Взаимодействие 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандионов с азометинами, гидразонами, азинами тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

На правах рукописи

КАРПОВА Людмила Николаевпа

Взаимодействие 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандионов с азометинами, гидразонами, азинами

02.00.03 - органическая химия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата хтшческнх на}!«

Пермь -1997

Работа выполнена в Пермской государственной фармацевшческой академии.

Научные руководители: заслуженный деятель науки Российской Федерации,

Ведущая орг анизация: Пермская государственная медицинская академия

Зашита диссертации состоится 11 ноября 1997 г. на заседании специализированного совета К 063.59.04 в Пермском 1 осударственном университете но адресу: 614600.. г. Пермь ГСП, ул. Букирева, 15, ИГУ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пермского государственного университета.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять но адресу: 614600. г. Пермь ГСП, ул. Букирева, 15, Ученому секретарю.

доктор химических наук, профессор Андрсйчиков Юрий Сергеевич:

кандидат химических наук, доцент Шуров Сергей Николаевич

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор

Мокрушин Владимир Степанович доктор химических наук, профессор Гейн Владимир Леонидович

Автореферат разослан

997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат- химических наук

Шеин А.Б.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Поиск реагентов, позволяющих синтезировать соединения заданной структуры - одна из важнейших задач, стоящих перед синтетической органической химией. Этому требованию во многом удовлетворяют 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандионы, интенсивно изучающиеся в течение последних 15 лет. Для них характерно раскрытие цикла под действием нуклеофююв, протекающее в мягких условиях, а также реакции термического декарбонилирования, приводящие к образованию реакциоштоспособных ароилкетеиов. Ароилкетеиы, генерируемые термолизом 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандионов, как диены реагируют с различными карбо- и гетеродиенофилами (виниловыми эфирами, замещенными алкоксиацетнленами, альдегидами, кетонами, азометинами, активированными цианидами), давая гаестичлен-ные гетероциклы с одним или двумя гетероатомами.

Реакции фурандионов с соединениями, проявляющими свойства слабых нук-леофилов и диенофилов одновременно, изучены, на наш взгляд, недостаточно. Такая ситуация вряд ли оправдана, поскольку некоторые из полученных ранее на основе 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандионов гетероциклических соединений проявили выраженную биологическую активность, а систематическое исследование взаимодействия 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандионов с диенофилами, проявляющими также свойства слабых нуклеофилов, открывает возможности синтеза новых соединений, которые могут найти применение в медицине, агропромышленном комплексе или других отраслях хозяйства.

Цель работы.

Целыо настоящей работа является:

1. Исследование взаимодействия 5-арил-2,3-дигндро-2,3-фурандионов с бензилнде-нанилинами, содержащими электронодонорные (Ме2>Т, МеО) и электроноакцеп-торные (.\02) группы в альдегидной и амшпюй части молекулы, а также замещенными бензилиденбензиламинами.

2. Исследование взаимодействия 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандиоиов с замещенными 3,4-дигидроизохинолинами, которые представляют собой циклические азоме-тины.

3. Исследование механизма реакции 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандионов с азомети-нами путем квантово-химичеекого моделирования взаимодейсгвия простейших представителей данных классов соединений: 2,3-дш идро-2,3-фурандиона и мети-ленамина.

4. Исследование взаимодействия 5-арил-2.3-днгидро-2,3-фурандионов с гидразонами карбонильных соединений, не содержащих заместителей у атома азота (гидразон флуоренона), арилгидразонами замещенных бензальдегидов, содержащих элек-тронодонорные (МегМ, МеО) и электроноакцепторные (N0;) заместители в альдегидной части, а также 2.4-динитрофенилгидразоиами алифатических альдегидов и

кетонов.

5. Исследование взаимодействия 5-арил-2,3-дигидро-2.3-фурандионов с азинами алифатических (азин ацетона)'и ароматических карбонильных соединений, содержащих различные заместители.

Научная новтна. При исследовании взаимодействия 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандионон с азометинами, производными ароматических альдегидов и ароматических и алифатических аминов показано, что элекгронодонорные заместители в альдегидном фрагменте молекулы настолько повышают нуклеофильные свойства атома азота, что имеет место нуклеофильное раскрытие цикла 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фу-рандионов и последующая циклизация. По аналогичной схеме реагируют с фуран-дионами и бензилиденбензиламины. Впервые методом ССП МО JIKAO в приближении AMI исследована реакция модельных 2,3-дигидро-2,3-фурандиона и метилен-амина и предложен ее механизм.

