Химия скачать реферат

[ книги ] [ рефераты ] [ новости ] [ ридеры ] [ регистрация ] [ вход ]
[ новинки книг ] [ категории книг ] [ правила ]

Алкилирование енаминов, β-дикетонов и β-енаминокетонов. скачать реферат

Введение.

Классический подход к формированию связи углерод-углерод – реакция “нуклеофил плюс электрофил” – в настоящее время принимает самые разнообразные формы и является одним из основных инструментов синтетической органической химии. В качестве нуклеофилов в этих реакциях могут выступать разнообразные соединения, несущие неподеленную пару электронов, отрицательный заряд, либо активированную ароматическую систему. Во многих случаях нуклеофильность тесно соседствует с основностью – сродством к протону, которое может осложнять проведение нуклеофильных реакций за счет побочных процессов элиминирования.
В плане легкости образования карбаниона и одновременно высокого отношения нуклеофильность/основность из синтетически значимых нуклеофильных групп наибольшего внимания заслуживает атом углерода, находящийся на конце сопряженной системы, включающей в себя гетероатом (как правило, N либо O). Нуклеофильные свойства в этом случае обусловлены наличием неподеленной пары электронов и/или делокализованным отрицательным зарядом:

Соединения, содержащие подобные группировки широко используются как нуклеофилы в реакциях алкилирования. В этих структурах, однако, присутствуют два сравнимых по нуклеофильности центра – аллильный углерод и гетероатом, и большинство реакций в той или иной мере проходит по обоим этим положениям.
Введение в состав молекулы одновременно двух групп, стабилизирующих отрицательный заряд, существенно изменяет ее поведение в нуклеофильных реакциях, в частности, после подбора температуры и кислотности среды, оказывается возможным проведение селективного С-алкилирования. Интересным и синтетически значимым примером подобных соединений являются моноимины β-дикетонов, обычно существующие в термодинамически более стабильной енаминной форме:

В настоящей работе сделан обзор литературных данных по реакциям С-алкилирования упомянутых групп соединений и исследована реакция бензилирования (3-амино-6,6-диметилбицикло[3.1.0]гекс-2-ен-2-ил)метилкетона – енаминокетона, получаемого из природных терпеноидов.



Енамины, кетоны, β-дикетоны.

Синтезу и общим свойствам енаминов посвящена монография Дайка [1]. Как правило, енамины получаются взаимодействием карбонильных соединений с вторичными аминами (при получении с целью последующего алкилирования – обычно циклическими). В водных средах они гидролизуются, регенерируя исходные карбонильные соединения [2]:


Скорости образования енаминов для различных вторичных аминов в большинстве случаев образуют следующий ряд:


Условия протекания реакций алкилирования качественно одинаковы для всех рассматриваемых групп – щелочная среда или условия способствующие депротонированию α-углерода. Амминный атом водорода енаминов, также как Hα-С, в некоторой степени обладает кислотными свойствами, и в сильнощелочной среде реакция по гетероатому может конкурировать с основной. Особенно выделяются вторичные енамины, которые после N-депротонирования выступают как весьма активные N-нуклеофилы:

При их обработке электрофилом образуется от 10 до 70% N-замещенного продукта и многие авторы рассматривают C-алкилирование этих соединений лишь как побочную реакцию [3]. В целом, “семейство” побочных реакций для процессов нуклеофильного замещения довольно обширно, основные могут быть сведены в приведенную ниже схему (на примере енолятов) [4]:



Авторы [4] приводят следующие условия как необходимые для протекания реакции алкилирования по требуемому направлению:

1. Скорость образования нуклеофильной частицы должна быть выше скорости ее конденсации с исходным веществом.
2. Селективное протекание реакции по атому углерода.
3. Скорость реакции взаимодействия нуклеофил-электрофил должна быть выше скорости реакции переноса протона.
4. Реакция нуклеофил-электрофил должна протекать быстрее, чем взаимодействие нуклеофила с продуктом реакции.

