Сольоксибромирование производных бицикло (1.1.0) бутана, трицикло (4.1.0.С2.7) гептана и метиленциклобутана тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

' ленинградский ордена ленина. и ордена теуд(бсто красного зшени государственный университет

На правах рукописи УДК 547.513

ЗАДШСКАЯ Наталья Юрьевна

сшьвоксибрширование производных бвдшо£1л.о}вгана, трицик10 [4.1.0.0^' ^гептана и штиленциигобутана

02.00.03 - органическая химия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

ЛЕНИНГРАД 1990

Работа выполнена на кафедре органической химии Химического факультета Ленинградского ордена Ленин? и ордена Трудового Красного Знамени государственного университета

Научный руководитель: кандидат, химических наук, доцент РАЗИН В.В.

Официальные оппоненты: доктор химических наук, вед.науч.сотр. БСШЕССВ И.Г. доктор химических наук, профессор ИСНШ Б.И.

Ведущая организация: Инсяитут органической химии АН СССР имени Н.Д.Зелинского, г. Москва

Защита состоится декабря 1990 года в часов на заседании, специализированного совета Д.С63.57.03 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора химических наук при Ленинградском ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени государственном университете по адресу: 199004, Ленинград, Средний проспект В.О., д. 41/43, химический факультет

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке имени А.И.Горького Ленинградского государственного университета по адресу: 199164, Ленинград, Университетская наб., Д. 7/9 .

Автореферат разослан '¿^^ ноября 1930 г.

Ученый секретарь .

специализированного соъета,^Ю.П.АРЦЫБАШЕВЛ ;

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Хяюя калых циклов продолжав» оставаться в центре внимания шинков-органиков. При этом все больший интерес вызывают сверхнапряжении структуры, включающие бшда-ло [1.1.0]бутановий фрагнант, к которым относятся ставшие доступ-пыма только в последнее время [1.1.1]пропеллан и тетратрет.бу-тилтетраэдран. Система бициклобутана интересна с одной сторогш как объект со специфическими особенностями геометрия я электронной структуры, а с другой - как перспективный сивтон в органическом синтезе. Поиск новых методов синтеза и регао- и стереоселек-тивных реакций раскрытия бяциклобутановых соединений является а настоящее время главным направлением исследований в этой области химии тлых циклов.

Пель -работы состояла в изучении региоселективноста а стереохимии метокся<гадрокси)брошрованая производных? бнциклобута-на и трицанлогептава для получения информации о зависимости направления раскрытия бициклобутановой састэны о? особенностей ее структуры и природы реагента, а такяе в поиска новых путей син-тээа Функционально замещенных производных бицпкло [1.1.0]бутана и бацаяло[1.1.1]пэнтана.

Научная новизна. Установлена зависшяость региоселективноста и стереохимии сольвоксаброшроваяия производных бициклобутана и трициклогептана от природы заместителей в узловом положении. Впервые реализована бромолактонизация в ряду бициклобутан-карбоновых кислот. Обнаружена зависимость региоселективности м&токсийромирования производных метиленциклобутана от природы заместителя в положении 3.

Практическая ценность работы. Установленные закономерности сольвоксибромярования производных бициклобутана и трициклогепта-на позволяют осуществлять направленный синтез 'функциональнозаме-щенннх циклобутанов и норпинанов. Обнаружены.,новые структурно^ спектральные корреляции в ряду замещенных циклобутанов и норпинанов.

Положения, внносимне на защиту. 1. Строгая регионадравленностъ раскрытия центральной связи СС лрл «етокси(гидрокс а)бронировании лрслзводных бициклобута-

- г -

на и трициклогептана, содераадлх в узловом положении метальную шш феншгьную группы.

2. Зависимость стереохимии реакций сольвоксибромирования и соль вокскмзркурироваюш бициклобутановых соединений от структурных особенностей субстрата и характера элэктрофильного реагента.

3. Зависимость региоселективности метоксибромирования производных матиленциклобутана от природы удаленного акцепторного заместителя.

4. Броталактонизация в ряду бициклобутанкарбоновых кислот.

5. Синтетические возможности реакции дегидробромирования некоторых бромзамещенных производных циклобутана и норпинана.

Апробация работы. Материалы диссертации представлялись на Всесоюзной конференции "Кислородсодержащие гетероциклы" (Краснодар, сентябрь 1990 г>, а также изложены в двух других печатных работах.

