ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРНЫХ ФАКТОРОВ НА ПРОЦЕССЫ ВНУТРИМОЛЕКУЛЯРНОЙ НУКЛЕОФИЛЬНОЙ ЦИКЛИЗАЦИИ В АКТИВИРОВАННЫХ АРОМАТИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЯХ И ОТНОСИТЕЛЬНУЮ СТАБИЛЬНОСТЬ СПИРО-КОМПЛЕКСОВ МЕЙЗЕНГЕЙМЕРА тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

'"' МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

.'.'.-' На правах рукописи

Л И ПОВЦЕВ Владимир Николаевич

УДК 547.545 : 541.6

ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРНЫХ ФАКТОРОВ НА ПРОЦЕССЫ ВНУТРИМОЛЕКУЛЯРНОЙ

НУКЛЕОФИЛЬНОЙ ЦИКЛИЗАЦИИ В АКТИВИРОВАННЫХ АРОМАТИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЯХ И ОТНОСИТЕЛЬНУЮ СТАБИЛЬНОСТЬ СПИРО-КОМПЛЕКСОВ МЕЙЗЕНГЕЙМЕРА

Специальность 02.00.03 — органическая химия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

МОСКВА— 1987

бСССМСССС2"

Работа выполнена на кафедре органической химии Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

Научный руководитель—доктор химических наук, профессор В. Н. Князев.

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор В. Г. Авраменко, доктор химических наук, старший научный сотрудник А. А. Соловьянов.

Ведущая организация—Тульский государственный педагогический институт им. Л. Н. Толстого. '

Защита диссертации состоится

1987 года в «/» » ч. на заседании Специализированного совета К 120.35.04 в Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева по адресу: 127550, Москва И-550,-ул. Тимирязевская, 49.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан «л» . Уу'/лУ . .. . 1987 г.

Ученый секретарь Специализированного совета — кандидат химических наук,

доцент, ЙИ / 3. П. Аполлонова

Л/

0ВД1Я ХАРАЮЕИСГ1ЙЛ РАВСЯЫ

Актуальность то; 81. 'Внутримолекулярные реакции ароматического

• нуклеофяльного замещения,-идуад:ё по механизму 8лЛг , представляют значительный инторео в связи о их широким использованном для синтеза практически ваяние гетероциклических соединений. В теоро-.тпческом отношении эти реакции тесно связаны с такими вопросами, как образование и стабильность промежуточных еппротшклическнх комплексов Мойзенгеймора, их реакционная способность, возможность протекания перегруппировки Скайлса и др. Целепаправлешшй поиск и

/изучение таких ключевых структур с варьированием деталей строения исходных активированных ароматических соединений позволяет более

• . полно и точно проанализировать механизм и.найти новые пути хими-1 чеекпх процессов.

Цель, -работы состояла в исследовании влияния структурных фак-" торов на процессы внутримолекулярной нуклеофлльной циклизации ак-• тивированннх да- и полифутшиональных ароматических соединений с образованием спирб-комнлексов Мейзенгепкера, их относительную стабильность и региоселектпвпость распада в кислых средах. В качестве основной модельной системн били гыбрани пикрильные производные " этиленгликоля, в алифатическую часть которых последовательно вводили один несимметрично располояошшй заместитель, либо два одина-

• ковых симметрично располояепных заместителя о различпим стерооизо-мернш положением. Для спстемц о пирокатехиновым 'фрагментом варьировали расположите в отом фрагменте двух трет. -бутильных групп.

Работа выполпона в соответствии с планом научно-исследова- ' тольских работ кафедры органической химии Московской сельскохозяйственной академии тт'. К.Л.Тимирязева по теме "Разработка теоретических основ, методов анализа и синтеза веществ, имекшх сельско-'• хозяйственное лбиологическое значониа" (номер-государственной

Целтральоаа Паучвая Енбли9те::з Мо-:-СБ-к1 очд;на № н, хль Шг "«8с1Б1а. *« дел .....• К. А. Тамар**!»

регистрации 8108550). /.'-. ♦.,'..'*.". ".-•' Научная новизна к практическая ценность работы. В ходе про- • веденного исследования были выделены'и вдентифицированы новые-спи- . ро-коиллексы Уейзенгеймера, определена их термодинамическая «стабильность. Показано, что стерические и электронные эффекты замес- ., тителей в положений 4 1,3-диоксоланового кольца оказывают не очень.; 'существенное влияние на термодинамическую стабильность'спирс-комп- • лексов, но обусловливают высокую регасселективность.раскрытия спи-',-; росочлсненного гетероцикла, Устойчивость комплексов с заместителями в положениях 4 и И 1.,3-дксксолановсго кольца зависит от их сто-реоизомерного расположения и определяется величиной несвязываюккх взаимодействий откх заместителей между собой и" о нктрогруппами циклогексадиенатиоа системы. ]

«'/ .-Снижение стабильности спиро-комплексов, у которых положения 4 и 5 1,3-диоксоланового кольца стянуты тетраметиленовым мостиком, связано с деформацией „циклогексановой системы при их образовании; трзнс-тетраметиленовий мостик дестабилизирует комплекс за счет создания дополнительного напряжения в диоксолановом цикле значительно сильнее., чем цио-мостик.

