Взаимодействие тетрафторбората нитрония с непредельными сложными эфирами тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

АКАДЕШ1Я НАУК АЗЕРБАЙДЖАНСКОЙ ССР ИНСТИТУТ ХИМИИ ПРИСАДОК

На правах рукописи

АЗИМЗАДЕ АФИНА АХМЕД кызы

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТЕТРАФТОРБОРАТА НИТРО.НИЯ С НЕПРЕДЕЛЬНЫМИ СЛОЖНЫМИ ЭФ И РАМ И

02. 00.03 — Органическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Баху — }990

Работа выполнена в Институте хлорорганического синтеза Академии наук Азербайджанской ССР.

Научные руководители:

доктор химических наук, профессор

МУРСАКУЛОВ И. Г.

кандидат химических наук, старший научный сотрудник ТАЛЫБОВ А. Г.

Официальные оппоненты;

доктор химических наук ЗЫК Н. В., кандидат химических наук ГАСАНОВ Б. Р. Ведущая организация — Бакинский государственный университет. Защита состоится « . 199/г. в час.

на заседании специализированного совета К 004.18.01 в Институте химии присадок АН АзССР (370603, г. Баку, ГСП, Беюк-Шорское шоссе, квартал 2062).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института химии присадок АН АзССР.

Автореферат разослан «

г.4.> 199 ¿г

Ученый секретарь

специализированного со«ета Л ЕВШИ НА А. М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теми. Шиоокое изучение методологических и теоретических аспектов взаимодействия электрофильных реагентов с ненасыщенными соединениями обогатило органическус химию не только новыми теоретическими знаниями, но и новыми высокоэффективными методами синтеза. Значительная часть этих методов основана на использовании сильнополяризационных катионоидных реагентов, в которых электрофильнаг частица (НО® , Я5Ф, №0® и т.п.) стабилизирована слабонуклеофильными противоионом (ВР?, $Ь СЬ,

й ж* ЛЛ \ 7 V'

ВР5 , СЮ]р, СЯРЛО2 и т.п.). К числу таких, новых процессов относится метод синтеза алифатических нитросоединений путем элект-рофильного нитрования алифатических и алициклических олефинов комплексными солями нитрония, типа тетрабората и перхлората Нитрония*. ,

Этот метод, являющийся одним из наиболее существенных достижений современной химии нитроооединений, выгодно'отличается от традиционно используемых процессов своей простотой, более широкими синтетическими возможностями, высокой регио- и стереонап-равленностьв, более безопасен и удобен при практической реализации.

Однако, несмотря на бесспорные успехи в изучении и практическом использовании рассматриваемого метода, многие теоретические аспекты взаимодействия комплексных солей, нитрония с органическими субстратами либо выяснены не до конца, либо остается опорными, а синтетические возможности этих реакций далеко не иочерланы,

В свете этого весьма актуальными является исследования, направленные на изучение взаимодействия комплексных солей нитрония с функциональнозамещенными олефинами, позволяющие осветить некоторые теоретические вопросы (проблема участия соседней группы в стабилизации карбокатионного центра возникающих интармедиатов, влияние функционального заместителя на региохим л> процесса и на протекание внутри- и межмолекулярного сольвоприсоединения и т.п.), а кроме того разработать удооные методики синтеза новых ункциональнозамещенных алифатических и алициклических нитросоединениЯ, способных найти самое разнообразное практическое применение. В частности, наличие в молекуле таких бифункциональных соединений как минимум одного заместителя (нитрогруппа) способного к различным синтетическим превращениям делает их никель-

ными синтонами многоцелевого назначения.

Цель работы: Изучение -взаимодействиятетрарторбората нитрония со сложиоэфирными производными ненасыщенных кислот и спиртов, выделение и установление структуры карбокатионных интермедиатов, возникающих в процессе этих реакций, изучение свойств и поиск путей практического применения образующихся функционально замещенных нитросоединений.

Научная новияна: Показано, что взаимодействие тетрафторбо-рата нитрония с алкиловыми эфирами метакриловой кислоты в среде ацетонитрила в основном завершается образованием эфиров 6 -нит-ромртилзамещенных акриловых, киолот, формально являющихся продуктами нитрования метильной группы исходного субстрата. В качестве минорного продукта образуются нитрофтораддукты, структура которых соответствует присоединению нитронийфторида по кратной С=С связи в соответствии с правилом Марковникова. При этом установлено, что соотношение продуктов практически не зависит от объема алкильного заместителя исходного эфира.

Выявлено, что взаимодействие тетрафторбората нитрония с этиловыми эфирами алкенилциклопропанкарбоновых кислот, как в среде жидкого БС^, так и в растворе сульфанол:метиленхлориотый= *1:3, протекает без каких-либо перегруппировок и внутримолекулярных трансформаций (раскрытие трехчленного цикла, внутримолекулярное сольвоприсоединение, элиминирование протона и т.п.), завершаясь образованием соответствующих "марковникавских" цикло-пропаноодеркацих нитрофтораддуктов.

