминогруппы и кетонной карбонильной группы ароильного заместителя в положении 5 пирролонового цикла.

Взаимодействие с З-амипобут-2-еннитрилом

При кипячении пирролдионов (5е,и) с З-аминобут-2-еннитрилом (22) в бензоле 2-3 ч с хорошими выходами получены продукты первоначального присоединения группы /?-СН енамииофрагмента реагента к атому углерода в положении 5 пирролдионов (5е,и) и последующей внутримолекурярной циклизацией - нитрилы 1,6-диарил-4-ароил-3-гидрокси-8-метил-2-оксо-1,7-диазаспиро[4,4]нона-3,6,8-триен-9-карбоновых кислот (23а,б).

Н3С CN Аг2 23а,б (80-84%) 23: Аг1 = С6Н4Ме-4, Аг2 = С6Н4ОМе-4 (а), Аг1 = С6Н3Ме2-2,5, Аг2 = С6Н4Ме-4 (б)

Взаимодействие с 3-амино-1-фенил-бут-2-ен-1-оном

При кипячении пирролдионов (5б,в,д,е) с 3-амино-1-фенил-бут-2-ен-1-оном (24) в бензоле 5-7 ч с хорошими выходами получены 8-бензоил-1-арил-7-метил-4,5а-диарил-5а,6-дигидро-5-оксо-1,6-диазациклопента[с]пентален-2,3-дионы (25а-г), структура которых подтверждена РСА соединения (256).

25: Аг1 = РЬ, Аг2 = С6Н4Ме-4 (а), С6Н40Ме-4 (б); Аг'= СбН4Ме-4, Аг2= С6Н4Ме-4 (в), С6Н4ОМе-4 (г)

ІСІ26)

Рис.5. Молекулярная структура соединения (256).

Образование соединений (25а-г) происходит, по-видимому, вследствие первоначального присоединения группы /?-СН енаминофрагмента реагента к атому С5 пирролдионов (5б,п,д,е) и замыкания пиррольного цикла вследствие атаки аминогруппой кетонной карбонильной группе ароильного заместителя в положении 5 пирролдионов, как описано выше. На второй стадии происходит [1,5]сдвиг протона от гидроксильной группы к атому кислорода ароильного группы и замыкание цикла путем внутримолекулярного присоединения этой енольной группы ОН к атому углерода группы С=К ЗЯ-пиррольного цикла.

Анализируя и обобщая результаты проведенных исследований, можно установить три направления взаимодействия 1-арил-4,5-диароил-1Я-пиррол-2,3-дионы с бинуклеофилами реагентами:

- путь А — последовательная нуклеофильная атака двумя нуклеофильными группами бинуклеофила атомов углерода в положении 5 и карбонильной группы ароильного заместителя в положении 4 1-арил-4,5-диароил-1Я-пиррол-2,3-дионов с последующим расщеплением пирролдионового цикла по связи 1\['-

- путь Б — последовательная нуклеофильная атака двумя нуклеофильными группами бинуклеофила атомов углерода в положении 5 и карбонильной группы ароильного заместителя в положении 5 1-арил-4,5-диароил-1Я-пиррол-2,3-дионов;

- путь В - последовательная нуклеофильная атака двумя нуклеофильными группами бинуклеофила атомов углерода в положении 5 и карбонильной группы ароильного заместителя в положении 5 1-арил-4,5-диароил-1Я-пиррол-2,3-дионов. На второй стадии возможен [1,5]сдвиг протона от гидроксильной группы к атому кислорода ароильного группы и замыкание цикла путем внутримолекулярного присоединения этой енольной группы ОН к атому углерода группы С=Ы ЗЯ-пиррольного цикла.

С5:

Реализация одного из этих направлений взаимодействия определяется структурными особенностями используемых бинуклеофильных реагентов: активностью нуклеофильных центров, расстоянием между ними и их стерической доступностью.

В третьей главе приведены методики синтеза и физико-химические характеристики полученных соединений.

ВЫВОДЫ

1. Найдено, что при термолизе 1-арил-4,5-диароил-1//-пиррол-2,3-дионов происходит хелетропное элиминирование молекулы СО и генерирование замещенных ароил(Т^-арилимидоил)имидоилкетенов, стабилизирующихся внутримолекулярно вследствие ацилирования кетеновым фрагментом группы СН в ор/ио-положении бензольного цикла при атоме азота.

