2. АССОЦИАЦИЯ ЕНАМИНОВ В ТВЕРДОЙ ФАЗЕ |
165 |
пических исследований енаминов I и III (формулы см. на стр. 151) в дихлорэтане, хлороформе, ацетоне и диметилформамиде см. в работах [85, 89, 93] и более ранних [90, 191].
В ИК-спектрах поглощения в хлороформенных и дихлорэтановых растворах межмолекулярная ассоциация не проявляется. Исключением является система «3-амино-2-метилиндон-1—хло роформ». В этом случае наблюдаются высокие сдвиги частоты vnh по сравнению со спектром в дихлорэтане. В согласии с этим для данной системы найдены самые большие значения теплоты взаимодействия и парциальной мольной теплоты МВС ДНн*енамина с хлороформом, соответствующие связи типа
С=0-"НСС13 (ср. данные табл. 29).
Для всех остальных соединений, в согласии с результатами
измерения величин AQ*'B3 или А #н*, заметные изменения полос
поглощения связей N—Н наблюдаются в диметилформамиде, а для N-незамещенных соединений — также в ацетоне.
В диметилформамиде и ацетоне частоты полос v n h енаминов I и III понижаются на 100—200 см-1 по сравнению с данными для дихлорэтановых растворов (\-Стапд) с одновременным уширением контура поглощения. При этом между среднеарифмети
ческим относительным сдвигом полосы v n h |
'В паре растворите |
лей «диметилформамид—дихлорэтан» [85], |
с одной стороны, |
и величинами теплоты образования МВС енаминов с диметилформамидом, оцененными по данным растворимости, с другой, имеется симбатная зависимость. Она остается в силе как для величин Д # н* упрощенных расчетов [85, 93], так и для данных из таблицы 29.
2. АССОЦИАЦИЯ ЕНАМИНОВ В ТВЕРДОЙ ФАЗЕ
Наличие МВС в твердой фазе инденовых енаминов, так же как и множества других АВК, подтверждается снижением ча стот v n h в спектрах кристаллических образцов по сравнению с соответствующими величинами для растворов [85, 180, 191]. Недавно это удалось показать на прямом опыте, в рентгеногра фических исследованиях [226, 227]. На рисунке 31 приведена проекция структуры енамина 1г на плоскость (100) кристалла.
NHR,
|
R, = Н; R2=C1 (1г) |
О |
R ,=C 6H6; R2 = H (Ilia) |
166 ГЛАВА V. МЕЖМОЛЕКУЛЯРНАЯ АССОЦИАЦИЯ СОПРЯЖЕННЫХ ЕНАМИНОВ
Рис. 31. Проекция структуры 1г на плоскость (100) кристалла (см. работу
■ [226]). -
Молекулы в кристалле располо жены таким образом, что обра
зуют слои, |
параллельные |
плос |
|||
кости |
(010) |
и |
находящи |
||
еся |
друг |
от |
друга |
на |
рас |
стоянии 3,38 А. Проекция одного слоя структуры на кристалло графическую плоскость (010) схе матически представлена на ри сунке 32. В слоях осуществля ется паркетный мотив упаковки молекул.
Внутри каждого слоя моле кулы ассоциированы в ленты, идущие вдоль короткого периода а при помощи МВС длиной 2,85А.
МВ С |
такой же длины образу |
|
ется |
в кристалле |
N-незамещен- |
ного аналога Ша |
[227]. |
|
На рисунке 33 представлена про |
||
екция |
структуры |
енамина Ilia |
Рис. 32. Проекция одного слоя
структуры 1г на плоскость (010) (см.
работу [226]).
2. АССОЦИАЦИЯ ЕНАМИНОВ В ТВЕРДОЙ ФАЗЕ |
167 |
Рис. 33. Проекция структуры Ша на плоскость (010) (см. работу [227]).
