Содержание к диссертации
Введение
Литературный обзор. Фенилаза- и бензоазакраун-соединения с атомом азота сопряжённым с бензольным циклом 8
1. Фенилазакраун-соединсния 9
1.1. Способы синтеза, основанные на конденсации двух фрагментов 9
1.2. Введение макроциклического фрагмента с использованием реакции ароматического нуклеофильного замещения 14
1.3. Способы получения с помощью реакции кросс-сочетания 16
2. Функциональные производные /V-фенилазакраун-соединений 19
2.1. Нитрозо- и аминопроизводные N-фенилазакраун-соединений 19
2.2. Галогенпроизводные ТУ-фенилазакраун-соединений 21
2.3. Формильные производные iV-фенилазакраун-соединений 22
2.4. Азакраунсодержащие бензойные кислоты 25
3. N,N '-Дифенилдиазакраун-соединения 26
3.1. Способы синтеза основанные на конденсации двух фрагментов 26
3.2. Способы получения с помощью реакции ароматического нуклеофильного замещения 29
3.3. Способы синтеза основанные на реакции арилирования диазакраун-соединений 30
4. Функциональные производные N,N '-дифенилдиазакраун-соединений , 31
4.1. Нитро- и аминопроизводные ТЧЛ^-дифенилдиазакраун-соединений 31
4.2. Формильные производные ЛГ.ЛР-дифенилдиазакраун-соединений 32
4.3. Ацильные производные MTV-дифенилдиазакраун-соединений 33
5. Бензоазакраун-соединения 34
5.1. Способы синтеза основанные на конденсации двух фрагментов 34
5.2. Способы получения путём внутримолекулярной циклизацией подандов.. 37
6. Функциональные производные бензоазакраун-со единений 38
6.1. Производные бензоазакраун-соединений по бензольному кольцу 38
6.2. Производные бензоазакраун-соединений по атому азота макроцикла 40
7. Дибензоазакраун-соединения 41
7.1. Дибензомоноазакраун-соединения 41
7.2. Дибензодиаза- и дибензотетраазакраун-соединения 43
7.2.1. Способы синтеза основанные на конденсации двух фрагментов 43
7.2.2. Способы синтеза основанные на конденсации четырёх фрагментов 55
8. Функциональные производные ди бензоазакраун-соединеннй . 56
8.1. Производные дибензоазакраун-соединений по бензольному кольцу 56
8.2. Производные дибензоазакраун-соединений по атому азота макроцикла.. 58
9. Заключение 59
Обсуждение результатов 60
1. Синтез формильных производных бензоазакраун-эфиров 61
1.1. Синтез галогенпроизводных азаподандов 61
1.2. Синтез формилбензоазакраун-эфиров из иодпроизводных азаподандов под действием карбонатов щелочных металлов 63
1.3. Синтез формилбензоазакраун-эфиров из галогенпроизводных азаподандов под действием гидроксидов щелочных металлов и гидрида натрия 69
2. Структура и комплексообразование формилбензоазакраун-эфиров ... 73
2.1. Рентгеноструктурный анализ формилбензоазакраун-эфиров 73
2.2. Спектроскопия ЯМР формилбензоазакраун-эфиров 76
2.3. Квантово-химические расчеты формилбензоазакраун-эфиров 83
3. Синтез нитропроизводных бензоазакраун-эфиров 90
3.1. Превращение нитробензокраун-эфиров в азаподанды под действием метиламина 90
3.2. Стерические эффекты в реакции раскрытия макроцикла нитробензо-15-краун-5-эфира под действием аминов с образованием азаподандов 92
3.3. Синтез нитробензоазакраун-эфиров из галогенпроизводных азаподандов под действием различных оснований 95
4. Структура и комплексообразование нитробензоазакраун-эфиров 100
4.1. Рентгеноструктурный анализ нитро-№метилбензоаза-15-краун-5-эфира.. 100
4.2. Исследование комплексообразования нитробензоазакраун-эфиров
методом ЯМР 1Н спектроскопии 105
5. Заключение 108
Экспериментальная часть 110
1 Раскрытие макроцикла формилбензокраун-эфиров под действием метиламина, синтез хлор- и иодпроизводных азаподандов 111
2. Циклизация галогенпроизводных азаподандов с образованием формилбензоазакраун-эфиров 117
3. Раскрытие макроцикла нитропроизводных бензо- и дибензокраун-эфиров
