|
|
|
Главная --> Справочник терминов Шестичленных азотсодержащих Наглядное представление о промежуточном активированном комплексе возникает при рассмотрении концепции циклического электронного переноса. В ее основе лежит представление об общем сдвиге электронов в ходе реакции без образования промежуточных соединений. Переход электронов совершается одновременно для всех членов цикла (пуш-пулльный механизм). Циклы могут быть самых различных размеров, но чаще всего встречаются шестичленные, что, видимо, связано с устойчивостью шестичленных ароматических систем. Циклический перенос как бы создает Наличие в целевой молекуле шестичленного цикла вовсе не обязательно означает, что нужно в первую очередь рассматривать стандартные методы построения таких циклов (скажем, реакцию Дильса—Альдера или аннслиро-вание по Робинсону). Полезно помнить об альтернативной возможности, а именно о трансформациях шестичленных ароматических циклов с помощью восстановления по Берчу или каталитического гидрирования. Такой подход обладает двумя стратегически важными достоинствами. Во-первых, при этом отпадает необходимость создания скелета шестичленного цикла. Во-вторых, может резко упроститься задача введение в цикл функциональных и других заместителей, поскольку получение соответствующих производных в Наличие в целевой молекуле шестичленного цикла вовсе не обязательно означает, что нужно в первую очередь рассматривать стандартные методы построения таких циклов (скажем, реакцию Дильса—Альдера или аннслиро-вание по Робинсону). Полезно помнить об альтернативной возможности, а именно о трансформациях шестичленных ароматических циклов с помощью восстановления по Берчу или каталитического гидрирования. Такой подход обладает двумя стратегически важными достоинствами. Во-первых, при этом отпадает необходимость создания скелета шестичленного цикла. Во-вторых, может резко упроститься задача введение в цикл функциональных и других заместителей, поскольку получение соответствующих производных в Пиридин — простейший из шестичленных ароматических гете- Из шестичленных ароматических гетероциклов мы рассмотрим лишь Реакции внедрения по связи С—Н нитренов, — частиц с моновалентным, шестиэлектронным нейтральным атомом азота, обычно генерируемых при термолизе или фотолизе азидов (RNa -> RN + N2) или при дезоксигенировании нитрогруппы, — были использованы на ключевой стадии синтеза некоторых пя-тичленных и шестичленных ароматических соединений. В общем виде ор/ио-хинодиметанов происходит значительно легче, если степень двоесвязности ор/ио-атомов углерода в предшественнике выше. Так, в случае пятичленных гетероароматических соединений легче образуются 2,3-хино-диметаны, а не их 3,4-аналоги. В действительности, для 3,4-хинодиметанов может быть написана резонансная структура, имеющая бирадикальный характер, и, следовательно, обладающая высокой энергией. В случае i шестичленных ароматических соединений, например, хинолина [17], легче образуются 3,4-хинодиметаны, а не 2,3-аналоги. Это связано с тем, что при ; 3,4-хинодиметанов не происходит потери в резонансной стабили-[ второго цикла. по легкости, с которой они вступают в реакции электрофильного I, занимают промежуточное положение между пиридинами, с одной стороны, и пирролами, тиофенами и фуранами, с другой: наличие электроноак-цепторной иминной группы оказывает влияние на пятичленные ароматические гетероциклы такое же, как и в шестичленных ароматических структурах (т. е. такое же, как при сравнении бензола с пиридином, гл. 4). Порядок реакционной способности: пиррол > фуран > тиофен справедлив и для азолов, хотя i основного атома азота усложняет такое сравнение. Региоориентация фильной атаки становится более ясной при сравнении «характера» положений цикла: активированного в пятичленных циклах и дезактивированного подобно а- и у-положениям в пиридине. Наличие в целевой молекуле шестичленного цикла вовсе не обязательно означает, что нужно в первую очередь рассматривать стандартные методы построения таких циклов (скажем, реакцию Дильса—Альдера или аннелиро-вание по Робинсону). Полезно помнить об альтернативной