Показано, что реакция 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандионов с азометинами, содержащими электроноакцепторные заместители в альдегидной части молекулы, идет лишь в условиях термического декарбонилирования первых, причем наличие двух электроиоакцепторных групп в молекуле азометина [Ы-(п-нитробензилиден)-и-нитроанилин] лишь снижает выход соответствующего оксазина. Впервые методом ССП МО JIKAO в приближении AMI исследована реакция модельных формилкетена и метиленамина и предложен механизм реаищи циклоприсоединения ароилкетенов и азометинов.

Изучено взаимодействие 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандионов с гидразонами карбонильных соединений (гидразоном флуоренона, арилгидразонами ароматаче-ских альдегидов, 2,4-дшштрофенилгидразонами алифатических альдегидов). Установлено, что гидразон флуоренона в реакциях с фурандионами ведет себя как NH-нуклеофил. Взаимодействие гвдразонов ароматических альдегидов определяется природой заместителя в альдегидном фрагменте молекулы. Так, взаимодействие 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандионов с фенилгидразонами диметиламинобензальде-гида и анисового альдегида протекает по схеме: нуклеофильное раскрытие цикла и циклизация образующегося интермедиата. Арилгидразоны ароматических альдегидов, содержащих электроноакцепторные заместители, реагируют как слабые нуклео-фнлы, давая продукты N-ароилацетилирования. 2,4-Динитрофенилгидразоны алифатических альдегидов реагируют как диены с ароилкетенами, продуктами термолиза фурандионов.

Реакция азинов с 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандионами зависит от условий ее проведения. Так, в мягких условиях образуются продукты раскрытия цикла - соответствующие гидразиды ароилпировиноградных кислот. При повышенной температуре удается осуществить термическое декарбонилирование фурандионов и реакцию (4+2)-циклоприсоединения ароилкетена по одной из C=N связей азина.

Практическая ценность. Разработаны методы синтеза замещенных 4-аронл-

1 -бензил-3-гидрокси-2,5-дигидропиррол-2-онов, 2,3,6-тризамещенных 3,4-дигидро-2Н-1,3-оксазнн-4-онов, содержащих электроноакцепторные заместители, 1-бензоил-2-гидрокси-8,9-диметокси-3,5,6Л0Ь-гетрагидрош1рроло[2,1-а]изохшюлин-3-она, 1-бензоил-8,9-диметокси-2,3,5,б-тшрапщропирроло[2,1-а]изохинолин-2,3-диона, флуоренилиденгидразидов ароилпировиноградных кислот, 5-арил-4-ароил-1-фенил-амино-3-гидрокси-2,5-дигидро-2-пирролонов, Н'-бензилиден-*1-арилгидразидов аро-илуксусных кислот. 6-арил-2-алкил-3-(2,4-динитрофенил)амино-3,4-дигидро-2Н-1,3-оксашн-4-шгоп, о-нитробешнлнденгндразидов О-ароилацетавдиарилгликолевьгх кислот, 2-пропилиденгидразидов ароилпировиноградных кислот.

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

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 4 статьи, содержание работы представлено в 6 тезисах докладов.

.Упробация. Основные положения диссертации доложены на 5 Международном симпозиуме по химии фурана (Рига. 1988), на Межннсппугском коллоквиуме «Химия биологически активных азотистых гетероциклов» (Черноголовка. 1990), на межвузовской конференции «Научные основы создания химиотерапептическнх средств» (Екатеринбург, 1993). на межвузовских конференциях «Карбонильные соединения в синтезе гетероциклов» (Саратов, 1992, 1996), на межвузовской конференции молодых ученых «Исследования молодых ученых в области химии и биологии» (Пермь, 1988).