2. Установлено, что стирол, алкилвиниловые эфиры, 3,4-дигидро-2#-пиран участвуют в реакции термически инициируемого [4+2]-циклоприсоединения поляризованной С=С связью по сопряженной системе связей 0=С-С^=С^ 1-арил-4,5-диароил-1//-пиррол-2,3-дионов.

3. Показано, что л-анизидин реагирует с 1-арил-4,5-диароил-1//-пиррол-2,3-дионами с первоначальным присоединением первичной аминогруппы к атому С5 пирролдионов, расщепления пирролдионового цикла по связи и последующим замыканием «нового» пирролдионового цикла.

4. Установлено, что 1-арил-4,5-диароил-1//-пиррол-2,3-дионы

взаимодействуют с фенил- и бензилгидразином по схеме последовательной атаки двумя нуклеофильными центрами гидразинов атома углерода в

положении 5 и карбонильной группы ароильного заместителя в положении 4 пирролдионов с расщеплением пирролдионового цикла по связи N'-CJ.

5. Найдено, что 1-арил-4,5-диароил-1Я-пиррол-2,3-дионы взаимодействуют с этил З-амино-З-фенилпроп-2-еноатом, З-аминобут-2-еннитрилом и 3-амино-1-фенил-бут-2-ен-1-оном по схеме первоначального присоединения группы ß-CH енаминофрагмента 1,3 СН,ТЧН-бинуклеофила к атому углерода в положении 5 пирролдионов и последующей внутримолекулярной циклизацией с участием аминогруппы и карбонильной группы ароильного заместителя в положении 5 пирролонового цикла, причем в случае последнего реакция сопровождается дополнительной внутримолекулярной циклизацией.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. П.С.Силайчев, Н.В.Кудреватых, З.Г.Алиев, А.Н.Масливец. Рециклизация 4,5-диароил-1Я-пиррол-2,3-дионов под действием ароматических аминов // ЖОрХ. 2010. Т. 46, вып. 7. С. 1101-1102.

2. П.С.Силайчев, Н.В.Кудреватых, З.Г.Алиев, А.Н.Масливец. Рециклизация 4,5-диароил-Ш-пиррол-2,3-дионов под действием замещенных гидразинов. Кристаллическая и молекулярная структура 1Ч-(4-метоксифенил)амида 2-(1-бензил-З-бензоші-5-фенил- 1Я-пиразол-4-ил)-2-оксоуксксной кислоты // ЖОрХ. 2010. Т. 46, вып. 10. С. 1540-1543.

3. П.С. Силайчев, Н.В. Кудреватых, П.А. Слепухин, А.Н. Масливец. Спиро-гетероциклизация 4,5-диароил-1Я-пиррол-2,3-дионов под действием ациклического енамина // ЖОрХ. 2011. Т. 47, вып. 10. С. 1572-1573.

4. П.С. Силайчев, Н.В. Кудреватых, А.Н. Масливец. Синтез и термолиз 1-арил-4,5-диароил-1Я-ииррол-2,3-дионов // ЖОрХ. 2012. Т. 48, вып. 2. С. 259-262.

5. П.С. Силайчев, Н.В. Кудреватых, З.Г. Алиев, А.Н. Масливец. [4+2]-Циклоприсоединение стирола к 4,5-диароил-Ш-пиррол-2,3-дионам. Кристаллическая и молекулярная структура 7я-(2,5-диметилбензоил)-4-(2,5-диметилфенил)-1-(4-метоксифенил)-6-фенил-7,7а-дигидропирано[4,3-6]ниррол-2,3(1#,6Я)-диона // ЖОрХ. 2012. Т. 48, вып. 2. С. 263-266.

6. П.С. Силайчев, Н.В. Кудреватых, А.Н. Масливец. [4+2]-Циклоприсоединение алкилвиниловых эфиров и 3,4-дигидро-2Я-пирана к 4,5-диароил-1Я-пиррол-2,3-дионам // ЖОрХ. 2012. Т. 48, вып. 8. С. 11031106.

