Введение к работе
Актуальность темы. Высокореакционные ацетиленовые реагенты, имеющие активированную тройную связь, являются перспективными мономерами, строительными блоками для тонкого органического синтеза. Важное место среди них занимают пропинали, использующиеся в синтезе оптически активных ацетиленовых спиртов, р-лактамов - структурных фрагментов природного антибиотика малинголида, этинилстероидов, антибиотиков с эффективным антибактериальным действием. Известно образование пропиналя in vivo и участие в метаболических процессах обратимого ингибирования некоторых энзимов, которое связывают с взаимодействием альдегида с нуклеофильными центрами ферментов. Эти данные подчеркивают актуальность исследования реакций нуклеофильного присоединения к пропиналям как моделей биохимических превращений.
На рубеже тысячелетий стремительно развивалась химия альдегидов, прежде всего ароматического ряда. В значительной мере это обусловлено использованием преимуществ микроволновой (MB) активации и широким вовлечением альдегидов в мультикомпонентные реакции с целью получения гетероциклических соединений. Синтетическое использование пропиналей весьма ограничено по причине их труднодоступности, токсичности (пропиналь обладает высокой мутагенностью), летучести, склонности к полимеризации. В случае кремний- и германийсодержащих пропиналей наличие реакционноспособной связи элемент-углерод, с одной стороны, стабилизирует альдегиды и полученные аддукты и циклоаддукты, с другой стороны, вносит существенное своеобразие в химическую трансформацию как исходных альдегидов, так и продуктов их превращений. Раскрытие богатого химического потенциала этого класса соединений требует новых подходов к методам их получения и контролируемой эффективности электрофильных центров молекулы, использованию пропиналей, генерируемых in situ и применения новых методов активации в направленном синтезе полифункциональных алифатических и гетероциклических соединений.
Хотя к настоящему времени в работах, выполненных в Иркутском институте химии им. А.Е. Фаворского СО РАН (ИрИХ СО РАН), были установлены основные закономерности хемо-, регио- и сгереонаправленности реакций нуклеофильного присоединения к элементсодержащим пропиналям в отсутствие катализатора, влияние кислотного катализа на выбор электрофильного центра при атаке нуклеофила не было изучено. Отсутствовали исследования о возможности использования MB активации в синтезе пропиналей и их производных, в том числе в тандемных процессах, включающих генерируемые in situ пропинали.
Работа выполнялась в соответствии с планом НИР ИрИХ СО РАН по теме: "Химия карбофункциональных органических производных халькогенов и элементов подгруппы кремния" № гос. регистрации 01200107931, была неоднократно поддержана молодежными грантами ИрИХ СО РАН.
Цель работы. Изучение новых подходов к синтезу пропиналей R3MC=CCHO (М = Si, Ge), хемоконтролируемому присоединению первичных аминов и некоторых С-нуклеофилов к электрофильным центрам субстрата, применению генерируемых in situ альдегидов в направленном синтезе полифункциональных ацетиленов и гетероциклических соединений; исследование влияния MB излучения на эффективность и хемоселективность изучаемых процессов.
ГЫС. НАЦИОНАЛЬНАЯ
і БИБЛИОТЕКА
3 L ffSjRt
Научная новизна и практическая значимость работы. Разработан высокоэффективный твердофазный метод синтеза кремний-, германийсодержащих пропиналей окислением соответствующих ацетиленовых спиртов активированной двуокисью марганца на силикагеле или хлорхроматом пиридиния на окиси алюминия при MB содействии.
Показана эффективность использования генерируемых in situ пропиналей в one-pot синтезе иниминов и 1,3-енинов из 3-триметилсилил- или З-этилгермил-2-пропин-1-олов и соответствующих нуклеофилов при MB содействии. Эффективность окислителя в тандемном процессе зависит от природы N- или С- нуклеофила.
Реализован твердофазный одностадийный микроволновой синтез имидазо[1,2-а]пиридин-3-карбальдегида непосредственно из элементоорганических ацетиленовых спиртов и 2-аминопиридина под действием активированной двуокиси марганца на силикагеле при MB облучении.
Обнаружена новая каскадная кислотно-катализируемая реакция 3-триметилсилил-2-пропин-1-аля с 2-аминопиридином, приводящая к неизвестному ранее №(2,-пиридил)-2-(триметилсилилэтинил)-1,2-дигидропиридин-3,5-дикарбаль-дегиду с высоким выходом. Найдено, что протеканию каскадной сборки 1,2-дигидропиридина из трех молекул альдегида и одной молекулы амина способствуют следующие факторы: кислотный катализ, наличие пиридинового атома азота в о> положении к аминогруппе, наличие воды и использование полярных растворителей, стехиометрическое соотношение реагентов, MB активация.
В отличие от хемоселективного 1,2-присоединения первичных аминов к
пропиналям R3MC=CCHO (М = Si, Ge) в отсутствие катализатора на примере 2-
аминопиридина показано протекание кислотно-катализируемого нуклеофильного 1,4-
присоединения — ключевой стадии в каскадной сборке полифункциональных
гетероциклических соединений: имидазо[1,2-а]пиридин-3-карбальдегида, N-(2'-
пиридил)-2-(триметилсилилэтинил)-1,2-дигидропиридин-3,5-дикарбальдегида, 4-
(триметилсилилэтинил)-4Н-пиран-3,5-дикарбальдегида.
Отмечено значительное ускорение, а в некоторых случаях изменение селективности процессов под действием MB излучения.
Апробация работы и публикации. По результатам работ опубликованы 4 статьи и тезисы 2 докладов на Всероссийских конференциях. Полученные данные представлялись на Второй интеграционной междисциплинарной конференции молодых ученых СО РАН и высшей школы (Иркутск, 2003), Молодежной научной школе-конференции «Актуальные проблемы органической химии» (Новосибирск, 2003), VII-ой научной школе-конференции по органической химии (Екатеринбург, 2004), Ш-ей Всероссийской конференции «Химия и химическая технология на рубеже тысячелетий» (Томск, 2004), И-ой международной научно-практической конференции «Теоретическая и экспериментальная химия» (Караганда, 2004).
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 112 стр. машинописного текста. Первая глава (обзор литературы) посвящена использованию MB активации в химии производных ацетилена; во второй главе изложены и обсуждены результаты собственных исследований; необходимые экспериментальные подробности приведены в третьей главе. Завершается рукопись выводами и списком цитируемой литературы (143 ссылки).