; Обнаружена сильная стерическая стабилизация комплекса с'1,3-бензодиоксоловым кольцом при введении двух трет.-бутилышх групп в орто-положения к нуклеофилышм центрам.

.: Некоторые из синтезированных в данной работе соединений про. явили "высокую антифвдантную активность по отношению к колорадскому жуку и жукам большого мучного хрущака. ...-,;.'-. Апробация 'работы. Основные положения работы доложены на 1У

Конференции по оргаш-ческой химии и технологии {Москва, 1985 г. ) . --,'• • Публикация результатов исследований. По теме диссертации опубликованы тезисы доклада и I статья.

-Л-

Обьоч п структуто'габоты. Диссертация кзлокена на 179 страницах, Бпгапаи-шс 14 таблкц, 18 рисунков. Во введении отраяганп актуальнооть и цель работа, а такяо ео связь с направлением наручных исследований, проводили.на кафедре органической хкмкл ТСХс\. Первая глава посвящена обзору литературных данных по спи-роцихлячееккм комплексам Койзенгсймера. Во второй главе обсуя-денц результаты собственных исследований. В третьей главе приведены пеобходгсше экспериментальные условия по синтезу использованных в работе соединений, их £пзико-хп::кчоскке характеристики, а тагсг.о методика проведения сдсктроТотомотркческпх изморе- 8 ний. Далее слодуят вызоды, список литературы, состояли 1а 205 ссылок и приложение.

..... ОСЖОЗПОО СОДЯЕМПЕ ВЖЯЫ

Для изучения влияния стерпчоекпх и стереозлектронных факторов заместителей на процессы внутримолекулярной нукдеолпльной циклизации на:.-: в качество исходной системы били выбраны 2,4,6' трнннтроциклогёксадпепатнно комплексы с 1,3-диоксолановым и 1,3-бензодиоксодовым спярс—ндклами. Такой выбор обусловлен двумя 'причинами. Зо-первкх, благодаря пространственному влиянпз двух нитрогрупп в непосредственной близости к реакционному центру • 'создается благоприятная для нуклооЯляьиоЯ атаки на атом С. коп-формация исходной молекулы, вследствие чего данная система ока-31шается повыиошю чувствительной к изменению геометрии звона, соединяющего нуклоофялышо центры, а также-к стерпчоекпм и сте-реоэлектрояны:.: эффектам заместителей в отом звено. Во-вторых,' _ 1,3-дкоксолановыо спирс—ксмплсксы лвллится одними из наиболее стабильных, и это позволяет'наделаю £::ксировать образование и оценивать их термодинамическую стабильность даже в случае неблагоприятного атпякпя вводимых заместителей.

I. Ягашшо зоАоотатолой в-полог.онгп 4 I .З-та'оксолорогого ._",.

колита, 2 .АСАтршитгогаплогоксплгопптга СЛИ1Ю-ШШ.-ОКСОП „> М()Й'01Д(ЯГОТУ1 по тд отнодитолпгуо стабильность п •; 1>яп:оселог.г.'Риооть тзгоАочгя д к:«с.тх о1га"пх. •

' . 'О цельи изучения влияния заместителей па отпоситольиув стабильность п рзгиоселоктииюсть раскрытия 1,3-диоисолянозого коль-да З.Д.б-триширодаклогсксадаоиатта сппро-ко:.тялексов МОЙЭОНГСЙ-мора бил спнтозиропан ряд ноиогопфилоонх эАпров этилсштпшолл • (1-6)« отличающиеся зоттеотятолси Я п атклоиовом £рап:енте.

.СЩ-С-И т

оц ад ;

I

№ ОЙс а),И=Н,И'«СН3

>— р и - * — •

1Р

10,03 1огТУНОа

($). и-н^-сагон

(9),И=НД'«СНай

00),R*H.R«CN

;; л' : • (2),И=Н,И:-СНз

' V ; • ' (3),R-H,R'-CHa0H

'•;•• Ч-\ И. К-И. Ы' 1еИ]Ье

? ^'.И-Н.И'.СН

' :>:•;.{ №'^'»СН3

л 1. Можно было оакдать, что в результате конденсации песишет-рично замекешшх 1,2-глпколеи о шЕкрнлфторидом или при разложения в кислой среда соответотвуших спнро-комплаксов (7-11) будет об- . разовыватьоя смесь рогаоизомерных пикрпловых офиров. Дайотвитель-но, конденсация пропллаягликоля о пикрияфторидом я разложение . комплекса (7) приводит к сиоси пикриловых эфяров (I) я (2) в со--* отноиеюш приблизительно" 1:1.7 (по епектраи 19.7). Во всех остальных случаях, независимо от споооба получения, образовывался практически только один из возиояных региоиз омаров', а тленно' эфиры . (3-6) . Структура полученных соединения доказана о помощью спект- -

росг.оппя 1Г.С.