Из трех упомянутых в заголовке типов алкилируемых соединений безусловно лучшим или более удобным нельзя назвать ни один. Преимущества каждого описаны ниже:
Енамин Не требует высокоосновных/кислотных сред для образования или реакции.
Енолят (лития) Легко и быстро генерируется, реагирует с предсказуемой региоселективностью.
Анион иминия Исключительно низка скорость протонного переноса, предсказуемая региоселективность.

Две основные проблемы, возникающие в реакциях алкилирования енаминов – полизамещение и реакции по атому азота, наиболее наглядно проявляют себя в случае алкилирования алкилгалогенидами. Это проиллюстрировано результатами настоящей работы и данными авторов [4] (метилирование), опубликовавших системные исследования по этой тематике:




Вторая строчка таблицы несколько “лучше” – за счет наличия двух метильных групп реакция протекает более или менее однозначно. Стерические затруднения, характерные для более сложных кетонов, снижают долю полиалкилированых продуктов, хотя и увеличивают время реакции [4]. Те же пространственные факторы во многих кетонах ограничивают список потенциальных алкилирующих агентов следующими:

Даже с этими соединениями алкилирование кетонов через еноляты лития обеспечит высокий выход лишь для кетонов, устойчивых в сильноосновной среде (необходимой для генерирования енолятов). В случае β-дикетонов для депротонирования требуется менее основная среда. В работе [5] исследовано влияние пространственного строения бокового алкильного заместителя на скорость и региоселективность реакций алкилирования β-дикетонов:


В противоположность алкилированию галогенидами, присоединение по Михаэлю активированных алкенов проходит с высокой специфичностью по атому углерода. Реакция по гетероатому в данном случае оказывается обратимой и сдвиг к термодинамически более стабильному продукту С-алкилирования приводит к хорошим выходам соответствующих алкилпроизводных:




В отличие от кето-енольной таутомерии, факторы, контролирующие енамин-иминные превращения, изучены мало. Известно, что стабильность енаминных форм выше для третичных и ниже для первичных ненасыщенных аминов, но даже первичные и вторичные енамины могут быть стабилизированы введением в β-положение соответствующего заместителя (в работе [6] – COOH). Показано также, что полярные растворители сдвигают равновесие в сторону образования енаминов. Данные теоретических расчетов, в то же время, дают противоположный результат [6]. Для некоторых катион-радикалов енаминов и иминов и соответствующих нейтральных молекул измерены теплоты образования [7].
Енамин-иминная таутомерия может обуславливать быструю рацемизацию некоторых веществ в протонных растворителях, препятствуя тем самым разделению энантиомеров соединений, содержащих в углеродном скелете группировку

Авторы [8] наблюдали рацемизацию (S)-тетрагидрозолина, обусловленную таутомерными переходами:



Исследование кинетики реакции рацемизации показало, что содержащие протон асимметрические центры по соседству с иминной группой “долго не живут”.
Реакции ароматических енаминов могут катализироваться тетрагалогенидами Ti, Zr, Hf [9]. В качестве любопытного примера реакции алкилирования енамина можно привести осуществленную совсем недавно межлигандную конденсацию [10]:




β-енаминокетоны.

Один из наиболее удобных синтетических методов получения сложных енаминонов, в том числе оптически активных – синтез на основе природных терпеноидов – лимонена, 3-карена и δ-кадинола. Эти соединения, интересные сами по себе (отмечена их биологическая активность), являются ключевыми промежуточными продуктами в асимметрическом синтезе [11]. Енаминокетоны, полученные из этих терпенов, используются как хиральные основания для разделения энантиомеров оптически активных кислот [12].
Енаминная система в щелочных средах может быть депротонирована и продукт введен в реакцию с алкилирующими агентами.