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа общим объемом 138 страниц машинописного текста состоит из введения, 3 глав: обзора литературы (глава 1), обсуждения результатов собственных исследований (глава 2), экспериментальной части (глава 3) и выводов. Список литературы включает 102 работы отечественных и зарубежных авторов. Диссертация содержит 23 таблицы, 22 рисунка.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Взаимодействие 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандионов с бензилиденбензнл-аминсиш и беюилиденанилинами, содержащими электронодонорные заместители в альдегидном фрагменте молекул

Установлено, что азометины с достаточно нуклеофилышм тригональным атомом азота [бензилиденбензиламины и бензилиденаншшны с электронодонорными заместителями (Ме:Х и МеО) в альдегидном фрагменте молекулы] в мягких условиях реагируют с ЛФД, давая, как правило, продукты рециклизации - 1,5-дизамещен-ные 4-ароил-3-гидрокси-2,5-дигидропиррол-2-оны (2-7,13-18).

CSIV

YV

о. .о ■■ir

COMICH-QIU

-n-R2C6H4CH-0

n-RlCiH,' И2

О

"N—(СНг)„С,Н,Я1-п

НО—CHCjUiy-n

n-R'C6H,'

n-RiC^HiCH'NCCH^nCiH^RJ-n

n-RiCjiH,'

n-RlQH,'

JU

>e

О' "Г.—(CIljVQH.iy-n ®CHC6H(R2-n

И,

©

IT-RIC4H,'

X

If c

n-R2C6i N'^r

n-RlC6IV

■OH

N ^ () , , _

| п-ягс^!," N ^О

(сн2)асде*ч, (снлаи^-п] (сн^едда-п

П» ^ 2-7,13-18

п = 1, К3 = II, И2 = \lejN; II1 = И (2), Ме (3), С1 (4); Я2 «= МеО, К'= Н (5), Ме (6), С1 (7); п =

О, И2 = Ме2!У; И1 = Н (13), Ме (14), С1 (15); И2 = МеО; = II (16); Ме (17), С1 (18)

Схема образования пирролонов включает атаку атома азота на атом уг лерода С* фурандиона, что приводит к интермедиату Иь Разрыв связи О'-С2 в этом интер-медиате дает линейный интермедиат Из, взаимодействие разноименно заряженных атомов углерода в котором формирует пиррольную систему (интермедиат ИД Миграция протона от атома углерода С4 к атому кислорода кетонной карбонильной группы и приводит к продуктам 2-7,13-18.

В случае бензилиденбензиламина интермедиат Иь взаимодействуя со следами влаги в растворителе, через интермедиат И; дает бензиламид бензоилпировиноград-ной кислоты (1).

Электронодонорные заместители в альдегидном фрагменте молекулы азомети-на облегчают атаку на атом углерода С* фуравдиона и стабилизируют интермедиаты И1 и И3.

Исследование механизма рециклизации 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандио-ное азометипами методом ССП МО ИКАО в приближении AMI

С целью подтверждения предложенного механизма мы провели квантово-хи-мическое моделирование взаимодействия 2,3-дигидро-2,3-фурандиона и метилен-

амина методом координаты реакции. В качестве координаты I стадии реакции выбрано межатомное расстояние М---С2, Проведен расчет теплоты образования (ДН(-)

с с

системы для межатомных расстояний от 3,00 до 1,5 А с шагом 0,05 А. Обнаруженные

с

минимумы для межатомных расстояний 2.886 Л (ДНГ = -51,85 ккал/моль, Етлп =

с

-1875 эВ) и 1,624 А(ДНГ = -31,75 ккал/моль. Епмн = -1874,4 эВ) принадлежат, вероятно, ;п I п о ль-д цп оль н ому комплексу, определяющему характер сближения реагентов, и интермедиату Иь Высота акшвационного барьера 20,3 ккал/моль.

Следующая стадия процесса - превращение интермедиата И] в И, - осуществляется пугем разрыва связи О'-С2. Превращение, как следует из расчетов, не требует значительных энергетических затрат: активационпый барьер - 2,9 ккал/моль. В ин-термеднате И3 расстояние /(01-С2) = 2,886 А(ДНГ = -38,20 ккал/моль, Еполи, = -1874,42 эВ).

Замыкание цикла, приводящее к интермедиату И4, может теоретически происходить за счет сближения метиленового атома углерода фрагмента метилепамина и электроизбыточного атома углерода С4 путем разворота метиленаминного фрагмента вокруг связи N-0.

Моделирование этого процесса методом координаты реакции (в качестве координаты реакции выбран торсионный угол Н2С=М-С2-С3) привело к неожиданным результатам. По мере разворота метиленаминного фрагмента уменьшалось межатомное расстояние не только между атомом углерода последнего и атомом углерода С4, но и атомом кислорода О1, что приводит в итоге к образованию связи 0!-С и производного 1,3-оксазепина (А). Этот процесс, как показали исследования, не протекает.