Найдено, что электрофильное присоединение тетрафторбората нитрония я сложным эфирам металл илового и гомометалл илового спиртов в среде жидкого 8О2 протекает через образование достаточно устойчивых .пяти- к иестичленных нитрозамеиенных карбоксо-ниевых солей и приводит к образованию смеси соответствующих 2-фтор- и г-гидроксизамевценных нитропропанов н нитробутанов, соответственно. Соотнояение продуктов иктра- и иктермолекуляр-ного со.-.ьвоприсоединения сложным образом зависит от природы ацильного заместителя исходных эфиров и условий проведения реакции. В случае эфиров карбоновых кислот аооматического ряда ре-• акция осложняется образованием продуктов нитрования по ароматическому ядру, а в случав офироз пропионовой кислоты, образованием свободной кислоту и соогветотвувцего нитрогликоля.

Методом низкотемпературной ПМР спектроскопии зафиксировано

образование 1,3-диоксолан-2-илия и 1,3-диоксан-2-илий тетра-фторборатов, как промежуточных продуктов взаимодействия тет-рафторбората нитрония со сложными эфирами метав л илового и го-мометаллилозого спиртов, соответств.енно. фи этом установлено, что пятичленные карбохсониевые соли устойчивее шестичленных, благодаря чему были выделены в индивидуальном виде и охарактеризованы аналитическими и спектральными методами.

[фактическая ценность; Предложен эффективны*, безопасный и достаточно простой метод синтеза нитрозамеаднных метакрила-тов, эфиров нитрофторзамещенных циклопропаикарбоновых киолот, а также сложных эфиров нитрозамеценных диодов и нитрофторзамещенных спиртов пропанового и бу танов ого ряда, споообных нгй -ти применение в медицине и вельском хозяйстве в качес'тгв биологически активных и лекарственных веиеото, в промыялониоотк -в качестве ингредиентов различного назначения, в органмчеохом синтезе - а качестве синтетических предвеотвеннихов своеобразных аминокислот и спиртов.

Разработан новый метод получение нитрооодеркаших циклических 1,3-диоксодан- и 1,3-диочоаи-2-илиевых солей, являвшихся аибидентными реагентами, способных найти- применение в качестве чрезвычайно интересных электрофильных сиитонов.

Апробация и публикация работы: По материалам диссертационной работы опубликовано 4 статьи. Отдельные части работы доклады! длись на Всесоюзной конференции, посвященной памяти А.М.Бутлерова (Казань, 1986г.) и 71 Международной конференции по органическому синтезу (ИШАК) (Москва, 1986г.).

Объем и структура работы:- Диссертация изложена на 156 страницах машинописного текста, содержит U таблицы, 16 рисунков и состоит из введения, трех глав, выводов и списка цитируемой литературы, включавшего 168 библиографических ссылки.

Первая глава - литературный обзор, который подразделяется на три раздела и посвящен рассмотрению методов синтеза и описанию свойств комплексах солей нитрония, изложению сведений, имеющихся по вопросу электрофильного присоединения ацетилнитрата к олефинам, а также данных, имеющихся к настоящему моменту о взаимодействии тетрафторбората нитрония о органическими субстратами.

Зо второй главе приводятся сведения о синтезе исходннх соединения и обсулщавгся результаты, полученные при изучении взаи-

модействия модельных ненасыщенных сложных эфиров о тетрафтор-(Зоратом нигрония. В ней дана обная характеристика изученных реакций и образующихся продуктов, проведен подробный анализ спектральных данных, полученных о целью установления структуры исходных, конечных и промекуточнообразующихоя соединений, описываются результаты, полученные в процессе поиска путей практического применения синтезированных нитросоединений.

Третья глава содержит фактический материал, полученный в итоге проведенных исследовании. 3 ней приводятся методики экспериментов. физико-химические и спектральные характеристики промежуточных и конечных продуктов, описаны аппаратура и методы, использованные при выполнении работы.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТУ.

I* Синтез исходных реагентов

В качестве объектов исследования нами были выбраны алкило-вие эфиры нетакриловой кислоты 1(а,б), этиловые афирн алкеяил-циклопропавкарбомвых кислот 2(а-в), металл иловые эфиры ряда алифатических и ароматических кислот - 2-метил-2-пропен-1-ил~ варбокоилаты З(а-е), |»(а-в) и гомсиоги последних - З-метил-З-бутен-1-ила~килкарбокоилатн 5(а-е). Все указанные соединения, эа отключением эфиров метакриловой ?чзлош были оинтезироваан нами по известным методикам.

