Закономерности нуклеофильных реакций 2,4-дикетокислот и их производных тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

РГБ ОЛ

На правах рукописи

КОЗЛОВ Анатолий Павлович

ЗАКОНОМЕРНОСТИ НУКЛЕОФИЛЬНЫХ РЕАКЦИЙ 2,4-ДИКЕТОКИСЛОТ И ИХ ПРОИЗВОДНЫХ 02.09.03 - органическая химия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора химических наук

Саратов -1996

Работа выполнена в Пермской государственной сельскохозяйственной академии

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор Норшшна М,В. доктор химических наук, профессор Танассйчук Б.С. доктор химических, наук,

Ведущая организация

старший научный сотрудник Якнмович С.И. Уральский государственцый технический университет (г. Екатеринбург)

Зашила состоится 17 октября 1996 г. в 1530 часов на заседашш дассертацион-ного совета Д 063.74.04 по химическим наукам при Саратовском государственном университете им. Н.Г.Чернышевского, 410026, г. Саратов, ул. Астраханская, 83.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Саратовского государственного университета.

Опывы в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять но адресу. 410026, г. Саратов, ул. Астраханская, 83, Саратовский госуниверситет, ученому секретарю.

Автореферат разослан сентября 1996

г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат химических наук

Федотова О.В.

1. Общая характеристика работы

Актуальность проблемы- Успехи современной органической химии обусловлены получением новых сведений о механизмах различных процессов и во многом связаны с развитием каталитических методов. Выяснение особенностей механизмов и направленный поиск сравнительно простых эффективных ускорителей процессов возможен только при детальном исследовании закономерностей реакций с участием катализаторов. Последнее и составило основу настоящей работы на примере нуклеофильных реакций 2,4-дгасетокислот и их производных.

Химия 2,4-дякетокислот, таких как аронлпнровиноградиые кислоты (АПК) и их ациклические производные (зфиры, амиды), продолжительное время находится в сфере интересов исследователей. Разнообразие химических превращений соединений данного типа, еще далеко до конца не исчерпанных, определяет наличие в структуре трех элект-рофильных реакционных центров. Не менее универсальными синтонами являются циклические производные АПК - 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандноны (АФД). Их взаимодействия с бифункциональными нуклеофнлами также дают возможность получения различных гетероциклических систем. Несмотря на широкое использование реакций АПК и АФД в синтетической органической химии, их реакционная способность в количественном отношении не подвергалась систематическому изучению, что можно отнести, с некоторыми исключениями, вообще к полихарбонильньш соединениям и, в частности, к 1,3-днкарбонильным соединениям. Это представляет разительный контраст по сравнению с монокарбонильными соединениями, реакционная способность которых изучена очень подробно.

Направление процессов решпелизашш АФД и нуклеофильных реакций АПК определяет природа одного и того же реакционного центра. Им является атом углерода енолизованной карбонильной группы в положении 2, свойства которого далеко не однозначны. Особенностью строешм АПК, их эфиров и амидов является енолизация в растворах. В зависимости от того, какая форма АПК - енольная шш 1,3-дгаеетонная принимает участие в реакциях, вероятно сопоставление и с соответствующими взаимодействиями монокарбоннльных соединений и с реакциями нуклеофильного вкнильно-го замещения, имеющими свои особые закономерности. Такая неопределенность в классификации нуклеофильных реакций АПК делает невозможным простое перенесение закономерностей какого-либо определенного типа взаимодействий на данные процессы и делает задачу исследования их механизмов достаточно актуальной в теоретическом плане.

Даже поверхностное рассмотрение реакций АПК и их производных показывает их существенные отличия от ближайших аналогов. Наличие прочной внутримолекулярной водородной связи в енольной форме АПК, их эфиров и амидов приводит к тому, что непременным условием проведения реакций с нуклеофнлами, например, с ароматическими аминами, в мягких условиях является наличие кислотных катализаторов. При этом, некаталитические процессы или не реализуются или протекают с очень ма-

лыми скоростями. Поэтому изучение закономерностей каталитических реакций АПК н их производных представляется интересным не только с теоретической, но и с чисто практической точки зрения.

Цель работы - установление механизмов каталитических реакций производных АПК с нуклеофилами, исследование влияния характера среды, а также структуры реагентов и катализаторов на указанные каталитические процессы. Для этого решены следующие задачи:

1. Определены особенности некаталнтического и катализируемого карбоновыми кислотами присоединения спиртов к активированной двойной связи замещенных 2,3-днгидро-2,3-пнрролдионов (ПД) в апротонных средах, моделирующего отдельные стадии реакций ациклических производных АПК.

2. Установлены закономерности некаталитических и катализируемых карбоновыми кислотами реакций зфиров и амидов АПК с ароматическими аминами в апротонных и протонодонорных средах.

3. Изучены закономерности внутримолекулярного и межмолекулярного катализа в реакциях АПК с ариламииами в апротононных и протонодонорных средах и установлена структура продуктов реакции в растворах.

4. Расшифрован механизм катализа карбоновыми кислотами процессов децик-лнзации АФД под действием ариламинов в апротонной среде. Установлены закономерности влияния структуры катализаторов на их каталитическую активность.

Личное участие автора в получении результатов, выполненных в соавторстве и включенных в диссертацию, выразился в формализации проблемы, теоретическом обосновании задач и методологии подходов к их решению, определении характера необходимых экспериментов а непосредственном участии во всех этапах исследований, проведении синтезов, кинетических измерений, анализа данных, теоретической обработке результатов.

Научная новизна работы. Идентифицирован механизм нуклеофильного присоединения спиртов к активированной двойной связи замешенных ПД. Подробно исследованы закономерности бифункционального таутомерного катализа карбоновыми кислотами в процессах нуклеофильного присоединения к активированным олефинам в апротонных средах.

Установлено, что механизмы некаталитических и катализируемых карбоновыми кислотами реакций ациклических производных АПК принципиально отличаются. В отсутствие катализаторов эфиры АПК участвуют в реакциях с ароматическими аминами в 1,3-дикетоформе, а в каталитических процессах реакция осуществляется через енольную форму эфиров и амидов АПК. Предложены механизмы катализа данных реакций в апротонных и протонодонорных средах.

На примере реакций амидов АПК с ароматическими аминами установлено, что на стадии присоединения нуклеофила, наряду с межмолекулярным кислотным катализом, реализуется внутримолекулярный общш1 основной катализ со стороны амидной группы, что может являться общим свойством реакционной способности ациклических

производных АПК.

Механизмы реакций собственно АПК с ароматическими аминами существенно отличаются от аналогичных взаимодействий эфнров и амидов. Причиной этому является внутримолекулярный катализ свободной карбоксильной группой АПК в апро-тонных средах и межмолекулярный катализ субстратом в протонодонорных средах.

Расшифрован бифункциональный таутомсрный механизм катализа карбоиовы-ми и фосфниовыми кислотами в реакциях дециклизации АФД под действием ароматических аминов в апротонной неполярной среде, где по эффективности он сопоставим с ферментативным катализом.

Практическая ценность. Содержание настоящего исследования предоставляет основу для целенаправленного выбора оптимальных условий и поиска наиболее эффективных катализаторов при проведении синтезов на основе АПК и АФД. Например, результатом исследований закономерностей реакций амидов АПК с моноарнламинами и о-фенилсидиамнном явилась разработка удобного метода синтеза производных 1,5-бенздиазегашов, защищенного авторским свидетельством. Основные выводы могут быть распространены на другие енолизованные 1,3-дпкарбошщьные системы.

Работа существенно расширяет границы применения таутомерного бифункционального катализа, который является одним из наиболее эффективных видов гомогенного катализа.

Результаты исследований бифункционального катализа в реакциях АФД могут быть привлечены д ля расшифровки приводы действия гидролитических ферментов.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на VI Международной конференции по органическому синтезу (Москва, 1986); Международной конференции по химии фурана (Рига, 1988); VIII Международном симпозиуме по гомогенному катализу (Амстердам, 1992); X Конференции ИЮПАК по физической органической химии (Хайфа, 1990); Всесоюзном совещании по механизмам реакций нуклео-фияьного замещения и присоединения (Донецк, 1991); IV Всесоюзной коференции "Азотсодержащие гетероциклы" (Новосибирск, 1987); I Всесоюзной конференция по теоретической органической химии (Волгоград, 1991); Всесоюзной конференции по химии непредельных соединений (Казань, 1986) и других конференциях.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 28 статей, 20 тезисов докладов, глава в монографии "Химия пятичленных 2,3-диоксогетероцюс-лов" (Изд. Пермского ун-та, Пермь. 1994), получено 2 авторских свидетельства СССР.

Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, шести глав, выводов и списка литературы.

Диссертация изложена на 357 страницах машинописного текста. Она содержит 104 таблицы, 54 рисунка, библиографию из 420 работ отечественных и зарубежных авторов.

Первая глава посвящена обзору литературы по механизмам реакции нуклео-фильного винильного замещения. В главах 2, 3, 4 обсуждены результаты исследований реакций АПК, их ациклических производных и модельных соединений в »протонных и

протонодонорных средах. В пятой главе приведен и обсужден материал исследований дешдашзашш АФД. Шестая глава содержит сведения о синтезе исходных и конечных продуктов реакционных серий, указания о подготовке реагентов, катализаторов и растворителей для исследования, описание методик кинетических измерений н физико-химических исследований.

2. Нуклеофильиые реакция эфнров АПК н модельных соединений в впрогтонной

среде

Насаталитичеасую реакцию эфиров АПК с анилином удалось исследовать только в жестких условиях, когда нуклеофил является и растворителем, при температурах 65°С и выше. При этом логарифмы констант скорости реакции (lg ко) коррелируют только с индуктивными константами заместителей <я (pií5°= 1.9S; r=0.989; s=0.064). Это дает основание считать, что, несмотря на сведения о полной енолгаащш эфиров в растворах, взаимодействие их с анилином осуществляется за счет р-дикетоформы, т.е. в соответствии с известными данными дта частично еколкзованных р-днкарбошшьных соединений. В присутствии кислотных катализаторов получены данные, свидетельствующие об участии соответствующих енолъных форм субстратов в реакции. Таким образом, наблюдается принципиальное различие для реакций ациклических производных АПК в присутствии и в отсутствие кислотных катализаторов.

Исходя из литературных данных для реакций нуклеофильного вннильного замещения (SnV) и полученных в настоящей работе экспериментальных результатов предложена общая схема реакции с ароматическими аминами в присутствии кислот-катализаторов:

Аг^^ХООСНз RCQOH д. "f'' Аг^^СООСН,

Для дополнительного доказательства течения реакции через енольную форму проведены исследования реакции нуклеофильного присоединения к двойной связи соединений, имеющих близкое строение реакционного центра.