Поэтому мы предположили, что до замыкания цикла происходит разворот формилъного фрагмента вокруг связи С4-С5. Высота активационного барьера этого процесса составляет 12,83 ккал/моль, а его итогом является образование интермедиата Изл (АН,- - -28,49 ккал/моль, Еполи = -1874,00 эВ). Замыкание цикла за счет сближения разноименнозаряженных атомов углерода в интермедиате ИЗА сопровождается преодолением невысокого активационного барьера (1,32 ккал/моль). 4-Формилтетра-гидро-2,3-пирролдпопу (интермедиату типа И^д) соответствует глубокий минимум (ДН^ = -87,34 ккал/моль, ЕП01Н = -1876,55 эВ). Схему реакции можно представить следующим образом.

А

Как следует из расчетов, стадия присоединения характеризуется наибольшим активационным барьером. Вероятно, заместители, увеличивающие нуклеофильностъ атома азота посредством увеличения отрицательного заряда на нем и заселенности 2л-орбитали, на которой локализована неподеленная пара электронов, будут понижать активационный барьер и облегчать протекание реакции по данной схеме.

Взаимодействие 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандионов с бепзилидеианили-нами, не содержащими электронодонорные заместители в альдегидном фрагменте молекул

Азометины, имеющие менее нуклеофильный, по сравнению с описанными в предыдущем разделе, тригональный атом азота, реагируют с ароилкетенами, образующимися при термическом декарбонилировании 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фуран-дионов, давая 2,3,6-тризамещенные 3,4-дигидро-2Н-1,3-оксазин-4-оны (8-12,19-33).

о

Л

гьК'С4Ц, СГ С6ЦК2-П 8-12,19-33

п = 1, Я3 = Н, И2 = К02; И1 = Н (8), Ме (9), С1 (10); Я2 = МеО, Н (11), Ме (12); п = 0, И' = Н, Я2 = МеО; Л1 = Н (19), Ме (20), С1 (21); И2 = К02; К1 = Г13 = II (22); И3 = II, К1 = Ме (23), С1 (24); И3 = Ме2]Ч, И2 = II, К1 = Н (25), Ме (26), С1 (27); И2 = И3 = МеО, И1 = Н (28), Ме (29), С! (30); И2 = .\02, И3 = м-1Ч02, И1 = II (31), Ме (32), С1 (33)

п-ШОД'

Л

-СО

У

.с*

Н-Я2С6Н,СН=1Ч(СН2)11С6И,ЯЗ

Схема образования 1,3-оксазиноо включает реакцию (4+2)-циклоприсоедине-иия ароилкетена И. как диена к а > оме ги ну, играющему роль диенофила. По этой схеме реагируют также н-нитробензилиденбензиламин и п-метоксибензилиденбен-зиламин. В случае последнего азометина наряду с 1.3-оксазинами образуются замещенные пирролошл.

Исследование механизма реакции (4+2)-циклоприсоединения ароичкете-нов и азометинов

С целью выяснения механизма образования 1,3-оксазин-4-онов мы также провели квантово-химическое моделирование реакции простейших представителей классов исходных соединений: формилкетена и метиленамипа в приближении AMI. Согласно расчетам AMI в молекуле формилкетена наибольший положительный заряд сосредоточен на яр-гибридизированном атоме углерода. Анализ структуры граничных и прилегающих к ним молекулярных орбиталей показывает, что иуклеофильная атака на ¿р-гибридизировапный атом углерода должна быть направлена со стороны 2ру АО, а не со стороны 2pz АО. Электроноизбыточностъ атома углерода метиленамипа делает невыгодной, с нашей точки зрения, реакцию с синхронным образованием связей C-N и С-О в циклоаддукте.

Моделирование взаимодействия проводилось методом координаты реакции, в качестве которой выбрано межатомное расстояние /(C'-N). Расчет проводился для

о О

межатомных расстояний от 3,0 до 1,5А с шагом 0,1 А.