При доЯствии ocHODQirшt на исходные соединения (2-С) и смесь соединений (1.2) образуются стабильнке сгсфс-колплокои (7-11) соответственно, ввдолотше в вкдо калповнх ИЛИ триэтилак/.ониевкх солей. Из них коаплоксы (7) и (8) в виде МаЛ-солой Оили оппсаии раяео (Гятио С.С. о сотр.).

ШАГ -

(12) (13)

3 спектрах 1Ы? при облззовашш коикоксов происходит смешение в спльине поля сигналов 1г п Н5 я эти протоны становятся не-эквпвалентиши Во всех случаях при образовании спнро-котялоксов сигнал протона н' с:.:еаается в слабив поля и ОТВНОЕИТСЯ самим сла-бопольним из протонов 1,3-диоксоланового кольца. Из гепатлышх протонов 1Г и НЛ сигнал протона Н появляется в более сильном поле, что связано с его экранированием заместителем В. Разнила в хиютеаких сдвигах протонов Н* я 1Т составляет 0.32-0.38 м.д. для комплексов 47-9) и 0.16 м.д. для комплекса (10).

Образование относительно жесткого 1,3-диоксоланового цикла приводит к резкому смещению геюшалышх КССВ (ЗЛл) в область более положительных значений по сравнению со значением этих кои-стант в исходных соединениях (от -9.1 + -10.3 Гц до -5.6 + -6.2 Гц). Из вшошольннх КССВ в спиро-ког-ллоксах (7-10) 1у,/"*?*,/ • что характерно дяя"1,3-дио:ссолапов.'£аняие ШР интерпретированы в продставлепки о твпет-конфорыасия 1,3-дпоксоланозого кольца с бнетркм (относительно зкалы времени 1К?) поовдопроаэнкем, вклю-

чащем конлормациошюв равновесно'.типа (12=13). 11з двух.конфор-кацяй (12) п (13), по-видимому, преимулественноЯ будет конформа-пвя (12) с ссевдоэкваторг.одьнш пологениом заместителя В..'-\ "•*']•: '.'• •". ' Раскрытие в шголой срсдо 1,3-диоксоланового цикла спкро- _ цомплоксов (0-11) протокаот с высокой региосолективностыо о образованием такркловых омаров (3-6), у которых пшд>:иоКС1!группаЛ~ связана о первичным атомом углерода, что во многом определяется ноблагопргятними оТор:14ое:82.ш взакмодойствпямл в соединениях типа (I). Это'Наглядно прослеживается при сравнении результатов-Л Л кислотного разложения еппро-комллексоз (7) к (II)..при котором в..; первом случае' образуются оба р'огкоизомера (I) и (2), а во вто-.- -" ром - только-один'кзомор (С). , ч. ,.'.•;• ' • "'."-:,

ВиоокаМфагиоселективность раскрытия сшгро-ццкла комплексов (8-Ю)4так:.ге*обусловлека индукционным влишшем электроноакцептор-них заместителей (СЙ>С£. СНоШ, ЗЯ У.снихающкх нухиеоЛяльность'..';. кислородного центра О3 в больней степени, чем центра'О1. Особенно окльно это влияние датяно проявляться для спиро-комплекса (10).

1'Дяя комплексов (7-И) измерена равновесная константа образо-;, •вания >(КХ|) в воде при 1;5°С, исходя из общепринятой схемы образования ош1ро-комплекса, вхлпчающей.ионизацию гидроксильной группы л исходного пккрилового' э-±пра за счет быстрого перенреа протона к •-/ основанию (0Н~) с последувдей более медленной циклизацией образо-. вавшегооя аннона в опиро-комплекс.

/Рн О" С\

0 ^ Й

По тормодшшмичеокоП отабилыюстп спиро-комплексц (7-9) мало отличаются между собой (КК'=!.78. 6.04, 4.П4р7 лЛмоль"' со-ответственно) и от комплекса с иеэамо.ценнш I .З-дкоксолановым

кольцом (КЮе1.8'107 л-моль-1). Стабильность оплро-ко:.:плокса (10) значительно пике, чем комплексов (7-Э) вследствие умоньсешш ну-клеофильности отакуювдго атетла дпслорода. Висопсе значение измеряемой константы равновесия образования коглплекса (10) (ККт = 5.06»Ю' Л'коль""1) обусловлено значительной кислотностью исходного соединения (5) (за счет сильного индукционного з*»1екто СН -группы).

Резкое енкяенив устойчивости комплекса (1/)'(КК| = 0.98-105 л-коль"1) по сравнении о комплексом (7) (более чем на два порядка), обусловлено, по-видга.кжу, неблагоприятными стеркческЕлл взаимодействиями метальных групп в 1,3-диокооланово:л кольце и нитрс— групп в положениях 2,6 тринитрощпелогоксадионатной система.