2.1. Присоединение воды и спиртов к 1-арил-4-ярош1-2,3-дигидро-2,3-пирролди-онам (ПД)

Замещенные ПД (I) быстро, а в условиях избытка нуклеофила практически необратимо, присоединяют воду и спирты к активированной двойной связи гетероцикла.

Кинетика реакции исследована спектрофотомерическим методом в толуоле, ди-оксане, хлорбензоле, нитробензоле и смесях хлорбензола с циклогексаном и хлорбензола с нитробензолом.

I. Я^СЩО (а), СН1 (б), Н (в), а (г), Вг (д), ЫОг (е); II. (а), СН5 (б), С2Н$ (в), (СШЬСН (г), (СН5)зС (д), С6Н3СН2 (е), п-СН3ОС«Н«СН2 (ж), м-СШОСеНдСНг (э), п-ВЮОДдСШ (и), м-ШзООШСНг (к), п-КОгОСШ* (л)

Выражение для наблюдаемой константы скорости в условиях катализа карбоно-выми кислотами имеет вид: к.=к«+к,и, где ко - некатаянтнческая константа, совпадающая в отсутствие катализатора с к« (л/иоль-с); к. - каталитическая константа скорости (лг/моль2-с); т - концентрация катализатора (моль/л).

3.0

2.0 -

1.0 -

0.0

2 1

5

si:

О h

6

le

.О. и

0.3

—i— 0.4

рис. 2.1

-1—

0.5 (e-l)/(2s+l)

Ь-о-

п-:-1-1-i-г

-0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 <j(ri) рис. 2.2

Рис. 2.1. Зависимость скорости реакции ПД (1а,в,е) с метанолом от функции Кирквудд. 1 - толуол; 2 - дноксан; 3 - хлорбензол-цнклогексан, 1:1; 4 - хлорбензол; 5 - нитробензол-хлорбензол, 1:3; б - ншробегооя. 25°С

Рис. 2.2. Зависимость lg к« от ctíR1) дта реакции ПД (Ia-е) с бензнловыми спиртами (II е-л). 1 - (11ж); 2 - (11з); 3 - (Пе); 4 - (11и); 5 - (IbcX «- №); толуол, 25°С

Для некаталитической реакции получены доказательства течения реакции через циклическое переходное состояние (ЦПС) - А, что равнозначно внутримолекулярному общему основному катализу, с предварительной ассоциацией реагентов:

4

1. Зависимость в параметрах уравнения Кирквуда (2.3) является типичной при реализации ЦПС (рис. 2.1).

^ к» = кг + Ъ(б-1Яб+1) (2.3)

где кг - коистаита скорости в газовой фазе; в - диэлектрическая проницаемость среды; Ь - параметр, характеризующий относительную полярность переходного состояния.

Таблица 2.1

Параметры "Ь" для реакции ПД (1а-е) с метанолом в неспецифических растворителях; 1 - некаталитическая реакция; 2 - катализатор - уксусная кислота

№ | la ¡ i ib ! 1е

1 -4.1 -3.4 -2.1

2 -6.6 -5.3 -5.0

Уравнение 2.3 (рис. 2.1) соблюдается только для неспецифических растворителей (3-6). Параметр "Ь" имеет высокие отрицательные значения (табл. 2.1), т.е. переходное состояние реакций менее полярно, чем исходное. Специфические растворители (даок-сан, толуол) затрудняют образование ЦПС н скорость реакции в них резко падает.

2. Зависимость lj ko-a(R') для различных нуклеофилов не является линейной (рис. 2.2). Подобное выявлено дня всех нуклеофилов (11а-л). Причиной нелинейности является прежде всего предварительная ассоциация реагентов. Прочность водородной связи, оцениваемая величиной К.с, возрастает при введении злектронодонорных заместителей в основание или элгктроноакцепторных - в протонодонор. Наблюдаемое значение ко выражается уравнением: k» = K„.-k¿ (2.4)

Константы ко описывают одноактный согласованный процесс, но включают в себя информацию о предварительной ассоциации реагентов. Наблюдаемые параметры о, сосгоят из двух слагаемых р«. и р^ , где k¿ характеризует скорость превращения

аесоциата в конечные продукты через ЦПС Tima А. При этом рм. должно быть отрицательно по знаку, а рь - положительно. При сопоставимых вкладах К,с. и к£ в наблюдаемые константы скорости возможны нелинейные зависимости (рис. 2.2).

3. Константы реакции р по структуре нуклеофила (табл. 2.2) очень невелики по абсолютной величине для таких слабых нуклеофилов, как спирты.

Таблица 2.2

Константы реакции по структуре нуклеофила для некаталитической (ро) реакции ПД (1а-е) с бензиловыми спиртами (IIe-л) и при катализе уксусной кислотой (р.), толуол, 25°С _____

1 1а ! I Ь | í 1е .

ро Р.»» -1.00 -0.45 -1.09 -0.51 -1.12 -0.47

При обработке исключены данные для Я^м-ЫОгСбНдСНг, п- ЫОгОеНдСЧЬ

4. Значения Е, (табл. 2.3) заметно ниже, чем это обычно наблюдается для бино

лекулярных реакций, а Л5* приникает большие отрицательные значения, что соответствует течешпо реакции через шеспгчлснное ЦПС типа А.

Для каталитической реакции установлено, что карбоновые кислоты прогоняют себя как бифункциональные таутомерные катализаторы, реакция протекает через ЦПС типа Б (схема 2.2.), которому предшествует образование тройного ассоцната субстрат-катализатор-нуклеофил.

Таблица 2.3

Значения энергии и энтропии активации для некаталитических и катализируемых уксусной кислотой реакций ПД (а-е), толуол

№ соеди- | некаталитическая_I_каталитическая

нения | Е., кДж/моль 1 -ДБ* Дж/град-моль | Е«, кДж/моль 1 -ДБ* ДжЛ-радмоль

нуклеофнл - вода

1а 34.9 177.9 13.0 213.1

1в 37.7 208.9 18.0 193.8

1е 21.8 209.8 5.02 229.4

нуклеофнл - метанол

1а 18.0 198.0 11.3 206.8

1в 23.4 181.8 0.83 240.3

1е 26.4 169.5 5.9 161.2

1. Зависимость в параметрах уравнения Кирквуда (2.3) идентична, выявленной для некаталитической реакщш (рис. 2.1). Значения параметров "Ь" (табл. 2.1), характеризующих полярность ЦПС, ниже, чем для некаталнтнческой реакщш, т.е. ЦПС типа Б менее полярно, чем А.

2. При учете данных для всех спиртов (11е-л) корреляция к,-а(И2) является неудовлетворительной (табл. 2.2). Это вызвано аномальным увеличением скорости реакции для нитрозамещенных бензиловых спиртов, т.е. для более активных протонодоно-ров. При этом справедливы рассуждения, высказанные для некаталитической реакщш при обсуждении рис. 2.2, которые свидетельствуют в пользу образования тройного ассоцната. Параметр р» (табл. 2.2) по абсолютной величине заметно ниже, чем для нека-талитнчеосой реакции.

3. Корреляция к.-аДО1) по структуре ПД (1а-е), в отличие от иекаталитической реакции (рис. 2.2), для всех нуклеофидов (11а-л) является линейной и характеризуется невысокими положительными значениями р (0.37-0.58). Незначительные изменения р в пределах серии обусловлены компенсационным эффектом противоположного влияния заместителей на ассоциацию катализатора и субстрата, перенос протона от катализатора и образование связи О-С в ЦПС типа Б.

4. Для каталитических реакций (табл. 2.3), по сравнению с насаталитическимн, значения Е, замелю понижаются, а ДЯ* или принимают несколько ббльшие значения вли почта кс кзкякзется. Кзтгяиткчгасай зффскт обусловлен преимущественно зн»

тальпкйным выигрышем. Значения Е, и AS* характерны дня бифункционального катализа.

Таблица 2.4

Эффективность катализа уксусной кислотой kjko (л/ноль) для реакции ПД (1а-е) в толуоле

№ нукяеофют

соединения НгО I СНзОН! C2HsOH ! (CHj)jOH ICtHsCHiOHl M-NO2CÍH4CH2OH

1а 1в 1е 55 72 62 3.9 5.6 12.3 9.1 34.7 7.3 7.7 16.8 15.1 48.6 11.5 11.3 24.9 20.9 113.0

5, Эффективность катализа (табл. 2.4) сравнительно невелика, но следует учитывать, что по сути сравниваются две каталитические реакции. По этой же причине, очевидно, просматривается тенденция к увеличению каташгшчесхой активности для субстратов с злектроноакцепторнымн заместителями, что противоречит принципам катализа. В ряду спиртов (исключая воду) эффективность выше для менее реакциошюспо-собных нуклеофилов. Природу катализа подтверждает неэффективность 3,4-динитро-фенола - монофунююнальной кислоты по силе близкой к уксусной.

Рис. 2.3. Зависимость lg ka от рК, уксусных кислот-катализаторов в реакции гидратации ПД (1а-е), толуол, 25°С

Уравнение Бренстеда (рис. 2.3) не соблюдается во всем интервале рКа. При уменьшении рК«, одновременно с падением скорости, наблюдается обращение реакционной способности субстратов, что, по-видимому, связано с постепенным изменением механизма катализа от бифункционального до общего кислотного.

2.2. Реакция эфиров АПК с анилином n-r'ceh»^ ^í^ jcoосна _______ n-r'c

+ C»HsNHa

r2cooh

iv

(2.5)

Vt

IV. R'=CHiO (а), СНз (б), H (в), С1 (г), Вг (д), NQa (e) Кинетика реакции исследована в толуоле, даоксане и серии неспецифических.

растворителей различной полярности, ш ~Ы04 моль/я; су=0.032-0.2 моль/л (Ь); С(|^>= 0-2.18 моль/л; с(5)=1.2-7.5-10'3 моль/л (т). Катализаторы: уксусная (1), триметия- (2), ди-бромуксусная (3) кислоты. Для кислот (1, 2) к„=к,-т (2.6); в случае сильной кислоты (3) при вычислении к, данные обрабатывались известным способом, учитывающим ассоциацию катализатора с нуклеофнлом н частичное солеобразованне.

Анализ данных, привел к следующим выводам:

1. Корреляция 18 ка-о(К') (рис. 2.4), как и в реакциях ПД (Т), свидетельствует об идентичности механизмов передачи влияния заместителей на реакционный центр, что возможно только при участии енольной формы (IV) в реакции. При этом более справедливы сопоставления е закономерностями ЭыУ реакций, в двухстадийных процессах которых, как правило, лимитирует стадия присоединения нуклеофила. 1йк,+4

1,0 - гаслота(3);р=-1.94(длявсех(1Уа-е)]

Рис. 2.4. Зависимость к. - с(К.' | в реакции (1Уа-е) с анилином при катализе уксусной (1), триметил- (2), днбромуксусной (3) кислотами, толуол, 25°С

-0.2

О —I— 0.0

—I— 0.2

I

0.4

—I— 0.«

—I— 0.8

1.0 с(Е')

2. Некаталотическая реакция практически отсутствует (уравнение 2.6). Причиной этого, по-видимому, является прочная вну1рнмолйсулярнаи водородная связь (ВМС) в эфира* (1Уа-е). В литературе есть много примеров, когда подобное приводят к полному ннгибированито реакщш. Нуклеофильная атака на С(2) должна сопровождаться выведением еиольного гидроксилз из плоскости Н-хеяатного цикла, чему препятствует ВМС. Поэтому кислотный катализ должен бызь направлен на ее разрушение.