Структура и объем -работы. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, посвященного анализу реакций присоединения к производным бвциклобутана и сольвоксибромирования алкенов, изложения результатов собственных исследований и их обсуждения, экспериментальной части и выеодов. Работа изложена на 139 страницах, содержит 25 таблиц и список литературы из 104 наименован!

П. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 1.Направление и объекты исследования

. - -Основное направление исследования было связано с изучением сольвоксиброшрованяя производных бициклобутана и трициклогепта-

на. В качестве объектов исследования были выбраны соединения(1-3 _*

^ 1к =С>*

1 е=снз, х=сн 1у е=рь, х=н уп х=н

п ь=сн3, х=со2сн3 у а=РЬ, х=со2сн3 уш х=со2сн3

е , х=с02сн3 у1 1ьсн3д=с02сн3 ix х=сн

Эти соединения позволяли выявить роль в реакциях раскрытия электроноакцепторной или электронодонорной группы в узловом положении бициклобутановой системы, а также роль триметиленово-

ю мостика, связывающего бициклобутановый фрагмент з трицикли-гескую систему.

Сольвоксибромяроваяие осуществляли двумя способами: .. с использованием системы Н-бромсукцинимид (ПВ5) + нуклеофияь-;ый растворитель (метанол или вода);

:. через предварительное солъвоксишркурирование (с использова-:иам ацетата ртути в срадэ куклвофильного растворителя? и после-ущеэ бромодемеркурирование ртугьорганического соединения.

Сопоставление результатов этих двух реакций позволяло су-2тъ о роли природы электрофила в реакциях присоединения.

Другим направлением исследования бшго изучение штоксибро-ирования производных метиленцзнлобутана, представляющее ияте-ес с точки зрения поиска новых путей подхода к синтезу проаз-одшх бициклобутаяа и бицикло [1.1.13пентаяа. В качестве объек-ов исследования в этом случае были выбраны соединения (УП - 11).

2. Сольвоксибромированне бициилобугаяов (1 - Ш)

Бицяклобуташ (1 - Ш) реагируют с ПЕЙ в нунлеофлльеом рас-ворятеле при комнатной температуре с образованием с высокими зеиаративными выходаш (72-94?) аддухтов (X - XIУ), отвечающих 1зрыву центральной связи СС с электрофильной атакой в узловое сложение, удаленное от донорного заместителя. При этом в слу-ш бициклобутанов (1,П) образуются исключительно цис-стереоизо->рные адцукты, а бициклобутан (Ш) дает оба возможных стереоизо-

¡ра.

Метокси(гидрокси)меркурирование - бромодемеркурированне би-клобутанов (1,П) протекает нестереоспецифично и приводит к об-зованиго в каадом случае смеси стереонзомеров соединений (Ха.,6-а.б).

Ох й^и* *

клобутановая структура и положение заместителей в соединениях ;

(Ха.б - Х1Уа,б) установлены на основании спектров ЯИР С. Конфигурационное отнесение в каздой стераоизомерной паре было проведено на основании спектров ПМР. В соединениях (Ха,б - ХШа,б; критерием для отнесения конфигурации послужил химический сдвиг СНд-групш: в соединениях, различающихся только дальним окружением, химический сдвиг индикаторной СНд-группы существенно меняется при переходе от нитрила к эфиру при цис-располохении СН- и С02СНд-груш1 к СНд-груше и практически неизменен при их транс-расположении (си. табл.1).

Таблица 1

Химические сдвиги протонов СН3-группн (9, м.д.) в соединениях (Ха,*б - Жа,б)

1а . Х1а Ша ХШа 16 Х1б ХПб ХШб

1747 1Д6 Г153 1~22 1.50 1.49 ПбЭ 1^57 Г~

Критерием для отнесения конфигурации соединениям (ИУа) е (1176) служили химические сдвиги протонов карбомегокснльной труп, пы. В цис-стереоизомаре сигнал упомянутой группы расположен в tío' лее сильном поле по сравнению с таковым в транс-изомере. Наблюдаемое различие обязано проявлению экранирующего влияния фенилъ-ной группы, находящейся в изомере (XIУа) в цис-лоложении к кар-«Зоматокскдькой грутпю

< У;

v гЗ

3. Сольвоксибромирование и сольвоксимеркурированне фенилтрициклогептанов (1У,7)

Сольвоксибромирование трициклогептанов (1У,У) с использованием HBS в среде метанола или водного ТГФ и сольвоксимеркуриро-вание тех лее субстратов при помощи ацетата ртути в нуклеофиль-ном растворителе (СНдОН или Rg^) проходят легко при комнатной4 температуре и с высокими препаративными выходами (67-69%). При этом разрыву подвергается исключительно центральная бициклобу-тановая СС связь, а атака электрофила направлена в ^-положение к фенильной группе. Первая реакция проявляет ярко выраженйую анти-стереосф1ективность, а вторая - син-стереоспецифична.

