3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО УСТАНОВЛЕННЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА |
18! |
О
(СНг)п
Ч У VIII
АВК алкилируются только у кислорода, в то время как цис-
АВК, например VIII, способны как к О-, так и к С-алкили- рованию. Авторы указывают, что в сильнополярных ассоции рующихся средах образуется больше О-производных, в то время как в апротонных растворителях преобладают С-алкилпродук- ты. О-Алкилпроизводные АВК при продолжительном кипяче нии в протонных растворителях необратимо переходят в С-де- риваты. Некоторые авторы [418, 760] пришли к заключению, что О-алкилирование более выгодно кинетически, в то время как термодинамическая устойчивость выше у С-алкилпродук- тов.
Такое четкое ускорение О-алкилирования в полярных средах показывает уже грубый расчет (см. табл. 33). По сравнению с г^мс-аналогами алкилирование транс-фиксированных АВК пре имущественно по кислороду понятно, если учесть повышенные дипольные моменты последних (см. главу III). При этом ска зывается электростатическая ориентация электрофильной ча стицы на отрицательный конец молекулярного диполя.
Склонность АВК вступать в реакцию О-алкилирования по нятна также и с точки зрения обычных представлений о сдви гах электронов в сторону кислорода в системе I (ср. [69]). Поэтому N-ацилированные АВК, в которых такие сдвиги зна чительно ослаблены [197], могут быть алкилированы по азоту [37, 613]. При алкилировании N-арилзамещенных АВК IX фтороборатом триэтилоксония наряду с продуктами О-алкилирова ния образуются и небольшие количества N-алкилпроизводных
]Ха
О |
О |
О |
0С2Н5 |
1X5
182 |
ГЛАВА |
VI. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА |
ЕНАМИНОКЕТОНОВ |
[106, 196] |
(см. схемы |
ниже). В то же время |
N-незамещенные |
инденовые АВК в этих условиях алкилируются практически только по кислороду. Этот результат можно объяснить только тем, что N-фенильная группа также препятствует смещению неподеленной пары электронов в сторону атома кислорода, уве личивая, таким образом, скорость алкилирования по азоту.
В сильнощелочной среде АВК могут существовать в виде ани онов (X) [187, 246]. Ионизирующим агентом обычно служат водные или спиртовые щелочи, алкоголяты натрия, амиды ще
лочных металлов в растворе |
жидкого аммиака, гидрид натрия |
в тетрагидрофуране, натрий. |
|
|
,е |
х |
XI |
В этих условиях наблюдают алкилирование АВК как по сред
нему атому углерода пентады — с образованием |
продуктов |
IV, V [42, 73, 179, 183, 187, 366], так и по атому |
азота — |
с образованием производных XI [187, 427,461, 482,664,679,744]. |
|
Такой результат подтверждает квантовохимический прогноз роли протолиза енаминов (см. конец 2-го раздела настоящей главы). Варьируя исходное вещество, агент и условия реакции, удалось провести реакцию алкилирования инденовых АВК как по кислороду, так и по азоту или среднему атому углерода пен тады1 U A W енаминаv u u m m i a ,, во данномп п и ш случае —----- lпоi U углеродуy i J l C p U A y VСг- 2 ИинденовойН Д С Ш
системы [106, 179, 183, 187, 196, 197, 203, 204] (см. схему).
NHR* |
BF® |
© |
NHR, х © |
||
R |
HS® |
R |
|
||
S |
0С2К |
NHRi |
хул |
XVI |
XVIII |
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО УСТАНОВЛЕННЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА |
183 |
Иммониевые соли XVI являются очень интересными вещест вами; например, они реагируют с аминами с образованием со лей АВИ XVIII [106, 162, 202, 590] или с гидросульфидом нат рия с образованием тиокетонов XVII [101]. При гидролизе с водой соли XVI образуют исходные АВК XII. Из солей XVI впервые удалось в чистом виде получить ряд О-алкил-р-окси- винилиминов XIX [106, 202]. Аналогичные соединения другого ряда до сих пор описаны только в одной работе [591]. Струк тура солей XVI и оснований XIX доказывается на химических реакциях, а также спектроскопически [198].
Основания XIX являются ярко-желтыми соединениями. Они значительно более устойчивы против гидролиза, чем их соли. О-Эфиры XIX также гораздо более растворимы во многих ор ганических средах; малорастворимы лишь в холодном гептане.