Соединения 2 (.а-в) были получены путем циклоп pon анирован ия соответствупцих диеновых углеводородов кчрбэтоксикарбеном, генерированием каталитическим разложение* атклдиазоацетата солями цяяи íh- от 1'

Соединение 2в было получено о выходом ВЧ>% в виде омеси двух геометрических изомеров, содержаний 58% трапо-изомера. Соединения 2(а,4) бнли получены о суммарным выходом 73# в виде смеси, содержаний 80$ винилзамеяенного циклопропана 2а. В индивидуальном виде соединения 2(а,б) выделялись с помощью пръпаративной

где R^-H, í^-СНз (.a); ft^CHj, В?«Н 16); (в)

ГЖХ, а в реакциях с тетрафтор^оратом интронин «оийльзоьались образцы, содержащие равные количества цис-~, трано-ийонерних форм.

Металдиловые зфиры алифатических карбоновыл кислит ЗСа-е,/ были получены путем взаимодействия соответствующих кмсит с металлилхлоридом в присутствии триэгиламина с выходом Ь0-65#:

я cm 4- /vCE А/0у°

З(а-е) R

где R=CH3 (а), С?Н5 СзН7 (в), (. ~СЭН? (г), ¿-С4Н9 (д). С5НИ ' (е).

. Металлиловые зфиры ароматических кислот ^(а-в) были синтезированы взаимодействием металлилового спирта с соответствующими хлорангидридами в присутствии пиридина <; выходом ЬЬ-6С>%\

Йгсове + А/т с*"5" - À/y0

Ч (û-g)

где Аг - С6Н5 (a), n-CI-C^ (б), п-Вг-СбН4 (в)

Аналогичным образом были синтезуфованы сложные зфиры гомо-метоллилового спирта, который, в свою очередь, был полу чен взаимодействием металлилмагнийгавогенида с параформом:

V^/vNrfë-A/V*. .

ЩО Sfa-e)

Чистота и изомерный состав соединений 1-5 контролировались с помощью PSX и ТОХ анализа, а структура - п"тем анализа данных ПК- и ПМР-спектроскопии. Физико-химич^кич характеристики известных соединений 1-5 соответствовали приведенным в литературе.

Получение тетрафторбората нитрония осуществляли по методике, предложенной Дж^Ола и G.Куном, путем барботирования газообразного трехфтористого бора через раствор концентрированной азотной кислоты (tl^=I,5) и безводного фтористого родорода в

- 8 -

абсолютном нитрометане:

энл/о3 + зня чщ -СИз"0г- ЗА^®8ГЧ0+ Н3В03

Хранение и все операции о полученным реагентом проводили в атмосфере сухого аргона или азота. Качество вновь полученного либо авежеочищенного реагента контролировали по выходу и составу продуктов нитрования циклогексена, осуществляемого по стандартной методике в сгеде жидкого 502 при температуре -50-»-60°С в присутствии об-пиколина.

2. Взаимодействие тетрафторборага нитрония о аллиловыми эфирами метакриловой кислоты

В результате серии экспериментов было найдено, что наиболее подходящим растворителем для нитрования эфиров метакриловой молоты тетрафторборатом нитрония является ацетонитрил. Как оказав лось, взаимодействие эквимояьных количеств исходных реагентов, осуществленное путем добавления раствора ненасыщенного'соединения к суспензии нитрующего реагента в абсолютном ацетонитриле, охлажденной до -20°С, о последующей обработкой реакционной смеси водой, приводит к образованию смеси алкиловых эфиров 2-китроме-тил-1-пропеновой кислоты 6(а,б) и г-нитрометил-2-фторпропанкар-боновой кислоты 7(а,б) с общим выходом 65-70$:

А/» /уо + '(^¡уо

. №«.*' лад»

где Д-СН3 (а), Ц-С^ (б) ~

При этом относительное оодержание образующихся соединений, согласно данных ПКХ анализа и ПМР спектроскопии, практически не зависит от природы алкильного заместителя и находится в пределах 411 (6а:7а » В2:18; 66:76 -80:20).

Близость физико-химических характеристик непредельного нит-роэфира 6 и нитрофтораддукга 7 не позволила осуществить разделение смеси этих соединений на индивидуальные 'компоненты. При обработке смесей кипящим пиридином нитрофтораддукт 7(а,б) легко дегидрофторируясь поевращвется & соответствующий эфир нртромегил-

замещенной акриловой кислоты 6(а,б):

чм т 0К а (а,В)

Таким образом удалось получить в индивидуальном виде основной продукт взаимодействия тетоафторбората нитрония с соединениями 1(а,б), состав и строение которого однозначно 'было установлено с помощью элементного анализа, ПМР- и Ш-спектроскопии. В частности, в ИК-спектрах соединений 6а и бб соответственно имеются следующие полосы поглощения: С75, 1370 (уа5 N02); 1575, 1565 Ы02); 1730, 1725 С V 1650' 1648 ^

ем"1, а в ПМ? спектрах имеются три характеристичных синглетных оигнала с химическими сдвигами 6.50, 6.0, 5.90; 5.1,

5.05 м.д. и относительными интегральными интенсивностями равными 1:1:2, являющимися соответственно сигналами двух химически не эквивалентных протонов винилиденовой группы ( 7аЗ~ и мети~ леновых протонов нитрометильной (СЯ^КК^) группы.

