Rearrangement-cyclization of dialkyl(4-hydroxybut-2-ynyl)(3-phenylprop-2-enyl)ammonium bromides in the presence of aqueous alkali

封面

如何引用文章

全文:

详细

Dialkyl(4-hydroxybut-2-ynyl)(3-phenylprop-2-enyl) ammonium bromides in the presence of catalytic amounts of aqueous alkali do not undergo intramolecular [4+2] cyclization of the diene synthesis type, since 3-phenylprop-2-enyl group does not participate in the reaction as a diene fragment, and the initinal salts are formed again. In the presence of twofold amounts of aqueous alkali, contrary to our expectations, the salts undergo Stevens rearrangement with transfer of the reaction center in both the host and migrating groups, followed by intramolecular cyclization rather than intramolecular cyclization–recyclization.

全文:

ВВЕДЕНИЕ

Ранее были проведены исследования в области катализируемого основанием внутримолекулярного [4+2]-циклоприсоединения по типу диенового синтеза четвертичных аммониевых солей, содержащих, наряду с β,γ-непредельными группами, различные ениновые фрагменты [1]. В качестве диенового фрагмента в реакцию были вовлечены также 3-фенил-2,3-дихлорпроп-2-енильний [2] и различные 2,4-пентадиенильные [3–5] группы.

Реакция диенового синтеза идет легче при наличии электроакцепторных заместителей в молекуле диенофила и электродонорных заместителей в молекуле диена.

Фенилпроп-2-енильная группа была вовлечена во внутримолекулярную циклизацию также в качестве диенофильного фрагмента. Циклизация бромидов N,N-диалкил(3-арилпроп-2-инил)(3-фенилпроп-2-енил)аммония, в отличие от проп-2-инильных и проп-2-енильных аналогов, в присутствии каталитических количеств водной щелочи проходит с саморазогреванием. Установлено, что введение фенильного фрагмента в положение 3 проп-2-енильной группы способствует циклизации [6–8].

В катализируемую основанием внутримолекулярную циклизацию также вовлекали соли, содержащие в качестве p2-фрагмента -4-гидроксибут-2-инильную группу, наряду с различными ениновыми группами - 3-алкенил, 3-фенил-, или 3-α-нафтилпроп-2-инильной (1) [9, 10]. В результате реакции с высокими выходами получены галогениды 2,2-диалкил-4-гидроксиметилизоиндолиния, 2,2-диалкил-4-гидроксиметилбенз[f]изоиндолиния, 2,2-диалкил-4-гидроксиметилнафт[f]изоиндолиния (2). В ходе исследований обнаружено, что также проходила реакция внутримолекулярной рециклизации, включающая стадии разрыва изоиндолиниевого цикла и образования дигидрофуранового кольца (3) (общая схема 1) [9, 10].

 

Схема 1

 

На основании вышеизложенного и в продолжение исследований в области катализируемой основанием внутримолекулярной циклизации в настоящей работе было интересно выяснить способность 3-фенилпроп-2-енильной группы участвовать во внутримолекулярной циклизации в качестве π4-фрагмента, наряду с 4-гидроксибут-2-инильной группой в качестве π2-фрагмента. Oжидалось, что можно получить новые потенциально биологически активные производные изоиндолиния, содержащие 4-гидроксиметильную группу, и изучить их внутримолекулярную рециклизацию (схема 2, 3).

 

Схема 2

 

Схема 3

 

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Алкилированием диалкил(4-гидроксибут-2-инил)аминов 4а–c (3-бромпроп-1-ен-1-ил)бензолом синтезированы четвертичные аммониевые соли 5а–c, содержащие 4-гидроксибут-2-инильную группу, наряду с 3-фенилпроп-2-енильной (схема 2).

Далее изучены свойства водных растворов солей 5а–c в присутствии каталитических количеств водной щелочи в реакциях внутримолекулярной циклизации диенового синтеза.

Основываясь на данных литературы [5], мы предположили, что 3-фенилпроп-2-енильная группа способна участвовать во внутримолекулярной циклизации в качестве диенового фрагмента (схема 3).

Однако, вопреки нашему предположению, при использовании каталитических количеств водной щелочи вместо солей 2,2-диалкил-4-гидроксиметил-3a,4-дигидробенз[f]изоиндолиния были выделены исходные соли 5а–c, то есть они не подверглись внутримолекулярной циклизации. Строение выделенных солей, по данным ЯМР, 1H и 13С спектроскопии, было идентично строению исходных солей 5а–c.

