Дипломная работа: Синтез замещенных пирролов
В следующей работе [30]
описано получение 2,3,4,5-тетра и 2,3,5-тризамещенных пирролов (20). Данный
синтез включает в себя три этапа. Исходным соединением является
дитиокарбоксилат, который на первом шаге при взаимодействии с этилглицинатом в
присутствии триэтиламина дает тиоамид. На втором этапе в результате реакции
алкилирования тиоамида образуется кето-N,S-ацеталь (19).
Заключительным и самым важным шагом является внутримолекулярная циклизация
кето-N,S-ацеталя при действии реагента Вильсмеера-Хака (РОСl3+ДМФА) с образованием замещенного
пиррола.
Предложен новый подход
для синтеза пирролов [31], который основывается на окислительных
свободно-радикальных реакциях производных β-аминокоричной кислоты (21). В
этом случае при окислении енаминов церий (IV) тетра-n-бутиламмония
нитратом (TBACN) образуются иминные радикалы,
которые присоединяются к двойной С–С связи исходного соединения, давая
замещенные пирролы (22) с высоким выходом (~87%).
При взаимодействии
карбонильного соединения с амином и нитроалкеном в расплаве аммонийной соли
получали алкилзамещенные пирролы (23) (~56%). Ни катализаторы, ни органические
растворители для этой реакции не требовались.[32]
Реакция енаминов олова (IV) (24) и α-галоальдегидов дает
2,4-дизамещенные пирролы (25) с высоким выходом (~75%) при комнатной
температуре, даже в водных условиях [33]. Если проводить реакцию с
2-бромоацетофеноном, то в результате образуются 3,4-дизамещенные пирролы
(~64%).
Был осуществлен синтез
некоторых новых пирроло[3,4-b]пирролов
(28) путем внутримолекулярного циклоприсоединения алкениламиноальдегидов (27) с
разнообразными вторичными аминокислотами [34]. Интересно, что во всех случаях
происходило образование цис продукта. Конденсация проходила в условиях реакции
Дина-Старка в толуоле с высокими выходами (~78%).
Такая же реакция была
проведена с N-арилглицинами. В итоге были получены
цис продукты с высоким выходом (~75%).
Полифункциональные
пирролы (30) можно получить в реакции N-ацетилглицина (29) с реагентами Вильсмеера (ДМФА+ POCl3) с выходом (~89-97%) [35].
Реакция
3,4-диацетил-3-гексен-2,5-диона (31) с алкил или арил первичными аминами дает
замещенный пиррол (32) с хорошим выходом (~67%) [36].
При взаимодействии
алкилизоцианидов (34) и бензилиден-1,3-дикетонов (33) в результате
циклоприсоединения образуется замещенный пиррол (~45%) [37].
Реакции
замещенных пирролов
Пиррол относится к
электроноизбыточным гетероциклам. Молекула его планарная и ароматичная, а атом
азота выступает донором электронов и подает свои электроны в систему, вызывая
тем самым увеличение электронной плотности на всем ароматическом кольце
пиррола. Реакции обычно проходят по α-положениям, что связано с
устойчивостью, образующегося σ-комплекса. При занятых положениях реакция
возможна и по β-положениям. Реакции пирролов хорошо известны и подробно
описаны в литературе [12]. В данной части литературного обзора приведены новые
синтезы, изучение которых проводилось в последнее время.
Реакции электрофильного
замещения наиболее характерны для пирролов и большинства его простых
производных.
6-Метил-5,6-дигидроиндолизин
(35) и 2- или 3-этилпроизводные были получены реакцией электрофильного
ароматического замещения из 1-(2-метил-2-пропенил) пирролов. Данный синтез
проходит в три шага – гидроформилирование, циклизация, дегидратация. Происходит
замещение атома углерода карбонильной группы в α-положение пиррола с образованием шестичленного
кольца, что является ключевым моментом в этом процессе.
Реакция проходит в
мягких условиях, даже без присутствия кислот Льюиса и выход составляет 53%
[38].
Также может происходить
присоединение пиррола (36) с N-Tos имином в присутствии Cu(OTf)2 давая пирролосульфамиды (37) с высоким выходом
(~70-85%). Присоединение происходит региоселективно по второму положению
пиррольного кольца. Данная реакция проста в проведении и не требует безводных
условий [39].
Обработка N-алкил-N-аллил-пирроло-2-карбоксамидов (38) каталитическим
количеством производных соединений палладия дает региоселективную
внутримолекулярную циклизацию с образованием бициклических пиррольных структур.
Наиболее вероятна реакция по 1- и 3-положению пиррольного кольца.
Реакция начиналась с
окисления и далее с циклизацией по третьему атому углерода пиррольного кольца.
В результате получались две изомерные пирролопиридиновые структуры с разными
выходами (30 и 35%), которые были выделены. В роли катализатора использовали
производные соединения Pd (II). Были проведены реакции с
различными субстратами алкил-аллиламинов [40].
Исходный для
вышеописанной реакции N-алкил-N-аллил-пирроло-2-карбоксамид
(38) может быть легко получен из α-карбоксипиррола (39) [41].
2-Формилпиррол
(40) может быть пронитрован ацетилнитратом при -40˚С, давая 4- и
5-нитросоединения с общим выходом 71% [42].