на плоскость (010). Молекулы в кристалле расположены так, что инденоновый фрагмент почти перпендикулярен плоскости (ас) и инденоновому фрагменту ближайшей молекулы. Группа
N—Н значительно более экранирована окружающими груп пами; этим можно объяснить меньшую степень взаимодействия
N-замещенных енаминов с растворителем |
по сравнению |
с их |
||||
N-незамещенными аналогами. |
|
|
|
|
|
|
Найденное межатомное |
расстояние N - - 0 в инденовых |
АВК |
||||
по величине близко к длине |
МВС |
типа |
С = 0---HN |
в р-амино- |
||
кйслотах или амидах |
[70, |
117]. |
В |
ассоциатах |
енаминов |
|
■■•H2N—С = С —С = А -" (А = 0 , |
NH) |
по крайней мере одна связь |
||||
N—Н относительно свободна от ассоциации. В ИК-спектрах кристаллических инденовых енаминов типа I обычно наблюдают полосу, относящуюся к колебаниям неассоциированной группы
N—Н [85, 169].
Спектроскопическим методом оценена прочность МВС для целого ряда инденовых енаминов [208] по формуле [31]
Д / / Н = ^ у - • Ю 2 • А \’/Устанд-
Другой способ оценки прочности МВС, основанный на изме рении интегральных интенсивностей полос в колебательных спектрах, для большинства инденовых соединений непригоден из-за малой растворимости соединений и, следовательно, боль шой ошибки эксперимента. Брались следующие соединения:
168 ГЛАВА V. МЕЖМОЛЕКУЛЯРНАЯ АССОЦИАЦИЯ СОПРЯЖЕННЫХ ЕНАМИНОВ
NHR
СбН.
о
R= H (1а) |
«= 1 (V) |
R= H (V illa) |
R =C 6H5 (Ш а) |
я = 2 (XI) |
R= C6H6 (VIII6) |
R= C6H4N 02 (IV) |
|
|
В таблице 30 приводятся полученные оценочные величины ДЯН в кристалле [208] в сопоставлении с некоторыми данными из таблицы 29.
Т а б л и ц а 30 |
ХАРАКТЕРИСТИКИ |
МЕЖМОЛЕКУЛЯРНЫХ |
|
|
АССОЦИАТОВ ИНДЕНОВЫХ ЕНАМИНОВ |
||
|
дян |
Д Я Н * |
|
|
ккал/моль, МВС |
||
Соединение |
ккал/моль |
||
«енамин—диметил- |
|||
|
(в кристалле) |
||
|
формамид» |
||
1а |
-4 ,0 2 |
- 6 ,3 |
|
Ша |
-2 ,6 6 |
- 5 ,5 |
|
IV |
-2 ,6 2 |
— |
|
V |
-3 ,4 7 |
— |
|
XI |
-3 ,0 8 |
— |
|
V illa |
-2 ,7 6 |
— |
|
VIII6 |
-0 ,9 2 |
— |
|
XIV |
-4 ,1 4 |
— |
|
|
|
||
В более поздней работе с использованием несколько иного способа оценки средней полосы связи N—Н исследованы де вять инденовых АВК. Энтальпии образования МВС[ вычислен ные, как и выше, по данным работы [85], для соединений 1а и Ша несколько больше, чем в таблице 30 (табл. 31).
Таким образом, для N-незамещенных соединений 1а и V illa значения теплоты Д # н выше, чем для аналогичных N-фенил-
Т а б л и ц а 31 |
э н т а л ь п и я о б р а з о в а н и я м в с и н д е |
|
|
н о в ы х АВК В КРИСТАЛЛАХ, |
ККАЛ/МОЛЬ |
Заместитель |
I |
III |
R, |
||
С.Н. |
-5,21 |
-4,78 |
а-С10Н7— |
-4 ,8 7 |
-5,04 |
СН, |
-4,53 |
— |
С6Н4С1-л |
-4,96 |
-5.21 |
С6Н4ОСМг /г |
-5,30 |
-5 ,3 0 |
2. АССОЦИАЦИЯ ЕНАМИНОВ В ТВЕРДОЙ ФАЗЕ |
169 |
производных Ша, VI116. Для енаминов, имеющих полярные за-» местители или а-нафтильную группу, налицо, скорее, обратная зависимость. При прочих равных условиях для енаминов МВС =N---HN слабее, чем мостик = 0 --H N . Энтальпии образования МВС «енамин—енамин» или «енамин—диметилформамид» являются величинами близкого порядка (см. табл. 5), посколь ку природа МВС (в твердой фазе енаминов и в ассоциате
0 = С —С = С —NH ---0=CH —N(CH3)2 одинакова.