Далее изучены свойства водных растворов солей 5а–c под действием двукратного мольного количества KOH в реакциях внутримолекулярной циклизации–рециклизации. Вопреки литературным данным [9, 10], соли 5а–c не подвергались внутримолекулярной циклизации–рециклизации, и вместо ожидаемых диалкил(1,3,4,5-тетрагидронафто[1,2-c]фуран-4-илметил)аминов была получена смесь 2 диастереоизомерных аминов 6а–c с общим выходом 35–40% , то есть соли 5а–c подвергались перегруппировке Стивенса с последующей внутримолекулярной циклизацией, а также перегруппировке–расщеплению (схема 3) [11].

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

ИК спектры зарегистрированы на спектрометре Thermo Nicolet Avatar 330 FT-IR (США). Спектры ЯМР 1H и 13С получены на спектрометре Mercury 300 VX фирмы Varian (США) при 300 К при частотах 300.077 и 75.462 МГц соответственно. Химические сдвиги приведены для растворов в смеси ДМСО-d6–CCI4, 1 : 3. Для отнесения сигналов в спектрах ЯМР 1H и 13C использованы методы DEPT и HMQC.

Диалкил(4-гидроксибут-2-инил)амины 4a–c получены согласно [12], (3-бромпроп-1-ен-1-ил)бензол получен по методике [13].

Соли 5a–c. Общая методика. К 14 ммоль амина 4а–с (1.97 г – 4а, 2.37 г – 4b, 2.17г – 4с), растворенного в смеси 5 мл абсолютного эфира и 2 мл ацетонитрила, прибавляли 21 ммоль 4.14 г (3-бромпроп-1-ен-1-ил)бензол (соотношение амин–алкилгалогенид 1:1.5), наблюдается саморазогревание. На следующий день фильтрованием выделяются кристаллические соли 5a–с.

Бромид диэтил(4-гидроксибут-2-инил)(3-фенилпроп-2-енил)аммония (5a). Выход 99%, 3.57 г, т.пл. 95–96°С (абс. EtOH). ИК спектр, ν, см–1: 3350–3170, 1100, 1070–1020 (OH), 3060, 3030, 1600, 1570, (ароматическое кольцо), 2220 (дизамещенная С≡С), 1950, 740, 690 (монозамещенное бензольное кольцо), 1640, 1610 (дизамещенная С=С). Спектр ЯМР 1Н, δ, м.д.: 1.39 т (6H, J 7.2 Гц, 2CH3), 3.55 к (4H, J 7.2 Гц, 2CH2CH3), 4.19 д.т (2H, J 6.0, 1.8 Гц, ОCH2), 4.30 д (2H, J 7.4 Гц, NCH2CH=CHPh), 4.45 т (2H, J 1.8 Гц, NCH2C≡C), 5.28 т (1H, J 6.0 Гц, ОH), 6.46 д.т (1H, J 15.6, 7.4 Гц, CH2CH=CHPh), 7.09 д (1H, J 15.6 Гц, CH=CHPh), 7.25–7.38 м (3H) и 7.57–7.62 м (2H, C6H5). Спектр ЯМР 13С, δ, м.д.: 7.7 (2CH3), 48.2 (NCH2), 48.9 (NCH2), 53.1 (2CH2CH3), 59.7 (ОCH2), 71.8 и 91.4 (C≡C), 115.3 (=CH), 127.0 (2CH, Ph), 127.9 (2CH, Ph), 128.2 (CH, Ph), 135.0, (C, Ph), 140.9 (=CH). Найдено, %: C 60.51; H 7.26; Br 23.50; N 4.02. C17H24BrNO: Вычислено, %: C 60.36; H 7.15; Br 23.62; N 4.14.

Бромид дипропил(4-гидроксибут-2-инил)(3-фенилпроп-2-енил)аммония (5b). Выход 97%, 3.88 г, белые кристаллы, т.пл. 113°С (абс. EtOH). ИК спектр, ν, см–1: 3500–3200, 1100, 1070–1030 (OH), 3060, 3030, 1600, 1580, (ароматическое кольцо), 2230-2220 (дизамещенная С≡С), 1950, 740, 690, 625 (монозамещенное бензольное кольцо), 1640, 1610 (дизамещенная С=С). Спектр ЯМР 1Н, δ, м.д.: 1.02 т (6H, J 7.3 Гц, 2CH3), 1.77–1.90 м (4H, 2CH2CH3), 3.38–3.45 м (4H, 2CH2CH2CH3), 4.18 т (2H, J 1.7 Гц, ОCH2), 4.32 д (2H, J 7.4 Гц, NCH2CH=CHPh), 4.46 т (2H, J 1.7 Гц, NCH2C≡C), 4.85 ш (1H, ОH), 6.45 д.т (1H, J 15.6, 7.4 Гц, CH2CH=CHPh), 7.07 д (1H, J 15.6 Гц, CH=CHPh), 7.25–7.37 м (3H) и 7.57–7.62 м (2H, C6H5). Спектр ЯМР 13С, δ, м.д.: 10.4 (2CH3), 15.2 (2CH2), 48.9 (NCH2), 49.2 (NCH2), 59.6 (N(CH2)2), 60.9 (ОCH2), 71.8 и 91.6 (C≡C), 115.4 (=CH), 127.0 (2CH, Ph), 128.0 (2CH, Ph), 128.2 (CH, Ph), 135.0 (C, Ph), 140.9 (=CH). Найдено, %: C 62.43; H 7.81; Br 21.66; N 3.94. C19H28BrNO: Вычислено, %: C 62.29; H 7.70; Br 21.81; N 3.82.