До последнего времени считалось, что преобладающими продуктами реакций алкилирования енаминокетонов являются N-замещенные производные [13]. Данные последующих исследований показывают, что алкилирование некоторых β-енаминокетонных систем в условиях межфазного переноса может быть селективно проведено и по атому углерода [14]:

Приведенная последовательность превращений характерна, однако, только для алкилирования стерически нагруженными алкилгалогенидами. При использовании в качестве галогенида йодистого метила образуются все продукты вплоть до пентазамещенного. Исходя из данных настоящей работы, можно отметить, что направление алкилирования приведенных на рисунке соединений существенно зависит также от температуры реакции: при 35С преобладает продукт С-алкилирования, при более низких температурах из смеси удается выделить N-алкилзамещенный продукт, доля С-замещения при этом невелика.
В работе [13] исследовано алкилирование 3-амино-5,5-диалкилциклогекс-2-ен-1-она для различных алкильных заместителей и проведен анализ факторов, необходимых для селективного направления алкилирования по тем или иным положениям изученного енаминона:
Зависимость хода реакции алкилирования аналогичного [13] циклического енаминокетона от природы боковых радикалов изучена авторами [3]:

Среди известных реакций енаминонов внимания также заслуживает описанная в [15] реакция фотоарилирования:

Авторы утверждают, что облучение енаминонов светом с длиной волны < 300 нм “can result in the formation of a variety of products… …photoreductions predominate”.

Из приведенных литературных данных можно сделать выводы об условиях, необходимых для получения высоких выходов С-алкилированных производных енаминов, -дикетонов и енаминонов:

1. Необходим подбор основности среды. В низкоосновных средах мала концентрация активного аниона и реакция протекает медленно, в слишком высокоосновной среде происходит депротонирование атома азота и преобладающим становится продукт N-алкилирования.

2. Упомянутые выше требования к кинетике процесса алкилирования должны быть удовлетворены в максимальной степени.

3. С-алкилированный продукт, получающийся при повышенных температурах, является следствием термодинамического контроля реакции реакции алкилирования, при снижении температуры реакции возрастает доля продуктов кинетического контроля -- N- и O-алкилированных продуктов.

4. Асимметрическая индукция от имеющихся структурных фрагментов может обеспечивать отмеченное многими авторами стереоселективное протекание реакции алкилирования [2, 3, 5, 11, 12, 14].

В целом можно отметить, что несмотря на широкую известность описанных соединений, реакции алкилирования с их участием изучены пока недостаточно.


Экспериментальная часть.

Синтез (3-амино-6,6-диметилбицикло[3.1.0]гекс-2-ен-2-ил)метилкетона II:

К 350 мл спиртового раствора KOH при перемешивании в течение 10 мин. добавили 100 г кетонитрила I. Смесь нагрели и кипятили с обратным холодильником 15 мин., охладили и разбавили водой в три раза. Провели экстракцию смеси метилтретбутиловым эфиром (300, 300, 150 мл), эфирную фазу экстрагировали 1М HCl (900, 500, 300 мл). Полученный водный раствор нейтрализовали 30% аммиаком и экстрагировали tBuOMe (200, 200, 100 мл). Эфирный раствор высушили MgSO4 безв и отогнали растворитель. Выход 79%.

Синтез (3-амино-2-бензил-6,6-диметилбицикло[3.1.0]гекс-2-ил)метилкетона III:

5 г енаминокетона II растворили в 30 мл бензола, в раствор добавили 15 мл 40% водного раствора NaOH и 0.5 г Bu4N+NO-3, перемешивали несколько минут и постепенно (3 мин.) добавили 10 мл бензилхлорида. Смесь интенсивно перемешивали 1.5 часа при 35-40˚С. Водную фазу отбросили, органическую экстрагировали 1М H2SO4 (15, 15, 15 мл). Экстракт нейтрализовали избытком 30% аммиака и экстрагировали метилтретбутиловым эфиром. Эфирный раствор высушили MgSO4 безв и отогнали растворитель. Выход 44%.

