УДК 547.316 + 547.518
Тематическое направление: органический синтез.
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ б-БРОМКЕТОНОВ АДАМАНТАНОВОГО РЯДА
С УГЛЕРОД - И КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИМИ НУКЛЕОФИЛАМИ
© +*, ,
Кафедра органической, биоорганической и медицинской химии. Самарский государственный университет.
Ул. Ак. Павлова, 1. г. Самара. 443011. Самарская область. Россия. Тел.: (846) 334–54–59. Факс: (846) 334–54–17.
E–mail: *****@***ru
_______________________________________________
*Ведущий направление; +Поддерживающий переписку
Ключевые слова: адамантан, б-бромкетоны, реактивы Гриньяра, С-нуклеофилы.
Резюме
Нами было синтезировано двенадцать соединений содержащих адамантановый фрагмент, не описанных ранее в литературе. Практическая ценность настоящей работы состоит в синтезе новых адамантансодержащих соединений, представляющих определенный интерес для исследования их биологической активности. А также в изучении взаимодействия б-бромкетонов адамантанового ряда с некоторыми реагентами.
Введение
Химия органических каркасных соединений за последнее время достигла значительных успехов в теоретической и практической областях. В связи с этим актуальной задачей является поиск новых функциональных производных каркасных соединений. Постоянный интерес химиков-синтетиков к различным производным адамантана обусловлен наличием у большинства таких соединений выраженной физиологической активности и широкими возможностями получения новых фармацевтических препаратов [1]. Кроме того, присутствие адамантанового каркаса в составе б-галогенкетонов может существенным образом влиять на их свойства, которые могут отличаться от свойств галогенкетонов алифатического и ароматического рядов.
Объектами нашего исследования были следующие б-бромкетоны адамантанового ряда:
бромметил(адамантил-1)кетон щ, щ’-бром(адамантил-1)-ацетон
б-Бромкетоны адамантанового ряда имеют несколько разноплановых реакционных центров. Взаимодействие их с нуклеофильными агентами может протекать по нескольким направлениям – бимолекулярное нуклеофильное замещение по связи С-Hal, нуклеофильное присоединение, либо присоединение-отщепление по карбонильной группе, а также отщепление кислого протона метиленовой группы в в-положении по отношению к карбонилу.
В литературе описано большое количество реакций б-галогенкетонов адамантанового ряда с О - и N-нуклеофилами. Взаимодействие же б-галогенкетонов с С-нуклеофилами изучено недостаточно. В ходе нашей работы были синтезированы адамантансодержащие замещенные фураны и производные циануксусного эфира.
Результаты и дискуссия
Исходными веществами для выполнения настоящей дипломной работы служили адамантансодержащие б-бромкетоны. Синтез, которых, осуществлялся путем последовательной функционализации адамантана. Синтезированные до настоящего этапа адамантансодержащие б-бромкетоны не являются новыми, хотя многие методики в той или иной степени нами были модифицированы.
Для синтеза щ, щ’-бром(адамантил-1)-ацетона мы проводили взаимодействие 1-адамантанола с винилиденхлоридом, с последующим получением хлорангидрида 1-адамантилуксусной кислоты. Далее происходит взаимодействие хлорангидрида 1-адамантилуксусной кислоты с диазометаном и последующее разложение промежуточного соединения бромоводородом.
Логично предположить, что взаимодействие реактивов Гриньяра с б-галогенкарбонильными соединениями может протекать как по карбонильному атому углерода, так и по атому галогена. Соотношение скоростей этих реакций, а следовательно и выход продукта, будут, очевидно, определяться соотношением активностей данных функциональных групп. В данной работе показано, что при стандартных условиях в присутствии катализаторов (солей одновалентной меди) б-бромкетоны адамантанового ряда: бромметил(адамантил-1)кетон и щ, щЧ-бром(адамантил-1)ацетон реагируют с реактивами Гриньяра по схеме бимолекулярное нуклеофильное замещение по связи С-Наl, с образованием кетонов адамантанового ряда:
В отсутствии солей одновалентной меди и кислот Льюиса б-бромкетоны адамантанового ряда взаимодействуют с реактивами Гриньяра по карбонильной группе, образуя с выходами 70-90% адамантансодержащие б-бромзамещенные третичные спирты:
В литературе описаны взаимодействия различных б-галогенкетонов с натриевыми производными малононитрила и циануксусного эфира. Установлено, что в зависимости от структуры б-галогенкетонов и растворимости промежуточных продуктов реакции, в случае использования натриймалононитрила могут образовываться г-кетонитрилы, либо замещённые б-аминофураны, а в случае натрийциануксусного эфира - г-кетонитрилы или диалкилированные ациклические продукты.