под действием аминов 125
4. Синтез хлор и иодпроизводных азаподандов 130
5. Циклизация галогенпроизводных азаподандов с образованием нитробензоазакраун-эфиров 134
6. Рентгеноструктурный анализ, — титрование, квантово-химические расчёты бензоазакраун-эфиров 138
Выводы 141
Приложение 143
Список литературы
- Способы синтеза, основанные на конденсации двух фрагментов
- Галогенпроизводные ТУ-фенилазакраун-соединений
- Способы синтеза основанные на реакции арилирования диазакраун-соединений
- Ацильные производные MTV-дифенилдиазакраун-соединений
Введение к работе
Краун-соединения обладают выраженной способностью селективно связывать ионы металлов, органические катионы и нейтральные молекулы посредством мультидентантной координации с ними гетероатомов, входящих в состав макроцикла. Эта способность лежит в основе использования краун-соедикений в качестве селективных лигандов, в том числе флуоресцентных и фотохромных, для катионов металлов, для экстракции и разделения катионов металлов, в транспорте ионов через мембраны, в ионселективных электродах, в качестве межфазных катализаторов и синзимов, моделирующих ферментативную активность и т. д. Основными факторами влияющими на прочность комплексов краун-соединений с катионами металлов являются размер полости макрогетероцикла; количество, природа и взаимное расположение гетероатомов в макроцикле; жёсткость структуры макрогетероцикла; природа растворителя и природа противоиона.
С точки зрения использования фрагментов краун-соединений в составе фоточувствительных лигандов особый интерес представляют те из них, в которых атом азота находится в сопряжении с хромофором. В настоящее время наибольшее распространение для этих целей получили производные фенилазакраун-эфиров, которые имеют один существенный недостаток. Их константы комплексообразования с ионами металлов невысоки. В этом отношении бензаннелированные производные азакраун-эфиров могут иметь существенные преимущества. Однако производные 1-аза-2,3-бензокраун-эфиро в относятся к малоизученному типу краун-эфиров, большинство функциональных производных которых практически недоступны, несмотря на простое строение. Их методы синтеза основаны исключительно на так называемой конденсации 1 + 1 (построении макроцикла из двух ациклических фрагментов), - которая позволяет получать 1-аза-2,3-бензокраун-соединения только с низкими выходами. Методы синтеза, основанные на циклизации подходящего линейного предшественника (подаида) в химии 1-аза-2,3-бензокраун-соединений не используются из-за практической недоступности исходных соединений.
Ранее в лаборатории синтеза и супрамолекулярной химии фотоактивных соединений ЦФ РАН был разработан метод синтеза азотсодержащих подандов из формильных производных бензокраун-эфиров под действием аминов и продемонстрирована на одном примере возможность получения из азаподанда формильного производного 1-аза-2,3-бензокраун-эфира.
Целью настоящей работы стала разработка новой методологии синтеза, наиболее ценных благодаря большому синтетическому потенциалу, формильных и нитропроизводных
бензоазакраун-эфиров, основанной на ступенчатой трансформации макроцикла доступных производных бензокраун-эфиров через промежуточное образование азотсодержащих подандов, а также изучение структуры и комплексообразующей способности полученных макроциклических лигандов с катионами аммония, щелочных и щелочноземельных металлов.
R = Me,H;X = CHO,N02
Отличительная особенность таких соединений состоит в сопряжении атома N с бензольным циклом и расположении формильной или нитрогруппы в пара-положении к этому гетероатому, что обеспечивает возможность их дальнейшей модификации в перспективные фоточувствительные лиганды.