Для ионизированной формы еппро-кокпдекса (8) можно било бы ожидать реализации вырожденной врплотропной таутм-.ерии воледствио внутримолекулярного раскрытия епкро-ипвлз с образованием лроможу-- точного дианиона открытого типа (14), в котором пикрилоксигруппа будет находиться у центрального атогдз углерода, что щгаодило бы к коалесценции сигналов метиленовкх протонов в спектрах 12.Т.

саЛ—1

-л0 0

9№9»» ' = п№

0" ОР1о 0".

N0, * ' " N01

Однако спектр 1ГЛР ккгалокса (8), снятый в ДДСО-ал, при добавлении основания (триэтллакзд) в интервале те.'лператур от 27 до 130*С практически не'претерпевает изменений.'

Пытаясь осуществить подобную арилотропную кирацвп относительно трех нукле'олпльных центров" мы синтезировали 3-пикридтио-1,2-*пропакдкол (15) и изучили процессы, происходящие при взаимодействии этого соединения с основаниями. ' ч

• Предполагалось, что движуг'.оЯ силоЯ перегруппировки (16—18) иохот быть згачитольно болоо високая термодпнаккческая стабильность опаро-комплокса с 1,3-диоксолановкм кольцом, чем комплекса о 1,3-оксатиолаиовш циклом. .. . . ;

СИа-СИ-рлуп<-СИ* = СНа-СЦлНа §£ СНа-СН-ла ОН СИ 8НС Ш <0 2 83 он Ойс 8" .",) 6 О 8"

; При -добавлошш основания К глотвору соединения (15) в ШЮ^ в ошктро ПИР происходят характернее изшнвНЕя, подтвврадавдив ;..,; образование спиро-когдагакса (16). Значаама гвиишльной ]^ССВ С1ЬЛ0- • групли в соединении (15) и комплекса практически не.гашняется, ч * тогда как значение Сл,вм протонов СЩ8-группи скевдатся в.область, у полояитольншс значения от -И .9 Гц у доходного соединения до -9.2 Гц у комплекса, что характерно для гедалальншс.протонов 1,3-окса-тиоланового цикла. В комплексе'(16) преимущественной является. ••• •;•;' кон$орыацкя о всевдоэкваториалышм положением оксиметильной груп- . пы [типа (12)] , о чем свидетельствуют значения вининельных КССВ,. .:: равные 9.5 (-Т^,) и б!б Гц (Эр.^ ). Дополшгеелышм доказательством образовашш коглплекоа (16) служит значение равновесной конотанты (ЕЮ = 1.4-10 л -моль"1)', близкое к значению ККЛ для аналогичного комплекса с незамещенным 1,3-оксатиолановим кольцом (КК, = 0.8-10

т •

. л- моль":*:), Через насколько суток интенсивность сигналов'протонов Н?'5 комплекса > (16) уменьшатся п появляется свнглат протонов

пякрат-псиа ((?т8.57). Разложонко свожоприготовлонного раствора опаро-кс-лнлекса из пжгилового о1Лро (15) разбавленным водным раотвором КМ приводит к образована только походного оЛпра (15).

Тагам образом, полученные результаты показывают, что кловт-ся факторы. пропятствупцпе протокзнгаэ порогруппмрокз! спиро-ком-плексов (16 —18). Таковыглл могут бить высокая пуклеа1плыгоо?ь тполат-иона, стеряческие п электронные эКокты окскматильноЛ группы, затрудшзхи:в образований промежуточного кона (17), а также внутримолекулярный распад этого тона с вытеснением пикрот-иска.

2. СТОГООТООУОШНЧ 2.4.б-тргжглюптклогсксчяяенпттго стгтро-ко'лплоксы Нойзч'игоВурт'а с 4 .5-д;"етпл- п 4.5-ликарбо"отоксп-Т; .Э-Д'оксолчновтг) кольцом

Представляло интороо проолоднть влияние на тормоднпаглпчоскую стабильность 1,3-дкоясолзновых оппро-кокплоксов стороопзскорного расположения двух заместителоЯ Я, вводила в положения 4 к 5, что позволило бн оценить рать сторкчзеккх, стерооэлэктронпцх Докторов в процессах образования и разложения спиро-кокплоксов. С этой цель» нами были изучены две пары таких комплексов о кис- и транс-расположением двух котплышх п болое объемистых и парных корбен-ыетокоигрупп.

Пикряловые офири (19-22) быта синтезированы конденсацяоЯ со-ответствуших диолов о ппкрилфторидом в присутствии триэтиламина.