Вывод о структуре минорного продукта 7<а,б) сделан на основании данных ПМР спектроскопии и превращением его в соединение б(а,б). В ПМР спектрах реакционных смесей, наряду с сигналами основного вещеотва присутствует группа менее интенсивных сигналов: дублет с () =* 1.55-1-50 м.д. (3^^21.5 Гц), обусловленный протонами группы СН^СР, сложный мультиплетс центром при 4.75-й.65 м.д., представляющий ообой АВ часть трехспиновой системы АВХ типа (где Х*Р, Явх^ ЯВЛЯП|ДИйся сигналом группы ¿К^СИ^СР, а также еинглегный сигнал протонов оксиметильной группы.

Характер образующихся продуктов однозначно указывает на то, что взаимодействие тетрафторбората нитрония о эфиОами метакри-ловой кислота протекает по карбокатионному механизму с образованием в качестве промежуточной частицы $ -нитрокарбокатионного интермедиата 8(а,б), который стабилизируется либо за сче.1 эли- ■ минирования протона метильной группы с образованием непредельного эфиса 6(а,б), либо путем присоединения фтораниона из комплексного противоиона ВР^, находящегося в непосредственной близости от карбокатионного центра.

г 10 -

6 fd.fi!

1 (а, 5) 8М)

При этом установлено, что основным является продукт элиминирования протона. На это указывает то, что в полученных реакционных смесях отсутствуют продукты межмолекулярного сольво-пр»соединения, которые могли бы образоваться в результате взаимодействия карйокатиона 8(а,б) с "внешним" нуклеофилоч (СН^СЫ, Ой6), Зтр означает, что образующийся интермедиат либо крайне нестабилен и практически моментально превращается в продукты реакции, либо существует в виде тесной ионной пары. В последнем случае преобладание продукта элиминирования можно объяснить тем, что этому направлению реакции способствует то, что ацетонитрил является сильным акцептором протонов. Не исключено однако, что основной причиной наблюдаемого хода является донорноакиепторное взаимодействие между карбонильной группой и протонами метильной группы, имеющее место в карбокатионном интермедиате 8(а,б)-

3. Нитрование этиловых эфиров алкенилциклопропаякэрбоновых кислот тетрафторборатом нитрония

Взаимодействие соединений 2(а-в) с тетрафторборатом нитрония осуществляли аналогично реакциям с метакркловыми эфирами 1(а,б), но о чрименением в качестве' растворителя жидкого 502» либо сме , сульфолан:СН2С12 = при температурах -40° л -60° С и -20°С, соответственно.

Установлено, что присоединение тетрафторбората нитрония к винилциклопропанам 2(агв) характеризуется высокой степенью избирательности и независимо от характера используемого растворителя и температуры реакщ л приводит к образованию с выходом 6Ь-70% "марковниковских" нитрофтораддуктов 9(а-в), являющихся единственным продуктом реакции. р )

02 Я

2 (о-5) 9(0-6}

Нарушение селективности наблюдалось только в случае соединения Эв, при проведении реакции в омешанном растворителе при -20°С. Было отмечено, что в »тих условиях наряду о соединением 9в образуется 102 не идентифицированного продукта, имевшего больнее время удержчван»я в условиях ГЖХ анализа. Наиболее вероятно, что этот продукт является нёпредельнУм нитросоединением, образующимся как я в случае взаимодействия тетоафторбората Нитрония о метакриловыми »фирами 1(а,б), в результате элиминирования протона из промежуточного карбохатионного мнтермедиата.

Нитрофтораддукты 9(а-в) как и исходные соединения 2(а-в) . представляет ообой смеоь геометрических цие-, трано-иэомеров от. нооительно плоскости трехчленного кольца. Изомерный состав конечных продуктов близок, к изомерному составу исходных веществ, что указывает либо на то, Что окорооти взаимодействия тетрафтор-бората нитрония с цкс-, трано-изомерными!яфкрамй 2(а-в) близки, ¿йбо на полнуЬ завервениооть реакции (100& конверсия олефина).

Строение ооединений 9(а-в) было установлено на основе данных элементного анализа, ПНР- к Ж-спектроскопии. В частности, вывод о структуре соединений 9(а-в) сделан на основании того, что.в их ПМР спектрах в обхяоти 4.45-4.60 м.*. наблюдается дублетный либо дублет-дублетный сигнал протонов нитрометильной группы ' % •15 Гц), а такте дубле*нн* сигнал метилышх (<?■ 1.45>.д. • Я Гц) либо дубле* дублетные скгнах метиновых (О • Ч.92 м.д., .%Гц) протонов.