Бромодемеркурированиэ продуктов метокси('гидрокси)меркури-рования трициклогептанов (1У,У) действием брома в пиридине приводит к образованию только бромсольвоксилроизводных (ХУа - ХУШа), идентичных малым компонентам стереоизомарных смесей, образующихся при реакции трициклогептанов (1У,У) с SES.

Все двухкомпонентные адцукты были разделены на ивдивидуаль-ные стереоизомеры с помощью колоночной хроматографии на силика-геле или препаративной ТСХ. Конфигурационное отнесение было основано на сопоставлении спектров ЕЛ5 стереоизомеров. При этом были использованы следующие критерии:

1. эндо-ориентация атома брома в соединениях (ХУа,б;ХУ1а,б), имеющих протон при С-7 атоме, следует из наличия в спектре ПМР три-плетного сигнала (-7~6 Гц) для упомянутого протона: согласно критерию Вайберга в бицикло(3.1.1)гептанах вицинальная константа

зпин-спинового взаимодействия с участием экзо-ориентированного ?-Н атома имеет порядок 6 Гц, а эндо-ориентированного - близка ■с нулю;

2. пространственная ориентация фенила определялась по наличию ми отсутствию сильнопольных сигналов 3-С¡^-группы мостика: на-гачие таковых свидетельствовало об эндо-ориентации фенила, от-;утствие поглощения в области 0.40-1.35 м.д. свидетельствовало зб экзо-ориентации фенила, при этом наблюдался сильнопольный :двиг протонов противостоящих фенилу групп (Н или СХ^СНд). На-5людаемое различие в химических сдвигах протонов соответствующих групп в спектрах стереоизомеров обязано проявлению экрани-зующего влияния фенила.

Х=Н, £=СН3 ХУа 6% Х=й=Н ХГ1а 1%

Х=С02СН3,Е=СН3 ХУПа 12% Х=С0РСНо,Е=Н ХУШа 9%

3

ХУб 94$ ХУ16 9355 2УП6 88% ХУШб 91%

1.50- /. я5.»./. о,чо-1.*о /.55-1-80*,^.

„ Г5'? -

3. существенное различие химических-сдвигов протонов карбометок-сильных групп в изомерах (ХТПа и ХУТО5) и (ХУШа и ХУШб), свидетельствующее о чувствительности этих протонов к изменению конфигурации при С-6, подтверждает вкзо-ориентнцшо карбометоксиль-ной группы в соединениях (ХУПа,б;ХУШа,б).

Конфигурация при С-6 в карбиноле (ХУ1а) была подтверждена также химическим путем: демеркурироваяие соответствующего ртуть-органического соединения боргидрвдом натрия привело к карбинолу (XII), описанному в литературе.

4. Ыетоксибромирование н метоксимеркурирование метилового эфира 7-м9тилтрициклогептан-1-карбоновой кислоты (У1)

Мэтоксибромироваяие и метоксимеркурирование - бромодемерку-рирование эфира (71) приводят к образованию единственного и одного и того же продукта - бромметоксинорпинана (ХК) с эндо.эндо-ориентацией входящих групп.

