188 |
ГЛАВА VI. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЕНАМИНОКЕТОНОВ |
состояний, — нашел симбатную корреляцию между константами скорости протонирования АВК и параметром бЕ т.г , характери зующим выгодность приближения реагента к атому г. Им было
показано, что скорость протонирования должна быть наибольшей в том случае, если оно протекает по атому кислорода АВК.
© i l l |
. © |
t i |
i |
© i i i |
>N=C -C=C -OH |
> N = C -C H -C = 0 |
> N H -C = C -C = 0 |
||
< 2 3 4 5 |
< |
2 . 3 |
4 5 |
|
>ooai |
|
xxxiii |
xxxiv |
|
Однако Крамер подчеркивает кинетический, а не термодина мический характер проведенного им анализа ([571, 572], ср. также работу [760]). Кинетическое рассмотрение может дать представление об образовании неравновесной смеси продуктов, состав которой может меняться по ходу установления равнове сия. Для анализа же вероятности появления того или иного устойчивого продукта, подлежащего выделению и находящегося в равновесии со средой, необходим расчет термодинамической устойчивости протонированных форм, что является очень труд ной задачей. Например, Крамер предполагает кинетически воз можным образование N-протонированных солей XXXIV. Тем не менее пока никому не удалось ни доказать существования та ких солей, ни выделить их в чистом виде (см. также [108]). Несмотря на малый объем атакующей частицы — протона, из бирательность протонирования зависит также от пространст венных характеристик исходного енамина. Показано, что при наличии заместителей при атоме С2 (XXXII) или N увеличи вается скорость протонирования енамина по атомуС3 [570].
Наилучшим способом анализа структуры солей АВК явля ется ИК-спектроскопия. Этим методом для многих солей АВК доказано р-кетоиммониевое строение XXXIII [186, 460, 490, 568, 569, 590, 785]. Этой структуре соответствует полоса vc=o в об ласти 1700—1750 см-1 и полоса v c = n © b интервале частот 1670— 1700 см-1, что подтверждается анализом спектров модельных веществ [180, 186, 187]. Таким образом, вопреки кинетическому определению протонирования [571] конечные соли АВК часто существуют в кетоиммониевой форме.
Ряд других солей имеет поглощение, коренным образом от личающееся от спектров катионов ХХХШ. В этих случаях наи более высокочастотной в области 6 мкм является полоса 1600—■ 1635 см-1 [186, 306, 590]. Анализом ИК-спектров модельных систем [198, 590] установлено, что соли АВК, полученные ав торами работ [186, 264, 418, 460, 590, 642, 648, 699], имеют енолиммониевое строение XXXII. Модельными веществами мо гут служить, например, соли алкоксивинилиминов VI (см.
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО УСТАНОВЛЕННЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА |
189 |
с. 180). Протонирование некоторых алифатических АВК по кислороду доказано также при помощи метода ПМР [570]. Структуры, подобные форме XXXII, образуются также при координации АВК с кислотами Льюиса [392]:
Мп C fm -^ C ^ C ^ N -
В инденовом ряду автору удалось выделить из АВК XXIX
две группы солей — XXXV и XXXVI [186].
Более стабильной является форма XXXV. Структура выде ляемой соли в значительной мере определяется средой, из ко торой происходит кристаллизация вещества. Например, йоди стоводородная соль XXXVIa выпадает из смеси уксусной кис лоты с дихлорэтаном, в то время как пропусканием HJ через раствор АВК XXIX в сухом дихлорэтане получают форму
XXXVa.
Х=С1 или J; a) R = CH3; б) R=C 6HS
Строение твердых солей зависит также и от кристаллохими ческих факторов, например от эффекта поля ионов. Так, йоди стоводородная соль индона XXIX6 существует в виде иминокетона XXXV6, в то время как соответствующий хлорид — в сопряженной форме XXXVI6. Частоты характерных групп кетоиммониевых солей попадают в область волновых чисел, упомя нутую выше (см. также табл. 35); полосы vc=o и v c = n © очень интенсивны — как для твердых образцов, так и для растворов.
Особого рассмотрения требуют спектры сопряженных солей XXXVI (XVI), приведенные наряду со спектрами модельных веществ в таблице 35 [186, 198]. Здесь же приводится расшиф ровка важнейших полос в областях 3 и 6 мкм. Идентификация полосы S n h была обоснована на с. 183.