Автор выражает признательность к.х.н. А. И. Ведерникову, Н. А. Курчавову (Центр фотохимии РАН), K.X.H. Ю. А. Стреленко (Институт органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН) за помощь в исследовании полученных соединений методом ЯМР спектроскопии, К.Х.Н. В. Г. Авакяну (Центр фотохимии РАН) за проведение квантово-химических расчетов формильных производных бензоазакраун-эфиров, проф. Л. Г. Кузьминой, К.Х.Н. А. В. Чуракову, к.х.н. Н. А. Катаевой (Институт общей и неорганической химии им. Н, С. Курнакова РАН), Prof. J, А. К. Howard (Chemistry Department, Durham University, UK) за проведение ренлтеноструктурного анализа бензоазакраун-эфиров, студентам М. В. Чураковой, А. Ю. Турчанову, В. Е. Красновскому (Центр фотохимии РАН) за помощь в синтезе нитропроизводных азаподандов и бензоазакраун-эфиров.
Данная работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проекты № 97-03-33033, 00-03-32896, 03-03-32177, 03-03-32929), фонда INTAS (грант 2001-0267), Министерства науки и технологий РФ и Российской академии наук.
Способы синтеза, основанные на конденсации двух фрагментов
Краун-эфиры, в которых более двух атомов кислорода заменены на атомы азота называются азакраун-соединениями. Для краун-эфиров с одним или двумя атомами азота применимы названия как азакраун-эфиры, так и азакраун-соединения. В литературе наряду с Международной часто используют два типа номенклатуры для азакраун-соединений. Первая была предложена Педерсоном в 1967 году [1]. По ней общее число звеньев макроцикла (размер макроцикла) указывается вначале, затем идёт слово "краун", потом даётся общее количество гетероатомов. Позиции атомов азота нумируются. Например, 1,10-диаза-18-краун-б-эфир. Вторая номенклатура была предложена Бушем в 1972 году [2]. По ней размер макроцикла даётся в квадратных скобках, затем следует тип гетероатомов и их число. Например, [15JN40 или [14JN4 (этот макроцикл часто называют цикламом).
Интерес к синтезу азакраун-соединений не ослабевает. Диазакраун-соединения являются важными полупродуктами в синтезе криптандов, В связи с тем, что азакраун-соединения обладают комплексообразующими свойствами, которые являются промежуточными между свойствами краун-эфиров, прочно связывающих ионы щелочных и щелочноземельных металлов, и свойствами цикламов, образующих прочные комплексы с ионами тяжелых и переходных металлов, они представляют значительный интерес для исследователей во многих областях.
С точки зрения использования фрагментов азакраун-соединений в составе фоточувствительных лигандов особый интерес представляют те из них, в которых атом азота находится в сопряжении с хромофором. В связи с этим и с поставленными в диссертационной работе задачами мы рассматривали в литературном обзоре азакраун-соединения, в которых хотя бы один атом азота макроцикла находится в сопряжении с бензольным циклом.
В литературе имеется ряд обзоров посвященных методам синтеза азакраун-соединений. Среди них наиболее значимые [3-5]. Обзоры [3] и [4] охватывают периоды с 1967 по 1980 год и с 1981 по 1987 год соответственно и описывают синтез азакраун-соединений, содержащих в качестве гетероатомов только атомы азота. Наиболее полный и обстоятельный обзор, содержащий сведения по синтезу азакраун-соединений с различными наборами гетероатомов, был представлен Брэдшоу и сотрудниками в 1993 году в монографии [5]. Однако, в существующих на сегодняшний день обзорах тема синтеза азакраун-соединений, в которых хотя бы один атом азота макроцикла находится в сопряжении с бензольным циклом, не выделяется в отдельный раздел и в настоящее время не существует сколько-нибудь полных сведений по рассматриваемым объектам. Мы исключили из рассмотрения любые азакраун-соединения, содержащие в своем составе более двух фенильных групп или аннелированных бензольных фрагментов, а также любые гетероароматические фрагменты. За рамками рассмотрения остаются также элементоорганические — фосфор-, мышьяк-, селенсодержащие и металлоорганические азакраун-соединения, а также высокомолекулярные соединения (полимеры), содержащие фрагменты фенилаза- или бензоазакраун-соединений. Все эти соединения не представляют интереса с точки зрения синтеза на их основе фоточувствительных лигандов.