-п

Л /.^[оАск /снъсн Л. _^ (Л

<*3 XXI

ХЗЧ 1ч

Конфигурация при С-6 для соединения (XX) бьша принята по аналогии с установленным выше дош субстратов (1У и У) фактом об эндо-направленности элекгрофилъной атаки на бициклобутановую систему, Конфигурация при С-7 была выявлена путем сравнения продуктов гидродемеркурирования ртутьорганического соединения (XXI) с продуктами присоединения метанола в присутствии метилата натрия к эфиру (У1\ Продукты обеих реакций оказались идентичными и представляли собой смесь эпимерных метоксиэфиров (ХШа) и (ХХПб ^имеющих одинаковую конфигурацию при С-7 с эндо-ориентацией метокси-

группы. Последняя вытекала из литературных данных о стереохимии нуклеофильного присоединения к активированным бициклобутанам, свидетельствующих о полном обращении конфигурации в месте нуклеофиль-ной атаки

5. Региоселективность и стереохимия сольвоксибромирования производных бициклобутана и трициклогептана

В ряду изученных нами бициклобутановых субстратов (1 - Л) оба электрофильных реагента, Д-бромсукцинимид и ацетат ртути, проявляют идентичное поведение в отношении региоселективности присоединения, а именно: во всех случаях раскрытию подвергается исключительно центральная бициклобутановая связь, а электро-фильная атака осуществляется по узловое положению, удаленному от донорного заместителя. Очевидно, что наблюдаемая регионаправ-ленность раскрытия бициклобутановых соединений свидетельствует об образовании катионных интермэдиатов циклобутильной (норпиниль-ной) структуры, стабилизированных соседством донорного заместителя.

Обратившись к анализу стереохимического аспекта реакций присоединения к соединениям (1 - 71), прежде всего следует отметить, что наблюдаемые различия'в стереохимии присоединения определяются различием в пространственной направленности нуклеофилъной атаки, т.к. в обеих реакциях и для всех субстратов электрофильная атака протекает со строгой стереонаправленностью: изнутри бицик-лобутановой системы и с полным обращением конфигурации в месте атаки. Направление же нуклеофильной атаки оказалось чувствительным как к структурным особенностям субстрата, так и к природе реагента.

Реакция сольвоксибромирования с субстратами, содержащими в узловом положений метильную группу (.1,11,71), является син-стереоспецифичной. Наоборот, сольвоксибромирование бициклобута-нов, имеющих в узловом положении фенил (Ш - У), не отличается стереоспецифичностыо, при-чем для бициклобутанового субстрата (Ш) имеет место преобладание обращения конфигурации в месте нуклеофильной атаки (син-стереоселективность), а для трицикличес-ких субстратов (17,У) преобладает сохранение конфигурации (анти-стереоселективность присоединения).

Наблюдаемое различие в стереохимии, по-видиюму, можно связать с различиями в структуре катионного интермедиата, которые

в свою очередь определяются структурными особенностями субстрата, а именно тем, метальная или фенильная группа находится в узловом положении.

Вероятно, метилзамещенные субстраты (1,П,У1; реагируют с образованием неклассического карбониевого иона типа А. В этом случае нуклеофильная атака должна осуществляться только с обращением конфигурации, т.к. бициклобутановая СС связь в интерме-диате А еще не разорвана. При переходе к фенилзамещенным субстратам (Ш - У), по-видимому, из-за больших донорных свойств фенила по сравнению с метилом более термодинамически выгодной становится классическая форма катионного интермедиата - карбе-ниевый ион типа В или В*. ^

и *

/4

В'

Невысокая син-стереоселективность реакции бициклобутана (Ш) обя зана, по-видимому, некоторой стерической предпочтительности экваториальной атаки нуклеофила на нешюский циклобутильный катион В. В интермедиате в', хотя конформация циклобутильного фрагмента в нем такова же, что и в В, экваториальная атака на кати-онный центр существенно запрещена стерическими препятствиями, с здаваемыш З-С^-группой триметиленового мостика, которая сближена с катионным центром из-за отталкивания эвдо-ориентирован-ного объемного атома брома. С предложенной интерпретацией стереохимии присоединения увязывается тот факт, что при переходе от соединения 11У) к соединению СУ) анти-стереоселективность уменьшается. По-видимому, экзо-ориентированная СС^СНд-группа в катионе В'(Х^С^СНд) создает дополнительные стерические црепят-ствия благоприятному экзо-подходу нуклеофила и, тем самым, умеь шает степень анти-стереоселективности присоединения.

Сольвоксимеркурирование трициклогептанов (17 -71) происходит син-стереоспецифично. Это дает основание принять, что сол воксимеркурирование осуществляется через промежуточное образовг ние неклассического карбониевого иона типа С ("ср. с А) и в отличие от сольвоксибромирования сохраняет такой тип интермедиата даже при переходе к фенилзамещенным производным.

