РЕЦИКЛИЗАЦИЯ 1,3,5-ТРИАЗИНОВ В СИНТЕЗЕ КАРБОНИЛЬНЫХ И ПОЛИЯДЕРНЫХ АРОМАТИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ (13.04.2009)

Автор: Аксенова Инна Валерьевна

146a-d: X=CR; 146a: R=Y=H; b: R=Me, Y=H; c: R=H, Y=Br; d: R=H, Y=NO2;

147a,b: X=N; 147a: Y=H; b: Y=NO2;

Полученные результаты можно объяснить следующим образом. Альдегиды быстрее взаимодействует с триазином 1b, нежели последний реагирует с азафеналенами 2 и 14a. В результате образуются триазины 148, который могут алкилировать соединения 2 и 14a с образованием промежуточных соединений 149. Дальнейшая циклизация приводит к спиросоединениям 150, гидролиз которых дает производные 1,3-ди- или 1,2,3-триазапиренов 146 и 147:

Выше сообщалось о методе синтеза 1,3,7-триазапиренов 68 реакцией перимидинов 2 с триазинами 1. Оставалось непонятным происходит ли превращение промежуточного соединения 60 в триазапирены 68 в ходе реакции или при обработке реакционной смеси водой. Поэтому была сделана попытка выяснить это.

Мы предположили, что если триазапирен 68 образуется при обработке реакционной смеси водой, то промежуточное вещество 60 можно будет в ходе реакции превратить в какое-либо другое соединение, добавив в реакционную смесь дополнительный реагент, например, карбонильное соединение:

В качестве такого карбонильного соединения использовался ацетофенон (135b). Мы показали, что при взаимодействии 1 ммоль перимидина 2a,b с 1.5 ммоль 1,3,5-триазинов 1a,b в ПФК и последующая обработка реакционной смеси ацетофеноном приводит к образованию 7-бензоил-1,3-диазапиренов 42r-t c выходами 18-34%:

42r: R=R’=H; s: R=Me, R’=H; t: R=H, R’=Me;

Таким образом, наиболее вероятно, что триазапирены 68 образуются при обработке реакционной смеси водой.

Синтез азапиренов с использованием карбонильных соединений

Ранее сообщалось, что реакция перимидина (2a) с ацетилацетоном (135с) в ПФК с 80% содержанием P2O5 начинается только выше 1000С и приводит к 4(9)-ацетилперимидину (151) с выходом 10%:

Авторы отмечали, что образование 1,3-диазапиренов 42 в этих условиях не наблюдается.

Как было показано, диазапирены 42 могут быть получены трехкомпонентной реакцией перимидинов 2 с карбонильными соединениями, включая ацетилацетон (135с) и 1,3,5-триазинами в ПФК с 86% содержанием P2O5. Поэтому можно было предположить, что изменив условия, первой реакции удастся разработать метод синтеза диазапиренов 42.

Выяснилось, что увеличение содержания P2O5 в ПФК и снижение температуры реакции до 70-750С позволяет получить диазапирен 42e с выходом 62%:

42e: R=H, R’=R’’=Me; i: R=H, R’=Me, R’’=Ph; j: R=H, R’=R’’=Ph; l: R=R’=R’’=Ph;

o: R=R’=R’’=Me; q: R=Me, R’=R’’=Ph;

Наряду с соединением 42e с выходом 26% образуется кетон 151. Уменьшение содержания P2O5 в ПФК до 80% при той же температуре приводит к увеличению доли дизапирена 42e. Его выход составил 71%, кетона 151– 11%. Таким образом, увеличение бренстедовской кислотности способствует пери-аннелированию, но не дезацилированию. Кроме того, при уменьшении концентрации P2O5 затрудняется побочная реакция ацилирования перимидинов 2. Поэтому мы решили отказаться от ПФК. Замена ПФК на 70% серную кислоту, позволяет полностью избежать образования продуктов ацилирования и увеличить выход диазапирена 42e до 82%. Аналогично реакция протекает с другими 1,3-дикарбонильными соединениями.

По аналогичной методике из 1,2,3-триазафеналена 14a с 1,3- дикарбонильными соединениями в 70% серной кислоте, были получены производные 1,2,3-триазапирена 139b,e,f:

139b: R?=Me, R??=Ph; e: R?=R??=Me; f: R?=R??=Ph;

Данная реакция не позволяет получить 1,3-диазапирены, без заместителей в положениях 6 и 7. Поэтому был разработан метод синтеза 1,3- диазапиренов 42a-c, основанный на винилформилировании.