Одинаковое строение солей АВК с модельными веществами подтверждает наличие в спектрах всех соединений характерной полосы связи С= С пятичленного цикла около 1560 см-1 и по глощения в области 1580— 1620 см-1. Отметим, что в спектрах
190 |
ГЛАВА VI. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЕНАМИНОКЕТОНОВ |
0R3 |
Т а б л и ц а |
35 |
и к -с п е к т р ы |
е н о л и м м о н и е в ы х |
с и - |
|||
XXXVI (Щ ) |
" |
СТЕМ XXXVI, |
ОБЛАСТЬ 6 И 3 МКМ |
|
||||
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
R |
CHi |
с 6н5 |
с вн3 |
СвН5 |
С6Н3 CHi |
С6Н5 |
|
|
R, |
-H |
Н |
н |
сн> |
сгь - |
н |
н |
|
R* |
и |
Н |
н |
С2Н5 |
С2 Н5 |
2 5 |
С2Н6 |
|
|
|
|
|
b f 4© |
С Н |
BF<© |
|
|
X© |
C l © |
С1© |
J © |
BFT© |
b f 4© |
||
|
|
|
|
|
Светлая |
Темная |
|
|
|
|
|
|
|
форма |
Форма |
|
|
vc= c |
цикла |
1585 |
1585 |
п |
1564 |
1562 |
1560 |
1572 |
|
- |
1,0 |
1 ,0 |
|
1,0 |
0,9 |
1,0 |
1,0 |
vc=c |
бепзоль- |
|
|
1597 |
1598 |
1599 |
1577п |
1599 |
пых колец |
|
|
1,0 |
0,5 |
0,5' |
1,0 |
0 ,8 |
|
|
|
|
|
|||||
vc=c |
бензольных ко- |
1620 |
1620 |
1626 |
1617 |
1613 |
1622 |
1616 |
лец или vc = N © |
0,9 |
0 ,8 |
0,9 |
0 ,6 |
0,5 |
0,7 |
0 (8 |
|
VC= N © (?) |
|
|
1659 |
п |
1658 |
п |
1645п |
|
|
|
|
|
72 |
|
0,7 |
|
0,5 |
6 n © н |
1718 |
|
1720* |
_ |
_ |
1704 |
1698 |
|
|
|
0 ,8 |
|
' 0 ,8 |
|
|
0 ,8 |
0 ,6 |
V N ® II |
3155 |
3157 |
Спектр |
3178 |
3240 |
3145 |
3142 |
|
|
|
|
|
не снят |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1 ,0 |
|
|
|
|
|
3220* |
|
3280* |
3285 |
|
|
|
|
|
0 ,8 |
ЗЗООп |
0,7 |
0 ,8 |
|
|
|
|
|
ЗЗООп* |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,7" |
0,9 |
|
|
В головке таблицы указаны значения символов R, Rb R3, X© в форму лах солей 1—7.
и — полоса скрыта под соседней полосой илн проявляется в виде пере
гиба. Звездочкой (*) помечены полосы от примеси темной или вообще другой формы.
N-арилзамещенных енолиммониевых солей XXXVII полоса \’c=n® наблюдается при меньших частотах — в области 1630см-1, а полоса 8 n ® h находится около 1535 см-1 [306].