6. Некоторые закономерности проявления структурных особенностей замещенных циклобутанов и норпинанов в спектрах ЯМР % и 13С

Кроме особенностей спектров ПИР фенилзамещенных производных циклобутана и норпинана, связанных с влиянием фенила на удаленные противостоящие группы, о которых сообщалось выше, заслуживает внимания влияние фенила на геминальную СНдО-группу. В спектре гемметоксифеншг-замещенных производных циклобутана и норпинана сигнал метокси-грушш смещен в более сильное поле по сравнению с аналогичным сигналом в спектрах соединений с метоксиметилметиленовым фрагментом.

фенилзамещенные мэтилзамещенные

соед. соед. м.д

ПУа 2.87 Ха зЛё

Х1У6 2.88 Хб 3.14

ХУа 2.82 Па з;'15

ХУб 2.84 Х1б 3.08

ХУПа 2.85 ХХПа 3.11

ХУПб 2.81 ХХПб 3.18

■го

Анализ спектров ЯМР С восьми стереоизомерных пар производных циклобутана и норпинана, включающих фрагмент 1-бром-З-метокси(гидрокси)циклобутана, позволил выявить следующую закономерность: С—1 (С-6) и С-3(С-7,) атомы в транс-изомерах имеют больший химический сдвиг по сравнению с таковыми в цис-изоме-рах (см. табл.2)

Таблица 2

Химические сдвиги С-1(С-6) и С-3 (С-7) атомов в транс- и цис-изо-мерах бромметокси(гидрокси) производных циклобутана и норпинана

Ха.б Х1а,б ХПа.б ХШа.б ИУа.б ХУа.б ХУ1а,б ХУПа.б

68.4 63.1 5.3 84.1 78.9 5.2

'ц 26.5 д?(т-ц) 2.9 т 74.5 О-3(7)ц 72>8

дб(т-ц) 1.7

46.8 28.5

44.2 25.8

2.6 2.7

74.0 70.0

72.8 68.5

1.2 1.5

46.1 47.5

43.4 44.7 2.7 2.8

69.5 79.9 68.7 77.3

0.8 2.6

55.8 55.6

48.8 48.2

7.0 7.4 84.3 79.4 79.2 74.9

5.1 4.5

7. Бромолактонизация 7-фенилтрициклогептан-1-карбоновой кислоты

Опираясь на данные об анти-стереоселективности сольвокси-бромврования фенилтрициклогептанов (1У,У), мы полагали, что при действии КВЗ на 7-фенилтрициклогептан-1-карбоновук> кислоту в апротонном растворителе роль нуклеофила может сыграть карбоксиль нал группа. В таком случае анти-ориентация электрофильной и нуклеофильной атак на связь С^С^ может завершиться образованием 6-бром-7-фенилнорпинан-6,7-карболактона (ХХШ). Действительно, та кое превращение было реализовано с практически количественным выходом. Строение лактона (ХХШ) подтверждено спектральными данными (ИК, ЯМР ^Н и 13С]. Убедительным аргументом в пользу приписываемой лактону (ХХШ) структуры явилось превращение его под действием метанола при кислотном катализе в карбинол (ХУШб), идентичный основному продукту гидроксибромирования эфира (У).

8. Метоксибромирование производных метшгенциклобутана (УП-1)

Метоксибромирование - удобный способ функционализации С=С

связи. Применение этой реакции к производным метиленциклобутана (УШДХ) открывало путь к получению потенциальных предшественников бициклобуТановых и бицикло(1.1.1)пентановых соединений. С другой стороны, представлялась возможность выявить влияние удаленного электроноакцепторного заместителя на региоселектлвность метоксибромирования замещенных метиленциклобутанов. Дополнив ряд

олефиновых субстратов незамещенным метиленциклобутаном СУП), мы

изучили состав продуктов взаимодействия каждого представителя ряда (УП - IX) с бромом в метаноле. Реакция приводит к образованию как продуктов бромированая (Б), гак и продуктов метоксибромирования (МБ). Те и другие были дифференцированы посредством независимого синтеза соответственно в реакции бромирования

(бром в четыреххлористом углероде) и метоксибромирования (КЗЗ в метаноле).