R-CH-CH-R + р(сР JM. R - СН - СН - R ОН ОН ОН ОРИ

- - • (2£), R=CQyCHAf?pUTt>M;С22)^=С0ЛСН3Стрго-)

Анализ СДР я 1К спектров позволяет сделать определенное зо-клячепие о коплоргацкях исходных соединении (19-22). Значения КССВ випкнольных протонов для оритро- (19) СЛ1\2.3 2>9 л и ТР00л

(ЮЛ-Нйй раотвор в СБС^) в основном реализуются гаи-копфорыэцил (19 о,б) к (20 а), причем у соединения (19) протопи Н2 и Н3 занимают Г02-, а у соодинония (20) - анти-полохение.

ОН ОН ОН

^Ун Н£у4уОР«: Нук,л

м ,

си* • н сн3

(19а) (193) - (2Са) _ *

Возможная причина преобладания стерически неблагоприятных коиЛортнаВ (1Эа,б) л копЛорлации (20а) заключается в образовании внутримолекулярной водородной связи иезду гидроксильной группой -и орто-нитрогруппой пикрилъного радикала. Наличие такой связи в соединениях (19) и (20) было подтверждено нами с покоим» метода 1К спектроскопии.

КССВ кетановпх протонов Н" й Н3 для соединений 121у22) имеют близкие значения и равны соответственно 2,27 и 2»05 Гцк Что исключает заметный юслад кон1орыаций, в которых указанию протоки находятся в анти-положении. Наличие в Ж спектре разбавленного раотво-ра зритро-изомера (21) в СС£4 полосы поглощения, соответствующей внутримолекулярной водородной связи ыозду НО- и .P-COgCHQ-rpynnaira свидетельствует о преобладании конфоргящш (21а).

\ ОТСН, " ЮЮ1„ СОКН

изоггаров (20) ( } 2 3 * Л показывают. что в данных условиях

. • оме сосн ' н > •

(21о) (22а) . (226)' • - "

Для трео-изомери (22) на основании данных ИР и ИК спектров окопии трудно оценить относительный вклад конфоршдий (22а) в : (226), однако впоокая тормодгла?.отческая стабильность комплекса.

-М-

(26) мотет свидетельствовать о преобладания благоприятно!! для образования стро-коглплекса конЛоряцда (22а) о газ-пало:хонисы ппкр1!Л0ксп- и гадрокоильнои групп, причем ЕХ сблтаешп» карбомо-токспгруппн не препятствуют. Рентгоноструктурное исследование соединения (22) показало, что в кристаллическом состоянии корбо-мотокскгрушш находятся п енти-пологогага.

При действии оснований на исходные соединения (19-22) наиа-' вцдолони стабилькне калквкси (23-2в) п видо калиевых и трпэтил-оакшиевых солей.

Ю2 01'

(23). Н» СНпг (24), Я= СЩ

(25). Я= СОвСЦ (26), Я =. СО0СН3

В спектрах 1Г5' комплексов (23-26) по сравнении со споктраи! исходных соединений (19-22) наиболее характерным является ошке-ние в сальные пата сигналов протонов И3 и Н , образованно общего" 'симметричного цультпплета протонов 1Р'5 для комплотов (23,24) и оинтлетов протонов 1Р*5 и СЩ-групп для коглиоксов (25,26). Как и ожидалось, протоны !Ри Н иеэ!:впвалентни в комплексе (23), однако в комплексе (25) упомянутые диаотореотошше протопи оказались ашмнчеоки эквивалентными, давая в спектре оннглот. Спектры ПИР 4,5-дшетил-1,3-даокооланового кольца спиро-комплексов (23) и (24) имеют одинаковый вид и соответствуют спиновой спотеые АА Х3Х3.'Анализ спектров IIII ? показал, что кэ двух возможных кон-формеров (24а) и (246) более предпочтительней является контрмер (24а) о псевдоэкваторкальным полохением СНо-групп. у которого отсутствуют неблагоприятные пространотвешше взаимодействия 2,6-

иитрогрупп пиклогоксадиепатноД системы и г.отилышх групп диокоо-4 лапового кольца,

Н

(Н

(24а) . . 1246)

Ото взаЕг.:ол.о;'.сгтс должно проявляться для ко:дкокса (23) ,1у которого одна га котлдышх групп занимает псопдоаксиалызоо поле— яенио, что приводит к дополнительному уплощении 1,3-диоксолан'ово-го кольца, возрастании несвязтюЕцлх г-откя-кетилышх взаимодействия и в результата к енпзепхд термодинамической стабильности ком-' плскса (23) по сравнении с комплексом (24) . Это ко справедливо и для комплексов (25,26), ДоДствнтелыю, как показали результаты измерения равновесных констант образования этих котзиексов в воде, спнро-помллсксы (23) (КК] = 3.14-10* л-коль"1) П (25 ) ( 1 . 11- 107 ) оказались- менее стабилыпгя по сравнению с соотвотствутопми транс-кзомерагя (24) (1.42-108) и (26) ( 0 . 9 8 - 1 0 10 ) . Однако различие в стабильности комплексов (25)"и (26) значительно больше, чем дтя сторооизоперных комплексов (23) ич(24) (приблизительно в 880 и 45 раз соответственно) . Очевидно, что болое'резкоо укеньпенне - • •• устойчивости комплекса (25) с ппо-кэрСсмётскса-группами по сравне- ' нив с комплексом (26) обусловлено возрастанием носвязывашлх взаимодействий этих объемистых и полярных групп за счет их сближения. при образовании дяоксоланового кольца по сравпепию с метилъпыми заместителям. Как уже отмечалось, для цис-изол-еров (23) и (25) дополнительным неблагоприятны:.! доктором может быть взаимодействие псевдоакытальнкх катальной икарбометокспгруппи 2 (6)-нитрогруппы трпнитроциклогексадпенатной системы, приводящее к уплоиенпю диок- -соланового кольца и повышения его напряженности. Стабильность