о

Установлено, что при межатомном расстоянии 2,935 А возникает диполъ-ди-гтольный комплекс, определяющий характер сближения реагентов. Взаимодействующие фрагменты в нем практически ортогональны друг другу. По мере сближения

реагентов метилеииминный фрагмент разворачивается относительно плоскости фор-

о

милкетена на угол 169°. При межатомном расстоянии 1,513 А образуется цвитгер-ионный интермедиат. Синхронного образования связи С-О параллельно с образованием связи C-N не наблюдалось.

Превращение цвиттер-иона в оксазин далее осуществляется иугем сближения атомов углерода метилениминного фрагмента и кислорода кешнной карбонильной группы путем поворота вокруг связи C-N. Лимитирующей стадией реакции является стадия присоединения, активационный барьер которой составляет 12,1 ккал/моль.

Активационный барьер превращения цвиттер-иона в продукт реакции на превышает 3 ккал/моль.

Таким образом, образование 1,3-океазина представляет собой ступенчатый, а не согласованный процесс.

Взаимодействие 5-фенил-2,3-дигидро-2,3-фурандиона с 6,7-диметокси-3,4-дигидроггзохинолином

Установлено, что 5-фенил-2,3-днгидро-2,3-фурандион взаимодействует с 6,7-диметокси-3,4-дигидроизохинолином на холоду с образованием 1-бензоил-2-гидрокси-8,9-диметокси-3,5,б,10Ь-тетрагидропирроло[2,1-а]изохинолин-3-она (35) и 1-бензоил-8,9-диметокси-2,3,5,6-тстрагидропирроло[2,1-а]изохинолин-2,3-диона (36).

Соединение 35 образуется, вероятно, по схеме аналогичной схеме образования пирролонов 2-7,13-18.

Соединение 36 является результатом окисления соединения 35 в условиях эксперимента. Его структура подтверждена методом РСА*.

Взаимодействие 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурапдионов с гидразоном флуо-ренона

Гидразон флуоренона взаимодействует с 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандиона-ми как нуклеофил, давая флуоренилцденгидразиды ароилпировиноградных кислот (37-39).

* Ренттено-структурный анализ соединения 36 проведен сотрудниками Института химической физики РАН в Черноголовке З.Г.Алиевым и Л.О.Атовмяном

К = Н (37), СН3 (38), С1 (39) Данное направление реакции реализуется благодаря достаточно высокой нук-леофильности атома азота первичной аминогруппы и легкости переноса протона от азота к кислороду при образовании интермедиата Иб.

Гидразиды 37-39 в растворе существуют в енолытой форме с ВМВС.

Взаимодействие 5-арт-2,3-дигидро-2,3-фурандионов с фенилгидразонами н-диметияамино- и п-метоксибензальдегидов

Электронодонорные заместители (Me2N, МеО) в альдегидном фрагменте фе-нилгидразонов ароматических альдегидов настолько увеличивают нуклеофильность тригонального атома азога, что становится возможным раскрытие цикла 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандионов п результате атаки именно этого нуклеофильного центра. Взаимодействие эквимолярных количеств реагентов в кипящем бензоле приводит к 5-арил-4-ароил-1-фениламино-3-гидрокси-2,5-дигидро-2-пирролоиам (40-46).

Схема образования соединений 40-46 аналогична схеме образования пирроло-нов 2-7,13-18 и включает интермедиаты И10-Ип.

п-И'СаИ, О ^О +

п-КЧ.уГ^СН^-М! Р1>

п-Ц1С(114

-X'

^N=01 1С6П4К2-Т|

О. Л РЬ

, О

11-1(1 -О) N-N1041

^ ФСН-С^Р-И

и-К'^Н,'

О

о1

н

X,

п-К2^^ @ N ^О

МП'Ь

N ^"О Н I М1РЬ

1

он

N ^О

I

МН'Ь

Пц Ии 40-46

Я2= СН,0, Я' = II (40), Ме (41), МеО (42), С1 (43); Я2= Мс21У, Я1 = Н (44), Ме (45), С1 (46) Продуктов, образование которых могло быть следствием участия в реакции атома азота группы N11 обнаружено не было.

Взаимодействие 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандионов с арилгидразонами бензойного, нитробензойных и п-хлорбензойного альдегидов

Нуклеофилыюсть обоих реакционных центров арилгидразонов бензойного, нитро- и п-хлорбензойных альдегидов недостаточна для раскрытия цикла 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандионов. Эго создает предпосылки для термолиза последних и участия в реакции ароилкетенов.