3. На значимость ассоциации субстрата с катализатором указывает нелинейная зависимость ^к.-о(К') (рис. 2.4). В реакциях ПД (I) подобное выявлено для более слабых яротонодоноров - спиртов (рис. 2.2), но выводы, полученные при обсуждении рис. 2.2 и уравнения 2.4, по-видимому, справедливы и в данном случае.

4. Зависимость в параметрах уравнения Кирквуда (2.3) для реакции эфнров (IV) (рис. 2.5) и ПД (I) (рис. 2.1) аналогичны, что свидетельствует о реализации ЦПС, т.е. на стадии присоединения нуклеофила карбоновые кислоты проявляют себя как таутомер-ные бифункциональные катализаторы. Значения параметров "Ь" (табл. 2.5) значительно ниже, чем для ПД (I) (табл. 2.1). что указывает на меньшую полярность ЦПС в ре-

0.5

акции эфиров (IV). Отрицательное значение р при катализе кислотой (3) (рис. 2.4), как и для ПД (X) (рис. 2.3), может служить указанием на тенденцию к постепенному изменению механизма катализа от бифункционального до общего кислотного при уменьшении рКа катализаторов.

1-г

0.2 0.3

(е-1)/(2Е+1)

Рис. 2.5. Зависимость ^ к, от функции Киркву-да; 1 - диоксан; 2 - толуол; 3 - хлорбензол-циклогексан, 1:10; 4 - хлорбензол-циклогексан, 1:1; 5 - хлорбензол.

Катализатор - уксусная кислота, 25°С

Таблица 2.5

Параметры "Ь" уравнения Кирквуда для реакции эфиров (1Уа,в,е) в неспецифн-ческих растворителях при катализе уксусной кислотой

1Уа 1 1 1Ув | | 1Уе

-6.5 -6.8 -8.7

Исходя из имеющихся данных, сведений о механизме каталитического присоединения спиртов к ПД (I) и представлений о механизме таутомерного бифункционального катализа можно представить схему реакции (без учета предварительной ассоциации субстрат-катализатор-нуклеофнл)'.

п-я-сл^х^оо^ №соон Я^-п]

п-^С,

НЫСвК5

№

он

ягсоон п"й1

хс

(2.8)

Эффективность катализа, оцениваемая отношением к,Лсп. для уксусной кислоты составляет ~104 л/моль, что соответствует бифункциональному катализу. 3,4-Динитро-фенол, монофункциональная кислота, по силе близкая к уксусной, неэффективна в нс-жд;,тмоГ; реакции.

3. Реакции ациклических производных ЛПК (эфнров, амидов) в лротонодонорнон

среде

3.1. Реакция эфнров АПК с арнламннами

Кинетика реакции исследована в среде 80% (по весу) этанола, civ ~Н0'5 моль/л: cv 0.26-0.45 моль/л; рН 2.60-5.45. кн-10', л/моль с

Рис. 3.1. 'Зависимость к« от с(Н*) для реакции эфнров (IVa-e) с анилином, 25°С

ае м .«.о с(Н*)-103. моль/л

Зависимость к„, рассиггшшая с учетом ионизации нуклеофила, от с;н (рис. 3.1)

не является линейной и в химии карбонильных соединений трактуется как указание на даухстадайный процесс с образованием промежуточного продукта, где происходит смена лимитирующей стадии при изменении рН среды. Методом ПМР в 80% этаноле без кислотных добавок не зафиксировано накопление промежуточного продукта, что позволило из двух альтернативных механизмов, описывющихся одним и тем же кинетическим уравнением, выбрать один, включающий зависимую от кислотного катализа стадию присоединения и менее чувствительную к катализу дегидратацию.

А + В

С

кз СН+1

Д

(3.1)

k., [Hi

В исследуемом интервале рН реакция подчиняется уравнению стационарной скоростиг

к _ цргк^ + щгр

k.ifH*l+ki + MH*l

(3.2)

Обработка данных рис. 3.1 по уравнению 3.2 позволила рассчитать значения к|; К к>; Кк$ (К=к|Лс.|) для всех нуклеофилов (Уа-в). Сплошные линии на рис. 3.1 получены при подстановке соответствующих рассчитанных значений в уравнение 3.2, что подтверждает его объективность. В реакциях образования азометиноз из монокарбо-

нилькых соединений, в отличие от настоящего случая, обычно при рН > 5 лимитирует дегидратация, а при рН < 5 - присоединение нуклеофила.

Значения 1$ к| (кислотно-каталитических констант стадии присоединения) коррелируют с <т константами (исключая 1Уа, К'=СНзО), что свидетельствует, как и ранее (раздел 2.2), об участии енольной формы эфнров (IV) в реакции.

Константы реакции р по структуре субстратов (1Уб-е) для стадии присоединения;

Константы р характеризуются невысокими положительными значениями (табя. 3.1), обусловленными высокой степенью компенсации влияния заместителей на процессы переноса протона при катализе и непосредственно нуклеофильной атаки, и могут служить указанием на то, что центром переноса протона при катализе является кислород неенолизованной у-карбоиильной группы (ср. разделы 2.1 и 2.2). Это согласуется с известными данными о предпочтительном протонированин неенолизованной карбонильной группы в енолах 1,3-дшсарбонильньн соедгагаиш в кислой среде. Тенденция в изменении значений р (табл. 3.1) соответствует уменьшению селективности реакции при возрастании активности нуклеофила.

Независимость значений к« от концентрации уксусной кислоты при постоянной значении рН показывает, что в настоящем случае имеет место специфический кислотный катализ. Возможность варьировать в определенных пределах концентрацию карболовой кислоты без нзменениг? рН обусловлена буферными свойствами растворов смесей кислот и ариламинов в этаноле.

На основании полученных данных и представлений о механизме специфического кислотного катализа предложена следующая схема стадии присоединения:

Таблица 3.1

15к,-с(К.')

п-анизидин (Ув) | п-толуидин (У6) | яннлин (Уа)

0.12

0.29

0.41

п-И

Аномальное увеличение скорости для субстрата (1Уа, Я^СШО) может быть связано с резонансной стабилизацией катиона на стадии с Кг.

Таблица 3.2

Константы реакции р по структуре нуклеофилов (Уа-в) для стадии присоединения

IVa i IV6 IVb IVr 1Уд IVe

-1.9 | -2.4 -2.1 -2.0 -2.0 -1.3

Константы р имеют сравнительно невысокие отрицательные значения. Изменения в значениях р соответствуют реакционной способности субстратов (1Уа-е).

•0.271

Рис. 3.2. Молекулярная диаграмма катиона енольной формы эфира (IVb). Цифры в чнслигеле-ле - полные заряды па атомах, цифры в знаменателе - коэффициенты 2pz АО в НСМО

Следует заметить, что квантово-химическне расчеты катиона (приближение AM 1 с оптимизацией геометрии) не соответствует экспериментальным данным о направлении нукяеофшшюй атаки (рис. 3.2). О возможных причинах этого сказано ниже (раздел 3.2).

Для получения дополнительной информации о механизме реакции исследован гидролиз енамннов (VI), являющихся продуктами реакции эфиров (IV) с ариламинами.

Реакцию проводили в 50% (по весу) дноксане при 60-90°С в присутствии ацетатного (рН 6.57) и монохлорацетатного (рН 4.3) буферов. Соотношение НА/А' равно 1. Постоянство ионной силы поддерживали добавлением КС1. civ 1.1-З.Ы0-4 моль/л; СбУ>. 0.09-0.25 моль/л.

Зависимость на рис. 3,3 соответствует общему кислотному катализу. Аналогичные данные получены и для ацетатного буфера. Выражение для кн имеет вид:

к.= кнл1НА| + кн*[НЧ, (3.3)

где кнд и кн+ - константы скорости при катализе карбоновой кислотой и сольватиро-ванным протоном.

Значения lg кнА и lg кн+ коррелируют с константами о, что соответствует участию еиамннокетокной формы (VI) в реакции. Коэффициенты Бренстеда а (0.52-0.54), вычисленные для трех кислот, незначительно зависят от R1 и находятся в пред'-лак.

обычно наблюдаемых дам реакций карбонильных соединений со слабыми нуклеофи-яами.

кн-102, мин-' 12

У1а

Рис. 3.3. Зависимость к„ от концентрации мо-нохлорацетатного буфера, рН 4.30, 50% диок-сан, 80°С

0.2 0.3

Сбуф,, моль/я

Таблица 3.3

Константы реакции р при катализе уксусной (1) и монохлоруксусной (2) кислотами и сольватированным протоном (3)

1 2 3

-0.71 -0.62 -0.51

Наблюдаемые значения р по структуре субстратов также являются кооперативными величинами и несут информацию об ассоциации катализатора и субстрата, влияния заместителей на перенос протона и образования связи между нуклеофилом и субстратом в переходном состоянии. За счет взаимной компенсации влияния заместителей Я1 на эти стадии р может принимать и положительные и небольшие отрицательные значения (табл. 3.3). Прочность ВМС ЫН-О в соединениях (VI) по данным ПМР сопоставима с таковой в эфнрах (IV), Катализ, по-видимому, направлен прежде всего на разрушение ВМС, а отрицательные р (табл. 3.3) являются следствием меньшей нук-леофнлыюстн воды по сравнению с ариламинами.

Исходя из представлений об общей кислотном катализе, с учетом литературных данных д ля ЭиУ реакций и реакций гидролиза различных азометинов предложена следующая схема реакции:

пМ^кл/ООС«! *««• п^сл^^^соосн, *н*

" т ---II ^Г 1-НгО

он ннс<н<

«осн.

Ц нне^ч

к

¿Н Н(Ю(Н!

НА

|'| Г Д*-гтул

оосн,

♦ НА

(3.4)

Схема предполагает общий кислотный катал» в прямом направлении а сочетание специфического кислотного и общего основного катализа в обратном, что согласуется с малой зависимостью стадии дегидратации от рН в реакции эфнров (IV) с арил-аминами.

Изменение значений актпвационных параметров в пределах серии характерно для лимитирующей стадии присоединения нуклеофила.