Интересные особенности наблюдаются в ИК-спектрах солей XVI [198]. В области 3 мкм эти соединения имеют две полосы в интервалах волновых чисел 3125—3178 и 3220—3325 см-1, относящиеся к колебаниям типа vn® н (см. ниже, табл. 35). Для
аммониевых галогенидов эти полосы обычно наблюдаются ниже
2800 см-1, что объясняется сильной межмолекулярной водород-
0
ной связью N—Н ---Х [501, 641] и эффектом заряда. Однако фторобораты, в силу незначительной протоноакцепторной спо собности атома фтора [707], таких связей не образуют [641]. Упомянутые полосы для растворов имеют еще более высокую частоту и не могут быть отнесены к связям С—Н, так как они исчезают при дейтерировании соединений. Высокие значения частот v n ® i i можно объяснить лишь делокализацией положитель ного заряда по цепи в согласии с каноническими формулами
M i © |
© 1 ! I |
RO—С = С—C=NHR t = > R °= C —С = С —NHR.
В области 6 мкм в ИК-спектрах солей появляется полоса при 1690 см-1 и выше (см. ниже, табл. 35). Эта полоса относится (см. также работу [117]) к плоским деформационным колеба-
©
ниям N—Н. В растворах она сдвигается в сторону более низ ких частот и при дейтерировании образца исчезает. Эта полоса вовсе отсутствует в спектрах соединений, содержащих лишь один протон при азоте (см. табл. 35, соли XXXVI (XVI) 4, 5).
Соли XVI могут образовывать полиморфные формы [196]. Например, соединение XVI, Ri = CH3, К2 = СбН5, существует в
устойчивых ярко-красной и темно-красной лабильных модифи кациях. УФ-спектры растворов этих форм идентичны. В данном случае окраска и прочие отличия солей целиком определяются кристаллохимическими факторами. Это удалось показать на опыте по обмену аниона в соли, в которой полиморфия не
184 |
ГЛАВА VI. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЕНАМИНОКЕТОНОВ |
может быть основана на син-анти-изомерии иммониевых заме
стителей. В процессе такого обмена [198] в решетке большинство ионов BF4©заменяется на ионы хлора, а два подвижных про тона — на дейтроны.
®1ЧН2 BR,0 |
Dee |
^ NDnu2 с«'|0 |
|
c6Hs |
|
|
кристаллызация |
|
|
|
|
0С2Н5 |
|
0C2H? |
При повторении операции обмена с увеличивающейся полнотой этой операции ярко-красное соединение постепенно приобретает темно-фиолетовый цвет аналогично метастабильной модифика ции исходной соли. Инфракрасный спектр соли уже после пер вой операции обмена становится подобным таковому для тем ной формы (см. табл. 35); при последующих операциях полосы vn ®н исчезают и появляется полоса v n * h при 2415 см"-1. О дру гих полосах поглощения О-алкилпроизводных в области 6 мкм речь будет идти при разборе свойств солей АВК.
^-Аминовинилимины. Литературных данных по алкилирова
нию АВИ мало. В нейтральной среде, когда растворителем является сам алкилирующий агент или эфир, алкильный заме ститель вступает в молекулу только у атома азота [55, 427, 657]. Это соответствует превращениям по следующей-схеме:
fV |
I * |
M . |
N QrC,-C/,“N r * |
||
p / 1Nr^ 2 '-'З |
|
|
XX
/R2©
NR< X®
|
/-н®х® |
при R2=H |
|
R04 |
I [ B 2. H. |
t t 1 |
R, |
"'N4=C2-C3=Ci)-N 5; R< |
н> ГС2=Сз-Ся=МГК< |
xxiln |
xxils |
Заранее трудно представить, происходит ли алкилирование АВИ путем атаки енаминного или же иминного атома азота, тем более потому, что ассоциация молекул должна повышать реакционную способность атома Nj (см. табл. 33).
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО УСТАНОВЛЕННЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА |
185 |
При наличии симметричных заместителей у атомов углерода Сг, С4 продукт XX идентичен с ХХПа, а в случае R2= H —
также с ХХПб. Поэтому выбор между двумя направлениями реакции — (1) и (2) — можно сделать лишь при использова нии АВИ, в которых один атом азота мечен изотопом 15N. Воз можность синтеза соединения XXIII метилированием соответ ствующего пентаметинового . основания [238] свидетельствует также и о возможности направления (1).