Установлено, что аронлкетены, генерируемые термолизом АФД, взаимодействуют с арилгидразонами указанных альдегидов, давая Гч'-бспзилиден-Ы-арилгидра-зиды ароилуксусных кислот (47-57).

Образование соединений 47-57 объясняется атакой атома азота группы N11 арилгидразона на кетенный углеродный атом ароилкетена И5 и переносом протона в ишермедиате И13 от азота к кислороду. Соединения 47-57 существуют в дикарбо-нильыой форме. В качестве побочных продуктов в этой реакции были выделены ди-меры ароилкетенов (Б).

п-И'СбП^ О

п-Г^С^'

О

-со

И,

К2С6{1,СН=>'-М1СбИ4Н5

[«ч

О "О

гУ

СДО5

^N-N=011^11^

сум;'

он

И.4

С^Ш-п

с^к5

и-К' С61оа 1,СО>'—>'=СНСвЦ, 1У 47-57

И1 = И3 = Н, II2 = п-С1 (47); К1 = И3 = II, И2= о-1ЧО, (48); И1 = СН,0, Я2 = о-\0;, И3 = Н (49); И1 = И3 = Н, И2 = м-ХО, (50); и1 = СН30, I*2 = м-ХО,, И3 = Н (51); Я1 = Л3 = Н, И2 = п-ХО, (52); И' = СН30, Я2 = п-.\02, И3 = Н (53); Я1 = И2 = II, И3 = 1ыХ02 (54); И1 = СН}0, И2 = Н, Я3 = 1Т-1ЧО, (55); И1 = Н, И2 = п-С1, И3 = п-Х02 (56); И1 = СН50, И2 = п-С1, Я3 = п-ХО, (57)

Взаимодействие 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандионов с 2,4-дшштрофеиил-гидразопами алифатических альдегидов

5-Арил-2,3-дигидро-2.3-фурандионы реагируют с 2,4-дишпрофенилгидразона-ми муравьиного, уксусного и пропионового альдегидов лишь в условиях термического декарбонилирования. Продуктами реакции являются 2-алкил-б-арил-3-(2,4-динит-рофенил)амино-3,4-дигидро-2Н-1,3-оксазин-4-оны (58-73).

Образование соединений 58-73 является следствием реакции (4+2)-циклопри-соединения между ароилкетеном и C=N связью 2,4-диншрофенилгидразона, протекающий через интермедиат И!3. Ароилацетилнрование атома азота группы N11 не происходит, вероятно, вследствие невозможности переноса протона от азота к кислороду в интермедиате И^. В качестве побочных продуктов реакции были зафиксированы димеры ароилкетенов.

0,М_ ^ч. -Г

м-от Ж

тчо.

РУ

ШЮСЙЧ-МГ

Е2=Н

I

КМ1 О О

№

'С(Ц,К>-п

о-ШСД^ О © Ю

п-Н'С4Ц,'

Г Н

в-К'СД О 'о-г/© ело

N0,

О' 58-73

К=СШУ п-1{1С6И4СОС1Т2СО>'

N0,

<ЫЧ

Н1 = И' = Н (58); I*1 = Н, И3 = СИ, (59); И1 = Н, И3 = С2Н5 (60); Я1 = СН,, И* = Н (61); И1 = Я3 = СН, (62); И1 = СН5, I*3 = С2Н5 (63); И1 = ОС2Н5, И5 = Н (64); Я1 = ОС2Н5, И3 = СН, (65); И1 = ОС2Н5) И3 = С2Н5 (66); И1 = С1, И3 = Н (67); И1 = С1, Я3 = СН3 (68); И1 = С1, К3 = С,Н5 (69); К1 = 1-, К1 = Н (70); Я1 = Г, II3 = СН, (71); Я1 = К, Я3 = С2Н5 (72); И1 = СН30, Я3 = Н (73)

2,4-Динитрофенилгидразоны алифатических кетонов в реакцию с АФД не вступают.

Взаимодействие 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандионов с азинами альдегидов и кетонов

Характер взаимодействия 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандионов и азинов карбонильных соединений зависит от структуры азина и условий эксперимента.

Оказалось, что 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фуравдиошл реагируют с азинами бензойного и п-фторбензойного альдегидов, ацетона, ацетофенона и п-метоксиацетофе-нона в условиях, исключающих декарбонилирование, с образованием илиденгидра-

зидов ароилпировиноградных кислот (77-84).