Полученные нами результаты - исключительное образование нит-рофгораддуктов 9(а-в), отсутствии продуктов, характерных для реакции "горячих" карбокатионов (элиминирование протона, скелетные перегруппировки; внутри- и нежмолохулярные сольвоприсоеди-нение) позволяют сделать вывод о той, что ,Д-нитрокарбвниевый ион 10(а-в), образующийся а результате присоединения нитрониЯ катионе» по двойной связи соединений 2(а-в), либо яв^иетоя относительно стабильным из-за сопряжения о циклопропанов«* ХоЛьцом, , либо существует в виде тесной ионной пары ХКь-в), а основным направлением его стабилизации - отрыв аниона фтора из комплексного противоиона:

2(а-6)

ML

R'

Нг

bf:

&

6F®

-BF.

9(¡?-B)

10 (а-6) « (й-5)

Ц. Взаимодействие тетрафторбората нитрония с карбоксиаатами мегаллилового и гономегалдплового опиртов

Нитрование Э-ацидокси-2-метилпропенов-1 (Э(а-е) и ц(а-в) и 4-ацилокси-2-метилбутенов-1 (5(а~е)) проводили при -20 •» -50°С путем прибавления эквимольного количества непредельного эфира к суспензии тетрафторбората иигрония в жидком 502- По завершении реакции (полное растворение тетрафторбората нитрония) реакционную смесь обрабатывали водой. При этом было установлено, что металл«-ловые эфиры З(а-е) и {»(а-в) активнее гомологичных соединений, поскольку в первом случае взаимодействие с тетрафторборатом нитрония при -50°С завершается за 1-2 часа, тогда как для полного завершения реакции соединений 5(а-е) требуется 5-6 часов (при -20°С достаточно 1,5-2 часов).

В результате взаимодействия тетрафторбората нитрония о метал-лиловыми эфирами алифатических карболовых киолот З(а-е) образу-* ется смеоь 3-ацилокои-2-фтор-1-нитро-2-метилпропано 12(а-е) и 3-ацилокси-2-гидрокси-1-иитро-2-метилпропанов 13(а-е)

Ох у,о г т* БГу, ^Х'Л ,0-Л X/ К Л

/

v Й

'■Нг0

Я

у

R

3 (Q-P) ¡2 (a-e) tj(a-e)

Аналогично, но с образованием смеси соответствующих ¿-иитро--JJ-фтор и /-нитро- jj-гидрокси- í-аиилоксизамещенных бутанов 14(а-е) и 15/а-е) завершается взаимодействие тетрафторбората нитрония с гомологами металлиловых эфиров - *»-ацилокси-2-метилбуте-нами-I (5(а-е)):

й

|Ло

5 (CL-Q)

j.NQiBh 2 Нг0

д' NNo

tü la-e)

О

i5 (a-e}

Реакция тетрафторбората нитрония о металлиловыми эфирами бензойных киолог {¿(а-в) протекает более сложным образом и наряду о соответствующими нитрофтор- и нитрогидрокси- аддуктами 16(а-в) и |7(а-в) образуется продукты мононитрования ароматического ядра исходных соединения - металлиловые эфиры нитроза-мещенных бензойных кислот 18(а-в)

Суммарный выход соединений 12-18 образующихся в результате нитрования ненасыщенных эфиров 3(а-в), 5(а-е) и 4(а-в), практически во всех елучаях достигал 70-80Í и только эфиры пропио-новой .-полоты 126 и ihü были получены с выходом менее,55?. Выяснение причин такой аномалии позволило установить, что при взаимодействии тетрафторбората нитрония о соединениями 36 и 56 наряду с основными продуктами реакции (соединения 126 и 146) образуется свободная пролионовая кислота и не идентифицированные, нами продукты, которые не удалось выделить иэ полученных реакционных смесей ввиду их прекрасной растворимости в воде. Возможно, что этими соединениями являются нитрометил зам еще иные 1,2-пропан- и 1,3-бутандиол, соответственно. Относительное содержание продуктов взаимодействия тетрафторбората нитрония о ненасыщенными эфирами Э(а-е), 5(а-е) и 4(а-в) определяли о помощью Г1Х анализа и ПИР спектроскопии. Совокупность этих двух методов позволила установить, что для соединений 12(аг-е) - 15 (а-е) имеют место следующие соотношения, в %•.

)

В случае эфиров ароматических киоло* продукты мононитрова-нил распределяются следующим образом: 1ба : 17а : 18а » 24 : : 30 : 36; 166 : 176 : 18б » 35:40:25;"ш * 17» : 18в -30 : 4 36 : 34.

Как видно из приведенных данных, нитрофтораддуктм 12 (а-е) и 14(а-е) являются основным продуктом, образующимся а результате реакции металл иловых и гомоиет&ллиловых офиров З(а-е) и 5 (а-е), а. селективность от их реакций существенным образом зависит от природы ашиьного радикала, уменьшаясь при увеличении его длины и степени разветаленнооти. Любопытно, что взаимосвязь оелективнооти реакции о природой . шильного радикала для метал-лиловых и гомометаллиловых эфире* имеет оимбатный характер«

В отношении взаимосвязи те трафтор бората нитрония о метал лиловыми эфирами бензойных кислот можно сделать вывод, что относительное оодержание образующихся продуктов практически не завиоит от природы заместителя, находящегося а ароматичеоком ядре, основным продуктом реакции является соответствующий нитроопирт 17 (а-в), а селективность реакции находится на низком уровне.

