Введение к работе
Введение. Одним из актуальных направлений органической химии
является синтез, выделение и анализ хиральных соединений, проявляющих
высокую биологическую активность. В оптически чистой форме
соединения с одной конфигурацией могут проявлять полезную
биологическую активность или высокую цитотоксичность, в то время как
другая форма может обладать слабой активностью. Одним из методов
ассиметрического синтеза является реакция гадроборирования
непредельных соединений. На протекание этих процессов существенное
влияние оказывают соли одно-, двух- и трехвалентного родия. Поэтому
изучение каталитического эффекта малоизученного RhCb на направление
реакции гадроборирования алкенов, содержащих функциональные группы
и тройную связь углерод-азот, является актуальной задачей. Вместе с этим
разработка возможных путей перехода от ненасыщенных нитрилов к
гетероциклическим соединениям с использованием этой реакции также
показывает актуальность этого направления. С другой стороны, методы
анализа рацематов на селективных неподвижных фазах мало освещены в
литературе. Применяемые селективные хиральные неподвижные фазы
очень дорогие, поэтому разработка легко доступных фаз для разделения и
анализа хиральных соединений, синтезируемых реакцией
гадроборирования алкенилхлоридов и алкенилнитрилов в присутствии трихлорида родия, также является актуальной проблемой.
Цель исследования. Систематическое исследование реакций гадроборирования алкенилхлоридов, алкил(алкенил)нитрилов в присутствии трихлорида родия и создание новых неподвижных фаз для газовой хроматографии.
Задачи исследования:
гидроборирование алкенилхлоридов: аллилхлорида (3-хлорпропена), З-хлор-2-метилпропена, кротилхлорида (1-хлор-2-бутена), 1-хлор-2-метилпропена, 2-хлор-2-бутена;
гидроборирование алкил(алкенил)нитрилов: ацетонитрила, пропионитрила, 2-хлорпропионитрила, 3-хлорпропионитрила, акрилонитрила, аллилцианида (3-бутеннитрила), 5-гексеннитрила;
выявление основных закономерностей гидроборирования в присутствии RhCl3;
создание новых неподвижных фаз для анализа хиральных соединений методом газовой хроматографией.
Новизна работы. Впервые проведено систематическое исследование гидроборирования алкенилхлоридов, предельных и непредельных
нитрилов. Выявлены основные факторы (структура алкенилхлоридов,
пространственные факторы), влияющие на ход реакций. Предложены
схемы механизмов гидроборирования. Найдено, что двойные связи
галоидалкенов под действием борана в присутствии трихлорида родия
изомеризуются с образованием алкенов, которые далее превращаются с
преимущественным образованием одного из хиральных соединений.
Найдено, что гидроборирование насыщенных нитрилов сопровождается
восстановлением нитрильной группы до аминогруппы. Выявлено, что 2-
или 3-хлорпропионитрилы в данной реакции превращаются в алкиламиды.
Показано, что реакция идет с отщеплением хлористого водорода, что
подтверждается данными, полученными при гидроборировании
акрилонитрила. Гидроборированием аллилцианида разработаны методы
избирательного синтеза 4-амино-2,6-диметилпиримидина, метакриламида
или бутирамида. На основании кинетических исследований предложен
механизм этой реакции, включающий промежуточное образование аниона
ацетонитрила. Обнаружено, что в отличие от аллилцианида
гидроборирование 5-гексеннитрила идет с образованием 6-гидроксигексанамида, что связано с отсутствием гетеролитического разрыва одинарной углерод-углеродной связи, имеющегося в первом случае.
Научная и практическая значимость результатов исследования. Разработаны селективные методы получения 4-амино-2,6-диметил-пиримидина, метакриламида и бутирамида из аллилцианида, 6-гид-роксигексанамида из 5-гексеннитрила.
Предложены новые неподвижные фазы для хроматографического разделения. На основе 2-амино-6-метилпиримидинона-4 создана неподвижная фаза, способная хроматографически разделить энантиомеры хиральных алканов, хлоралканов и спиртов и др.
Реализация результатов. Разработанные селективные методы могут служить для целенаправленного синтеза веществ. Неподвижные фазы можно использовать в хроматографии для анализа хиральных веществ.
Апробация работы. Материалы диссертации частично доложены на 35-м научном национальном симпозиуме по органической химии (Сан Антонио, США. 1997), на научной конференции молодых ученых (Ташкент, 1997), на 2-м республиканском научном коллоквиуме (Ташкент, 1998), на 222-м конгрессе Американского Химического Общества (Чикаго, США. 2001) и на защите магистрской диссертации (Рочестер, США, 2001).
Опубликованность результатов. По теме диссертации опубликовано 4 статьи и 6 тезисов докладов.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 104 страницах компьютерного текста, включающего введение, четыре главы, выводы, список использованной литературы (112 наименований) и приложение, состоящее из 19 фотокопий ПМР-, ИК-, масс- спектров. Автор выражает благодарность проф. Моррилу Т.С. за оказанную помощь при выполнении части диссертации по реакциям гидроборирования и к.х.н., доц. Мухамадиеву Н. К. за оказанную помощь при выполнении раздела по газовой хроматографии.