Бромид (4-гидроксибут-2-инил)(3-фенилпроп-2-енил)морфолиния (5c). Выход 98%, 3.73 г, белые кристаллы, т.пл. 145°С (абс. EtOH). ИК спектр, ν, см–1: 3500–3200, 1100, 1060–1020 (OH), 3040, 3010, 1600, 1580, (ароматическое кольцо), 2230-2220 (дизамещенная С≡С), 1930, 740, 720, 690 (монозамещенное бензольное кольцо), 1630, 1610 (дизамещенная С=С). Спектр ЯМР 1Н, δ, м.д.: 3.68–3.76 м (4H, О(CH2)2), 3.98–4.14 м (4H, N(CH2)2), 4.21 уш.т (2H, J 1.8 Гц, ОCH2), 4.60 д (2H, J 7.5 Гц, NCH2CH =CHPh), 4.72 т (2H, J 1.8 Гц, NCH2C≡C), 5.28 ш (1H, ОH), 6.50 д.т (1H, J 15.6, 7.5 Гц, NCH2CH=CHPh), 7.13 д (1H, J 15.6 Гц, CH=CHPh), 7.26–7.40 м (3H) и 7.58–7.62 м (2H, C6H5). Спектр ЯМР 13С, δ, м.д.: 49.0 (NCH2), 49.6 (NCH2), 56.0 (NCH2), 59.6 (ОCH2), 60.8 (ОCH2), 71.6 и 92.3 (C≡C), 114.7 (=CH), 127.2 (2CH, Ph), 128.1 (2CH, Ph), 128.3 (CH, Ph), 135.1 (C, Ph), 141.8 (=CH). Найдено, %: C 57.81; H 6.40; Br 22.81; N 3.86. C17H22BrNO2. Вычислено, %: C 57.96; H 6.29; Br 22.68; N 3.98.

Взаимодействие бромидов диалкил(4-гидроксибут-2-инил)(3-фенилпроп-2-енил)аммония 5а–c в присутствии водной щелочи. Общая методика. К раствору, состоящему из 10 ммоль соли 5a–с (2.58 г – 5а, 2.86 г – 5b, 2.72г – 5с), и 2 мл воды, порциями прибавляли 2 ммоль 0.7 мл 3 н. водного раствора КОН (мольное соотношение соль–основание 5:1). Саморазогревание не наблюдается, смесь нагревали на водяной бане 2 ч, после чего смесь экстрагировали эфиром (2 × 30 мл) для удаления возможных побочных продуктов и подкисляли водным раствором HBr. Под низким давлением отгоняли воду досуха. Абсолютным этанолом экстрагировали органическую соль. Эфирным осаждением из спиртового раствора выделяли не ожидавшиеся циклические соли, а, по данным ЯМР спектроскопии, непрореагировавшие исходные соли 5a–с, которые не участвовали в циклизации.

Далее к водному раствору 10 ммоль соли 5a–с (2.58 г – 5а, 2.86 г – 5b, 2.72 г – 5с), прибавляли 20 ммоль 1.12 г KOH и смесь нагревали на кипящей водяной бане 2 ч. Затем реакционную смесь экстрагировали эфиром (3 × 30 мл), эфирный экстракт титровали 0.1 н. H2SO4. После титрования наличие в экстракте амина составляло 35–40%. После титрования эфирный экстракт подкисляли раствором HCl до кислой реакции. Солянокислый слой отделяли от эфирного, подщелачивали и экстрагировали эфиром, экстракт сушили MgSO4. После удаления эфира вакуумной перегонкой получали амины 6а–с, физико-химические характеристики которых идентичны характеристикам аминов, полученных в перегруппировке Стивенса ранее [11].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Вопреки литературным данным, 3-фенилпроп-2-енильная группа не участвует в реакциях внутримолекулярной [4+2] циклизации в качестве диенового фрагмента, и в присутствии двукратных мольных количеств водной щелочи соли подвергаются не внутримолекулярной циклизации–рециклизации, а перегруппировке Стивенса с переносом реакционного центра как в принимающей, так и в мигрирующей группе с последующей внутримолекулярной циклизацией.