Нами было осуществлено взаимодействие бромметил(адамантил-1)кетона и щ, щЧ-бром(адамантил-1)ацетона с натриймалононитрилом в среде абсолютного этанола:
где n = 0, 1
Анализ продуктов реакции показал, что в нашем случае образуются только адамантансодержащие г-кетонитрилы Невозможность образования фуранового цикла связана, по-видимому, с тем, что образующиеся г-кетонитрилы малорастворимы в реакционной среде и выпадают в осадок во время реакции. Очевидно, также сказываются электронодонорные свойства адамантанового фрагмента, которые, как было установлено, затрудняют процесс циклизации [2, 3].
При взаимодействии б-бромкетонов адамантанового ряда с натрийциануксусным эфиром продукты диалкилирования обнаружены не были. По-видимому, это связано с тем, что объёмистые адамантильные радикалы в образовавшемся г-кетонитриле и исходном б-бромкетоне не позволяют молекулам сблизиться, что затрудняет процесс диалкилирования.
где n = 0,1
В рамках данной работы были осуществлены синтезы адамантансодержащих 1,3-оксазолов, на основе бромметил(адамантил-1)кетона и щ, щЧ-бром(адамантил-1)ацетона. На первой стадии синтеза проведены реакции О-алкилирования бензойной и о-бромбензойной кислот по следующей схеме:
R = H (XIII), Br (XIV)
Далее, используя в качестве катализатора BF3, была осуществлена циклизация полученных сложных эфиров:
R = Ph (XI), o-BrC6H4 (XII)
Было показано, что атом брома расположенный в о-положении фенильного кольца, не препятствует процессу циклизации. Данное предположение подтверждается данными ПМР спектров синтезированных 1,3-оксазолов.
Экспериментальная часть
Приборы и материалы. В работе использовались растворители и реактивы отечественного производства фирмы РЕАХИМ квалификации х. ч. или о. с.ч., которые в случае необходимости очищались и абсолютировались в соответствии с описанными методиками [4].
Контроль за ходом реакций и оценку индивидуальности веществ проводили с помощью ТСХ на пластинах Silufol UV – 254 (ЧССР), проявление в парах иода и УФ. ИК-спектры регистрировали на приборе ИКС – 29 в таблетках KBr (для кристаллических веществ), в виде тонкой плёнки (для маслоподобных). ПМР-спектры регистрировали на приборе Bruker AC – 200, с рабочей частотой 200 МГц, растворитель DMSO-d6, внутренний стандарт ГМДС.
С детальным описанием методик синтеза можно ознакомиться в работе [5].
Индивидуальность полученных соединений подтверждена данными ТСХ, структура - методами ИК и ПМР спектроскопии.
Выводы
Проведен многостадийный синтез бромметил(адамантил-1)кетона и щ, щ’-бром(адамантил-1)ацетона, основанный на последовательной функционализации адамантана. Проведены синтезы различных кетонов адамантанового ряда путём селективного взаимодействия реактивов Гриньяра с б-бромкетонами. Показано, что в присутствии катализатора – иодида меди (CuI) б-бромкетоны селективно реагируют с реактивами Гриньяра по схеме бимолекулярного нуклеофильного замещения по связи C-Hal. Синтезированы адамантансодержащие г-кетонитрилы. Показано, что при взаимодействии бромметил(адамантил-1)кетона и щ, щ’-бром(адамантил-1)-ацетона с натриймалононитрилом и натрийциануксусным эфиром не образуются замещённые б-аминофураны и продукты диалкилирования. Проведены синтезы 4-(адамантил-1)-2-(2-бромфенил)оксазола-1,3 и 4-(адамантил-1)-2-фенилоксазола-1,3. Показано, что атом брома, расположенный в о-положении фенильного кольца, не препятствует процессу циклизации
Литература
, , Сергеева адамантанов Волгоград: Волгоградская медицинская академия, 2001, 320 с. , // Журн. орг. химии. 1965.– Т.2, В.11.– С.2018-2020. , , // Журн. орг. химии. 1973.– Т.9, В.9.– С.1809-1814. Лабораторные работы по органической химии / Под ред. .– М.: Высшая школа, 1974.– С.51–55. Степанов б-бромкетонов адамантанового ряда с углерод - и кислородсодержащими нуклеофилами. Дипломная работа. Самара. 2007. 59 с.