Таким образом, данный обзор посвящен синтезу и химии азакраун-соединений имеющих макроциклы различного размера начиная с наименьшего девятичленного и содержащих три и более гетероатомов. Рассматриваемые азакраун-соединения содержат в своём составе один или два фенильных или аннелированных opmo-фениленовых фрагментов, связанных с макроциклом через один или два атома азота. При этом в качестве остальных гетероатомов макроцикла могут быть атомы О, S и N. Несколько примеров посвящено синтезу и модификации бензоаннелированных криптандов. Обзор охватывает период начиная с открытия азакраун-соединений в конце 60-ых годов прошлого века по настоящее время,
Существуют три основных подхода к синтезу фенилазакраун-соединений. В основе первого лежит реакция конденсации двух фрагментов, в основе второго - реакция ароматического нуклеофильного замещения, в основе третьего - реакция кросс-сочетания.
Способы синтеза, основанные на конденсации двух фрагментов Одним из самых распространённых способов синтеза iV-фенилазакраун-соединений является реакция конденсации Л -фенилдиэтаноламинов или их производных с олигоэтиленгликолями, их производными, аза- и тиааналогами под действием оснований [6-22]. Таким способом Фёгтле и Дике впервые синтезировали незамещённые по бензольному кольцу Лг-фенилаза-15(18)-краун-5(б)-эфиры [6,7].
JV-Фенилазакраун-эфиры были получены конденсацией диэтаноламинов с дихлоридами под действием гидроксида натрия в диоксаке или с дитозилатами под действием гидрида натрия в тетрагидрофуране [6-8]. 2 -Метокси, 4 -метокси-, 4 -метил-, 4 -хлор- и 4 -нитрофенилазакраун-эфиры были синтезированы конденсацией диэтаноламина с димезилатами или с дитозилатами под действием гидрида натрия [9-12], а 3 -нитрофенилаза-15-краун-5-эфир — конденсацией диэтаноламина с дитозилатом под действием mpem-бутилата натрия [13].
Фенилполитиаазакраун-соединения, содержащие от 2 до 4 атомов серы в составе макроцикла, были получены реакцией конденсации дитиолов с дигалогенидами в присутствии карбоната цезия в качестве основания в диметилформамиде [20-22]. Авторы отмечают, что при синтезе дитиааза-9-краун-З-соединения было выделено небольшое количество продукта 2+2 конденсации обоих реагентов - дифенилтетратиадиаза-18-краун-б-соединенне, хотя для предотвращения конденсации этого типа реакцию проводили в условиях высокого разбавления [20]. Более высокие выходы тритиааза-12-краун-4- и тетратиааза-15-краун-5-соединений по сравнению с дитиааза-9-краун-З -соединением были объяснены большим стерическим напряжением последнего.
Галогенпроизводные ТУ-фенилазакраун-соединений
Снятие тозильных групп с атомов азота в диазакраун-со единении 34 (R = NHTs) было проведено под действием нафталенида натрия в тетрагидрофуране в мягких условиях [93]. Выход полученного диамина составил 70%.
Серия макроциклических Л/,іУ-дифенилдиазаолигометилендиамидов 35 была получена конденсацией дифенилдиаминов, содержащих различное количество метиленовых групп, с дихлорангадридами дикарбоновых кислот в присутствии триэтиламина в бензоле в условиях высокого разбавления [97,98], Эти диамиды, введённые в мембраны из поливинилхлорида, показали высокую селективность к ионам Li+. Схема МеСЮС—\_У NH HN- -СООМе МеООС_ / \,СООМе
Некоторые производные Л ЛГ-дифенилдиазакраун-соединений с электроноакцепторными заместителями, находящимися в пара- и ортио-положениях бензольного кольца, были получены реакцией нуклеофильного ароматического замещения [39,40,95,99]. Процедура Л Л -диарилирования заключается в реакции диазакраун-эфиров с активированными арилгалогенидами.
Конденсацией диаза-18-краун-6-эфира с 2-хлор-3,5-динитробензофеноном или с метиловым эфиром 4-хлор-3,5-динитробензойной кислоты в бензоле в присутствии пиридина были получены соответствующие дифенилдиазакраун-эфиры с высокими выходами [39].
Диацильные производные дифенилдиазакраун-эфиров были получены конденсацией диаза-18(15)-краун-6(5)-эфиров с яардг-фторпропиофеноном в присутствии фторида тетрабутиламмония с выходами 25 и 28% соответственно [95].