7. П.С. Силайчев, Н.В. Кудреватых, П.А. Слепухин, А.Н. Масливец. Спиро-гетероциклизация 4,5-диароил-1Я-пиррол-2,3-дионов под действием ациклического енамина. Кристаллическая и молекулярная структура замещенного 1,7-диазаспиро[4.4]нона // ЖОрХ. 2013. Т. 49, вып. 6. С. 876879.

8. Н.В. Кудреватых, П.С. Силайчев, А.Н. Масливец. Рециклизация 4,5-диароилзамещенных 1Я-пиррол-2,3-дионов под действием бензилгидразина // Молодежная научно-практическая школа-конференция, посвященная 75-

летию со дня рождения Ю.С. Андрейчикова «Химия поликарбонильных соединений». Пермь. 2009. С.44.

9. Н.В. Кудреватых, П.С. Силайчев, А.Н. Масливец. [4+2]-Циклоприсоединение алкенов к 4,5-диароил-Ш-пиррол-2,3-дионам // Молодежная научно-практическая школа-конференция, посвященная 75-летию со дня рождения Ю.С. Андрейчикова «Химия поликарбонильных соединений». Пермь. 2009. С. 45.

10.Н.В. Кудреватых, П.С. Силайчев, А.Н. Масливец. Спиро-бис-гетероциклизация 4,5-диароил-1#-пиррол-2,3-дионов под действием 6-амино-1,3-диметилпиримидин-2,4(1Я,3//)-диона // Школа-конференция молодых ученых «Современные проблемы фундаментальной и прикладной химии». Пермь. 2011. С. 49.

11.Н.В. Кудреватых, П.С. Силайчев, А.Н. Масливец. [4+2]-Циклоприсоединение стирола и 3,4-дигидро-2Н-пирана к 4,5-диароил-1Н-пиррол-2,3-дионам // Материалы I студенческой школы-конференции «Современные аспекты химии». Пермь. 2012. С. 36.

Подписано в печать 31.10.2013 г. Формат 60x90/16. Усл. печ. л. 1.25. Тираж 120 экз. Заказ № 240-Т

Типография Саратовского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского 410012, Россия, г. Саратов, ул. Б. Казачья, 112а

Текст научной работы диссертации и автореферата по химии, кандидата химических наук, Бабкина, Наталья Валерьевна, Саратов

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

На правах рукописи

04201453116

Бабкина Наталья Валерьевна

СИНТЕЗ, РЕАКЦИИ ЦИКЛОПРИСОЕДИНЕНИЯ И НУКЛЕОФИЛЬНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ 1-АРИЛ-4,5-ДИАРОИЛ-1#-ПИРРОЛ-2,3-ДИОНОВ

Специальность 02.00.03 - Органическая химия

Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук

Саратов-2013

Содержание

Содержание.............................................................................................................. 2

Введение...................................................................................................................3

1. Исследование химических превращений моноциклических 1//-пиррол-2,3-дионов (обзор литературы)....................................................................................7

1.1. Термолитические превращения...................................................................7

1.2. Циклоприсоединение..................................................................................13

1.3. Взаимодействие с бинуклеофильными реагентами................................23

1.3.1. Взаимодействие с 1,2 ЫН,ИН бинуклеофильными реагентами......25

1.3.2. Взаимодействие с 1,3 СН,ИН бинуклеофильными реагентами......30

1.3.3. Взаимодействие с 1,З-ЫН,ЫН-бинуклеофильнымиреагентами......36

1.4. Заключение..................................................................................................37

2. Синтез и исследование химических превращений 1-арил-4,5-диароил-1//-пиррол-2,3-Дионов (обсуждение полученных результатов).............................38

2.1. Синтез 1-арил-4,5-диар0ил-1#-пирр0л-2,3-ДИ0Н0в.................................39

2.2. Термолитические превращения 1-арил-4,5-диароил-1//-пиррол-2,3-дионов:.................................................................................................................42

2.3. Циклоприсоединение полярных олефинов..............................................45

2.4. Нуклеофильные превращения 1-арил-4,5-диароил-1//-пиррол-2,3-дионов..................................................................................................................52

2.4.1. Взаимодействие с ароматическими аминами..................................56