1ьШСб»4

Х~Х + "

^О^О к3 и5

п-ЮС^

II,о

п-ШОД

со-гч->=с:

Ч 11,0-0—1»

л*

И*

- с=о /

№

П-И'ОД

■"ГУ

о- .о и

77-84

Я1 = Я2 = Н, И' = С6М. (77); Я1 = СН„ Я2 = Н, Я5 = С6Н, (78); И1 = И2 = Н, Я5 = п-Ь'СЛ, (79); Я1 = Н, Я2 = СН3, Я1 = С6Н, (80); Я1 = С1, Я2 = СН5, Я5 = п-С^ОСДЬ (81); Я1 = Н, Я2 = Я* = СН, (82); Я' = С1, Я2 = Я3 = СИ, (83); Я1 = Я2 = Я5 = СН3 (84)

Взаимодействие начинается с атаки атома азота на атом углерода С2 фуран-диона и образования интермедната И17. Последний, присоединяя воду, находящуюся в небольших количествах в растворителе, превращается в интермедиат И18, который дает продукт реакции, отщепляя молекулу карбонильного соединения. Соединения 77-84 в растворе находятся в енольной форме с ВМВС.

Сравнительно невысокая скорость реакции фурандионов с азинами ароматических альдегидов позволяет генерировать ароилкетен в присутствии последних. Термолиз 5-фенил-2,3-дигидро-2,3-фурандиона в присутствии бензальазина дает 3-бен-зилиденамино-2,6-дифенил-3,4-дигидро-2Н-1,3-оксазин-4-он (85).

XX

о

-со

нг

РЬСН^-ТЧзС^

да

ш

ч=с

РЬ

Я1 = Я2 = Н (85); Я2 = С„Н<, Я» = СН, (86), С1 (87) Образование оксазина 85 является следствием реакции (4+2)-циклоприсоеди-нения, в которой бензоилкеген ведет себя как диен, а бензальазин - как диенофил, несмотря на присутствие в нем диенового фрагмента. По аналогичной схеме с ароилке-тенами реагирует смешанный азин бензальдегида и бензофенопа, причем в реакции участвует бензилиденаминный фрагмент.

Чистота полученных соединений подтверждена методом ТСХ, состав - данными элементного анализа, строение - методами ИК-спектроскопии, спектроскопии ЯМР 'Н, 13С, масс-спекгрометрии, РСА.

ВЫВОДЫ

1. Установлено, что азометины, содержащие электронодонорные заместители в альдегидном фрагменте молекулы, реагируют с 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандиона-ми как нуклеофилы, раскрывая их цикл, с образованием замещенных 4-ароил-З-гид-рокси-2,5-дигидро-2-пирролонов.

2. Методом ССП МО JIKAO в приближении AMI показано, что образование замещенных 2-пирролонов включает атаку НЭП атома азота азометина на атом углерода С: фурандиона, разрыв связи О1-С2 в цвиттер-ионном продукте присоединения, поворот ацильного фрагмента вокруг связи С3-С4 и циклизацию за счет взаимодействия разноименно заряженных атомов углерода илиденового и дикарбонильного фрагментов.

3. Найдено, что азометины, содержащие электроноакцепторные заместители в альдегидном фрагменте, реагируют с фурандионами лишь в условиях их термического декарбонилирования (то есть с участием ароилкетенов), давая замещенные 3,4-ди-гидро-2Н-1,3-оксазин-4-оны.

4. Методом ССП МО JIKAO в приближении AMI показано, что образование замещенных 1,3-оксазин-4-онов представляет собой двухстадийный процесс, протекающий через N-ацетшшминиевый цвиттер-ион.

5. Обнаружено, что взаимодействие фурандионов с арилгидразонами ароматических альдегидов, содержащих сильные электронодонорные заместители в альдегидном фрагменте молекулы, приводит к образованию продуктов рециклизации -1-ариламино-4-ароил-3-гидрокси-2,5-дигидропиррол-2-онов.

6. Установлено, что взаимодействие 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандионов с 2,4-динитрофенилгидразонами алифатических альдегидов протекает в условиях термического декарбонилирования первых с образованием 2-алкил-6-арил-3-(2,4-динит-рофенил)амино-3,4-дигидро-2Н-1,3-оксазин-4-онов.