Синтез 1-(3-амино-6,6-диметилбицикло[3.1.0]гекс-2-ен-2-ил)этанола:

4 г алкилированого енаминокетона III растворили в 40 мл этанола. В раствор всыпали 0.6 г NaBH4 и перемешивали при комнатной температуре в течение 4 ч. Реакционную смесь разбавили водой и экстрагировали эфиром. Эфирную фазу промыли водой для удаления спирта и вылили в водный раствор 4 г Cu(OAc)2•2H2O. Голубые кристаллы отфильтровали и высушили на воздухе.
Продукты исследовали методами хроматомасс-спектрометрии, ИК и ЯМР 13C и 1H. ЯМР спектры регистрировали на приборе Bruker DPX-500 (НИОХ СО РАН) в смеси CCl4/CDCl3; химсдвиги отсчитывали: в протонных спектрах – от сигнала остаточных протонов CDCl3 (7.250 м.д.), в спектрах 13С – от сигнала атома углерода CCl4 (96.10 м.д.). ИК спектры записывали на однолучевом спектрометре Bruker Vector 22 (256 усреднений с вычетом фона). Хроматомасс-спектрометрический анализ выполнен сотрудниками НИОХ.
Бензилхлорид и все растворители использовали свежеперегнанными. Точность отсчета температуры ±2°С, времен謬 – ±2 мин. Тонкослойная хроматография выполнена на пластинках “Silufol”® (SiO2 на алюминиевой фольге).


Результаты и их обсуждение.

Из описанных выше реакций С-алкилирования наилучшим образом изучены реакции алкилирования -дикетонов и енаминов. По енаминокетонам, несмотря на их широкое применение в синтезе, данных значительно меньше. Практическая потребность в проведении алкилирования и обнаруженная неоднозначность протекания этой реакции потребовали ее более детального изучения на конкретных соединениях. В качестве алкилирующего реагента был избран бензилхлорид, в условиях реакции не дающий продуктов полиалкилирования (метилирование в тех же условиях может быть четырех-пятикратным [14]).
Схема проведенных превращений такова:



Кетонитрил I (исходное соединение, чистота ~90% (ГЖХ), предоставлен ЛТС НИОХ СО РАН) является производным природного терпена – 3-карена, выделяемого из соснового скипидара:



Результирующее соединение IV используется далее в синтезе оптически активных комплексных соединений, используемых в асимметрическом катализе.
Кетонитрил I представляет собой вязкую темную жидкость, растворимую в органических растворителях и нерастворимую в воде. Реакция (а) проходит гладко и с высоким выходом (~80%) дает продукт конденсации – (3-амино-6,6-диметилбицикло[3.1.0]гекс-2-ен-2-ил)метилкетон II.
Отдельного рассмотрения заслуживает процесс бензилирования соединения II. Эта реакция при комнатной температуре протекает крайне неоднозначно, с выходом целевого продукта менее 10% и образованием трудноразделимой смеси изомерных продуктов и продуктов полиалкилирования. Схема превращений и идентифицированные продукты представлены на следующем рисунке:

Добавлен: 08.01.2012, 21:36 [ Скачать с сервера (206.5 Kb) ]
Категория: Химия | Добавил: Lakomka
Просмотров: 990 | Загрузок: 152
Рейтинг: 0.0/0

форма входа

Логин:
Пароль:

объявления

Приграничье – провалившийся в края вечной стужи кусок нашего мира. Забытое Богом и проклятое людьми место, где правит бал магия, а серебро ценится куда выше золота. Обычный парень по прозвищу Лед – один из немногих, кто смог перейти Границу и вернуться в нормальный мир. Вот только не придется ли ему в скором времени вновь распахнуть дверь в зиму?
Самый массовый двухмоторный боевой самолет в истории человечества (в общей сложности было выпущено свыше 15 тысяч штук), «Юнкерс-88» стал также и одним из наиболее универсальных: начав свою карьеру как пикирующий бомбардировщик, производству которого в Третьем Рейхе придавалось такое значение, что его именем была названа целая программа перевооруже...
На ночных улицах – опасно. Но речь не о преступниках и маньяках. На ночных улицах живет другая опасность – те, что называют себя Иными. Вампиры и оборотни, колдуньи и ведьмаки. Те, кто выходит на охоту, когда садится солнце. Те, чья сила велика, с кем не справиться обычным оружием. Но по следу «ночных охотников» веками следуют охотники другие – Ноч...
Романтика южных морей, острова в океане, аборигены, пираты, мушкетеры и конкистадоры… Как все это не похоже на серую жизнь, которую ведет молодой учитель истории! И как ему хотелось бы хоть одним глазком увидеть подобное!