..комплекса (24) несколько выае, чем комплекса с незамеченным 1,3-диоксолановкм кмьцом, что колено объяснить увеличением нуклео-. .фидьности кислородных центров при введении в этиленовый фрагмент метальных групп, а уменьшение двугранного угла при образовании диокссланового цикла не вызывает дополнительных напряжений в молекуле (24), поскольку несвязывагвде метил-иетильдае взаимодействия практически отсутствуют. •

Высокое значение равновесных констант (ККЛ) для комплексов (25,26) обусловлено повышением кислотности исходных субстратов (21,22) по сравнению, например, с пикридовым оф!фОм отиленглаколя Уза счет введения олектроноакцептерных карбсметоксигрупл.

Спирс-комялекс (26) является одним из немногих оптически активных <У-кокплексов Ыейзенгеймера. Для комплекса (2 6) и исходного соединения (22) сняты и охарактеризованы спектры дисперсии оптического, вращения. ';'••'

. Значительное различие в стабильности стереоазомерных комялек-.: сов (23) и (24) использовано нами в препаративных целях для пелу-Ления чистого трео-З-пикрилокси-г-бутанача (20). Смесь оритро- и трао-З-пикрилокса-2-бутанолов, полученная при пикрилировании смеси мезс— и.'-1 Д1-бутандиолов, дифференцированно реагирует с трот.. бутилатом калия: сначала образуется'более стабильный слиро-кош-.леке (24), который легко"выделяется из. реакционней среды и при подкислении дает соединение (20) с удовлетворительным выходом.

• 3. Влияние стереохимии сочленения (пне- и транс-) . цпклорексанового кольца с 1.3-лиоксоланоицм на • • относительную стабильность 2.4.в-тр;щ1'троцикло— гексадиенатных спиро-комплексов Мвйзенгеймера

'Изучение, образования егшро-ксмилексов из нитроарильных про-, иаводных 1|2-циклогексацяиачоБ представляет особый интерес, поскольку конформационные изменения в диоксолановом цикле, обуедса-

лешшио стсрпчостггя! и сторсоэлектроншгя ойехтами заместителей, окрузхаювдс роаглзюшшЛ узол, долхлн в свои очородь привостп к пзквпеша>,,кои1ор:.ацпп нпклогоксонового кольца. - * _ '

Синтез исходна ппкрпловык э'Глров пяс- (27) п трапс-2-пик-рилокса-Ь-цкклогексанолов (28) осуществлен ковдонсагасл соответствующих диолов о пккрплАторидом в присутствии тсиэтюагкна. >

а • й • •:

/~\ Ю20з 152йз

-{ДО .Стране-) лд) . (ЯЯ >'

Анализ споктров 1ЕР'сооа]а1о]иП (27) и (28) показывает, что соединение (2 8) в основном находится в 'виде диэкваториального конХ.ор:.:орз, Об этом свидетельствуют более пире-ште резонансные, \ сигналы диаксналышх протонов Н ($3.77) и йг (53.94) в соединении (28) (полулприна сигналов 24,6 Гц) , чем сигналы акспальцо-экваториальных протонов Н1 (<?3.8Э) с Н 2 л 4.40) в соодинонин (27) (полулприна сигналов 16.4 Гц) . Что касается цис-изомера (27) , то на осповапяи обдих сообраяений можно было бы предполояить, что более объс:.:пстыл заместитель (хглкрплоксигруппа) занимает эквато-рпальное положение. Однако сигнал протона Н этого соединения, значительно с:-е:цсн в слабое поло, по сравнению с положением оиг-'_ нала Н2 соединения (28), что, как'правило; характерно для экваториальных протонов. " 1 . " _ , ,'-,••

При обработке растворов соединений (27,28) в трет.-бутиловом спирте трет.-бутилаток калия образуются еппро-кошиексы (29,30) соответственно, в спектрах ПЕР которыхЛнаблюдается смеяение в -сильные поля сигналов протонов Н3 и Н п. образование обдего сим-Л гетртного '7льтгллета протонов 1Р» . Как и ожидалось, протоны II3 и Н иеэкаивалситпи в ког-злексе (2 9) и эквивалентны в кошлек-