2.4.2. Взаимодействие с фенилгидразином и бензилгидразином...............60

2.4.3. Взаимодействие с енаминами.............................................................64

3. Экспериментальная часть.................................................................................76

Выводы...................................................................................................................96

Список литературы...............................................................................................98

Введение

Актуальность темы. Одним из важнейших направлений развития современной органической химии является изучение химических свойств различных карбонильных производных гетероциклов, на основе которых возможно получение новых классов гетероциклических соединений. Моноциклические 1 //-пиррол-2,3-дионы, а в особенности содержащие различные функциональные группы в нескольких положениях пирролдионового цикла, проявляют уникальные свойства в этом отношении и представляют собой интересные объекты исследования.

Ацилзамещенные 1//-пиррол-2,3-Дионы являются

полифункциональными соединениями, содержащими несколько карбонильных групп в гетероядре и в заместителях, что наряду с напряженностью неароматичного пирролдионового цикла придает им высокую реакционную способность по отношению к нуклеофильным реагентам. В результате гетероциклизаций ацилзамещенных 1//-пиррол-2,3-дионов под действием 1,2 и 1,3 N11,N11-, 1,4 N11,N11-, N11,БН-, N11,011-, СН,№1-бинуклеофилов получены карбонильные производные пяти-, шести-и семичленных азагетероциклов и конденсированных гетероциклических систем, в том числе обладающие полезными свойствами.

4-Ацилзамещенные 1//-пиррол-2,3-дионы также весьма активны в реакциях Дильса-Альдера.

Представлялось перспективным синтезировать 1-арил-4,5-диароил-1//-пиррол-2,3-дионы и изучить реакции их термолитического

декарбонилирования, циклоприсоединения и нуклеофильные превращения под действием различных нуклеофилов. На основе имеющихся данных можно было ожидать образования при этом новых интересных гетероциклических систем.

Цель работы. Синтез 1-арил-4,5-диароил-1#-пиррол-2,3-дионов, изучение их термолитических превращений, реакций циклоприсоединения с полярными олефинами, рециклизаций и гетероциклизаций под действием moho-, 1,2 NH,NH- и 1,3 СНДчГН-бинуклеофильных реагентов.

Впервые изучен термолиз 1-арил-4,5-диароил-1//-пиррол-2,3-дионов, приводящий к генерированию ароил(Ы-арилимидоил)кетенов, стабилизирующихся путем ацилирования кетеновым фрагментом группы СН ортоположения бензольного цикла при атоме азота.

Показано, что реакции циклоприсоединения 1-арил-4,5-диароил-1/7-пиррол-2,3-дионов с полярными олефинами приводят к региоселективному построению полифункциональной системы пирано[4,3-6]пиррола и пирано[3',2':5,6]пирано[4,3-&]пиррола.

Найдено, что рециклизация 1-арил-4,5-диароил-1#-пиррол-2,3-дионов под действием и-анизидина приводит к (2)-5-арил-5-гидрокси-1-(4-метоксифенил)-4-[2-арил-1-(4-метоксифениламино)-2-оксоэтилиден] пирролидин-2,3 - дионам.

Впервые установлено, что рециклизации 1-арил-4,5-диароил-1//-пиррол-2,3-дионов под действием бензил- и фенилгидразинов приводит к образованию N-ариламидов 2-(5-арил-3-ароил-1-бензил- и 1 -фенил-\Н-пиразол-4-ил)-2-оксоуксусных кислот соответственно.

Показано, что гетероциклизации 1-арил-4,5-диароил-1#-пиррол-2,3-

дионов под действием этил З-амино-З-фенилпроп-2-еноата, З-аминобут-2-еннитрила и 3-амино-1-фенил-бут-2-ен-1-она приводит к образованию 1,7-диазаспиро[4.4]нона-3,6,8-триен-9-карбоксилатов и нитрилов 1,7-диазаспиро[4,4]нона-3,6,8-триен-9-карбоновых кислот соответственно, причем в последнем случае реакция сопровождается дополнительной внутримолекулярной циклизацией с образованием замещенных 1,6-диазоциклопента[с]пентален-2,3-дионов.