Взаимодействием диаза-15-краун-5-эфира с 2-фтор-5-нитроанизолом [40] и диаза-18-краун-6-эфира с «а/гя-фторнитробензолом [99] в пиридине были синтезированы ди(4 -ацетамидо)-ди(2 -метокси)-Лг,ЛГ-дифенилдиазакраун-эфир и динитродифенилдиазахраун-эфир.
Дифенилдиаза-18(15)-краун-6(5)-эфиры, содержащие в о/мю-положениях нитро-группы, а в /шра-положении — трифторметильные, были получены взаимодействием диазакраун-эфиров с соответствующим хлоридом в присутствии три этил амина в тетрагидрофуране в жёстких условиях (при высоком давлении 8 кбар) с высокими выходами [100,101].
Редко встречающийся в литературе способ синтеза дифенилдиазакраун-эфиров основан на создании фенильных остатков в уже существующей структуре диазакраун-эфира.
Так, дифенилдиазакраун-эфиры, содержащие орто- и дге/ид-метоксигруппы в бензольных циклах были получены восстановлением краунсодержащих иара-бензохинонов 36 водородом в присутствии палладия в качестве катализатора [40,102,103]. В свою очередь соединения 36 были синтезированы взаимодействием /лзра-бензохинона с диазакраун-эфирами.
Функциональные производные //.ТУ-дифенилдиазакраун-соединений получают также как и функциональные производные Л фенилазакраун-соединений либо в результате синтеза ЛОДР-дифенилдиазакраун-соединений (синтез галогенпроизводных, метокси-, метильных, ацильных, нитропроизводных) описанных выше, либо с помощью реакции электрофильного ароматического замещения или трансформацией одних функциональных групп в другие в уже полученных ЛГ./У-дифенилдиазакраун-соединениях (см. ниже),
Восстановлением нитропроизводных дифенилдиазакраун-эфиров водородом в присутствии катализатора были получены соответствующие аминопроизводные [99]. ОНС Региоселективное деметилирование эфиров в о/гтоположениях по отношению к формильным группам в соединении 39 (R = ОМе) под действием трихлорида бора дало салициловый диальдегид 41 [40,102,103]. Диальдегид 41 был использован для синтеза флуоресцентных реагентов на ионы Na+ и К+. Схема 54 Реакцией конденсации диформильных производных //,Лг -дифенилдиаза-18-краун-6-эфира и Л ЛГ-дифенилтетратиадиаза- -краун-б-соединения 40 с динитротрифторметил-фенил гидразин ом были получены соответствующие гидразоны [57].
Ненасыщенные кетоны 42 были синтезированы превращением пропиопильных групп соединений 43 (получение 43 см. схему 46) через диселениды 44 [95]. Еноляты, полученные депротонированием 43 под действием диизопропиламида лития, реагировали с фенилселеншіхлоридом в мягких условиях. Окисление диселенидов 44 NaIC 4 проходило с элиминированием селеноорганических остатков, что привело к образованию соединений 42, взаимодействием которых с арилгидразинами были получены флуоресцентные индикаторы на ионы Na+ и К+.
Способы синтеза основанные на реакции арилирования диазакраун-соединений
Описанные в литературе немногочисленные примеры дибензомоноазакраун-эфиров, в которых атом азота находится в сопряжении с двумя бензольными циклами, были получены двумя способами [118,119].
Первый способ состоит в конденсации диола 57 с производными олигоэтиленгликолей в присутствии оснований. Конденсацию с дитозилатами проводили в присутствии карбоната цезия в ацетонитриле [118], с дигалогенидами и дитозилатом (n = 3) в присутствии карбоната калия (с добавлением каталитических количеств иодида калия в случае дихлоридов) в различных растворителях, при этом наиболее высокие выходы продуктов были получены в циклогексаноне [119]. Добавление LiBr в качестве темплатной соли при синтезе дибензомоноаза-12-краун-4-эфира увеличило выход с 8% до 30%. В процессе реакции циклизации 57 (R.1 = СНО, СОМе) происходит снятие формильной и ацетильной групп с образованием макроциклов 58 со вторичной аминогруппой в каждом случае. Формилированием 58 (п = 3, R3 — Н) муравьиной кислотой и ацилированием уксусным ангидридом были получены JV-формил- и ІУ-ацетилпроизводньїе дибензоазакраун-эфиров с выходами 60 и 76% соответственно. Обработка полученных соединений карбонатом калия в циклогексаноне в условиях получения 58 ие привела к снятию ни формильиой, ни ацетильной групп.