3.2. Реакция ариламидов АПК с ароматическими аминами

]f jf + n-R3CeH4NH2 -

■HjO

n-RICV^^^^CONHCeH^RJ-n

'•H^Si.H^Í-n

..5)

Vil VIII

VII. R'= H; R3= H (a), CH50 (6), CHi (в), С1 (г), Вг (д), NCh (e), м-NCb (ж): R2= H, R>= CHjO (з), CHj (н), C1 (к), Вг (л), NOj (м) V. R'= H (a), CHj (6), CHjÓ (в), С1 (г), Вг (д), м-Вг (e)

Кинетика исследована в 96% этаноле при 35-55°С. cvu -ЬЮ-4 моль/л, cv 0.6-2.5

моль/л.

кя'Ю1, л/мольмин

т-1-1-i-1-г

o-F—,-,-,-1-,-,-,-г- о.о 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

О I 2 i 4 5 « 7 S с(СН]СООН), моль/л

с(СН1ССЮН), моль/л рН 5.64 4.95 4.54 4.14 рис. 3.5

5.15 4.72 4.30 3.90 рис. 3.4

Pite. 3.4. Зависимость к„ (мин-1) от концентрации CHjCOOH реакции амидов (VII) с анилином, 45°С

Рис. 3.5. Зависимость к„ (л/моль мин) от c(CHiCOOH) при рН 5.15, 45°С

Положительные отклонения от линейности в зависимости к„ от с(СНзСООН) (рис. 3.4) при понижении рН означают, что роль катализаторов в растворе играют несколько частиц кислотного характера. Расчет кислотно-основных равновесий показывает, что такими являются CHjCOOH и Н+, а выражение для к„ соответствует общему кислотному катализу (рис. 3.5, уравнение 3.3).

Значения lg кнл и lg кн+ коррелируют с константами o(R'), константы реакции ркил и рк t (табл. 3.4) имеют небольшие положительные значения, что, как в реакции

эфиров (IV), укзываег на участие енольной формы в реакции и лимитирующий характер стадии присоединения. Тенденция в изменениях р (табл. 3.4) соответствует обычно наблюдаемой для монокарбонильных соединении при различных рК, катализаторов. Общий кислотный катализ согласуется со значением коэффициента Бренстеда а (0.3), определенного для уксусной, акриловой, тримепш- и грнхлоруксусной кислот, который почти не зависит от характера R1 и R2 в соединениях (VII).

Таблица 3.4

Константы р при катализе уксусной кислотой (I) и сольватнрованным протоном (2) для реакции амидов (У11а,э-м), содержащих переменные R1 в ароиле, с ашштом, 45°С

1 Тг

(1.88 ! 0.3?

'Зависимость кн и кнд от заместителей RJ в ариламидном фрагменте соединений (VII) значительно более сложная (рис. 3.6).

lg knv+4

"1 0.6 -j

ю

0.4 -| Чу

Рис. 3.6. Зависимость !е кцд - rjíR') в реакции ариламндов (VIIa-ж) с анилином, рН 5.15, 45СС

-0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8

По аналогии с известными данными для амидов пнровинограднон кислоты высказано предположение, что на стадии присоединения реализуется перенос протона от атакующего нуклеофила к карбонильному кислороду арндамндной группы, равнозначный внутримолекулярному общему основно- г му катализу и являющийся фактором, дополнительно стабилизирующим переходное состояние. Скорость реакции выше (рис. 3.6) для субстратов с электронодонорнымн R2 н К.2=С1, Вг. В послсд-

n-R'

n-R1

s+

ih—cjk^rü-n

Й-fA'

кем случае это может быть следствием способности галогенов к положительным эффектам сопряжения. При катализе сольватировашшм протоном аномалии в зависимости кн+ - о(Я2) не наблюдаются, но рк имеет отрицательное значение (-0.33;

н*

г=0.992; 3=0.025). Для более активного катализатора переходное состояние сдвинуто в сторону реагентов и должно характеризоваться меньшей степенью переноса протона Н-Н-О и, соответственно, меньшим положительным зарядом на амндном азоте, влияние заместителей Я2 на его стабилизацию становится "нормальным".

При понижении рН среды перенес протона от атакующего нуклеофила не должен оставаться доминирующим фактором, а влияние заместителей Я2 на скорость реакции становится обычным для стадии присоединения нуклеофила (рис. 3.7).

Зависимость к„ - а(Я2) для различных нуклеофилов подтверждает высказанные предположения (рис. 3.8).

!gk„+3

■•И

lg k„+2

рис. 3.7

a(R2)

a(RJ)

рис. 3.8

Рис. 3.7. Зависимость Ig k„ - cr(R2) реакции соединений (VI la-ж) с анилином при рН 2.91 (1) н 3.52 (2), 80% этанол, 45"С

Рис. 3.8. Зависимость lgk, - o(R2) реакции соединений (VIIa-ж) с арилаыишми. 45°С.

1 - анилин; 2 - п-толуидин; 3 - 3-п-аншидин; 4 - 4-п-броманилин

В случае п-анизиднна - она почти линейна при сохраняющейся тенденцни к уменьшению скорости для электроноакцепторных R2. Это сравнимо с зависимостью Ig кн+ - o(R2) и имеет аналогичное объяснение. При уменьшении активности нуклеофилов, но возрастании их протонодонорных свойств, аномалии во влиянии характера R2 на скорость реакции, как и следовало ожидать, становятся более выраженными.

Параметры р по структуре нуклеофилов невелики по абсолютной величине и имеют меньшие отрицательные значения для электронодонорных R2, что также согла-

суется со структурой А переход ного состояния.

Таблица 3.5

Значения р по структуре иуклеофнлов доя реакции ариламидов (VIIa-ж) с арома-тическимн аминами (Уа-е)______

Vila I V1I6 VIIb VI Ir VIU VI le Vito VI Ik VILa VIIm

-1.97 ¡ -1.60 -1.S5 -1.75 -1.72 -1.91 -1.85 -1.87 -1.94 -2.37

Не исключено, что образование в переходном состоянии структур типа А является общим свойством в реакциях эфиров (IV) и ариламидов (VII). Это устраняет противоречия, выявленные при обсуждении молекулярной диаграммы катиона еноль-ной формы эфира (IVb) (рис. 3.3). Внутримолекулярное содействие со стороны сложно-эфирной wm арштшшюя групп, возможно, является одним из основных динамически х факторов, определяющих направление нуклеофильной атаки на ациклические производные АПК. В кинетике реакций эфиров (IV) это обстоятельство проявляется только косвенно. Если сравнить значения констант реакции п по структуре нуклеофилов для реакции эфиров (IV) (табл. 3.2) и ариламидов (VII) (табл. 3.5) видно, что соответствующие значения параметров весьма близки.

3.3. Реакция ариламидов ЛПК с о-феннлендиамнном

Ариламиды (VII) при взаимодействии с о-фенилендиамином способны образовывать 3-фенацилиден-3,4-дигидро-2-хиноксалоны (ГХ)и ариламиды 2-аридбенз[Ь]диа-эепнн-4-карбоиовше кислоты (X).

В кислой среде реакция приводит исключительно к образованию хшкжеалонов (IX). Исследования кинетики образования хнноксалонов (IX) в 80°Ь этаноле при рН 2.4-4.6; су« 3.310"4 моль/л; с«.фда 0.21-0.33 мопь/л показали, что в данных условиях лимитирующей является стадия нуклеофильной атаки свободной аминогруппы в енамине |УШ) на карбонильный углерод арг.тамндного фрагмента, которая сопровождается специфическим кислотным катализом. Отнесение лимщнруюшей сга.цш сделано на ос-Н""ашш сопоставления данных для реакции амидов (VII) с ароматическими моноами-

n-RiCg

ihcehir2-n 0-<nh2)jceh, п-rli

inhgehif^-n

vii

(3.6)

нами (раздел 3.2) и выявленных зависимостей скорости реакции амидов (VII) с о-фени-лендиамкном от рН среды и характера заместителей R1 и R2 в субстрате (VII).

При повышении рН среды от 2.4-4.6 до 5.8 и ограничении времени реакции до 0.5-1 часа с высокими выходами (70-92%) были выделены производные бенздиазешша (X). Эти данные легли в основу разработки удобного способа синтеза последних. Результаты реакции амидов (VII) с о-фенилевдиамином при различных значениях рН удовлетворительно объясняются из известных представлений о кинетическом и термодинамическом контроле реакции.

4. Реакции АПК с ариламинами nfl'CjHfc^^^jCOOH

+ n-R2C„H4NH2 " v

n-RlCsH^x^sjvCOOH

(4.1)

XI XII

XI. СН,0 или С2Н50 (а). СН) (б). Н (в), С1 (г), Бг (д.), N021е); V. Н (а), СН,0 (в), м-Р (ж), Ы-мепшанишш (з)

4.1. Особенности реакции в протонодонорной среде

Кинетика исследована в 96% этаноле при 25°С. срам) 10"*-10-® моль/л, С(уи 0.36 моль/л.

I

1.1

1.0 -

0.9 -

-0.2

0.2 0.4

рис. 4.2

).б 0.8 о(Я')

0 2 4 4 9 10

сда.^-104, моль/л рис. 4.1

Рис. 4.1. Зависимость к« (с1) от сся»<) реакции АПК с анилином.

Рис. 4.2. Зависимость ^ к, - о(Я') при катализе уксусной кислотой реакции АПК (Х1а-е) с анилином

Наблюдаемые константы скорости (к„) не изменяются в процессе реакции, но зависят от концентрации кислот (Х1а-е) (рис 4.1), что является следствием межмолекулярного кислотного катализа субстратами и продуктами реакции. АПК - довольно сильные кислоты [рК, 3.6-4.1; 80% (по объему) этанол]. Изменение их концентраций

приводит к изменению концентраций карбоксильных групп, катализирующих реакцию. При фиксированной концентрации АПК (XIa-е) значения к« практически линейно зависят от концентрации уксусной кислоты (с, 0-2 моль/л). Из наклонов линейных участков зависимостей к« от схыч и с« вычислены значения каталитических констант скорости (ka).

Эффективность катализа субстратами (XIa-е) значительно выше по сравнению с уксусной кислотой в соответствии с их значениями рК,. Значения к» при спонтанном катализе почти не зависят от R1. Это связано с неоднозначностью влияния последнего на скорость реакции.

Зависимость lg к, - o(R') при катализе уксусной кислотой (рис. 4.2) соответствует обычно наблюдаемой при изменении лимитирующей стадии в пределах серии, где для кислот (XIa-д) (р=0.29; г=0.97б; s=0.017), по-видимому, лимитирует стадия присоединения (ср. табл. 3.1 и 3.4). При этом наблюдаемая скорость реакции выше, чем соответствующей реакции эфнров АПК (IVa-e), определенной в идентичных условиях, примерно в 30 раз. С учетом близости электроноакцепторных свойств карбоксильной и карбал-коксильной трупп, данное обстоятельство может служить указанием на участие кислот (Х1а-е> в реакции или в виде карбокенлат-аниона или в виде ассоциата с нуклеофилом, что способствует проявлению внутримолекулярного общего основного катализа со стороны диссоциированной или ассоциированной карбоксильной группы по типу, ранее описанному для ариламидов АПК (VII). Нет оснований считать, что схема межмолекулярного кислотного катализа существенно отличается от предложенной для анало-гичныхреакций эфиров (IV) и ариламидов (VII).