Практическая ценность. Разработаны препаративные методы синтеза неописанных ранее замещенных 4,5-диароил-1//-пиррол-2,3-дионов, 2,3-диароилхинолин-4(1//)-онов, пирано[4,3-6]пиррол-2,3(1//,6//)-дионов,

пирано[3 ',2': 5,6] пирано[4,3 -¿>]пиррол-2,3 -дионов, (2)-4- [2-

оксоэтилиден]пирролидин-2,3-дионов, ариламидов 2-(1Я-пиразол-4-ил)-2-оксоуксусных кислот, 1,7-диазаспиро[4.4]нона-3,6,8-триен-9-карбоксилатов, нитрилов 1,7-диазаспиро[4,4]нона-3,6,8-триен-9-карбоновых кислот, 1,6-диазациклопента[с]пентален-2,3-дионов.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа общим

числом 107 страницы машинописного текста состоит из введения, обзора

литературы, обсуждения результатов собственных исследований,

экспериментальной части и выводов, содержит 8 рисунков. Список литературы включает 78 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.

1. Исследование

химических

превращений

моноциклических 1//-пиррол-2,3-дионов (обзор литературы)

Еще в первых работах по синтезу 1#-пиррол-2,3-дионов [1, 2] отмечена высокая реакционная способность по отношению к нуклеофильным и иным реагентам. Целью настоящего обзора является систематизация литературных данных по термолитическим и нуклеофильным превращениям, а также по реакциям циклоприсоединения моноциклических 1//-пиррол-2,3-дионов.

1.1. Термолитические превращения

При нагревании замещенных 1//-пиррол-2,3-дионов до температуры выше 160°С происходит их декарбонилирование, причем в виде оксида углерода (II) выделяется карбонильная группа из положения 2 пирролдионого цикла [3, 4, 5-10]. Вентрупу с сотр. при проведении реакции декарбонилирования и пирролдионов в газовой фазе при 500°С и выделении продуктов путем «вымораживания» на диске КВг, охлажденные до температуры -196°С, удалось зафиксировать генерируемые при термолизе пирролдионов имидоилкетены по характерному поглощению в ИК спектрах в области 21132140 см"1 [3, 8, 9]. Это поглощение исчезает при нагревании образцов в интервале -105 °С ...-70°С.

Я, = Н, СН3СО, С6Н5СО, С2Н502С, Ы02; Я2 - СН3, С6Н5, (С2Н5)2Ы, СН38; Я3 =

Н, СН3, С6Н5, АёатапШ

Химическое поведение имидоилкетенов, генерируемых при термолизе

пирролдионов, существенным образом зависит от характера заместителя при

Из

атоме азота. Ы-Арилзамещенные 1 Я-пиррол-2,3-дионы при термолизе в растворе или в газовой фазе [3, 4, 5-10] генерируют Ы-арилзамещенные имидоилкетены, подвергающиеся внутримолекулярной циклизации вследствие СН-ацилирования кетеновым фрагментом о-положения бензольного цикла при атоме азота с образованием замещенных 4-хинолонов. Реакция ускоряется при введении электроноакцепторных заместителей в пирролдионовый цикл [9]. Г.Колленцу не удалось выделить индивидуальных веществ при термолизе 1//-пиррол-2,3-диона с орто-, орто-дизамещенным бензольным циклом при атоме азота вследствие сильного осмоления [4].

О О

Ri = CH3S, С6Н5, AlkOzC ; R2 = Н, Alk, CN, C6H5CO, C2H502C, Br; R3 = H, CH3

Удалось зафиксировать ацилкетен-ацилкетеновую перегруппировку в

меченом изопотом С имидоилкетене, генерируемом термолизом соответствующего пирролдиона, протекающую через 1,3-сдвиг фенильной группы и приводящую к образованию пары меченых хинолонов [9].

с6н5со

С,Н,СО к/'

6 5 ч^

с6нг

_ -со

N О СбН5

\^СОС6Н5

С6Н5' N

с6н5

/СОС6Н5

С6Щ N.