Следует отметить, что сделанные выводи о взаимосвязи селективнооти реакции со структурой исходного эфира косят скорее качественный, нежели количественный характер, поскольку данные об относительном содержании образующихся соединений хотя и отражают реальнее положение вещей, имеет низкую надежность. Причиной, этого является то, что соотношение продуктов в определенной оте-пени зависит от уоловий проведения реакции и может отличаться от опыта в опыту на В чаотаооти, на ряде примеров было уста-

новлено, что снижение температуры, при которой проводится разложение реакционной смеси водой, приводит к увеличение ходи фтор-аддукта, а увеличение температур» - к росту доля нигроепкртов Ща-е) и 15(а-е).

Соединения 12(а-е) и 15(а-е) в индивидуальном виде выделялись с помощью вакуумной ректификации, либо о применением колоночной хроматографии на силикагеле. В случае соединений 16(а-в) и 16(а-в) для 9той цеди была использована препаративная ТиХ { 51СНС1з : : СН^СО^Н^ • 4:1); однако в индивидуальном виде били выделены только нитроспирты |7(а-в). Соединения 1б(а-в) и Х8(а-в) были охарактеризованы в виде смесей.

Индивидуальность всех выделенных соединений была подтверждена с помощью Ш и ТСХ анализа. Элементный состав этих соединений определяли аналитическим методом, а структура установлена на ос-

нове данных ЯК- и ДМ?-спектроскопии. Структура соединений 16 Га-в) и 18(а-в) установлена путем тщательного анализа ЯК- и ПМР-спектров смеси этих соединений.

Таким обоазом, в результате- проведенных исследований установлено, что взаимодействие тетрафторЛэрата нитрония со сложными эфирами ненасыщенных спиртов 3-5 протекает несколько необычно, завершаясь образованием нитрофтор- и нитрогидроксипоодуктов. При этом образование нитрофтор продукта связано с взаимодействием Увнутренного" (Р~ из ВР^-) нуклеофила с карбокатионными интермадиатами 19, 21, образующимися в результате присоединения нитроний катиона по двойной связи соединений 3-5. Что же касается образование нитрогидроксипродучта, то имеет место, вероятно, вначале циклизация карбониевого иона типа 19, 21 в результате внутримолекулярного сольвоприсоединения (в качестве внешнего нуклеофила при этом выступает соседняя оксикарбонильная группа) с образованием устоРчивых пяти- и шестичленных карбоксо-ниевых ионов 20 и 22, соответственно. Последние собственно и являются интермедиатами непосредственно приводящими к продуктам реакции, путем нуклеофильного замещения у четвертичного атома углерода:

31а-Р) Щ® Ща-е)

5(а-е)

оЛ?

№

^ 12М,{ЗМ

21

20 тг

22

вр,

Ш-вШЯ'в}

Такое предполэжени'' не только не противоречиво объясняет образование нитроспиотов 13(а-е), 15(а-е) и 17(а-в), но и хороша согласуется г. тем фактом, что относительное содержание образующихся продуктов существенным образом зависит от природы ациль-ного радикала и температуры при которой проводилась обработка

реакционной смеси водой. Более того, образование карбкатион-ных интермедиатов 20, 22 в процессе взаимодействия тетрафтор-бората нитрония с соединениями 3-5 было однозначно доказано с помощью специальных исследований.

Что же касается неталлиловых эфиров ароматических киолот, то вполне можно было бы ожидать, что наряду о продуктами взаимодействия тетрафторбората нитрония о кратной связью этих соединений будут образовываться и продукта нитрования по ароматическому ядру, поскольку известно, что этот реагент эффективно попользуется для нитрования различных апоматических соединений.

5. Синтез и выделение нитрометилзамевенных 1,3-диоксолан-и I,3-диоксан-2-илийтетрафторборатов

С цельх» идентификации и установления структуры карбкатион-ных интермедиатов, возникающих в процессе взаимодействия тетрафторбората нитрония с металлиловыми и гомометаллиловымиэфирами карбоновых кислот З(а-е) и 5(а-е), нами было осуществлено исследование этих реакций с помощью низкотемпературной ПМР спектроскопии. Съемка спектров реакционных смесей, образующихся в результате взаимодействия эквнмольных количеств реагирующих веществ при -50°С в среде жидкого SOg, а также исходных веществ и образующихся нитрофтор- и нитрогидроксиаддуктов К(а-е) и (а-е), была осуществлена в идентичных условиях SOg,

внутренний стандарт СНС13). Последующий анализ полученных ПМР спехтров позволил установить, что взаимодействие тетрафторбората нитрония с металлиловыми эфирами З(а-е) завершается образованием 4-нитрометил-2-алкил-'нметил-1,3-диоксолан-2-илийтетра-фторбората 20(а-е), содержащего в качестве примеси до 20-30$ соответствующего нитроаддукта 12(а-е)

iP( a-e) 13 (a-e) Я

Взаимодействие тетрафторбората нитрония с соединениями 5(а-е) протекает аналогичным образом, но с образованием смеси, содержащей 70-60,? '*-нитрометил-2-алкм-г»-мвтм-1,3~диоксан~2~илизтетра-

фтор бората 22(а-е) и 20-30/S 4-ацилокси-2-фтор-1-нитро-2-метил-бутана I¿(a-e).