Диссоциация карбоксильной группы приводит к уменьшению ее электроноакцепторных свойств, что неблагоприятно сказывается на электрофндыюсти реакционного центра, но с другой стороны, данное превращение способствует циклическому переносу протона от атакующего нуклеофнла,

4.2. Закономерности реакции в апротонных средах

Кинетика реакций АПК (Х1а-г) с ариламинами (Уа,в,ж,з) исследована в среде толуола, диоксана, хлорбензола н смеси хлорбензола и цгаслогексана. Установлен нн-

тервал изменения концентращш субстратов (XI) (3.65-8.75-10'5 моль/л), где значения к« практически не зависят от их концентрации для реакций с большинством нуклеофилов, т.е. возможность Межмолекулярного автокатализа сведена к минимуму; су 0.0267-0.175 моль/л (Ь).

Значеши ки для реакции кислот (Х1а-в) с ашитогом в толуоле выражаются уравнением:

к, = к» + кк-Ь (4.3),

где ко и кь - соответственно бимолекулярная и оеновно-каталитическая константы скорости (табл. 4.1). В реакции с п-анизцдином (Ув) проявляется межмолекулярный катализ субстратом, а с м-фторшпшином (Уж) - отсутствует реакционный поток с константой Ь>. Реакция с М-метиланшпгном не наблюдается.

Значения ко (табл. 4.1) сопоставимы по величине с каталитическими константами к, для реакции эфнров АПК (IV) с анилином в этом же растворителе. Некаталитическая бимолекулярная константа скорости реакции эфиров (IV) имеет порядок ~10 8 л/моль-с. Таким образом карбоксильная группа, независимо от того, входит она в субстрат (XI) или в структуру межмолекулярного катализатора, ускоряет реакцию. Поэтому значения ко можно считать характеристикой внутримолекулярного катализа карбоксильной группой.

Таблица 4.1

Значения ко и кь реакции АПК (Х1а-в) с арнлампнамн. толуол, 25°С_

Х1а анилин ' 1.35 2.12 1.57

Х1б анилин 1.70 2.36 1.39

Х1в анилин 1.80 2.85 1.58

Х1в п-анизишш 5.80 55.4 9.40

Х1в м-фторанилнн 0.112 0 0

Х1в К-метиланилин 0 0 -

В присутствии каталитических добавок карбоновых кислот значения к„ дая большинства нуклеофилов описываются выражением:

к. = к( + к.т + к,кт-Ь (4.4)

где к, л каь - соответственно константы скорости при катализе кислотой и согласованного катализа кислотой и второй молекулой нуклеофила (табл. 4.2); т - концентрация кислоты (моль/л). Для реакции (XI) с Ы-метилагаспшом выражение д ля к, имеет вид: к. = к.-га + к,1-мЪ (4.5)

Таблица 4.2

Значения к, и каь реакции АПК (Х1в) с ариламннами в присутствии уксусной

Нуклеофил | к«' 102, л2/моль2 с | к*/ко! к.ь, л'/мольЧ \ квь/ка

м-фтораннлнн 0.077 69 0.0068 607

анилин 2.28 169 0.209 1550

п-анизндцн 42.2 716 10.23 1740

Ы-метнланилзш 0.103 - 0.0047 -

При интерпретации механизма внутримолекулярного катализа на основании данных для реакций амидов (VII) и кислот (XI) в протоподонорной среде, где одновременно с межмолекулярным кислотным катализом проявляется внутримолекулярный основной катализ со стороны ариламидаой или карбоксильной групп, изначально возможно полагать, что карбоксильная группа в субстратах (XI) в апротонной среде проявляет те же свойства, но исключительно виутримолекулярно, т.е. является внутримолекулярным бифункциональным катализатором. Значение р(ко) по структуре нуклео-фила (- 2.6) весьма близко к аналогичным данным для реакции арияамидов (VII) (табл. 3.5) и достаточно характерно для случаев нуклеофильного замещения при карбонильном углероде и активированной двойной связи, где реализуются ЦПС и перенос протона в нем от атакующего нуклеофила к субстрату. То, что подобное происходит и в настоящем случае в лимитирующей стадии, подтверждает практическое отсутствие реакции в случае N-метняашшина (табл. 4.1), т.е. при возрастании пространственных препятствий переносу протона. При анализе возможных схем внутримолекулярного катализа предпочтение отдай о стадийному механизму замещения шдроксияа и структуре А переходного состояния, где в лимитирующей стадии присоединения реализуется циклический перенос двух протонов. Реальность подобной структуры достаточно высока в апротонных неполярных средах, где отсутствует стабилизация переходного состояния эа счет специфической сольватации А и реагирующая система стремится избежать образования частиц с разделенными зарядами.

Подтверждением структуры А может служить то обстоятельство, что продукты реакции АПК (XI) с ариламинами в отличие от енаминов на основе эфиров (IV) и ариламидов (VII) в растворе способны существовать не только в форме с шестичленным циклом (1), но и виде семичленного цикла (2) с необычайно прочной ВМС ОН-О, как это нами установлено по данным ЯМР 'Н, 2Н, |5С.

Лимитирующий характер стадии присоединения подтвержден данными для N-метиланилина, где ко«0 (табл. 4.1), но с добавками карбоновых кислот проявляются реакционные потоки с ка и каь (табл. 4.2). Их появление следует, по-видимому, прежде всего связать с уменьшением пространственных препятствий переносу протона в пя-тичленном цикле переходного состояния А за счет включения карбоновой кислоты в соответствующий цикл (А,). Отсюда появляется возможность предсказать структуры переходных состояний реакционных потоков, характеризуемых константами кь и к«ь (АЬ, АаЬ).

Для оснбвного катализа в апротонных средах по литературным данным пред-почпггельным считается "скользящий" механизм катализа, где протон находится в координационном поле трех атомов.

б АЬ J L i Aab

Эффективность межмолекулярного катализа в реакционных потоках с кь, ка и каь, если ее оценивать по сравнению с ко, возрастает при увеличении активности нуклеофита (табл. 4.1, 4.2), что, на первый взгляд, противоречит основным принципам катализа. В данном случае, однако, как и для реакции ПД (I) (раздел 2.1), по сути сравниваются каталитические процессы. При подобном сравнении, по-видимому, следует исходить из иного принципа: межмолекулярньш катализ в большей степени проявляется там, где менее эффективен внутримолекулярный катализ, т.е. для более активного иуклеофнла (Vb). Если оценивать эффективность соответствующих видов катализа по сравнению с некаталнтической реакцией эфиров АПК (IV), то для внутримолекулярного катализа ускорение порядка 10000 раз, а для потоков с к4 и к»ь ускорение сопоставимо с ферментативный катализом.

Поведение реакции в различных растворителях не противоречит полученным выводам. В хлорбензоле, который имеет большую полярность, чем толуол, но относится к иеспецифическнм растворителям, течение реакции по сравнению с толуолом почти не меняется. Наиболее эффективен внутримолекулярный катализ (ко) в смеси хлорбензола и щпслогексана, т.е. в неспецифнческом растворителе, имеющем меньшую полярность, что типично для реакций идущих через ЦПС. Значения параметра "Ъ" в уравнении Кирквуда (2.3), являющегося мерой относительной полярности исходных и переходных состояний по данным для двух неспешфнческик растворителей можно оценить -22, что необычайно высоко и может свидетельствовать в пользу структуры А. Обычно для реакций, где релиэуются шести-десятнчленные ЦПС, значение параметра "Ь" находится в пределах -4.5+13. В соответствии с ожидаемым, внутрнмо;.екулярный катализ отсутствует в диоксане, растворителе препятствующем образованию ЦПС в силу специфической сольватнрующей способности.

n-R1i

5. Реакции АФД с ароматическими аминами

+ n-R2CeH4NH2-V

(5.1)

XIII - VII

XIII. R'= С2Н5О (а), СН) (б), Н (в), С1 (г), Вг (д); V. R2= Н (a), CHjO (в), Вг (г). N-мепщ-анишш (з), COOCjHj (и)

Кинетика реакции исследована в среде толуола, диоксана, хлорбензола, нитробензола, ацетонитрила и в смесях хлорбензола с циклогексаном, нитробензолом и аце-тонитрилом. Схш 1-5-104 моль/л; су 4-104-1'10'! моль/л.

Таблица 5.1

Параметры р(Я2) по структуре нуклеофилов Пг ко - а(йг)] реакции АФД (ХШа-г) с ариламинами, толуол, 25°С___

субстрат

ХШа ¡ ХШв XlIIr

-3.91 1 -4.16 -4.25

Таблица S.2

Параметры p(R') по структуре субстратов (XIIIa-д) flg ко - o(R')] реакции АФД (XIIIa-г) с аркламинами, толуол, 25°С_

нуклеофил

п-анизшщн анилин п-броманилин 1 анестезин N-метилаиишга

1.25 0.97 0.91 ! 0.72 1.08

Исследуемая реакция представляет србой частный случай ацшшровання аминов. Для идентификации механизма реакции использован известный подход, позволяющий на основании изменения чувствительности скорости реакции к изменениям структуры ацильной части субстрата, нуклеофильного реагента и уходящей группы предсказать структуру переходного состояния в реакциях нуклеофильного замещения при карбонильном атоме углерода. Определенные сложности привносит то обстоятельство, что заместители К1 одновременно являются заместителями в ацнльном фрагменте субстратов и в уходящей группе. Если учитывать, что Я1, по-вшшмому, в первую очередь влияют на изменение и делокалиэацию отрицательного заряда на лактониом кислороде при разрыве связи С-О в ходе реакции, то более справедливо считать Я' заместителями в уходящей 1руппе.

Изменения значений констант реакции р в зависимости от характера заместителей Я1 и Я2 (табл. 5.1, 5.2) диаметрально противоположны тому, что обычно наблюдается в реакциях ацилировашш, идущих как по стадийному, так и по согласованному механизмам. Данное противоречие устраняется, если принять во внимание, что реакции ацилирования в апротонных средах часто протекают через ЦПС. При этом заместители К1 и К2 противоположным образом влияют на процессы образования и разрыва связей между тяжелыми атомами и процессы переноса протона. Результатом может быть игч компенсация или обращение влияния заместителей на чувствительность скорости реакции к структуре реагентов, что и происходит в настоящем случае.