Второй способ получения дибензомоноазакраун-эфиров состоит во внутримолекулярной циклизации поданда 59 в присутствии карбоната калия и бромида меди(І) в жёстких условиях (даутерм, 220С) [119]. Были выделены два продукта 60 и 61. Соединение 61 может быть получено также формилированием 60 муравьиной кислотой.
Дибензодиазакраун-соединение 62, в котором только один атом азота находится в сопряжении с бензольным циклом, было получено реакцией конденсации соответствующего ЛУУ-дитозилпроизводного диамина с дибромметаном под действием н-бутилата натрия в диметилформамиде [120]. Попытки детозилирования соединения 62 под действием конц. H2SО4 оказались неудачными.
Дибензоазакраун-соединение 63, являющееся производным тиомочевины, было синтезировано взаимодействием соответствующего диамина с дисульфидом углерода в пиридине с использованием иода в качестве катализатора [121].
В основе построения макроцикла описанных в литературе дибензоазакраун-соединений, содержащих два или четыре атома азота сопряжённых с бензольными циклами, лежит реакция конденсации из двух фрагментов. Описаны лишь отдельные примеры синтеза дибензотетраазакраун-соединений из четырёх фрагментов с помощью конденсаци 2+2.
Способы синтеза основанные на конденсации двух фрагментов Одним из распространённых способов синтеза дибензодиазакраун-соединений является алкилирование соответствующих диаминов, полученных из о/лио-нитрофенолов, или Л У-производных диаминов путём реакции конденсации их с полиметиленовыми производными, производными олигооэтиленгликолей и азааналогов олигоэтиленгликолей под действием оснований [109,122-127].
Дибензодиазакраун-соединения 64 и 65 были получены с хорошими выходами реакцией конденсации NJV -производных диаминов с полиметиленовыми производными под действием и-бутилата натрия [122,123]. Снятие тозильных групп в соединении 64 проводили нагреванием в конц. H2SO4 (выход 89%). Дибензодиазакраун-соединения 66 были получены с низкими выходами как при прямом алкилировании дигидрохлорида диамина 67, так и при алкилированиии его дитозилъного производного 68 соответствующими дигалогенидами под действием карбонатов щелочных металлов [124]. Во втором случае тозильные группы после алкилирования удалялись действием нафталенида натрия в диметоксиэтане. Дибензодиазакраун-соединения 69 были синтезированы реакцией конденсации ЛуУ-дитозильного производного диамина с дитозилатами пропилен- или бутил енгликол ей при нагревании в диметилформамиде [125]. Детозилирование конц. H2SC»4 оказалось успешным только в случае
Конденсацией диамина, содержащего //-ацетильные защитные группы, с дихлоридом диэтилен гликоля под действием гидрида натрия было синтезировано дибензодиаза-18-краун 6-соединение 70 с выходом 11% [126]. Схема 83
В аналогичных условиях из соответствующих диамина и дитозилата было получено динитропроизводное дибензодиаза-30-краун-10-соединение, содержащее ЛГ-метильные заместители [127].
В одной из ранних работ дибензодиаза-, триаза- и тетрааза-18-краун-б-соедшіения были получены конденсацией дитозил- или димезилдиамидов 71, с соответствующими дитозилатами под действием mpem-бутилата калия в /ире/и-бутиловом спирте [109]. Наилучшим методом снятия сульфонамидных групп с атомов азота макроциклов было нагревание их со смесью ледяной уксусной кислоты и НВг в феноле. При этом образовывались небольшие количества продуктов бромирования по бензольным циклам краун-соединений, которые удаляли восстановлением гидразином на палладиевом катализаторе.