/у/сУ

Л'вИ [ы^О

(У)

хх/г/

- и -

Х=Н УП

Х=С02СН3 УШ Х=СЯ IX

2 3

УП ХХ1У ХХУ

[3 УШ ХХУ1а,б ХХУПа.б ХХУШа.б

IX ХХ1Ха,б ХХХа.б ХХХ1а,б

ХХ1У

ХХУ1а,б

ХХ1Ха,б

ХХУ

ХХУПа.б ХХХа.б

.У; ХХУ1а,б; ХИХа.б)

УП.УШДХ)

(ХХУ; ХХУПа.б; ХХХа.б) + (ХХУШа.б; ХХХ1а,б)

Реакция метоксибромирования метиленциклобутана (УП) проявляет строгую регионаправленность. отвечающую присоединению по правилу Марковникова. Наоборот, замещенные метиленциклобутаны (УШДХ) показывают нарушение региоселективности. Региоизомеры хорошо различаются с помощью масс-спектров и спектров ЯМР 1 С. В частности, интерпретация масс-спектров проста и убедительна, поскольку главным направлением фрагментации метоксибромидов является _Д-распад относительно СНдО-группы: продукты присоединения по правилу Марковникова (М) (ХХУПа.б;ХХХа.б) обнаруживают пики осколочных ионов [М-СН^Д"1", а в анти-Марковниковских продуктах САМ) (ХХУШа,б;ХХХ1а,б) фиксируется пик с т/г 45 |СН20СНз]+.

Данные по хемо- и региоселективности взаимодействия производных метиленциклббутана (УП - IX) с бромом в метаноле пред-зтавлены в таблице 3. Из таблицк следует, что изменение как хемо- , так и региоселективности коррелирует с акцепторными свой-^твами удаленного заместителя. Это наблюдение находит удовлетворительное объяснение в рамках предположения о протекании ис-эледуеМой реакции через асимметричный Т-комшгекс типа Д.

Таблица 3 £емо- и региоселективность взаимодействия метиленциклобутанов (УП - IX)

; бромом в метаноле

(Ч I *

алкен

УП УШ IX

65 35 100 О

55 45 95 5

48 52 90 10

Д

Асимметрия ¡Г-комплекса Д, вызванная проявлением донорных свойств метиленовых групп кольца, частично устраняется за счет акцепторных свойств заместителя X, т.е. при переходе от (УП) к (IX) заряд ¿>2 постепенно уменьшается, а заряд возрастает при сохранении неравенства Поэтому вероятность нуклео-

фильной атаки в положение 8£ максимальна для нитрила (IX), что и приводит к наибольшей доле анти-Марковниковского продукта. Принятая модель катионного интермедиата объясняет и характер изменения хемоселективности в том же ряду: чем больше локализация (+)-заряда в узловом положении, тем более жестким становится этот центр и тем больше вероятность его взаимодействия с более жестким реагентом (т.е. с метанолом, а не бромид-ионом^.

.9. Некоторые превращения продуктов сольвоксибромирования производных метиленциклобутана и трициклогептана

Было проведено исследование действия дегидробромирующих агентов на дибромиды (ХХ1Ха,б) и метоксибромиды (ХХХа,б;ХХХ1а,б) полученные на основе З-метиленциклобутан-1-карбонитрила СIX), а также на бромгидроксинорпинаны (ХУ16) и (ХУШб), полученные на основе трициклогептанов (1У) и (У). Отметим, что в индивидуальном состоянии стереоизомеры (ХХ1Ха) и (ХХ1Х6), (ХХХ1а) и (ХХХ16) были получены посредством колоночной хроматографии, а их конфигурация: доказана с помощью спектров ЯМР % и ^С.

Дегидробромирование каждого из стереоизомерных метоксибро-мидов (ХХХ1а,б) при действии ТБК в эфире, 25 °С, приводит к образованию производного бициклобутана (ХХХП). Строение его доказано с помощью спектра ПГЛР£ см. табл.4, в которой приведены также спектральные характеристики модельного бициклобутана (1)] и масс-спектра, содержащего характеристичный для метоксиметильной группы пик с /»/2 45(85$).

ХХХ1а,б ХХХП

Дегидробромирование стереоизомерных дибромидов (ХХ1Ха,б) при действии гидрида натрия приводит к количественному образо-

ваншо З-брошетиленциклобутан-1-карбонитрила (ХХХШ), т.е. реализуется 1,2- (а не 1,3) -дегицробромнрованне.