Линии зависимости р(Я') и ^ ко от рК, нуклеофилов (рис. 5.1) включают ке только первичные амины, но и Ы-метшиншшн. Это означает, что пространственных препятствий переносу протона от нуклсофнла не имеется и, по-видимому, является указанием на течение реакции по стадийному механизму через неполярную форму продух-

та присоединения нуклеофила (ТПП), где перенос протона к уходящей группе осуществляется не от атома азота нуклеофила, а от кислорода пшрокснлыюн группы.

^ко+З р(Ю)

А -

3 -

2 -

1.0

i- 0.5

/

о

О V, VI

Рис. 5.1, Зависимость значений рДО') (а, внутренняя шкала) реакции АФД (ХШа-д) с ариламинами (V) и 1$ Ь> реакции АФД (ХШа) с ариламинами (V) (б -внутренняя шкала) от значений рК» арпламинов

П-Ш'

п-Д1

НТОвШ^-п

рК.

В данном случае возможно представить перенос протона не только в четырехчленном цикле

(А), но и в более выгодном - шгппленном (Б). Влияние заместителей Я1 и Я2 на стабилизацию структур А и Б идентично и кинетически они трудно различимы.

Зависимость в параметрах уравнения Кирквуда (рис. 5.2) идентична тем, что наблюдаются дня реакций ПД (I) (рис. 2.1) и эфиров АПК (IV) (рис. 2.6) в близких условиях, и также указывает на реализацию ЦПС. Значение параметра "Ь" (табл. 5.3) некаталитической реакции ближе г аналогичным значениям в реакциях ашшировання, идущих через шестнчленныс ЦПС, что определенным образом свидетельствует в пользу структуры Б.

^ко 18к.

- 5

-2 -

I

0.2

-(-Р-

0.3 0.4 (е-1У(2в+1)

- 4

- 3

0.5

Рис. 5.2. Зависимость ко н к, для каталитической н катализируемой бензойной кислотой реакции АФД (ХШа) с анилином от полярности растворителей. 1 - толуол; 2 - диоксан; 3 - хлорбензол-цикло-гексав, 1:3; 4 - хлорбензол-шпслогексан, 1:1: 5 - хлорбензол-цнклогексан, 3:1; 6 - хлорбензол; 7 - хлорбензол-нитробензол, 4:1; 8 - нитробензол

а

5

5

v.

0

Таблица 5.3

Параметр "Ь" уравнения Кирквуда для некаталитической реакции АФД (ХШа) с анилином (1), катализируемой бензойной кислотой (2), для реакции АФД (ХШг) с анестезином (Уи), катализируемой дифенилфосфиновой кислотой (3)

I

-5.99 -6.42

-12.3

В качестве катализаторов реакции исследованы АПК (Х1а-д), алкнлкарбоновые кислоты (ХХУа-ж), замещенные бензойные кислоты (XVа-з), фосфиновые кислоты (XVI а-в)

п-ДОС

.с^уоон

XI. К]= С2НЮ (а), СН5 (б), Н (в), С1 (г), Вг (д) я»-соон

XIV. (СШ))С (а). СНз (б), СбШСН} (в), ВгСН2СН2 (г), СиШОСНг (д), СЮНг (е), ВгСН2 (ж)

1ч3-с6н,гсоон

XV. К5= п-СН>0 (а), п-СН! (б), Н (в), м-С№0 (г), п-Вг (д), м-Вг (е), п-КОг (ж), м-К02 (з)

Кур

Я'' ^Н

XVI. Я!= СбН5 (а). С1СН2 (б), ССЬ (в)

Таблица 5.4

Эффективность катализа (кц/ко-Ю 5, л/моль) АПК (Х1в) (I), уксусной (2), бензойной (3) и дифенилфосфиновой кислотой (4) в реакции АФД (ХШа-д) с анилином, толуол, 25°С

»А ] ХШа 1 ХШа | ! ХШд

1 1.6 1.3 1.2

2 . 2.2 1.7 1.7

3 2.7 2.2 2.3

4 11.0 27.3 64.3

Высокая эффективность (табл. 5.4) характерна для бифункциональной таутомерией природы катализа. Об этом же свидетельствует совершенная неэффективность в данном случае 3,4-дишпрофенола, монофункциональной кислоты, по силе близкой к уксусной в пределах концентраций 210 5-2-10"3 моль/л. Для карбоновых кислот каталитическая активность выше для АФД, содержащих электронодонорные заместители Я1, что соответствует закономерностям реакций ацилирования для данного вида катализа.

Исходя из предложенного механизма некаталитической реакции и представлений о механизме бифункционального катализа можно представить две структуры переходных состояний В н Г. Для фосфиновых кислот структуры аналогичны.

На образование ЦПС указывает зависимость в параметрах уравнения Кирквуда (рис. 5.2) и высокие отрицательные значения параметра "Ь" для каталитических процессов (табл. 5.3).

JI-R1

n-r4c

WKVy^-n

Для карбоновык кислот изменение каталитической активности в зависимости от характера R} (табл. 5.5), уменьшение значения константы реакции p(R') по сравнению с некаталитн ческой реакцией (су. табл. 5.2 и 5.6) и небольшие положительные значения р(р*) по структуре катализаторов (табл. 5.7) весьма характерны для реакции ацилнро-вання при таутомерном бифункциональном катализе. В то же время для фосфиновых кислот при, несомненно, том же типе катализа рассмотренные закономерности противоположны (табл. 5.4-5.7).

Таблица 5.5

Эффективность катализа (k»/ko-10-s л/моль) реахщш АФД (Х1Па) с анилином в зависимости от характера R1 в катализаторах

Катализатор R5= С2Н5О R>= H R>= Br

(XIIIa-д) 1.2 1.6 1.9

Катализатор R>= (CHj)sC R3= CHj R'= CICH2

(XIVa-ac) 1.4 2.2 S.7

Катализатор R5= n-CHjO R5=H R'= M-NO2

(XVa-э) 2.9 3.4 5.9

Катализатор RJ= C«H5 r5= асн? R'= сьс *

(XVIa-B) 11.0 2.4 0.049

* Субстрат (ХШб)

Таблица 5.6

Параметры р^1) по структуре АФД (Х111а-д) для их реакции с анилином при катализе АПК (Х1в) (1), уксусной (2), бензойной (3), днфенияфосфиновой (4) кислотами, толуол, 25°С

1 2 3 4

0.723 0.793 0.872 2.44

ТабЛ1ща 5.7

Параметры р, р* или р® по структуре катализаторов реакции АФД (ХПГв) с анилином при катализе АПК (Х1а-д) (1), замещенными уксусными (2), бензойными (3),

1 2 3 4

0.465 0.257 0.416 -0.75

Как известно, активность бифункциональных катализаторов зависит от свойств их основных и кислотных центров. По-видимому, в фосфиновых кислотах возрастает роль оснбвного центра по сравнению с карбоновымн кислотами. При этом к образованию переходных состояний В или Г для карбоновых и фосфиновых кислот ведут разные типы ассоциатов, соответственно Д н Е.

в

Д

(5.2)

•К»

Е

Данное предположение устраняет противоречия в закономерностях, выявленных для карбоновых и фосфиновых кислот.

Анализ Бренстедовской зависииости (рис. 5.3) в совокупности с вышерассмот-ренными закономерностями приводит к следующим выводам.

1. Наиболее активным катализатором является дифенилфосфиновая кислота. Причиной этому является повышенная роль основного центра и способность образовывать более прочные водородные связи по сравнению с карбоновыми кислотами. ЦПС для них менее полярно (табл. 5.3). Другой причиной повышенной активности может являться большая комплементарность в переходном состоянии.

5.2 -5.0 -4.8 -4.6 -4.4 -4.2

—1 1

рК,

Рис. 5.3. Зависимость ^ к» от рК. катализаторов дня реакции АФД (ХШа) с анилином в толуоле, 25°С

1 - фосфнновые кислоты; 2 - замешенные бензойные кислоты; 3 - замещенные уксусные кислоты; 4 -АПК

2. Замещенные бензойные кислоты более активны, чем уксусные с теми же значениями рК». Повышенную активность также можно объяснить увеличением основности карбонильного кислорода за счет сопряжения

Это должно приводит к возрастанию роли основного центра и повышению активности.

3. АПК менее активны, чем остальные кислоты, т.к. они способны в переходном состоянии образовывать внутримолекулярные ассоциаты, блокирующие включение основного центра карбоксильной группы в ЦПС.

Данное предположение согласуется с тем, что внутримолекулярные водородные связи в пиколннсвой и салициловой кислотах также приводит к значительному снижению их каталитической активности.

4. По этой же причине сольватация карбоновых кислот растворителями, образующими с ними водородную связь также приводит к понижению нх каталитической активности (диоксан). Наибольшую активность все исследуемые кислоты проявляют в неспецифических растворителях малой полярности.

Общие выводы

1. Разработаны основные положения для описания реакционной способности ациклических производных 2,4-дикетокислот и других енолизованных 1,3-дикарбо-ннльных соединений, содержащих в а-положешш к реакционному центру электроно-акцепторные заместители, способные к проявлению основных свойств:

а) В отсутствие катализаторов данные соединения взаимодействуют с нуклеофи-ламив 1,3-дикетоформе.

б) Кислотные катализаторы активируют аюлыгую форму субстратов за счет протонирования кислорода неенолюоваииой карбонильной группы и, происходящего при этом, разрушения внутримолекулярной водородной связи, наряду с увеличением электрофняьности соответствующего центра.-

в) Направление нуклеофильной атаки определяет не только распределение электронной плотности в исходной молекуле субстратов или в их ассоциатах, но н внутримолекулярное общеосиовное содействие групп (карбоксильной, карбалкоксильной, амидной), соседних с реакционным центром.

г) По механизмам кислотный катализ сопоставим с аналогичными процессами карбонильных соединений, а нуклеофияьное замещение енольного шдроксияа в целом - с реакциями нуклеофильного замещения при активированной двойной связи.

2. Механизм катализа карбоновыми кислотами в лимитирующей стадии присоединения нуклеофила реакций ациклических производных 2,4-дккетокислот с ароматическими аминами меняется в зависимости от свойств среды и структуры субстратов. Для реакций эфиров ароилпировиноградаых кислот в апротошшх средах реализуется бифункциональный таутомерный катализ, а в протонодонорной среде (80°/о этанол) наблюдается специфический кислотный катализ. Для аргошмидов ароилшровнноград-иых кислот в этаноле характерно сочетание межмолекулярного общего кислотного ка-

талюа и внутримолекулярного общего основного катализа со стороны аршамндной группы. При понижении активности аминов, содержащих электроноакцепторные заместители, проявляется также спонтанный катализ второй молекулой нуклеофила. Внутримолекулярное общеосновное содействие нуклеофильной атаке, по-видимому, имеет место и в соответствующих реакциях ароштнровиноградных кислот и их эфнров в протонодонорной среде.