Мы показали, что взаимодействие перимидинов 2a-c с 3-(N-метил-N-фениламино)акролеином в дихлорэтане в присутствие POCl3 приводит к соответствующим 1,3-диазапиренам с выходами 42-56%:

42a: R=H; b: R=Me; c: R=Ph;

Перимидин (2a) был также введен в реакцию с этоксиметиленацетоуксусным эфиром (155a) и этоксиметиленацетилацетоном (155b) в ПФК при 75-800С. Неожиданно продуктами реакции оказались: 6-гидрокси-1,3-диазапирен (75, 28%) и 6-метил-1,3-диазапирен (42d, 34%), соответственно. Наряду с пери-циклизацией наблюдается дезацилирование:

155a: X=OEt; b: X=Me; 42b: Y=Me; 75: Y= OH;

Выше было показано, что карбонильные соединения перимидинового ряда 3a,12a,d,f реагируют с 1,3,5-триазинами с образованием 1,3-диазапиренов.

42d: R=R’=X=H, R’’=Me; e: R=X=H, R’=R’’=Me; f: R=R’=X=H, R’’=Ph; h: R=R’=H, R’’=Me, X=COOEt; i: R=X=H, R’=Me, R’’=Ph; j: R=H,R’=R’’=Ph, X=H; l: R=R’=R’’=Ph, X=H;

Легкость электрофильного замещения этих соединений по положению 7 объяснялась возможностью их фосфорилирования с образованием соединений 65, в которых свободное пери-положение активировано для атаки электрофилом. Мы предположили, что енольные формы карбонильных соединений будут реагировать с фосфорным эфиром 65, образуя в результате циклоприсоединения или последовательной электрофильной атаки диазапирены 42.

Действительно, реакция соединений 3a,12a,d,f с карбонильными соединениями в ПФК приводит к диазапиренам 42 с выходами 21-67%.

Применение 1,3,5-триазинов для замыкания

двух циклов в азапиренах

В предыдущих главах мы рассмотрели методы синтеза азапиренов, основанные на наращивании одного из ядер. В этой мы приведем примеры синтезов с замыканием двух циклов. Для этого необходимо, чтобы реализовался процесс по типу «домино», в результате аннелирования первого ядра возникало исходное соединение для аннелирования второго. Нам удалось реализовать ряд таких реакций.

Известно, что взаимодействие 1,8-диаминонафталина (13) c 1,3,5-триазином (1a) без катализатора приводит к перимидину, т.е. образуется субстрат для пери-аннелирования. Поэтому диамин 13 является подходящим исходным для синтеза азапиренов путем замыкания двух ядер в пери-положениях нафталиновой системы.

Мы предположили, что замыкание пиримидинового кольца можно осуществить в ПФК, причем в случае успеха первичной циклизации диамина 13 реакция будет сопровождаться надстройкой пери-азакольца. Действительно, при нагревании выше 100оС единственными продуктами реакции оказались триазапирены 68a,i,m.

68a: R =H; i: R=Me; m: R=Ph;

Оказалось, что c нитрилами ароматических кислот в ПФК диамин 13 образует соответствующие 1,3,7-триазапирены 68m,r,s с умеренными выходами:

68m: Ar = Ph; r: Ar = 4-BrC6H4; s: Ar = 4-O2NC6H4;

Учитывая, что реакцию диамина 13 с 1,3,5- тризинами 1a-c можно остановить на стадии образования альдегидов и кетонов 3 и 12, мы предположили, что трехкомпонентную реакцию с бензонитрилом 104a можно реализовать, используя в качестве исходного диамин 13. Выяснилось, что метод может быть реализован при использовании 3-кратного избытка триазина 1a. Выход, по сравнению с перимидинами 2, практически не изменяется.

Исходя из приведенных в предыдущем разделе рассуждений, было решено реализовать трехкомпонентную реакцию с кетонами, используя в качестве исходного соединения диамин 13:

Ранее сообщалось, что реакция 1,8-нафтилендиамина (13) с карбонильными соединениями приводит к дигидроперимидинам. Неожиданно, при нагревании амина 13 с ацетилацетоном 135с в ПФК нами был получен 2,6,8-триметил-1,3-диазапирен 42o с выходом 78%. Аналогично реакция протекает с другими 1,3-дикетонами.

42l: R=R’=Ph; o: R=R’=Me; p: R=Ph, R’=Ме;

При использовании этой идеологии нам удалось разработать метод синтеза 1,2,6,8-тетраазапиренов 84 из соединений 156:


загрузка...