с6н5

сос6н5

N Сбн5

5-Диэтиламино-4-нитро-1-фенил-1//-пиррол-2,3-дион при термолизе элиминирует СО и С02 с образованием З-гидроксиимино-2-диэтиламино-ЗЯ-индола [9], структура которого подтверждена РСА. По мнению авторов, реакция проходит через стадию генерирования замещенного нитро(имидоил)кетена, циклизующегося в 3-замещенный 4-оксо-1,2-оксазет-2-оксид, элиминирующий С02 с образованием имидоилнитрилоксида, циклизующегося с таутомеризацией в замещенный 3//-индол.

оЛ у

+ .о.

(С2Н5)2^ "С0 (С2Н5)2Н^\ (С2Н5)2М N

СбН5

с6н5

+ /О <0*

(С2Н5)2Ы^\

с6н5

/М(С2Н5)2

;шн

1-Метил-5-метилтио-1Я-пиррол-2,3-дион при термолизе элиминирует СО, генерируя соответствующий (Ы-метил)имидоилкетен, подвергающийся перегруппировке, вследствие [1,3]сдвига метилтиогруппы, в устойчивый при

комнатной температуре в течение метил)кетенимин [6].

мин метилтиокарбонил(1Ч-

1°С

СНзБ'

N^0

сн,

-со

[1,3]8СН

Н>

,С08СН,

СНзв N

сн,

СН,

При пиролизе 1-адамантил-4-метил-5-фенил-1//-пиррол-2,3-диона при 400-750°С и выделении продуктов замораживанием в аргоновой матрице при 18К образуется Ы-адамантил-бензимидоил(метил)кетен,

перегруппировывающийся вследствие 1,3-сдвига фенильной группы в Ы-адамантил-бензимидоил(метил)кетенимин или обратимо циклизующийся в 1-адамантил-3-метил-4-фенил-1,2-дигидро-2-азетон, разлагающийся на адамантилизоцианат и метилфенилацетилен [7].

Н3С.

с6н5-

1°с

н3сч

N^0

Ай

-СО

Н3С.

с6н5

х°с

н3с

Ас1 [1,3]С6Н5

с6н5-

•Ай

1°С

:И-Ас1 Ас1—N=^=0 + С6Н5СССН3

с6н5со

При термолизе замещенных 1-фениламино-1//-пиррол-2,3-дионов при температуре 130-160°С, что несколько ниже требуемой для генерирования имидоилкетенов, происходит их перегруппировка в пирроло [2,3-Ь] индолы [11-14]. Установлено, что механизм этой внутримолекулярной согласованной перегруппировки близок к механизму перегруппировки Фишера. В ряде случаев реакция усложняется дальнейшими превращениями первоначально образуемых пирроло[2,3-Ь]индолов вследствие термических прототропных сдвигов или сигматропных перегруппировок [11, 14].

Лг

1'С

Ас! N О

С6Н5 V 2

[1,3]Н КГН

1°с

/О

и.

и- соос2н5

-со, -нысо

[1,3]С

-Ир с6н5со

Дг

1°с

он

[1,5]Н

Я-

"СОСОЫН,

К2 I2

со2с2н5

-Аг

СОСОЫНСОС6Н5

Я, = Н, А1к, С6Н5СО, С2Н502С; Я2 = СН3, С6Н5

Близкая к вышеописанной термическая перегруппировка замещенных карбо[&]- и гетерено[£]-1//-пиррол-2,3-дионов [14] предложена в качестве перспективного подхода к синтезу труднодоступных диазопропелланов.

X — СН2, С2Н4, С3Нб, 8СН2, ОСН2; Я — СН3, С^Нз При термолизе 1,5-дифенил-4-(а-фенилимино)бензил-1//-пиррол-2,3-диона происходит образование 2,4-дифениламинооксалилхинолина [3].

с6н5

с6н5-м

с6н5-

N^0

с6н5

сосомнс6н5

Исследования термолиза 1-арил-4-ацил-1//-пиррол-2,3-дионов [15] предпринято с целью определения природы заместителей в пирролдионовом цикле, обусловливающих минимальные температуры декарбонилирования и участие генерируемых имидоилкетенов в межмолекулярных реакциях. При этом предоставляется возможность рассмотреть влияние заместителей в соположениях арильного цикла при атоме азота, в том числе способных принимать участие в реакциях циклоприсоединения, на способ стабилизации генерируемого имидоилкетена.