Ацильные производные MTV-дифенилдиазакраун-соединений
Представляло интерес детально исследовать ключевую стадию синтеза бензоазакраун-эфиров 5а-с — реакцию циклизации 4а—с. Можно было предположить, что она протекает или в результате внутримолекулярной реакции ІУ-алкилирования вторичной аминогруппы с образованием макроциклической соли аммония 8 (путь А), или через промежуточное образование аниона 9 (путь Б), который образуется под действием основания в результате отрыва протона от аминогруппы. В первом случае реакция завершается депротонированием соли аммония 8 под действием основания. Во втором происходит внутримолекулярное нуклеофильное замещение в 9 отрицательно заряженным атомом азота атома иода с образованием макрогетероцикла (схема 6).
При реализации пути А можно ожидать длительного протекания реакции, поскольку атом азота в йодидах 4а-с малоактивен в реакции //-алкилирования из-за того, что его неподеленная электронная пара находится в сопряжении с электроноакцепторной формильной группой. В рамках этого варианта образование 5а-с и ба-с можно объяснить одновременным протеканием реакций iV-депротонирования и JV-деметилирования. Последняя реакция встречается в ряду замещенных солей аммония [173,174]. С другой стороны, при осуществлении пути Б наличие в 4а-с акцепторной формильной группы должно облегчать образование аниона 9. Реакция циклизации с промежуточным образованием аниона, если только он образуется в достаточном количестве, очевидно, должна идти быстро в силу большей нуклеофильности отрицательно заряженного атома азота по сравнению с нейтральным. Кроме того, следовало бы ожидать проявления положительного или отрицательного темплатного эффекта [175] катиона металла, который может выполнять роль противоиона для аниона 9. Путь Б имеет право на существование при обсуждении случаев селективного образования 5а-с, поскольку протекание реакции непосредственного (без предварительного протонирования 5) элиминирования метальной группы под действием основания с образованием ба-с представляется маловероятным.
Для накопления достаточного количества данных, которые позволили бы нам сделать обоснованный выбор механизма циклизации, была проведена серия эксперментов в сопоставимых условиях в течении времени 150 ч), в большинстве случаев недостаточного для полного превращения 4а-с в продукты реакции. Данные о степенях превращения 4а-с и выходах бензоазакраун-эфиров 5а-с представлены в таблице 1.
Было найдено, что степени превращения иодпроизводных азаподандов и выходы Л -метилбензоазакраун-эфиров 5 последовательно уменьшаются с увеличением длины олигоэтиленгликолевой цепочки в 4. Такой результат является ожидаемым в ситуации, когда значение стерического напряжения для образования макроцикла не является определяющим, а тем платное влияние катиона металла слабо выражено. Действительно, размер катиона металла (за исключением Cs+) не оказывает существенного влияния на реакцию циклизации подандов 4а-с, т. к. их степени превращения и выходы Л -метилбензоазакраун-эфиров 5а-с сопоставимы для различных карбонатов металлов. В случае CS2CO3 мы столкнулись с выраженным негативным эффектом воздействия на реакцию циклизации, поскольку наблюдалось сильное осмоление реакционной смеси, которое привело к низким выходам 5а,Ь, а краун-эфир 5с вообще не был обнаружен среди продуктов реакции. Вместо него были выделены продукт элиминирования HI - виниловый эфир 10с (14%) и цианид 11 (18%) (схема 7), который образовался, по-видимому, в результате реакции конденсации возникающего первоначально 5с с ацетонитрилом, используемым в качестве растворителя. Согласно константе спин-спинового взаимодействия (КССВ) lJmpaHc= 16.5 Гц [176] для олефиновых протонов, продукт 11 имеет транс-конфигурацию. Таблица 1. Циклизация иодидов 4а-с в бензоазакраун-эфиры 5а-с и ба-с в отсутствии и под действием М2СО3 [а].
В MeCN, 100 С (запаянная ампула) в течении150 ч.[Ь] Соотношение и выходы продуктов реакции найдены из спектров ЯМР н смеси 5 и 6. [с] В расчёте на вступивший в реакцию иодид 4а-с.[d] В присутствии БДН.[е] В течении 350 ч для 4Ь и 500 ч для 4с. Соотношение и выходы продуктов реакции найдены после хроматографического разделения смеси 5 и 6.
Протекание побочных процессов мы связываем с большей основностью СэгСО по сравнению с остальными карбонатами щелочных металлов. Действительно в работе [116] образование 10с (наряду с образованием 2с) было описано при кипячении соответствующего тозилата с КОН в диоксане.