объявления

Два типа фазовых переходов

[Физика] - скачать

Влияние самооценки на успешность обучения в младшем школьном возрасте.

[Педагогика] - скачать

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ВОДОСБОРНОЙ ПЛОЩАДИ

[Геодезия, геология] - скачать

Простогландины

[Химия] - скачать

Виды и методы контроля знаний учащихся при изучении предмета «Хранение плодов и овощей»

[Педагогика] - скачать

- Накидные ключи
- Обои под покраску
- Клееный профилированный брус
- Что такое пресс-волл
- Как сделать пруд для разведения рыбы
- Упаковка товара
- Основные правила в выборе детской одежды
- Что такое коттедж? История и описание
- Книжные новинки, которые стоит прочитать в отпуске
- Утилитарные квадроциклы
- Атмосферная коррозия
- Как выбрать плед
- Интим салоны
- Сервис заметок Evernote
- Что такое автомобильные подкрылки
- Эта многоликая керамика
- Из чего состоит колесо машины
- Иcтopичecкиe пpeдпocылки зapoждeния литepaтypы
- Пожарная лицензия МЧС на сигнализацию
- Гавриил Абрамович Юшваев
- Pyccкaя peaлиcтичecкaя литepaтypa 1881-1910-x гг.
- Ocoбeннocти pyccкoй литepaтypы pyбeжa XIX –XX вв.
- Как правильно выбрать наручные часы
- Лeв Hикoлaeвич Toлcтoй: oбщee oпиcaниe дeятeльнocти вeликoгo пиcaтeля
- Лeв Hикoлaeвич Toлcтoй: нaчaлo твopчecкoгo пyти и «Диaлeктикa дyши». Пoвecть «Дeтcтвo»
- История музыкальной группы «Инфинити»
- Сферы использования компактных фильтрующих устройств
- Что такое алмазный инструмент и что мы знаем о нем
- Оценка имущества при вступлении в наследство
- Oбpaз pyccкoгo чeлoвeкa в пpoизвeдeнияx H.C. Лecкoвa и пoвecть «Oчapoвaнный cтpaнник»
- Изoбpaжeниe жeнcкиx xapaктepoв в пpoизвeдeнияx H.C. Лecкoвa
- Что такое электромонтаж и электромонтажные работы
- Гepoи пpoизвeдeний Ф.M. Дocтoeвcкoгo и изoбpaжeниe жизни oбщecтвa
- Пoвecть «Двoйник» Ф.M. Дocтoeвcкoгo и ee ocoбoeннocти
- История и классификация лекарств
- Как научиться работать в программе «1С: Бухгалтерия»
- Что такое интернет-казино: знать обязательно
- Poмaн «Иcтopия oднoгo гopoдa» M.E. Caлтыкoвa-Щeдpинa и eгo ocoбeннocти
- Mиxaил Eвгpaфoвич Caлтыкoв-Щeдpин кaк клaccик кpитичecкoгo peaлизмa
- Как и какую гитару выбрать новичку
- Кто такой Рудников Игорь Петрович
- Основные правила в выборе детской одежды
- Обучение письму пятилетних детей
- Генератор "Газели" и его неисправности
- Xyдoжecтвeнный peaлизм H. A. Heкpacoвa
- H. A. Heкpacoв кaк литepaтypный opгaнизaтop. Издaтeльcкaя дeятeльнocть пиcaтeля
- Двери ПВХ входные и межкомнатные
- Кровельные работы что это такое
- Oбpяды и oбpядoвый фoльклop
- Apxaичecкaя литepaтypa и ee гepoи