Повторная оъемка ПМР спектров, полученных реакционных сме-оей, хранившихся в инертной атмосфере (сухой Аг) при -50°С позволила установить, что образующиеся карбоксониевые соли 20(а-е) и 22(а-е) достаточно уотойчивы и в указанных условиях не претерпевают каких-либо изменений в течение нескольких недель.

В дальнейшем, в результате серии экспериментов нами было . найдено, что карбоксониевые соли 20(а-е) и 22(а-е) не растворимы в диэтйловом эфире и, благодаря этому могут быть выделены в индивидуальном виде разбавлением соответствующих реакционных смесей абсолютным эфиром. Как оказалось соединения 20(а-е) и 22(а-е) являются бесцветными кристаллическими веществами, устойчивость которых взаимосвязана о их структурными особенностями. Так, если соединения 20(а-е) уотойчивы вплоть до температуры плавления (Тпл- *»5+б50С, с разложением), то диоксановые производные 22(а-е) начинают интенсивно разлагаться при температурах выше -10ЭС. Любопытно, что наименее устойчивыми являются соответствующие соли 206 и 226, полученные из эфиров пропионовой кислоты. При обработке водой карбоксониевые соли 20(а-е) и 22(а-е) дают смесь тех же гидрохоил- и фтор содержащих продуктов, образующихся при обычном проведении реакции {непосредственное разложение реакционной массы), но о несколько большим содержанием соответствующих нитроспиртов.

Структура соединений 20(а-е} и 22(а-е) установлена на основе данных ПМР спектроскопии. Характерной особенностью спектров этих соединений однозначно подтверждающей наличие карбкатионного центра является то, что практически все наблюдаемые сигналы оневены на 0,^-1,2 м.д. в более.слабые поля по сравнению 6 аналогичными сигналами нитрофтор! и нитрогидроксиаддуктов 12(а-е) и W(a-e). При ■ этом тот факт, что ¿-протоны ацильного радикала (R) и оксимети-леновоЯ группы дэзэкранированы примерно в одинаковой степени * (Д0,9-1,2 и;дч.) указывает на то, что положительный заряд хоФя и локализован на-углеродном атоме, группировки 0-С-0, значи- • тельная его чАсть' находиться также и на атомах кислоро;.а. Это зак-

лечение согласуется с данными ЯМ? ^С спектроскопии. В спектре соединения 20а присутствуют сигналы шести различных типов: 192,5 м.д. (-С+), 95,6 м.д. (0-С-), 81,1 (OCHg), 75,9 м.д. (C-N02), 22,3 м.д. (CHj-C*) и 15,7 м.д. (CH-j-C-O).

Таким образом в результате проведенных исследований было однозначно установлено, что в качестве карбкатионных интерме-диатов, приводящих к образованию соответствующих нитрофгор- и нитрогидракси аддуктов 12Са-е) - 15(а-е) выступают соединения 20(а-е) и 22(а-е), образующиеся в результате циклизации карбо-катионных интермедиатов 19(а-е) и 21_(а-е), возникающих при присоединении нитроний-катиона по двойной связи соединений З(а-е) и 5(a-s), протекающего строго по правилу Марковникова.

6. Антимикробная и противогрибковая активность синтезированных соединений

Синтезированные соединения были испытаны в качестве антимикробных и противогрибковых препаратов. Испытания проводились методом серийных разведении. В качестве тест-культур были выбраны граммположительные (золотистый стафилококк), граммотрица-тельные (синегнойная и кишечная палочки) и спороносные (бацилла антракоида) бактерии, а также дрожжеподобный грибок рода Кандида.

В результате проведенных испытаний было выявлено, что болг-шинство испытанных соединений обладает средней эффективностью, тогда как 4-ацетилокси-2-метил~2-гидрокси-1-нитробутан (15а) и 4-пропионилокси-2-метил-2-гидрокси-1-нитробутан (156 ) по своей антимикробной и противогрибковой активности существенно превосходят контрольные вещества (96$ этиловый спирт, фенол, риванол). В частности, в отличие от контрольных веществ, теряющих способность противодействовать росту микроорганизмов уже при разведении 1:200, соединения 15(а,б) даже при разведении 1:400 вызывают гибель золотистого стафилококка, кишечной и синегной-ной палочек через 10 минут, а грибков Кандида через 30 минут. При этом эффективность указанных препаратов по отношению к бацилле антрокоида находится на уровне контрольных веществ.