возможности, а именно о трансформациях шестичленных ароматических циклов с помощью восстановления по Берчу или каталитического гидрирования. Такой подход обладает двумя стратегически важными достоинствами. Во-первых, при этом отпадает необходимость создания скелета шестичленного цикла. Во-вторых, может резко упроститься задача введение в цикл функциональных и других заместителей, поскольку получение соответствующих производных в В дальнейшем материал излагается по возможности в той же последовательности, как это было сделано для шестичленных ароматических систем, содержащих один гетероатом (ср. стр. 46—73). Однако следует отметить, что некоторые классы соединений с двумя гетероатомами не существуют вообще, в других случаях не известны их реакции. Например, известны лишь дибензопроизвод-ные ионов оксазония и тиазония (т. е. феноксазония и фенотиазо-ния). Это неудивительно, так как ионы пирилия и тиапирилия неустойчивы. Можно предположить, что с введением второго гетеро-атома неустойчивость системы возрастает. Оксазоны и тиазоны, как известно, существуют, но по сравнению с пиронами и даже тиапиронами они мало изучены. Таким образом, большинство примеров взято из химии азинов; широко исследованы диазины и бен-диазины, в меньшей степени —• диазоны, диазиниевые соли, триа-зины и тетразины. Химия пятичленных ароматических колец с двумя или более гетероатомами подобна химии пяти-. и шестичленных ароматических соединений, содержащих один гетероатом. Так, в азолахэлек-трофильные агенты атакуют свободные электронные пары атомов азота, связанных кратными связями (ср. пиридин), а не электронные пары атомов азота NH-групп или атомов кислорода и серы (ср. пиррол, фуран, тиофен). Углеродные атомы азольных колец могут подвергаться атаке нуклеофильными, электрофильными и свободнорадикальными агентами. Тиазольное, имидазольное и пи-разольное ядра высокоароматичны, и обычно при нарушении ароматического секстета вещество легко вновь ароматизуется. Изо-ксазольное и особенно оксазольное ядра менее ароматичны. Реакции катионов пятичленных колец, содержащих два гетероатома (166; Z, Z'= О, S, NR), аналогичны реакциям катионов пириди-ния,пирилия и тиапирилия. Спектры шестичленных азотсодержащих гетероциклических соединений (пиридин, хинолин) мало отличаются от спектров соответствующих углеводородов. Однако в их спектрах наблюдается повышение интенсивности длинноволновой полосы поглощения и сглаживание ее колебательной структуры. Например, пиридин имеет два максимума поглощения: при Хтах =195 нм (е = 7500) и А,тах = = 250 нм (е = 2000). Замена в ароматическом цикле группы =СН на =N приводит к появлению электронного перехода п -*л*, который, однако, обнаруживается в виде «плеча» только в парообразном состоянии, так как в растворах эта полоса перекрывается более интенсивной полосой п -> л*-перехода. 65. Обзоры по замещению в пиридинах и других шестичленных азотсодержащих ароматических циклах см.: Аксельрод, Березовский.— Усп. хим., Расщепление аминоксидов, приводящее к алкену и гидро-ксиламину, называют реакцией Коупа (не следует путать с перегруппировкой Коупа, см. реакцию 18-36). Этот процесс также можно рассматривать как альтернативу реакциям 17-6 и 17-7 [192]. Обычно в реакцию вводят смесь амина и окисляющего агента (см. реакцию 19-29) и аминоксид не выделяют. Реакция идет в мягких условиях, поэтому побочные реакции незначительны, а образующиеся олефины обычно не перегруппировываются, так что реакция служит удобным методом получения многих олефинов. Однако этим методом не удается провести раскрытие шестичленных азотсодержащих гетероциклов, хотя пятичленные циклы и циклы от 7- до 10-членных подвергаются раскрытию [193]. Скорость реакции повышается с увеличением размера а- и (3-заместителей [-194]. Реакцию можно провести при комнатной температуре в сухом ДМСО или ТГФ [195]. Элиминирование представляет собой стереоселективный син-про-цесс ,[196] и осуществляется по механизму EI через пятичленное переходное состояние: В этом разделе рассматривается лишь нитрование простейших гетероциклических соединений, -обладающих ароматическим характером: нитрование пятичленных гетероциклических соединений—фурана, пиррола и тиофена, а также важнейших шестичленных азотсодержащих гетероциклических соединений—пиридина и хинолина. Наряду с п ->п*- переходами, наиболее типичными для ароматических молекул, в шестичленных азотсодержащих гетероциклах (азинах) появляются более длинноволновые полосы.