|
||||||||||||
|
||||||||||||
|
|||||||||
МЕНЮ
|
БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Алкилирование енаминов, бета-дикетонов и енаминокетоновАлкилирование енаминов, бета-дикетонов и енаминокетоновНовосибирский Государственный Университет Кафедра Органической Химии Курсовая работа по органической химии студента II курса ФЕН Купрова И.С. Тема: Алкилирование енаминов, ?-дикетонов и ?-енаминокетонов. Научный руководитель: д.х.н. проф. Ткачев А.В. Новосибирск, 2000. "The true worth of an experimenter consists in his pursuing not only what he seeks in his experiment, but also what he did not seek." Claude Bernard
Классический подход к формированию связи углерод-углерод – реакция 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). [pic] 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 ?- дикетонов, обычно существующие в термодинамически более стабильной енаминной форме: [pic] 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 Енамины, кетоны, ?-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]: [pic] Скорости образования енаминов для различных вторичных аминов в большинстве случаев образуют следующий ряд: [pic] Условия протекания реакций алкилирования качественно одинаковы для
всех рассматриваемых групп – щелочная среда или условия способствующие
депротонированию ?-углерода. Амминный атом водорода енаминов, также как H?- [pic] [pic] 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. 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 | 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] [pic] 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: [pic] [pic] В противоположность алкилированию галогенидами, присоединение по [pic] 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 ?-
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 Енамин-иминная таутомерия может обуславливать быструю рацемизацию некоторых веществ в протонных растворителях, препятствуя тем самым разделению энантиомеров соединений, содержащих в углеродном скелете группировку [pic] Авторы [8] наблюдали рацемизацию (S)-тетрагидрозолина, обусловленную таутомерными переходами: [pic] 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]: [pic] ?-енаминокетоны. Один из наиболее удобных синтетических методов получения сложных енаминонов, в том числе оптически активных – синтез на основе природных терпеноидов – лимонена, 3-карена и ?-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. [pic] До последнего времени считалось, что преобладающими продуктами реакций
алкилирования енаминокетонов являются N-замещенные производные [13]. Данные
последующих исследований показывают, что алкилирование некоторых ?-
енаминокетонных систем в условиях межфазного переноса может быть селективно
проведено и по атому углерода [14]: 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: [pic] Среди известных реакций енаминонов внимания также заслуживает описанная в [15] реакция фотоарилирования: [pic] 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. [pic]
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). Синтез (3-амино-2-бензил-6,6-диметилбицикло[3.1.0]гекс-2-ил)метилкетона 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 Синтез 1-(3-амино-6,6-диметилбицикло[3.1.0]гекс-2-ен-2-ил)этанола: [pic] 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. 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.
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 Схема проведенных превращений такова: [pic] Кетонитрил I (исходное соединение, чистота ~90% (ГЖХ), предоставлен [pic] 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 Показанные на схеме процессы обладают повторяемостью – по данным тонкослойной хроматографии в продуктах нескольких проведенных реакций набор компонентов один и тот же. Выходы выделенных веществ тоже примерно одинаковы. Спектры ядерного магнитного резонанса N-алкилированого продукта имеются в Приложениях. Его выход составляет 10%, но (!) – зимой. В тех же реакциях, осуществленных летом, продукт N-алкилирования зафиксирован не был. Предположение о связи направления алкилирования с температурой реакционной смеси (а в методике указана комнатная температура) подтвердилось – проведение реакции при 35єС дало в качестве преобладающего продукта (с выходом ~60%) целевой С-замещенный енаминокетон, алкилирование прошло так, как описано в “летней” методике. Попытки дальнейшего повышения температуры пока не предпринимались. Полученный (3-амино-2-бензил-6,6-диметилбицикло[3.1.0]гекс-2- ил)метилкетон III был введен в реакцию с избытком боргидрида натрия для восстановлния карбонильной группы в спиртовую. Точный состав и строение комплекса IV неизвестны – парамагнитный ион меди II препятствует получению спектров ЯМР, по данным ИК-спектра что-либо определенное сказать затруднительно. Сводка полученных характеристик соединений дана ниже: [pic] Результаты проделанной работы можно суммировать следующим образом: - синтезированы и охарактеризованы спектрально и хроматографически некоторые производные природного терпена 3-карена. - обнаружена значительная зависимость хода реакции бензилирования (3-амино- 6,6-диметилбицикло[3.1.0]гекс-2-ен-2-ил)метилкетона от температуры реакционной смеси. Установлено, что оптимальный выход С-бензилированного производного достигается при t?35?C. - установлен тот факт, что “комнатная” температура – весьма ненадежная характеристика методики синтеза. [pic]
Cambridge, 1973. Decker, New York, 1969. Russ. Chem. Bl., 1996, 45, 2389-2392 // Izv. Akad. Nauk Ser. Khim. 1996, 10, 2518-2521. Spect, 1998 179/180, 301-308. 2945. Lett., 1999, 40, 8401-8405. [3]ferrocenophane derivatives by an enamine condensation reaction.// J. Organomet. Chem., 2000, 595, 308-312. 6, 4, 1013-1018. 1983, 39, 3405-3408. Org. Chem., 1997, 33, 5, 601-606. (haloaryl)ethyl-?-enaminones. // J. Org. Chem., 1982, 47, 482-485. Lett., 2000, 41, 1297-1301.