Особо следует остановиться на 5,5-диметил-1-амино-циклогек- сен-1-оне-З. В ИК-спектре этого соединения в твердой фазе от сутствуют колебания свободных связей N—Н (см. рис. 14). Можно предполагать, что это соединение в твердой фазе обра зует какие-то димерные или олигомерные ассоциаты с билате ральными водородными связями, например XII; димеризация аналогичных веществ — енолов циклогександионов-1-1,3 дока зана давно [13, 678]. Предположение о димеризации (или еще большем уплотнении молекул) подтверждается работой [388], где значительная межмолекулярная ассоциация 1-аминоцикло- гексен-1-онов-З доказана криометрически.
XII
Билатеральные водородные связи АВК. предполагаются также в ряду алифатических систем [50, 54, 413], когда кетогруппа АВК взаимодействует с двумя Н-донорами.
Межмолекулярное взаимодействие инденовых енаминов можно проследить также по электронным спектрам [145], если срав нить спектры поглощения растворов и твердых образцов. По следние изучались в виде тонких кристаллических пленок, по лученных возгонкой енамина в глубоком вакууме на кварцевое окошко [34]. Исследовались электронные спектры соединений la, Ilia, IV, V illa, б, X. В качестве примера приводим спектры поглощения енамина 1а (рис. 34). Спектр твердой пленки досто верно можно снимать при длинах волн, больших примерно 280 нм, так как в коротковолновой области начинается сильное рассе яние излучения.
В большинстве случаев в спектрах твердых образцов наблю дают батохромный сдвиг длинноволновой полосы и ее уширение, а также увеличение площади контура полосы. Этому
170 ГЛАВА V. МЕЖМОЛЕКУЛЯРНАЯ АССОЦИАЦИЯ СОПРЯЖЕННЫХ ЕНАМИНОВ
(0““
Рис. 34. Электронные спектры поглощения енамина 1а:
1 — кривая раствора в метаноле; 2 — спектр твердой пленки.
соответствует упрочнение МВС в твердой фазе по сравнению с таковой в спиртовых растворах [31, 117]. Полные данные све дены в таблицу 32. Из таблицы видно, что увеличение прочности МВС в твердой фазе более выражено у систем, образующих мо-
Т а б л и ц а 32 |
ЭЛЕКТРОННЫЕ |
СПЕКТРЫ |
ПОГЛОЩЕНИЯ РЯДА ИНДЕНО- |
||||||
|
ВЫХ СОЕДИНЕНИИ В СПИРТОВЫХ РАСТВОРАХ И В |
||||||||
|
ТВЕРДОМ СОСТОЯНИИ [145] |
|
|
|
|||||
|
Спектр |
вещества |
в растворе |
|
Спектры |
|
|
||
|
|
твердых |
|
Расширение |
|||||
|
|
|
|
|
|
образцов |
Сме |
||
Ве |
|
|
|
|
о |
площади кон |
|||
|
|
|
|
|
щение |
тура полосы, |
|||
щест |
|
|
|
|
Ж |
|
поло |
Д5*10'6 |
|
во |
|
|
Д \ :1/а |
|
Ss |
AvVa е-10 4 |
сы |
см*1 |
|
'■ноле (»м) |
(среда) |
|
Д^макс |
||||||
см-1 |
S-1CH |
||||||||
- |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
см-1 |
нм |
|
|
1а |
438 (М) |
4150 |
0,34 |
480 |
4850 |
0,30 |
+ 42 |
|
Ш а |
455 (М) |
4200 |
0,39 |
470 |
6000 |
0,43 |
+ 15 |
|
IV |
455 (Э) |
3670 |
0,37 |
490 |
5530 |
0,60 |
+35 |
|
V |
478(9 + 6 % ДМФ) |
4950 |
1,1 |
485 |
5930 |
1,03 |
+ |
7 |
XI |
456(3 + 12% ДМФ) |
4150 |
0,93 |
465 |
6800 |
0,96 |
+ 10 |
|
V illa |
421 (Э) |
5200 |
0,31 |
430 |
5850 |
0,29 |
+ |
9 |
VI116 |
432(Э) |
4790 |
0,65 |
445 |
5120 |
0,60 |
+ 13 |
|
Ээтанол; М — метанол; ДМФ — диметилформамид.
^v i/2 полуширина полосы, т. е. ширина ее на полувысоте.
До (AVtb /2 -Вта' AVpacTB ’ Браств).
+4,3
+9,4
+9,6
+6,9
+26,6 + 0 ,8
-0 ,4