ое (30).-'; - • •

л : - Равновесные константы (КЮ) образования этих комплексов в водо равны соответственно 2.27-Ю4 и 5.52-ГСг д-коль"1. Сппро-' коглглоко (29), у которого пола?.ения 4 и 5 дпоксоланового кольта -стянуты цкс-тетраметплеиовым мостиком, оказался приблизительно в 40 раз более стабильным, чем кокдлеко (30) с транс-тетраметпле-повым мостиком и в огомЛ заключается их судоотвошюо отлично от комплексов (23) и (24), из.которых инс-изотлер (23) менее устойчив, чем транс-пзомер (24). Крске того оба комплекса (29) и (30) значительно"иепео стабильны,. чем коЛшлаксы (23) и (24). Такоо различие, несомненно, связано с деЛормациой циглогексанопои сио-темы при образовании спирс—комплексов (29) и (30). Образование даокоолаиового"цикла в епкре—комплексах требует сблгаония нуклоо-фильных 1чентров и уменьсения двугранного угла ОЛ-Л-СЛ-Сг, что приводит к искажении форш кресла щжлогексановой системы. Необходимая для этого энергия ниже для цис-изомера, поскольку в этом случае сбдиже!ше кислородных атомов приводит к уплоэднкю <1срмы : креола в направлении гибкой формы. В отличие от этого сближение трано-1,2-групп вызывает увеличение "складчатости" формы кросла, для чего требуется преодолеть значительно больаий потенциальный барьер.' _-'Л,-:«.' ';'.-•;-"•.:".

I : .'-4. Стеуичеокая стабилизация 214.в-тт'.питро1Иклораксп?п?енатн»х •- 'спиро-когшлекоов Мейзенгеймера, о Т.З-бецзо.чиокооловим кольцом 'трет^Утильннмй группами -V •!, Повышения стабильности спирс—ко 1лглексов при прочих равных условиях можно ожидать на основаниидостаточно Ъбкей концепции исключительно сильной стабилизации. напряженных и реакдаошюопособ-ных соединении-путем введения максимального числа заместителей (в шонно, трот.л-бутклыгих, трй|лорквтальних групп) в шпряненний

фрагмент или в непосредственно!! близости от реакционного центра.

.-В настовом раздело imr.nl изучено влилнко простроиствонннх Б&ЮКТОБ трот,-бутплышх-групп, вводтзк. в пяадкатохкношЛ Сраг-ыонт_ на относительпуо стабильность тр:шктроши:логексадиецатншс стфо-ко:.ялоксов.

При взвккодолствик пилфилйторидз о З.б-дн-трот.-йутилппрснш-техкнон в присутствии трхотплаигпа непосредственно образуется,но-обнчно устойчивей епкро-потачоко {31), причо:.; вцдодкть соответст-вус-жи гакраловиц эЛф (32) при обработка когдкокса кислотой не удаотся.

C32)

-£t3KH

Резкая стабилизация еппро-ксупдекса при введения двух трет.-бутялыиа групп в 1,3-бензодпоксодозоо кольцо в орто-пологсешш я , Hyi'-Tool'/Jibiiic.: центрам обусловлена но поп взгляд, несколькими факторами. Пространственные, эффекты трет.-буткдышх групп способствуют образована блпгопркятиоЯ для циклизации конфоркапии исходной молекудн: орто-зоместнтоль разворачивает ппкрпльноо кольцо -перпендикулярно к плоскости пирокатохинового фрагмента к отклоняет его в сторону.второго пукле обильного центра,"т.е. обе реагирующие группы находятся в, опт:г.:зльпсм для реакция ».:ежду ВЕКИ поло-. some:.. Более суаоствеинуэ роль в повкзоипн стабильности комплекса (31) играют, по-вядяюну, пространственное напряжение в исходной) шлехуле, создоваепое трот.-5утгльЙ1з.я группами/ к простронствен-поо э:фац:фогание izzi я ir/.трогруппакп обрззуэ:ида:я эСкрпш: связеЯ в ко:лиоксе (31). ; ч • -, • ''.,'. . ", .„. ' , •• Эти соображения в определенно* г«ре подтзерх"сгш поведению

ПЕКрпдовнх эАщюп з.б-ди-трот.-буталпзгрокатохшга в условиях образования спиро-ког-ялокса. ' : '•• .'.•',-

. Ковденсащш пикря-Аторида о 3,5-я1-трет<-<5утилп:фОкатехйном приводит к образованно смеси региоиэоыернцх 2-пикрилЬхаи-З,5- (33) в 4,<Адн-трет.-бутил£еиолов (34) в соотнесении приблизительно 1:1 (по опоктру ЕЛ?). Сам £окт оузеогвоваюш фонола (33), где одна из трет.-бутилышх групп расположена в орто-полояешш к пихралокск-; группе, свидетельствует о том, что вклад ошгаалыюЯ кои1оршцин «' походной молекулы в резкое повышение устойчивости сшро-комзлокоа (31) не являетоя опроделяшзм {актором. ' , •/• *