Выдерживание замещенных 1-арил-4-ацил-1//-пиррол-2,3-дионов в среде инертного апротонного растворителя (даутерма А) при температуре 170-190°С в течение 30-60 минут сопровождается элиминированием молекулы СО из пирролдионового цикла и приводит к генерированию неустойчивых Ы-арилимидоил(ацил)кетенов, которые стабилизируются путем внутримолекулярного СН-ацилирования о-положения арильного заместителя при атоме азота с образованием замещенных З-ацил-4-хинолонов [16, 17, 18, 19-22]. Наличие одного о-заместителя в бензольном кольце при атоме азота, в том числе заместителя, способного принимать участие в реакциях циклоприсоединения не изменяет направление реакции и практически не влияет на выход соответствующих 4-хинолонов [17, 19].

^ссх

^со

И2 N О

^о -С0 и,

сок,

N Я,

= Аг, СН3О2С, (СНз)зС; Я2 = СН302С , С6Н5СО; Я3 = Н, СН3, СИ, бензо[Ь];

Я4 = Н, СН3, СН30, С1, Вг, Ы02

Как показывают литературные данные, метод генерирования (имидоил)кетенов путем термолитического декарбонилирования моноциклических 1//-пиррол-2,3-дионов имеет ряд достоинств: возможность варьирования заместителей в 1, 4 и 5 положениях дигидропиррольного цикла; доступность исходных соединений; относительно невысокие температуры термолиза и простота лабораторного оборудования.

1.2. Циклоприсоединение

1//-Пиррол-2,3-дионы показали себя весьма активными в реакциях

циклоприсоединения и этому направлению их химических превращений

посвящено значительное количество публикаций и ряд обзоров [23, 24].

Ацилзамещенные 1//-пиррол-2,3-дионы участвуют в реакциях Дильса-

Альдера как в роли диенофилов, так и диенов. На основе этих реакций

оказался возможным синтез многих природных соединений типа

эритриновых и других алкалоидов [23, 25], а также азотсодержащих

гетероциклов, малодоступных или недоступных иными путями.

Фотохимическое циклоприсоединение 4-этоксикарбонил-5-фенил-1//-

пиррол-2,3-диона с олефинами протекает регио- и стереоселективно, давая

три продукта: экзо- и эндо-замещенные циклобутаны А и Б и

дигидропиридон В [26], причем природа продукта зависит от природы олефина. Ациклические олефины в этой реакции образуют производные циклобутана, алкоксиалкены, формирующие полярную пару енон-олефин, в результате [2з+2з] присоединения - эндо-изомер Б, а алкены и бутадиены в результате [2в+2а] присоединения - экзо-изомер А [27].

Я = РЬ, ОЕг, ОАс, СН=СН2.

2-Азабицикло [3.2.0] гептан-3,4-дионы дигидроазатрополоны [28].

С00Е1

Н. ^

еюос

изомеризуются в

еюос

РИ РЬ)

Я = РЬ, Ег, ОЕ1, ОАс, БРЬ, Н.

Циклоалкены, например циклопентен, образуют дигидропиридон [29, 30], что может быть объяснено [1,3]перегруппировой промежуточно образующегося циклобутана (структура которого подтверждена РСА [31]) в форму лактима с последующим хелетропным отщеплением СО [28, 32]. Структура полученного продукта также подтверждена РСА [28]

Я = РЬ, ОЕг, О Ас, СН=СН2.

Облучение раствора 4-этоксикарбонил-5-фенил-1//-пиррол-2,3-диона и 2,3-дигидрофурана или 5-метил-2,3-дигидрофурана дает два продукта, структура которых подтверждена РСА [27].

Я = Н, Ме

Образование продуктов, по мнению авторов, происходит следующим образом [27]. В присоединении 1//-пиррол-2,3-диона и дигидрофурана возможны два переходных состояния: эндо- и экзо-я-комплексы. Если предположить, что пара диоксопиррол-дигидропиран очень полярна, как и пара диоксопиррол-этоксиэтелен [32], то наблюдается [28+2б] присоединение. Таким образом, эндо-л-комплекс приводит к циклобутану конфигурации цис-син-цис, который участвует в [1,3]-перегруппировке через

лактим с посл