Дипломная работа на тему: Реакции нитронов с нуклеофильными реагентами. Литературный обзор

Введение

Нитроны, как класс соединений, привлекают внимание исследователей на протяжении последних нескольких десятилетий. Это выражается в постоянном поиске новых методов синтеза нитронов, синтезе новых, ранее недоступных представителей этого класса соединений и выявлении структур, обладающих теми или иными практически полезными свойствами и представляющих потенциальный интерес для использования в различных прикладных областях знания.

Традиционно, нитроны широко используются как исходные соединения в разнообразных синтетических стратегиях.1,2 Нитроны находят применение в качестве светочувствительных компонентов различных материалов,3 стабилизаторов красителей и полимеров.4 Кроме того, нитроны обладают широким спектром биологической активности5 и ингибируют радикальные процессы в живых объектах.6 Широта областей применения нитронов делает поиск новых методов синтеза представителей этого класса соединений актуальной синтетической задачей. Сюда же можно отнести и поиск методов химической модификации уже известных представителей этого класса, с целью получения новых производных, содержащих, в частности, различные заместители у -атома углерода нитронной группы.

В последние годы в Лаборатории азотистых соединений НИОХ СО РАН разрабатывается новый подход к синтезу -замещенных нитронов, основанный на обращении традиционной (электрофильной) реакционной способности альдонитронов. Из литературы известно, что метиновый атом водорода в альдонитронах обладает достаточно высокой кислотностью и может быть отщеплён сильным основанием7 с образованием карбаниона, стабилизированного индуктивным эффектом постоянно действующего диполя N-оксидной группы. 8

Карбанионы такого типа в литературе принято называть дипольно-стабилизированными карбанионами.9 Реакции металлированых альдонитронов с электрофильными реагентами позволили бы синтезировать ряд новых, ранее неизвестных соединений данного класса, отличающихся заместителями у -атома углерода нитронной группы, и расширили бы представления об этом классе соединений в целом. До начала работ Лаборатории азотистых соединений в литературе отсутствовали данные об использовании данного подхода с целью химической модификации соединений, содержащих альдонитронный фрагмент.

Недавно было показано, что альдонитроны ряда 3-имидазолин-3-оксида, пирролин-1-оксида, 2Н-имидазол-1-оксида и 2Н-имидазол-1,3-диоксида металлируются литийдиизопропиламидом и вторичным бутиллитием и вступают далее в реакцию с электрофильными реагентами, в частности, с карбонильными соединениями ( альдегидами и кетонами).10

Данная работа является продолжением исследования реакций литиированных производных нитронов с электрофильными реагентами.

Цель представленной работы

- на примере циклических альдонитронов различного стороения изучить синтетические возможности данного подхода к синтезу -замещённых нитронов и его ограничения.

В представленной дипломной работе были изучены реакции -литиированных производных циклических альдонитронов с ,-ненасыщенными карбонильными соединениями, N,N-дизамещенными амидами, хлорангидридами кислот, алкилгалогенидами. Кроме того, была исследована возможность использования данного подхода для синтеза нитронов, содержащих связь -углерод-гетероатом. В литературе описано всего лишь несколько примеров синтеза нитронов такого типа. В работе также была исследована возможность использования 5,5-диметилпирролин-1-оксида, содержащего, наряду с альдонитронной группой, активную метиленовую группу, в последовательности реакций литиирование - электрофильное замещение, и подобраны условия селективного проведения реакции по альдонитронной группе.

Поскольку до последнего времени одним из наиболее распространенных подходов к модификации соединений, содержащих нитронную группу, являлся подход, основанный на реакциях нитронов с нуклеофильными реагентами, первый литературный обзор будет посвящен превращениям именно такого типа.

Поскольку один из разделов дипломной работы посвящён синтезу нитронов, содержащих, в частности, связь -углерод-металл, целью написания второго литературного обзора является попытка раскрыть синтетические возможности полученных нами соединений.