, При действии на смооь ооедилгниЯ (33) я (34) триэтяломином образуется комплеко (35) о 4,в-до-трет.Аут1-1,3-бе1аодиоксоловш кольцом. По овоей стабильности (KKj » 2.0а.«Ю7 я-моя."1) спяро-комплеко (35) оказался сравнимым о комплексом о незамецошшм 1,3-бенэодиокооловш кольцом (KKj « 1.05«10? л-моль*"*)'''"'''-'

Про разложении сшро-комплокса (35) путем медленного добавления разбавленного раотвора МС также образуется сшоь исходных со-. едияеппй (33) и (34),' но обогацошт термодинамически более ота-бильнш изомером (34). В то хе время, как показало изучение опок- тров ШР смеси отих изомеров в ЛЯОА, последний значительно легче подвергается гидролизу. П'о-видишыу, стеричёское экранирование двумя орто-заме'отателяш (110- и t-Bu-rpynnu) препятотвует мезшоле-кулярноЯ атаке гидроксял-лона или молекули вода на С* атом углеро-

№

да генерального граггганта в соединении (33).* •

Для всох нсслодогсшшсс сппрс—1:о::пле::соп в влдпкоЯ области элоктроншэс спектров ноблядзотсл дзо!'.щ:о тпегслумн поглоясиия при Л,з к о > 4Ю-4Ю п 476-484 нм п соотношением интепсивпостец ~ 1. 7 (HgO), что характерно для анпо.чшдс тргнктроцкклогсксадхекатных, <У-ко::пдексоЕ.

- 3 и В О Д и

1. Изучено влияние структуршес факторов на'процзеен пуклоо-фильноц Енутрпмолэ:;улярчой циг-тизацип да- и полглункцпенальнюс' актпкгрованпнх ароматлчесгсгх соединен::!! с образованием сшгро-ком-плексов Ме*зепгсЛг:ора,-пх относительную стабильность и региосе-

<лектпвность раскритпя 1,3-дпоксоланового цн:сла_ спяроЬочлонешюго с полпш:троцп!;логс::садпепатноп" системой. - ,'

2. Установлено, что сторпчеекпе п 'Ьлектрошшэ э&ектк заместителей, введег.нгас в положение 4 1,3-дпо:;солапового кольца, опа-зивагэт но очень существенное "влпянле на терлодгааютоскул стабпль-

'ность циклической £орми (еппро-комдлскса), но обусловливают ЕНСО-* кую регпосолоктпзность ее раскрытия з кислых средах.

3. Показано, что устойчивость циклической £оркн в значитель--пой степени зависит от стереокз опорного расположения 'двух одинаковых заместителей (СН3, С02СНз) в положениях 4 п 5 1,3-дпоксолано-вого кольца, что определяется 'величиной несвязгаавстс взакмодейо-

. твий отпх заместителей л' пх пространственным взаимодействием с ' нктро группа;.::! цшслогсксадпснатной системы, находяшшея в непосредственной близости к реакционному центру.

4. Болео низкая стабклыюсть еппро-когпленсов, у которых положения 4 ц 5 1,3-дпоксоланового цикла соединены соответственно цне- и транс-тотрат:етпленоЕи: 1 костяной, связана с деформацией , циклогексапозой системы при образовании циклической 7ор1М.

- 5. Введение двух трет.'-бутгльных групп в положения 4 и 7 1,3-

бензодиоксолового кольца приводит к оначительЛду повышению тер;. моданагяпеокой устойчивости 2,4,6-тринитроциклогексадиенатного • . опкро-комплвкса за счет проотрэнотвенного давления на роагируюаао . группы в исходной молекуле и экранирования эфгриых связ ой в пя-Ьхличеокой форме. Л'.' .-\ . -, *. , . • ••У .•?• •

. • • 6. Исследована биологичеокая активность синтезнровашшх со-единаний, яз которых 2 обладает виоокой антифидантной активность».

Основние результаты работы отражены в одедущпх публикациях:

1. Липовцев В.Н., Дрозд В.Н., Князев В.Н. Спиро-юшллексы Ыойзен-гейнера пикриловых эфлров даолов..'.- в сб.: 1У Московская кон-форогашя по органической химии и технологии; Москва, 1985, о. 10.

2. Князев В.Н., Липоввдв В.Н., Белоотоцкая И.С., Вольова В.Б., Дрозд В.Н., Ершов В.В. Сппроцикличеокив хсомплокси МоЯзонгойме-ра. XIX. Стеричеокая стабилизация трипитроцгаслогексадавнатных спиро-комплекоов о 1,3-бензодиоксоловим кольцом трвт.-бутилыш-ыи группами. - Н. орган .химии, 1986, т.22, внл.9, 0.1951-1955.

Л-55909 14/У-87 г. Объем 1Д п. л.

Зак. 1574. Тир. 100

Типография Московской с.-х. академии им. К. А. Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44

Бесплатно