3. Исследование гидролиза эфиров 2-ариламино-4-арнл-4-оксо-2-бутеновых кислот, являющихся продуктами реакций эфиров аронлнировинохрадных кислот с ароматическими аминами, позволило установить, что вторая стадия прямой реакции - дегидратация - характеризуется сочетанием специфического кислотного и межмолекулярного общего основного катализа.

4. Ароилпировинмрадные кислоты более реакшюнноспособные соединения, чем их эфиры и амиды. В протонодонорной среде это обусловлено межмолекуляркым катализом субстратом. В апротонных средах, наряду с межмолекулярным катализом, повышенная реакционная способность связана с внутримолекулярным катализом свободной карбоксильной труппой на стадии присоединения нуклеофила, которая проявляет себя как внутрнмолекуяарный бифункциональный катализатор. Каталитические добавки карболовых кислот приводят к появлению реакционных потоков катализа карбоновон кислотой и согласованного катализа кислотой и второй молекулой нуклеофила.

5 Некаталитнческие реакции присоединения воды и спиртов к активированной двойной связи замещенных 2.3-дигидро-2.3-пирролдионов осуществляются через шес-тичленное циклическое переходное состояние, где происходит перенос протона от нуклеофила к карбонильному кислороду ароильного фрагмента субстратов в положении 4, что равнозначно внутримолекулярному общему основному катализу. Образованию переходного состояшш предшествует ассоциация реагентов. Карбоновые кислоты в данной реакции проявляют себя как бифункциональные таутомерные катализаторы, а переходному состоянию предшествует образова1п|е тройного ассоциата: субстрат-катализатор-нуклеофнл.

6. Реакция дециклиэации 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фуранздюнов под действием аргааминов, являющаяся частным случаем ацилирования, в среде толуола и неспецн-фнчески сольватиругоших растворителей идет по стадийному механизму через непо-лярнуто форму тетраэдрического промежуточного продукта. В лимитирующей стадии его разложения реализуется циклический перенос протона или к яактонному или карбонильному кислороду в положении 3. В среде специфически сольватирукшего днок-сана. где наблюдается спонтанный катализ второй молекулой нуклеофила, возможно

изменение механизмы реакции от стадийного к согласованному.

7. Карболовые и фосфиновые кислоты являются эффективными бифункциональными катализаторами дешгклизашш 2,3-дигндро-2,3-фурандионов под действием арнламннов.

а) Наиболее активный катализатор - дафеннлфосфнновая кислота, что обусловлено повышенной ролью ее основного центра и, по-видимому, большей степенью ком-плементарносгн в реакционном комплексе по сравнению с карбоновымн кислотами. При уменьшении рК, активность фосфиновых кислот резко понижается.

б) Замещенные уксусные кислоты - менее эффективные катализаторы, чем замещенные бензойные, с соответствующими значениями рК„, что, вероятно, также связано с повышенной ролью основного центра последних.

в) Внутримолекулярные специфические взаимодействия в катализаторах, препятствующие проявлению в по;шой мере бифункциональных свойств, приводят к понижению каталитической активности.

г) Наибольшая эффективность катализа достигается в апротонных неполярных средах, где она сопоставима с ферментативным катализом.

8. Выявленные закономерности нуклеофильных реакций 2,4-дикетокнслот и их производных с участием катализаторов позволяют прогнозировать и осуществлять направленные синтезы гетерошпотнческнх соединений, что показано на примере взаимодействия арнламндов ароилпнровиноградных кислот с о-фенилещшамином, где на основании кинетических данных подобраны условия, позволяющие однозначно смещать направление процессов или в сторону образования производных хиноксалона, или производных 1,5-бенздиазешша.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Козлов А.П., Перевозчиков Л.А., Маслнвец А.Н., Смирнова Л.И., Андрейчн-ков Ю.С. Исследовшше механизмов реакций 1,3-днкарбошшьных соединений с нукле-офнльными реагентами. IV. Кинетика гндраташш 4-аронд-5-метокснкарбошщ-2,3-днгндрогшррол-2,3-днонов в толуоле И ЖОрХ. 1987. Т. 23. Вьш. 10. С. 2229-2232.

2. Козлов А.П., Перевозчиков Л.А., Маслнвец А.Н., Смирнова Л.И., Андреичн ■ ков Ю.С. Исследование механизмов реакций 1,3-дикарбошшьных соединений с нуклеофнльнымн реагентами. V. Кинетика присоединения спиртов к 4-аронл-5-меток-сикарбогаш-1-арнл-2,3-днгадрошфрол-2,3-длонами // ЖОрХ. 19X8. Т. 24. Вып. 10. С. 2198-2204.

3. Козлов А.П., Перевозчиков Л.А., Андренчиков Ю.С. Исследование механизмов реакций 1,3-днкарбоннльных соеддаений. VI. Влияете сольватации на механизм присоединения метанола к 4-аронл-5-метокапсарбония-1-ар1щ-2,3-дипиропнррол-2,3-дионам //ЖОрХ. 1989. Т. 25. Вып. 2. С. 398-402.

4. Козлов А.П., Перевозчиков Л.А., Маслнвец А.Н.. Андрейчнков Ю.С. Исследовшше механизмов реакций 1,3-дикарбонильных соединений с нуклеофнльнымн реагентами. VII. Влияние характера растворителя на особенности катализа карбоновымн кислотами присоединения метанола к 4-аронл-5-метокснкарбонил-!-феш1л-2,3-днгнд-ропнррол-2,3-дионам //ЖОрХ. 1989. Т. 25. Вьш. 2. С. 403-409.

5. Козлов А.П., Перевозчиков Л.А., Маслнвец А.Н., Андренчиков Ю.С. Несле-

давание механизмов реакций 1,3-дикарбоншп.ных соединений с нуклеофильными реагентами. VIH. Влияние заместителей в нуклеофкле и субстрате на кинетику реакции замещенных бензиновых спиртов с 4-аро(ш-5-метоксикарботш-1-фетщ-2,3-дигидропир-рол-2,3-даонамн II ЖОрХ. 1989. Т. 25. Вып. 2. С. 410-416.

6. Андрейчшсов Ю.С., Масливец А.Н., Смирнова Л.И., Красных О.П., Козлов А.П., Перевозчиков Л.А. Пятичленные 2,3-диоксогетероцшслы. V. Сшггез 1-арил-4-ароил-5-метоксшсарбощ«л-2.3-дип1Дро-2.3-гирролдионов, их взаимодействие с водой и спиртами // ЖОрХ. 1987. Т. 23. Вып. 7. С. 1534-1543.

7. Козлов А.П., Перевозчиков Л.А., Масливец А.Н., Смирнова Л.И. Механизм присоединения нуклеофильных реагентов по енаминному фрагменту 4-ароил-5-меток-сшсарбония-1-феш1л-2,3-дигидро-2,3-пирролдионов II Тез. докл. I Уральской конференции "Енамины в органическом синтезе". Пермь, 1986. С. 19.

8. Андрейчшсов Ю.С., Козлов А.П., Масливец А.Н., Красных О.П., Перевозчиков Л.А., Смирнова Л.И. Исследование механизмов термолиза и нуклеофильных реакций замещенных 2,3-дишдро-2,3-11нрролдноной // Тез. докл. IV Всесоюзной конферен-. шш по химии азотсодержащих гетероциклических соединений "Азотсодержапше гете-роциклы". Новосибирск, 1987. С. 221.

9. Козлов А.П., Перевозчиков Л.А., Масливец А.Н. Термодинамические параметры присоединения нуклеофилов по енаминному фрагменту 4-ароил-5-мегоксикар-бошш-1-арил-2,3-дипиро-2,3-пирролдионов II Тез. докл. II Уральской конференции "Енамины в органическом синтезе". Пермь, 1991. С. 48.

10. Андрейчшсов Ю.С., Смирнова Л.И., Машевская И.В., Кур дина Л.Н., Бригад-нова Е.В., Козлов А.П., Масливец А.Н. Разработка методов синтеза производных хи-ноксалина и 1,5-бензодназешша - потенциальных противовоспалительных средств // Тез. докл. региональной коференции "Естественные науки - народному хозяйству". Пермь, 1988. С. 121.

11. Andreichikov Yu.S., Kozlov А.Р., Maslivets А.Ы. Nucleophffic Reactions of 2,3-Dioxoheterocycles: Regiospecificity and reaction mechamisms // 10th IUPAC conference on physical organic chemistry. Abstracts of papers. Technion, Haifa, Israel. August 5-10, 1990. P. 236.

12. Масливец A.H., Смирнова Л.И., Шаврина T.B., Машевская И.В., Иванешсо О.И., Козеева Е.И., Попова Т.М., Снмончик О.Л., Козлов А.П., Андрейчшсов Ю.С. Нуклеофильные превращения 2,3-дигидро-2,3-пирролдионов - метод синтеза азотсодержащих гетерощаслов // V Всесоюзн. конф. по химии азотсодержащих гетероциклических соединений. Черноголовка, 1991. Ч. I. С. 72.

13. Козлов А.П., Варкентин Л.И., Андрейчшсов Ю.С. Исследование механизмов реакции 1,3-днкарбонильных соединений с нуклеофильными реагентами. Ц. Кинетика реакции эфиров ароилпировиноградных кислот с анилином в толуоле. Влияние структуры субстрата и катализатора на механизм катализа II ЖОрХ. 1986. Т. 22. Вып. 2. С. 354-359.

14. Козлов А.П., Варкентин Л.И., Андрейчшсов Ю.С. Исследование механизмов реакции 1,3-дикарбошшьных соединений с нуклеофильными реагентами. IX. Влияние характера растворителя на особенности механизма катализируемой уксусной кислотой реакции эфиров ароилпировиноградных кислот с анилином II ЖОрХ. 1989. Т. 25. Вып. 9. С. 1991-1994.

15. Андрейчшсов Ю.С., Козлов А.П., Тендрякова С.П., Нашшова Ю.А, Химия оксалильных. производных мегилкетонов. V. Кинетика взаимодействия метиловых эфиров бензоилпировиноградиых кислот с анилином // ЖОрХ. 1977. Т. 13. Вып. 12. С. 2559-2564.

16. Андрейчшсов Ю.С., Козлов А.П., Токмакова Т.Н., Тендрякова С.П. Химия оксалильных производных метилкетонов. X. Кинетика взаимодействия метиловых эфиров бенэонлпировнноградных кислот с анилином в присутствии карбоновых кислот И ЖОрХ. 1978. Т. 14. Вып. 1.С. 163-169.

17. Козлов А.П., Варкентин Л.И., Андрейчшсов Ю.С. Исследование механизмов реакций 1,3-дикарбошшьных соединений с нуклеофильными реагентами. I. Особенности механизма и катализа присоединения ароматических аминов к енолизованной карбонильной группе эфиров ароилпировиноградных кислот II ЖОрХ. 1984. Т. 20. Вып. 10. С. 2198-2204.