ШХа.б ХХЗОП

При проведении дегидробромирования цис-диброшда ^ХХ1Ха) действием ТЕК в реакционной смеси был зафиксирован дополнительный продукт, изомерный винильному бромиду (ШШ). Анализ спектра ГС.<Р реакционной смеси позволил идентифицировать этот продукт как производный бициклобутан (ХХХ1У), см. табл.4.

Т^ 1 б^с^ //У

(ши) + ^^

XXI Ха ХХХЗУ

10 : 1

Таблица 4

Спектры ПМР биыиклобутанов (1), (ХХХП), (ХХХ15) (£, п.;..)

......, _____ЩИу^ссн:•'

XXXII с 2.16 С «.

XXXIУ 1.47с 2.3Пс 4.03 с

Метоксибромиды (ХХХа,б) устойчивы к действию дегидроброми-рующих агентов (ТЕК в эфире, гидрид натрия): образование производных бицикло(1.1.1)пенгана зафиксировано не было. При жестких условиях (кипячение с ТЁК в диоксане) наблюдается только замещение бромид-иона на трет.бутокои-группу:

ХХХа.б

Дегидробромирование бромгидроксинорпинанов (ХУ1б) и (ХУШб)

осуществляется быстро при комнатной температуре при обработке метанольным раствором метилата натрия или эфирным раствором ТБК. Реакция протекает с раскрытием циклобутанового фрагмента и приводит к образованию в первом случае известного 1-бензоилцикло-гексена (ШУ) , выход 88^, а во втором - кетоэфира (ХХХУ1), выход 70£.

Внутримолекулярное нуклеофильное замещение в соединениях

(ХУ16 и ХУЛИ), которое могло бы привести к образован™ системы

8-оксатрицикло[4.2.0.0^'"^октана, не реализуется.

ш. выводы

1. Метокси(гидрокси)бромирование производных бицикло[1.1.0]бутана и трицикло[4.1.0.02'^]гептана, содержащих в узловом положении метильную или фенильную группу, протекает строго по центральной бициклобутановой связи с атакой брома в узловое положение, удаленное от донорного заместителя.

2. Сольвоксибромирование в ряду метилзамещенных бицикло¡1.1.0]-бутанов и трицикло [4.1.0.О^'^гептанов проявляет син-стерео-специфичдасть, в ряду фенилзамещенных бицикло[1.1.0]бутанов -син-стереоселективность, а в ряду фенилзамещенных трицик-ло[4.1.0.02,7]гептанов - анти-стереоселективность.

3. Получены новые экспериментальные данные, свидетельствующие о том, что электрофильная атака на бициклобутановую систему отличается строгой стереоналравленностью, отвечающей обращению конфигурации в месте атаки.

4. Выявлены закономерности проявления конфигурационных особен, ностей циклобутановых и норпинановых соединений, содержащих

фрагмент 1-бром-3-метокси(гидрокси)циклобутана, в спектрах

ЯМР 13С: С-1 и С-3 атомы в транс-изгалерах имеют больший химический сдвиг, чем соответствующие атомы в цис-изомерах.

5. Реализован первый пример реакции бромолактонизации в ряду бициклобутанкарбоновых кислот.

6. Строгая региоселективность метоксибромирования метиленцикло-бутана, соответствующая правилу Марковникова, нарушается при переходе к производным метиленциклобутана, содержащим акцепторный заместитель в положении 3, и тем сильнее, чем большими акцепторными свойствами обладает заместитель.

7. Показана возможность получения замещенных по метальной группе производных З-метилбициклобутан-1-карбонитрила на основе 3-ме тиленцинлобутан-1-карбонигрила.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях

1. Разин В.В., Задонская Н.Ю., Макарнчев Ю.А. Первый пример бромолактонизации бициклобутан-1-карбоновых кислот

// НОрХ. - 1390. - Т.26. - С.674-675.

2. Задонская Н.Ю., Макарычев Ю.А., Разин В.В. К проблеме синтеза 8-оксатр1Щикло£4.2.0.02,7Зоктана и 8-оксатрицикло-^.З.О.О^'^нонана // Тез. докл. Всесогаз..конф., сент.1990г.-

. Краснодар, 1990.

3. Разин В.В., Задонская Н.Ю. Реакции присоединения к производным бициклобутана. IX. Сольвоксибрсмирование метилового эсУнра и нитрила З-метилбищжлобутан-1-карбоново1" кислоты // ЖОрХ. - 1990. - Т.26. - С.2305-2312.