выводи

I. Исследовано взаию действие тетрафторбората нитрония < рядом

непредельных сложных эфиров карбоновых киалот, содержащих ОС овязи в опиртовом или киолотном компоненте и доказана принципиальная возможность элехтрофильного нитрования по двойным связям, таких отруктур в мягких условиях.

2. Установлено, что основными продуктами нитрования алкиловых эфиров метакриловой кислоты тетрафторборатом нитрония в растворе ацетонитрила при -30°С является соответствующие непредельные нитроэфиры и предельные-нитрофтораддукты, получающиеся в соотношении 4:1. Образование таких продуктов предполагает возникновение нитрокарбониевого иона, как общего интермедиата этих соединений.

3. Показано, что при взаимодействии алкиловых эфиров.2-алке-нилциклопропан-1-карбоновых кислот о тетрафторборатом нитрония образуются нитрофторпроизводнне.продукты присоединения катиона нитрония и аниона фтора по двойной связи, причем такое присоединение протекает без раскрытия тречлен-ного цикла.

4. Найдено, что при проведении,реакции тетрафторбората.нитро- • ния о 3-ацилокси-2-метилпропенами-1 в раотворе двуокиси, серы при -30+ 50°С о последующем разложением реакционной массы водой с выходом 70-65$ образуются смеси Э-ацилокои--2-метйл-2-фтор- и Э-ацилокси~2~метил~2~окс<*-1~нитропро-* панов с преобладанием первых. Изучение процесса методом низкотемпературной (~50°С) ГМР-спектроокопии дало возможность экспериментально доказать, что реакция протекает через промежуточное образование устойчивых пятичленннх

2-аякилзамедаиных 4-нетил-4-нитрометил-1,Э~диоксан-2--илийтетрафторборатов, которые были выделены в индивидуальном виде и охарактеризованы.

5. Показано, что структурно близкие 4-ацилокси-2-метилбутены-1 такхе легко реагируют о тетрафторборатом нитрония в мягких условиях, приводя о высокими выходами к соответствующим нитрофтор- и аитрогидроксиаддуктам-4-ацилокси~2-метил--2-фтор- и 4-ацилс.кг'+-2-метил-2-гидрокои-1-нитробутанам. Методом низкотемпературной ПИР спектроскопии однозначно показано промежуточное образование в этих реакциях шестич-ленн^:' циклических 2-апкилзвмещенных '»-иетил-^нитрчметил--1,3-диокр.аи~?~илийтетрафторборатов, устойчивых при низких х-:п;-пагурах(-,|0+50°С)| но пазлвгзпщихоя при более высоких

(выше 0°0), из-за чего их невозможно выделить в индивидуальном виде.

б. Проведены испытания некоторых из синтезированных соединений в качестве антимикробных и противогрибковых препаратов. Обнаружено, что 4-ацетидокои-2-метил-2-гидрокои-1-ш»тробутан проявляют высокую активность по отношению к микробам (стафилококк, кишечная и синегнойная палочка) и грибкам (ван-дида).

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах. •

1. Талибов А.Г., Мурсакулов И.Г., Азимзаде A.A. Новый путь к 1,3-диокс(ол)ан-2-илиевым солям //-У1 Международная конференция по органическому синтезу (ИЮПАК). Тезисы докладов. Москва.-1986. •

2. Талибов А.Г., Азимзаде A.A., Бадаева X.И., Цурсакулов И.Г., Гулиева К.А., Присоединение тетрафторбората нитрония к непредельным сложным эфирам. //- В кн.: Всесоюзн.конферен. по овящ. памяти А.М.Бутлерова. - Казань. - 1986. - ч.2. С.15.

3. Цурсакулов И.Г., Азшзаде A.A., Талибов А.Г., Асланова М.Р. Взаим .»действие тетрафторбората нитрония о 4-ацилокси-2-метил-1-бутепами. // - ХОрХ. - 1990 - т.2б. - вып.- С.9С9--911.

■ Ц. Талибов. А.Г., Азимзаде A.A., Асланова М.Р., Чурсакулов И.Г., Смит В.А. Взаимодействие метакрилатов с тетрафторборатом нитрония. // - Азерб.хим.ж. - 1989. - № 4. - С.

5. Талибов А.Г., Азимзаде A.A., Гусейнова З.А., Мурсаху-лол И.Г., Вердиева С ЛИ. Взаимодействие тетрафторбрат нитрон-я с металлиловыми зфиоами карбоновых кислот. //-Азерб.хим.ж. -1968. - » 5. - C.IB-2I.

6. Азимзаде A.A., Асланова Н.Р., Таиров И.Г., Муроакулов Й.Г. Синтез З-метил-З-бу'тен-1-ил алкилкарбоксилатов. //-Азерб. хим.ж. - 1969. - № 2-. - С.5-7.

/