18. Козлов А.П., Варкентин Л.И., Андрейчшсов Ю.С. Влияние среды на механизм и катализ реакции эфиров ароилпировиноградных кислот с ароматическими аминами. В кн.: Получение биологически активных продуктов органического синтеза.

Свердловск. УрО АН СССР. 1988. С. 41-48.

19. Козлов А.П., Рябова В.В., Варкенлш Л.И. Кинетика образования енамино-кетонов из р-дикарботгаышх соединений в толуоле // Тез. докл. I Уральской конференции "Енамины в органическом синтезе". Пермь, 1986. С. 59.

20. Козлов А.П., Рябова В.В., Варкеятнн Л.И. Кинетика и механизм нуклео-фильного замещения енольного гидроксила в 2-окси-4-оксо-4-арил-2-бутеновых кислотах // Химия непредельных соединений. Конференция, посвященная памяти Бутлерова. Тез. докл. Казань, 1986. С. 120.

21. Анарейчиков Ю.С., Козлов А.П., Курдина JI.H. Химия оксалильных производных метилкетонов. XXX. Кинетика реакции ариламидов аро!шпировиноградных кислот с анилином И ЖОрХ. 1983. Т. 19. Вып. 2. С. 378-385.

22. Андрейчиков Ю.С., Козлов А.П., Курдина Л.Н. Химия оксалильных производных метилкетонов. XXXII. Общий кислотный катализ реакции ариламидов ароил-пировиноградкых кислот с анилином //ЖОрХ. 1983. Т. 19. Вып. 2. С. 386-391.

23. Козлов А.П., Курдина Л.Н., Андрейчиков Ю.С. Механизм и катализ реакции ариламидов ароиллировняогредных кислот с ароматическими аминами. В кн.: Получение биологически активных продуктов органического синтеза. Свердловск. УрО АН СССР. 1988. С. 30-40.

24. Андрейчшсов Ю.С., Козлов АП., Курдина Л.Н. Химия оксалильных производных метилкетонов. XXXIII. Исследование кинетики и катализа реакции ариламидов ароилпировнноградных кислот с ароматическими аминами // ЖОрХ. 1983. Т. 19. Вып. 8.С. 1709-1717.

25. Анарейчиков Ю.С., Козлов А.П., Курдина Л.Н. Химия оксалильных производных метилкетонов. XXXV. Кинетика образования 3-фшацилиден-3,4-дигидро-2-хиноксалонов го ариламидов ароилпировнноградных кислот н о-фенилендиамина // ЖОрХ. 1984. Т. 20. Вып. 4. С. 826-831.

26. Ас. 1146999 СССР. Способ получения ариламидов 2-арил-бенз[Ь]дназешш-4-карбоновых кислот I Андрейчиков Ю.С., Козлов А.П., Курдина Л.Н.

27. Андрейчиков Ю.С., Козлов А.П., Курдина Л.Н. Кинетика взаимодействия амидов аронлпнровивоградных кислот с ароматическими аминами // Тез. докл. конф. "Перспективы развития исследований по естественным наукам на Западном Урале в счете решений XXVI съезда КПСС". Пермь, 1981. С. 119.

28. Шапегько Н.Н., Хатипов С.А., Андрейчиков Ю.С., Козлов А.П., Рябова В.В. Исследование структуры 2-фениламино-4-арил-4-оксо-2-бутеновых кислот методом ЯМР «И, 2Н, IJC // ЖОХ 1984. Т. 55. Вып. 3. С. 661-667.

29. Козлов А.П., Рябове В.В., Андрейчиков Ю.С. Исследование механизмов реакций 1,3-дикарбонильных соединений с нуклеофнльными реагентами. III. Кинетика реакции ароилпировнноградных кислот с анилином в толуоле // ЖОрХ. 1987. Т. 23. Вып. 8. С. 1665-1670.

30. Козлов А.П., Рябова В.В., Андрейчиков Ю.С. Кинетика н механизм реакций ароилпировнноградных кислот с аркламинамн // Всесоюзное совещание "Механизмы реакций нуклеофильного замещения и присоединения". Тез. докл. Донецк, 1991. С. 119.

31. Козлов АП., Рябова В.В. Кинетика реакции ароилпировнноградных кислот с анилином в толуоле II Тез. докл. III Вузовской конференции "Нуклеофилыше реакции карбонильных соединений". Саратов, 1985. С. 115.

32. Андрейчиков Ю.С., Козлов А.П., Воронова Л. А Химия оксалильных производных метилкетонов. XVIII. Кинетика взаимодействия бензоилпировиноградных кислот с анилином // ЖОрХ. 1978. Т. 14. Вып. 12. С. 2559-2564.

33. Андрейчиков Ю.С., Воронова Л.А., Козлов А.П. Химия оксалильных производных метилкетонов. XX. Кинетика взаимодействия бензоилпировиноградных кислот с о-амшюфенолом II ЖОрХ. !979. Т. 15. Вып. 3. С. 520-526.

34. Andreichikov Yu.S., Kozlov А.Р. Catalysis mechanism of nuc-Ieophilic reactions of 1,2,4-tricarbonylcompountis II 8th International Symposium on Homogenious catalysis. Amsterdam. August 2-7, 1992. P. 132.

35. Козлов А.П., Лавринский A.H., Коновалов А.Ю., Андрейчиков Ю.С. Кинетика реакции эфиров аронлпировиноградных кислот с 2-аминопирндином // Тез. докл. II Уральской конференции "Енамины в органическом синтезе". Пермь, 1991. С. 47.

36. Козлов А.П., Коновалов А.Ю., Андрейчиков Ю.С. Кинетка раскрытия цикла 4-метил-5-врил-2,3-дагидро-2,3-фурандионов под действием ариламинов II Всесоюзное совещание "Механизмы реакций нуклеофильного замещения и присоединения". Тез. докл. Донецк, 1991. С. 118.

37. Козлов А.П., Андрейчиков Ю.С. Бифункциональный каталю карбоновыми кислотами нуклеофильных реакций замешенных 2,3-диоксогетероциклов // Всесоюзное совещание "Механизмы реакций нуклеофильного замещения и присоединения". Тез. докл. Донецк, 1991. С. 24.

38. А.с. 777030 (СССР). Способ получения 4-алкил-5-арилфуран-2,3-дионов / Андрейчиков Ю.С., Козлов А.П. //Бюлл. нзобрет. 1980. № 41.

39. Андрейчиков Ю.С., Гелы Н.В., Козлов А.П. Химия оксалильиых производных метилкетонов. 34. Синтез и термическое декарбонилирование 5-арня-4-галоген-2,3-дигидрофуран-2,3-дионов //ЖОрХ. 1984. Т. 20. Вып. 8. С. 1749-1755.

40. Козлов А.П., Сычев Д.И., Андрейчиков Ю.С. Химия оксалильиых производных метилкетонов. 42. Раскрытие цикла 5-арил-2(3-дигидрофуран-2,3-дионов под действием ароматических аминов в толуоле. Влияние заместителей в нуклеофильных реагентах и субстрате на скорость некаталнтическон реакции II ЖОрХ. 1985. Т. 21. Вып. Ю.С. 2147-2154.

41. Андрейчиков Ю.С., Налимова Ю.А., Козлов А.П., Русаков И.А. Кинетика декарбонилнроваяия 5-арилфуран-2,3-даонов // ЖОрХ 1978. Т. 14. Вып. 11. С. 24362440.

42. Козлов А.П., Сычев Д.И., Андрейчиков Ю.С. Бифункциональный катализ карбоновыми кислотами раскрытия цикла 5-арил-2,3-днгидрофуран-2,3-дионов под действием анилина и N-мепшанишша. Влияние на скорость реакции заместителей в катализаторе и субстрате//ЖОрХ 1986. Т. 22. Вып. 1.С. 188-196.

43. Kozlov А.Р., Krilova I.V., Rjabova V.V. Synthesis based on nucleophilic reactions of 5-aryl-2,3-dihydro-2,3-furandiones II Vlth IUPAC International conference on organic synthesis. Abstracts of papers. Moscow. USSR. August 10-15,1986. P. 140.

44. Kozlov A.P., Konovalov A.Yu., Masli vets A.N., Andreichikov Yu.S. Nucleophilic reactions of 2,3-dihydrofuran-2,3-diones: Regionspecificity and reaction mechanism II Vth International symposium on furan chemistry. Abstracts. Riga. September 21-25. 1988. P.

45. Андрейчиков Ю.С., Налимова Ю.А., Вахрин М.И., Тендрякова С.П., Козлов

A.П. Кинетика раскрытия цикла 5-арил-2,3-дигидрофуран-2,3-дионов под действием метанола//ХГС. 1982. № 6. С. 744-746.

46. Козлов А.П.. Сычев Д.И., Андрейчиков Ю.С. Химия оксалильиых производных метилкетонов. 45. Влияние специфической сольватации на кинетику реакции 5-арил-2,3-дигидрофуран-2,3-дионов с ароматическими аминами в диоксане // ЖОрХ. 1986. Т. 22. Вып. 8. С. 1756-1762.

47. Козлов А.П., Коновалов А.Ю., Перевозчиков Л.А. Механизмы нуклеофильных реакций замещенных 2,3-диокгогегероциклов // Первая Всесоюзн. конф. по теоретической органической химии. Тез. докл. Волгоград, 1991. С. 192.

48. Козлов А.П.. Сычев Д.И., Андрейчиков Ю.С. Бифункциональный катализ карбоновыми кислотами раскрытия цикла 5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандионов II Тез. докл. IV Всесоюз. конф. по механизму каталитических реакций. М., 1986. Ч, 1. С. 35-39.

49. Козлов А.П., Сычев Д.И., Андрейчиков Ю.С. Пятичленные 2,3-диоксогетеро-никлы. VI. Влияние сольватации на кинетику раскрытия цикла 5-арил-2,3-дигидрофу-раи-2,3-дионов под действием анилина//ЖОрХ. 1988. Т. 24. Вып. 2. С. 416-418.

50. Химия пятичленных 2,3-дноксогетероцшслов / Ю.С.Андрейчиков, В.Л.Гейн,

B.В.Залесов, А.П.Козлов, Г.Колленц, А.Н.Масливец, Е.В.Пименова, С.Н.Шуров; под ред. Ю.С.Андрейчыкова. Пермь. Изд-во Пермского ун-та. 1994. 211 с.

51. Козлов А.П., Коновалов А.Ю. Механизм раскрытия цикла 4-метил-5-арил-2,3-дигидро-2,3-фурандионов под действием ариламинов И Тез. докл. конференции "Карбонильные соединения в синтезе гетероцикяов". Саратов, 1992. Ч. И. С. 45.

134.

Подписано в печать ю оъ.ъс... Формат 60 х 84 1/16. Печать офсетная. Усл. печ. л. 2,о5> Тираж 100 экз. Заказ 225

614600 г.Пермь, ул.Букирева, 15 Типография Пермского университета