Автор настоящей книги все же придерживается мнения, что первоначальная атака АВИ электрофильным агентом происхо дит у тригонального атома азота N5 с образованием конечного соединения ХХПб из промежуточного катиона XXI (см. схему выше, направление (2) реакции). В ряду алифатических АВИ описано алкилирование N-незамещенного 1,5-диазепина [55] с образованием N,N'-бис-алкилированного продукта XXIV. Бенз-
диазепины, хотя существуют в более устойчивой р-дииминн©й форме, также алкилируются у азота [20].
COOCCCHj'lj
^CH=(X|sj_cH3 © Ли
ОН СН,
XXIV
На примере инденовых АВИ удалось осуществить следующую реакцию [162]:
a) R= H; б) R =C 6H5
АВИ по сравнению с соответствующими АВК имеют повы шенную основность (см. главу VI, раздел 3), поэтому вызывает удивление тот факт, что алкилирование XXV не протекает со многими другими алкилирующими агентами.
С такими энергичными алкилирующими средствами, как диметилсульфат или бромистый бензил (см. схему ниже), реакция протекает в более жестких условиях и требует кипячения в
186 |
ГЛАВА VI. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЕНАМИНОКЕТОНОВ |
пропаноле в течение 6—7 часов. Однако продукты реакции (XXVII) в условиях алкилирования гидролизуются.
NH,
XXIX 5
Поэтому в результате выделяются соответствующие N-алки- лированные аминоиндоны XXIII. Эти соединения могут обра зовываться только по приведенной схеме. Если и допустить первоначальный гидролиз АВИ XXV, то соответствующий N-незамещенный АВК XXIX6 по азоту алкилируется диметилсульфатом только в присутствии алкоголята натрия.
В условиях, когда можно предполагать образование аниона АВИ (> N —С^=С—С—N.C) ©, алкилирование приводит к обра зованию С- или N-производных (см. соответственно XXX [2761
и XXXI [657]).
XXX
X X X I
Теоретически соли АВИ должны далее алкилироваться только по центральному атому углерода. Это подтверждается на сле дующем примере [576]:
(CH3\N -C -C -C -N (C H 3\ © с ю -loch. |
н |
^ |
© |
|
(CH3)2N-C-C-<-N(CH3)2 |
||||
н й А |
2-Ь (§ |
|
СН,ОСН, • |
сео® |
|
|
|
||
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО УСТАНОВЛЕННЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА |
187 |
$-Аминовинилтионы. Была осуществлена реакция [101]
Далее были синтезированы алкилпроизводные по тионному атому серы даже из р-аминотиокротонатов [589, 652]:
/« —ЫН |
S |
RONa |
N |
,SCH3 |
I |
п |
R -C -C = C 4 |
|
|
R —С =С —C -SC H 3 |
СН3Э |
|
||
|
R |
' R |
SCH3 |
|
|
|
|||
Аналогичная реакция в ряду p-аминокротонатов невозможна.
РЕАКЦИЯ ПРОТОНИРОВАНИЯ И КИСЛОТНО-ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ЕНАМИНОВ
Протонирование часто причисляют к электрофильным взаи модействиям [12].
Р-Аминовинилкетоны. Теоретический анализ строения сопря
женных енаминов позволяет ожидать О- и С-протонирования соединений с образованием солей XXXII или XXXIII. Одной из причин такого направления реакции является распределение заряда в молекулах енаминов, ибо последние атакуются заря женной частицей. Известно, что в этом случае на направление реакции существенное влияние оказывают именно электроста тические факторы [12].
Часть описанных в литературе солей АВК (пикраты, хлорплатинаты) могут скорее быть отнесены к молекулярным сое динениям [76, 257, 486, 488], остальные же, по-видимому, явля ются истинными солями, т. е. состоят из пары ионов.
Ряд солей получен путем алкилирования АВК (см. выше) или ацилирования простых енаминов [490]. Во многих случаях авторы не определяют тонкую структуру протонированных форм
[116, 363, 364, 370, 371, 439, 486, 488, 491, 585, 605, 667, 671, 676, 691, 780, 784]. Отметим, что электронные спектры многих АВК при переходе от нейтральных растворов к кислотным из меняются мало [108, 452, 516, 612, 756].
В специальном исследовании Крамер [571, 572], используя квантовохимический способ Коулсона—Лонге-Хиггинса (см. также работу [157]) — метод приближающегося реагента, по своему характеру родственный приближению локализованных