Синтез
N,N'-дизамещенных дикетопирролопирролов (DPP) (41) проводится в три этапа. На
первом происходит взаимодействие
этил-2-арил-4,5-дигидро-5-оксопиррол-3-карбоксилата со сложными эфирами или
ангидридами в присутствии сильного основания, давая 4-ацил производные,
существующие в виде E- или Z-енолов. Следующий шаг заключается в
циклизации полученных соединений в растворе при температуре выше 200˚ с
образованием 3,6-дизамещенных 1Н-фуро[3,4-с]пирролодионов, которые на
заключительном этапе после защиты атома азота пиррольного кольца, реагируют с
первичными аминами превращаясь в производные дикетопирролопирролов. Выход
конечного продукта составляет 73% [4]
В
эту же реакцию могут вступать и неароматические нитрилы, давая новые
циклопента[с]пиррол производные (42) (69%). Полученные продукты имеют
насыщенную окраску и используются как пигменты. Схема механизма реакции
выглядит следующим образом [5].
Реакции нуклеофильного
замещения пирролов мало изучены для пирролов, но не менее интересны для
исследователя, чем другие типы реакций.
При взаимодействии
3-карбодитиопирролов (43) с СН-кислотами (цианоацетамидом, цианоацетатом) в
системе KOH-ДМСО происходит образование функциональных 3-винилпирролов (44),
таких как 3(1-алкилтио-2-циано-2-Х-этенил)пиррол (Х =CN, CONH2, CO2Et), при этом важным моментом является то, что замещение
происходит не по пиррольному кольцу, положения которого заняты, а по
функциональной группе заместителя с выходом 28-58% [43].
Предложен новый метод
[44] алкилирования пирролов с такими соединениями, как аллилбромид, кротилбромид
в присутствии металлического цинка в тетрагидрофуране, в результате которого
получаются соответствующие 3- и 2-алкилпирролы (45), и его производные с
хорошим выходом (~56-70%).
Зайцев и соавторы в своей
работе [35] изучали региоселективность полифункциональных пирролов в реакциях с
нуклеофилами. Исходным соединением для исследования являлся
3,5-дихлоро-1Н-пиррол-2,4-дикарбальдегид (46), который вступает в конденсацию с
вторичными аминами, давая метилензамещенные пирролы, а его N-алкил производные путем
нуклеофильного замещения по пятому положению дают 5-замещенные пиролы.
Выбранный замещенный пиррол имеет несколько
электрофильных центров, таким образом, он может давать ряд продуктов в реакции
с нуклеофилами. Особый интерес представляют различия в реакционной способности
альдегидных групп во втором и четвертом положениях, что объясняется
образованием водородной связи между альдегидной группой и атомом водорода при
азоте. Не менее интересны и различие в электрофильности третьего и пятого
положений, которое оговаривается действием индуктивного эффекта атома азота на
пятое положение, а атом углерода ведет себя как β-углерод в енамине.
Реакция исходного пиррола
с морфолином или пиперидином в этаноле при комнатной температуре дает чистые
кристаллические продукты, такие как
3,5-дихлоро-2-(1’-пиперидинилметилен)-2Н-пиррол-4-карбальдегид (48) и
3,5-дихлоро-2-(1’-морфолинилметилен)-2Н-пиррол-4-карбальдегид (47) с хорошим
выходом (~44-62%).
X = CH2 (62%)
X = O (44%) (48)
Присутствие слабокислого
протона N-H группы в пирроле не позволяет провести нуклеофильное
замещение Cl группы вторичными аминами, если
прежде не проалкилировать пиррол в сухом ДМФА, используя метилйодид или
этилбромид как среду, что в результате дает новые производные (49) с высоким
выходом (~89-97%).
R = Me, Et, CH2C6H4NO2-2
N-метил и N-этил производные (49) выбрали для дальнейшего исследования
реакций нуклеофильного замещения с тиоэтанолом, пиперидином, пирролидином,
морфолином и диэтиламином. Реакции с вышеперечисленными реагентами дали продукты
замещения по пятому положению в пирроле (~43-86%).
R = Me, Et, CH2C6H4NO2-2
X = EtS, NEt2,
1-пиперидинил, 1-пирролидинил, 1-морфолинил
В реакциях пиррола (49)
с морфолином в более жестких условиях (78˚ и 70 часов) происходит
образование дизамещенных производных (50) с выходом 21%.
Для получения
расширенных порфириновых систем важнейшими интермедиатами являются продукты
окисления пирролов по α-положениям.
В литературе описаны
способы получения диформилпирролов с помощью церийаммоний нитрата [45] и смеси
тетраацетата свинца с диоксидом свинца [46].
В работе Г. Вассермана
пирролы подвергаются окислению синглетным кислородом [47]. Трет-бутиловый эфир
3-метокси-2-пирролокарбоксильной кислоты окисляется синглетным кислородом,
образуя промежуточный продукт – имино гидропероксид, который может вступать в
реакции с различными нуклеофилами давая 5-замещенные пирролы (~56%). Имея
сильные нуклеофилы по пятому положению, пиррол может присоединять мало
реакционноспособный гидропероксид в результате чего получаются бипиррольные
продукты (51).
Сопряженные системы на
основе пиррола, например дикетопирролпирролы (DPP) нашли широкое применение в различных областях науки
и промышленности (Лит. обзор стр. 22).
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5 |