Alkylation of Enaminoketone with a Modified Carane Skeleton. Formation of Stable (-Diketone Monoimines A. V. Tkachev; S. A. Popov Source details: Russ.J.Org.Chem. 1997, 33 : 5 601-606. Alkylation of a bicyclic enaminoketone, 1-((1R,5R)-3-amino-6,6- dimethylbicyclo[3.1.0]hex-2-en-2-yl))ethanone, with highly reactive alkyl halides (methyl iodide, benzyl halides, and allyl halides) in a two-phase system benzene-40% aqueous NaOH in the presence of benzyltriethylammonium chloride (BTEA) as phase-transfer catalyst results in formation of stable (- diketone monoimines, derivatives of the series of 1-((1R,5R)-2-alkyl-3- imino-6,6-dimethylbicyclo[3.1.0]hex-2-yl)ethanone, in 53-81% yields. Alkylation of sterically hindered 1,3-diketones under phase-transfer conditions A. S. Zanina; S. I. Shergina; I. E. Sokolov; M. S. Shvartsberg Source details: Russ.Chem.Bl. 1996, 45 : 10 2389-2392. Sequence of alkylation of cyclohexane-1,3-dione. Alternative synthesis of (+/-)-angustione A. A. Zenyuk; L. G. Lis; L. I. Ukhova Source details: Chem.Nat.Compd.(Engl.Transl.) 1991, 27 : 4 A Tandem Amino-Cope Rearrangement/Enamine Alkylation Reaction Steven M. Allin; Martin A. C. Button; Stephen J. Shuttleworth
Abstract Thermally induced (3,3)-sigmatropic rearrangement of 3-amino-1,5-diene substrates occurs to give the corresponding enamine products in high yield and with excellent trans:cis enamine selectivity.The enamine produced during the amino-Cope rearrangement has been directly derivatized, representing the first report of a tandem amino-Cope rearrangement/enamine alkylation reaction.The potential of this novel synthetic strategy is outlined. N-alkylation of enaminones John V. Greenhill; Ashraf M. Moten Source details: Tetrahedron 1983, 39 : 20 3405-3408. Alkylation of Ketones and Aldehydes via their Nitrogen Derivatives James K. Whitesell; Marilyn A. Whitesell
Abstract In this review, methods for the alkylation of the aldehydes and ketones
via formation of nitrogen derivatives such as enamines, metallated imines Intramolecular Photoarylations of N-(Haloaryl)ethyl ?-Enaminones Tammy Tiner-Harding; Patrick S. Mariano
Abstract The photochemistry of several N-(haloaryl)ethyl ?-enaminones was
investigated in order to develop methods for preparation of tricyclic
enaminone systems.The efficiencies of intramolecular photoarylations of the
haloaryl systems were found to be dependent upon the wavelength of
irradiation.Accordingly, irradiations of the haloaryl ?-enaminones 9a,c,d,f
with Pyrex-filtered light leads to formation of the reduced N-cyclized and Regioselective control of N-aryl enaminone alkylation Denise Dugat; Daniel Gardette; Jean-Claude Gramain; Bertrand Perrin
Regiospecificity and Regioselectivity of the Alkylation, Acylation, Sulfenylation and Sulfonylation of Pyrrolidine Enaminones Thomas Burgemeister; Gerd Dannhardt; Ernst Eibler; Brigitte Paulus; Klaus Ziereis
Abstract Different methods to modify a pyrrolidine enaminone regiospecifically or regioselectively at the N- and C-atom, respectively, are described.All compounds have been isolated and characterized, in case of the alkylation reactions the ratio of regioisomers is determined by HPLC.NOE experiments are performed in order to prove the configuration of some adducts.
Esther Caballero; Blanca Madrigal; Manuel Medarde; Pilar Puebla; Zoila Honores; et al. Source details: Ach.Mod.Chem. 1998, 135 : 4 457-474.
Cyclohex-2-enone. Structure Confirmation by Reduction of a Dienaminone Derivative of Dehydrated Dimedone Dimer Ibrahim Chaaban; John V. Greenhill; Mohamed Ramli
|
РЕКЛАМА
|
|||||||||||||||||
|
БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА | ||
© 2010 |