поглощения и-> л-переходов, отвечающие переносу одного из электронов несвязывающей (pN- орбитали атома азота на разрыхляющую Ч**- орбиталь. В пиридине полоса X, = 270 нм является по природе и -> п'- полосой и полностью исчезает в кислой среде. Химия производных азета (четырехчленного азотсодержащего гетеро-цикла) до недавнего времени и особенно до 1940 г. привлекала сравнительно небольшое внимание исследователей. Это обстоятельство особенно заметно на фоне многочисленных работ в области пяти- и шестичленных азотсодержащих гетероциклов, в частности пиррола, пиридина и их производных. Для сылш-тетразина подробно изучены электронный [261 и инфракрасный [27] спектры и проведено их сравнение со спектрами других шестичленных азотсодержащих гетероциклических соединений. Химия производных азета (четырехчленного азотсодержащего гетеро-цикла) до недавнего времени и особенно до 1940 г. привлекала сравнительно небольшое внимание исследователей. Это обстоятельство особенно заметно на фоне многочисленных работ в области пяти- и шестичленных азотсодержащих гетероциклов, в частности пиррола, пиридина и их производных. Для сылш-тетразина подробно изучены электронный [261 и инфракрасный [27] спектры и проведено их сравнение со спектрами других шестичленных азотсодержащих гетероциклических соединений. Протекание реакции димеризации се-галогензамещенных нитрилов (см. стр. 49) обусловлено тем, что благодаря индуктивному эффекту (наличие в а-положении к функциональной группе электроноакцепторных заместителей) данные нитрилы в условиях взаимодействия с галогеноводородами проявляют не только нуклео-фильную, но и электрофильную реакционную способность. Вместе с тем взаимодействие нитрильных групп может быть вызвано не только полярными, но и стерическими факторами. Так, динитрилы янтарной и глутаровой кислот в эфире или бензоле под действием галогеноводородов подвергаются циклизации с образованием пяти-и шестичленных азотсодержащих циклических соединений, дающих с водой имиды, а с этиловым спиртом карбэтоксиамидины129» 13°. Из реакционной смеси эти гетероциклические соединения выделяются в виде солей, в которых соотношение динитрила и галоге-новодорода составляет 13°»т 1:3 и 1:2. Для солей состава 1:3 предложены следующие формулы: Синтез гетероциклических соединений. Нитрилы, содержащие карбонильные группы, восстанавливаются до аминокетонов и ами-носпиртов в кислой среде в присутствии катализаторов, приготовленных из платиновых металлов и их соединений. Поскольку уже в нейтральной среде наблюдается взаимодействие карбонильных и аминогрупп3, то при наличии благоприятных стерических факторов (особенно в щелочной среде) гидрирование кетонитрилов приводит к образованию пяти- и шестичленных азотсодержащих гетероциклов 3« 77>78. Циклизации с участием тригонального центра относятся главным образом к э/сзо-процессам. Однако существует важная группа эндо-процессов, приводящих к образованию пяти- и шестичленных азотсодержащих гетероциклов. Они основаны на генерировании и взаимодействии с внутренним нуклеофилом иминиевых солей. Простые иминиевые соли эффективно реагируют только с сильными нуклеофилами. Один из примеров реакций такого типа — синтез изохинолинов по Пикте — Шпенглеру (рис. 4.11, в), в котором роль нуклеофила выполняет электроноизбыточное бензольное кольцо. N-Ацилиминиевые соли — более сильные электрофилы, их можно получить несколькими различными способами (обзоры см. [33, 34]). Пример их получения и использования приведён на рис. 4.11, б. Взаимодействие N-ацилиминиевого катиона, полученного при вое-  Чувствительным реактивом Шарикового холодильника Шероховатости поверхности Шестичленных азотсодержащих Шестичленного переходного Частичная конденсация Щелочного характера Щелочному расщеплению |
- |
Навигация