Енолиммониевые соли XXXVI также могут иметь разную глубину окраски в кристаллическом состоянии. Эти особенно сти, а также различия в колебательных спектрах солей, по-ви-
.димому, обусловлены кристаллохимическими факторами. Сле дует сказать, что для каждого полихромного типа соли можно найти модельный эфир XXXVI, аналогичный ему по цвету и
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО УСТАНОВЛЕННЫЕ |
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА |
191 |
|
близкий по ИК-спектру. Аналогом соли XXXVI-1 является мо |
|||
дельный эфир XXXVI-6; соли |
XXXVI-2 аналогичен эфир |
||
XXXVI-4; соли XXXVI-3 — эфиры XXXVI-5, |
7. |
|
|
Полученные соединения XXXVI |
[186] в |
воде растворяются |
|
и непосредственно вслед за этим выделяют соответствующий АВК. Растворы протонированных АВК имеют низкие pH, что свидетельствует о низкой основности инденовых АВК-
Для наиболее устойчивых катионов, соответствующих алифа тическим АВК, используя спектроскопический или потенциомет рический метод, удается определить константы рКа, причем оба метода дают согласующиеся результаты [108]. Ниже приводим:
показатели |
констант |
протолиза солей, соответствующие схеме' |
||||
|
[а в к -н ]ф + н 2о -*а в к + н 3о ® |
|
|
|
||
|
|
|
|
О |
|
|
(CH3l2N-CH=CH-CHO |
sR4 |
|
|
rcH2v |
||
|
|
|
||||
|
|
О |
N |
|
|
|
|
|
|
"-R2 |
|
|
|
2,34 |
[571] |
Ri + R 2 = — (СН2) 4—; |
n — 1; |
2,98 |
[620] |
|
|
|
3,15 |
[590] |
л = 2 ; |
2,82 |
[620] |
|
|
R1= R1= H; 2,6 [108] |
||||
|
|
R, = H; |
R2 =CH 3; |
л =3; |
2,83 [620] |
|
|
|
2,7 |
[108] |
|
|
|
Следовательно, соли алифатических АВК могут быть при равнены к таким кислотам, как хлоруксусная или фталевая; сами АВК по своим основным свойствам близки, например, к хиназолину или гуанину. Приведенные кислотности протониро ванных форм АВК согласуются с прогнозом М. И. Кабачника, предполагавшего для |3-аминокротонового эфира рКосн~9-И 0 [61]. Теоретически монопротонированная форма АВК может далее протонироваться только по среднему атому углерода (см. табл. 34), образуя дикатион XXXVIII. В нем отсутствует сопря жение между двумя функциональными группами пентады. На пример, растворы ярко-красных инденов в концентрированной серной кислоте имеют слабую окраску. Дицротонированные соли АВК играют важную роль в синтезе хинолинов по Комбу (см., напр., [322, 323]). К сожалению, попытки их выделения в чи стом виде пока еще не увенчались успехом [23, 108, 186].
© I | I ©
)N =C -C H -C =O H
XXXVIII
Способность АВК к образованию координационных солей с ионами металлов (см. ниже) позволила определить константы
192 |
ГЛАВА VI. ХИМИЧЕСКИЕ ^СВОЙСТВА ЕНАМИНОКЕТОНОВ |
кислотности АВК [602]. Оказалось, что более кислотному р-ди- кетону соответствует и более кислый АВК. Если протолиз АВК представить схемой
0 = С —С= С—N H R ^ [0 -C -C ---C -N R ]e + H $ , |
|
|
|
||
то показатель кислотности исходного А В К может |
быть |
выра |
|||
жен соотношением р |
К а |
= а + ЬА2. Для разных енаминов р |
К а |
имеет |
|
значения 13,4ч-15,7. |
В |
вышеприведенной формуле a, |
b, |
N |
явля |
ются параметрами, зависящими от структуры енамина. Как и следует ожидать, с ростом кислотности А В К увеличивается и
склонность веществ к образованию внутрикомплексных солей.
Укажем, что найденные величины |
р К а |
совпадают с выводом |
||||
Гонда и Шварценбаха, полагавших |
для |
А В К |
р К а > 1 4 |
[ 5 1 6 ] . |
||
Следовательно, простые А |
В К |
по кислотности |
аналогичны |
ами |
||
дам (для ацетамида р К а |
= 14 |
[95]), |
что еще |
раз подчеркивает |
||
химическую близость между этими двумя группами соедине ний.
С присоединением к азоту p-аминовинилкарбонильных соеди нений ацильной группы кислотность веществ резко возрастает [36, 37], причем их протолиз нередко связан с существенным углублением окраски растворов [189, 207]. Например, 2-ацил- аминохромоны XXXIX в зависимости от заместителя К2 могут иметь рКа в пределах 2,80ч-9,53. Если Ri является сильнооснов ным заместителем, то такие ациламинохромоны могут сущест вовать даже в форме цвиттериона [36].
б
XXXIX
р-Аминовинилимины. Для этих соединений — как для вини-
логов амидинов — можно ожидать большую основность. Дейст вительно, АВИ образуют прочные соли с различными кисло тами. В ряде случаев свойства солей АВИ изучены более под робно, чем соответствующих менее доступных для исследова ния оснований. Большинство классических методов синтеза АВИ приводит к получению именно протонированных форм [243, 254, 275, 317, 354, 611, 621, 624, 773 и др.]