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов

×

作者简介

H. Gevorgyan

Scientific and Technological Center of Organic and Pharmaceutical Chemistry of the NAS of the Republic of Armenia; National Polytechnic University of Armenia

编辑信件的主要联系方式.
Email: hasmikgevorgyan973@gmail.com
ORCID iD: 0009-0006-8615-5434

Scientific and Technological Center of Organic and Pharmaceutical Chemistry of the NAS of the Republic of Armenia, Institute of Organic Chemistry

亚美尼亚, prosp. Azatutyana, 26, Yerevan, 0014; st. Teryan 105, Yerevan, 0009

E. Chukhajian

Scientific and Technological Center of Organic and Pharmaceutical Chemistry of the NAS of the Republic of Armenia

Email: hasmikgevorgyan973@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-0666-3481

Institute of Organic Chemistry

亚美尼亚, prosp. Azatutyana, 26, Yerevan, 0014

参考

  1. Чухаджян Э.О., Шахатуни К.Г., Чухаджян Эл.О. Химия в интересах устойчив. развития. 2013, 21, 279–290. [Chukhajian E.O., Shahkhatuni K.G., Chukhajian El.O. Chem. Sustainable Dev. 2013, 21, 263– 274.]
  2. Бабаян А.Т., Чухаджян Э.О., Чухаджян Эл.О., Бабаян Р.П. ЖOрХ, 1977, 13, 518–522.
  3. Бабаян А.Т., Тагмазян K.Ц., Черкезян А.А. ЖОрХ. 1973, 9, 1149–1155.
  4. Чухаджян Э.О., Чухаджян Эл.О., Манасян Л.А., Бабаян А.Т. Арм. хим.ж., 1981, 34, 46–51.
  5. Тагмазян K.Ц., Торосян Г.О., Бабаян А.Т. ЖОрХ. 1974, 10, 2082–2088.
  6. Чухаджян Э.О., Айрапетян Л.В., Чухаджян Эл.О., Паносян Г.А. ХГС, 2012, 9, 1410–1417. [Chukhajian, E.O., Ayrapetyan, L.V., Chukhajian, El.O., Panosyan, H.A. Chem. Heterocycl. Compd., 2012, 48, 1314–1320.] doi: 10.1007/s10593-012-1138-4
  7. Чухаджян Э.О., Айрапетян Л.В., Чухаджян Эл.О., Паносян Г.А. ХГС, 2013, 1367–1374. [Chukhajian, E.O., Ayrapetyan, L.V., Chukhajian, El.O., Panosyan, H.A. Chem. Heterocycl. Compd. 2013, 49, 1274–1280.] doi: 10.1007/s10593-013-1375-1
  8. Чухаджян Э.О., Айрапетян Л.В., Шахатуни К.Г., Чухаджян Э.О., Мкртчян А.С., Паносян Г.А. ЖОрХ. 2019, 55, 373–379. [Chukhajian, E.O., Ayrapetyan, L.V., Shahkhatuni, K.G., Chukhajian, El.O., Mkrtchyan, H.S., Panosyan, H.A. Russ. J. Org. Chem., 2019, 55, 319–324.]
  9. Chukhajian E.O., Gevorkyan H.R., E.O. Chukhajian, K.G. Shahkhatuni, H.A. Panosyan, R.A. Tamazyan. J. Heterocycl. Chem., 2003, 40, 1059–1063. doi: 10.1002/jhet.5570400614
  10. Чухаджян Э.O., Геворкян А.Р., Шахатуни К.Г., Чухаджян Эл.О., Паносян Г.А. ЖОрХ, 2019, 55, 4, 566–572. [Chukhajian, E.O., Gevorgyan, H.R., Shahkhatuni, K.G., Chukhajian, El.O., Panosyan, H.A. Russ. J. Org. Chem., 2019, 55, 473–478.] doi: 10.1134/S1070428019040092
  11. Чухаджян Э.О., Габриелян А.С., Чухаджян Эл.О., Шахатуни К.Г., Паносян. Г.А. ХГС, 2011, 513–520. [Chukhadjian, E.O., Gabrielyan, A.S., Chukhadjian, El.O., Shahkhatuni, K.G., Panosyan, H.A. Chem. Heterocycl. Compd., 2011, 47, 418–424. doi: 10.1007/s10593-011-0775-3].
  12. Чухаджян Э.О., Геворкян А.Р., Чухаджян Эл.О., Шахатуни К.Г. ЖОрХ, 2000, 36, 1304. [Chukhad-zhyan, E.O., Gevorkyan, A.R., Chukhadzhyan, El.O., Shakhatuni, K.G., Russ. J. Org.Chem., 2000, 36, 1263].
  13. Schaefer J.P., Higgins J.G., Shenoy P.K. Org. Synth. 1968, 48, 51. doi: 10.15227/orgsyn.048.0051

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Scheme 1

下载 (113KB)
索引源数据
3. Scheme 2

下载 (64KB)
索引源数据
4. Scheme 3

下载 (160KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».