Оглавление

- Введение3

- Реакции нитронов с нуклеофильными реагентами. Литературный обзор

- Реакции с С-нуклеофилами

- Реакции с Мg-органическими соединениями

- Реакции с Li - органическими соединениями

- Реакции пространственно-затруднённых нитронов с металлоорганическими реагентами

- Реакции металлоорганических соединений с нитронами, содержащими другие функциональные группы

- Реакции с анионами С-Н кислот

- Присоединение нуклеофильных реагентов к хиральным нитронам

- Взаимодействие с элеметоорганическими соединениями

- Взаимодействие -литиированных альдонитронов с С-электрофилами

- Взаимодействие с а,b-ненасыщенными карбонильными соединениями

- Взаимодействие с карбонильными соединениями

- Взаимодействие литиированных производных нитронов, содержащих подвижные атомы водорода, с карбонильными соединениями

- Взаимодействие с алкилгалогенидами

- Синтез а-гетероатомзамещённых нитронов

- Органические производные олова и ртути как синтетические эквиваленты карбанионов и их синтетические возможности. Литературный обзор

- Оловоорганические соединения

- Ртутьорганические соединения

- Синтез а-гетероатомзамещённых нитронов

- Реакции металлированного производного 3,3-диметил-3,4-дигидроизохинолин-2-оксида с галогенсодержащими электрофильными реагентами

- Экспериментальная часть

- 5. Выводы. 59

- 6. Список литературы. 60

- Приложения

Заключение

1. -Литиированные производные альдонитронов 1,2,2,5,5-пентаметил-3-имидазолин-3-оксида, 3,3,5,5-тетраметилпирролин-1-оксида и 3,3-диметил-3,4-дигидроизохинолин-2-оксида реагируют с а,b-ненасыщенными карбонильными соединениями по типу 1,2-нуклеофильного присоединения.

2. Реакции литиированных альдонитронов 1,2,2,5,5-пентаметил-3-имидазолин-3-оксида и 3,3,5,5-тетраметилпирролин-1-оксида с PhSeSePh, Ph2P(О)Сl и Et3GeСl приводят к образованию, соответственно, а-фенилселенил-, а-дифенилфосфиноил- и а-триэтилгермилзамещенных производных нитронов. Реакция с 1 экв. HgCl2 приводит к образованию 1,2,2,5,5-пентаметил-4-хлоромеркуро-3-имидазолин-3-оксида, а реакция с 0.5 экв. HgCl2 приводит к образованию бис-(1,2,2,5,5-пентаметил-3-имидазолин-3-оксид-4-ил)ртути.

3. Реакция металлированного альдонитрона 2,2,5,5-тетраметил-3-имидазолин-3-оксида, содержащего вторичную аминогруппу, с PhCHO и Et3GeCl с невысоким выходом приводит к (2,2,5,5-тетраметил-3-имидазолин-3-оксид-4-ил)фенилметанолу и 2,2,5,5-тетраметил-4-триэтилгермил-3-имидазолин-3-оксиду.

4. Подобраны условия, позволяющие провести литиирование 5,5-диметилпирролин-1-оксида и последующую реакцию с электрофильными реагентами селективно по альдонитронной группе на фоне активной метиленовой группы.

5. Реакция литиированного производного альдонитрона 1,2,2,5,5-пентаметил-3-имидазолин-3-оксида с TsCl приводит к образованию 1,2,2,5,5-пентаметил-4-хлор-3-имидазолин-3-оксида, а реакция с TsF - к соответствующему 4-толуолсульфонильному производному. Обнаружено неожиданное превращение 1,2,2,5,5-пентаметил-4-хлор-3-имидазолин-3-оксида в 4,4,5,6,6-пентаметил-5,6-дигидро-4Н-пирроло[3,4-с][1,2,5]оксадиазол-1-оксид.

6. Реакция -литиированного производного альдонитрона 3,3-диметил-3,4-дигидроизохинолин-2-оксида с галогенпроизводными (Ph2P(О)Сl, TsСl, PhC(О)Сl и Et3GeCl) проходит с осложнениями, связанными, видимо, со склонностью субстрата и реагентов к процессам одноэлектронного переноса.

Список литературы

- Термин Нитрон произведён от выражения nitrоgеn кеtоnе, чтобы подчёркнуть сходство в химическом поведении нитронов и карбонильных соединений.

- Действительно, из рассмотрения электронных строения нитронов с точки зрения резонанса можно видеть определённое сходство между крайними структурами б нитронов и карбонильных соединений.12 Исходя из такого рассмотрения, можно сделать предположение, что для нитронной, как и для карбонильной группы, должны быть характерны реакции нуклеофильного присоединения по схеме.