7. Обнаружено, что 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандионы реагируют на холоду с азинами ароматических альдегидов и алифатических кетонов как с нуклеофилами,

давая илиденгидразиды ароилпировиноградных кислот.

8. Показано, что взаимодействие 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандионов с ази-нами ароматических альдегидов в условиях термического декарбонилирования первых приводит к замещенным 3-(илиден)амино-3,4-дигидро-2Н-1,3-оксазин-4-онам.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Карпова Л.Н., Колотова Н.В., Шуров С.Н., Андрейчиков Ю.С. Пятичленные

2.3-диоксогетероциклы. XXV*. Взаимодействие 4-иезамещенных и 4-галогено-5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандионов с бензилиденамииами. Влияние строения реагентов на направление реакции /7 ЖОрХ. 1992. Т. 28. Вып. 4. С. 779-785.

2. Алиев З.Г.. Шуров С.Н., Глушков В.А., Карпова Л.Н., Андрейчиков Ю.С., Атовмян Л.О. Взаимодействие 5-фенил-2,3-дигидро-2,3-фурандиона с 6,7-диметокси-

3.4-дигидроизохннолином. Кристаллическая структура 1-бензоил-8,9-диметокси-2,3,5,б-тетрагидропиироло[2,1-а]изохинолин-2,3-диона /7 Изв. All. Сер. хим. (В печати).

3. Шуров С.Н., Карпова Л.Н., Посягина Е.Ю., Ионов Ю.В., Сомова Т.Н., Шилова Н.Г., Андрейчиков Ю.С. Взаимодействие 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандионов с гидразонами карбонильных соединений. Влияние структуры гидразона на направление реакции // ЖОрХ. (В печати).

4. Андрейчиков Ю.С., Карпова Л.Н., Колотова Н.В., Шуров С.Н. Взаимодействие 5-арил- и 5-арил-4-галоген-2,3-дигидро-2,3-ф)рандионов с азинами альдегидов и кетонов /7 Хим. журн. Уральских ун-тов. 1992. Т. 1. С. 194-199.

5. Shurov S.N., Kolesnikova O.N., Livantsova L.I., Karpova L.N.. Zaitseva G.S., Shurova L.A, Andreichikov Yu.S. 5-Aryl-2,3-dihydro-2,3-fùrandiones in reaction with nu-cleophiles and dienophiles // Vth International Symposium of furan chemistry. Abstracts. Riga. 1988. P. 135-137.

6. Андрейчиков Ю.С., Ионов Ю.В., Карпова Л.Н., Некрасов Д.Д., Шуров С.Н. Синтез биологически активных 1,3-оксазин-4-онов // Тез. докл. Межинсгитутского коллоквиума «Химия биологически активных азотистых гетероциклов». Черноголовка. 1991. Вып. 1.С. 80-82.

7. Некрасов Д.Д., Андрейчиков Ю.С., Шуров С.Н., Карпова Л.Н. [4+2]-Цикло-прнсоединение ароилкетенов по кратным связям углерод-азот как метод синтеза сое-

динений с психотропной активностью // Тез. докл. межвузовской конференции «Научные основы создания химиотерапевтических средств». Екатеринбург. 1993. С. б.

8. Карпова JI.H., Ионов Ю.В., Посягина Е.Ю., Бусырева H.H., Андрейчиков Ю.С., Шуров С.Н. Синтеза поликарбонильных соединений на основе реакций 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандионов с гидразонами карбонильных соединений /7 Тез докл. межвузовской конференции «Карбонильные соединения в синтезе гетероциклов». Саратов, 1992. С. 25.

9. Карпова Л.Н., Посягина Е.Ю., Шуров С.Н., Андрейчиков Ю.С. Взаимодействие 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандионов с 2,4-динитрофенилгидразонами карбонильных соединений. Синтез 2-алкил-6-арил-3-(2,4-динитрофенил)амино-3,4-дигид-ро-2Н-1,3-оксазин-4-онов // Тез докл. межвузовской конференции «Карбонильные соединения в синтезе гетероциклов». Саратов, 1996. С. 75.

10. Карпова Л.Н. 5-Арил-2,3-дигидро-2,3-фурандионы в синтезе производных 2,5-дигидропиррола и 3,4-дигидро-2Н-1,3-оксазина /У Межвузовская конференция молодых ученых, Пермь, 1988. С. 13-14.