CC BY
10Calixarenes
Каликсарены
Макрогэтэроцмклы
Статья
Paper
http://macroheterocycles.isuct.ru
DOI: 10.6060/mhc140272b
Бифункциональные производные (тиа)каликс[4]аренов с терминальными двойными и тройными связями: синтез и применение в реакциях 1,3-диполярного циклоприсоединения
B. А. Бурилов,а@ Р. И. Нугманов,ь Е. В. Попова,b И. Р. Набиуллин,а
C. Е. Соловьева,ь И. С. Антипин,^ А. И. Коновалова
Посвящается академику РАН Олегу Николаевичу Чупахину по случаю его 80-летнего юбилея
Казанский федеральный университет, 420008 Казань, Россия ьИОФХ им. А.Е. Арбузова КазНЦ РАН, 420088 Казань, Россия @E-mail: [email protected]
Осуществлен синтез бифункциональных производных каликс[4]арена и его тиа-аналога, содержащих двойные и тройные связи, в конформациях 1,3-альтернат и частичный конус. Показано влияние трет-бутильной группы на верхнем ободе макроцикла на стереохимический результат реакции. Тройные связи синтезированных бифункциональных соединений легко вступают в Си(1)-катализируемые реакции 1,3-диполярного циклоприсоединения с азидами.
Ключевые слова: Каликс[4]арены, алкилирование, реакции 1,3-диполярного циклоприсоединения, клик-химия, терминальные алкины.
Bifunctional Derivatives of (Thia)calix[4]arenes with Terminal Double and Triple Bonds: Synthesis and Azide-Alkyne Click Reactions
V. A. Burilov,a@ R. I. Nugmanov,b E. V. Popova,b I. R. Nabiullin,b S. E. Solovieva,b I. S. Antipin,ab and A. I. Konovalovb
Dedicated to Academician Oleg N. Chupakhin on the occasion of his 80th Birthday aKazan Federal University, 420008 Kazan, Russia
bA.E. Arbuzov Institute of Organic and Physical Chemistry KSC RAS, 420088 Kazan, Russia @Corresponding author E-mail: [email protected]
The synthesis of bifunctional derivatives of calix[4]arene and its thia-analogue containing double and triple bonds in 1,3-alternate and partial cone conformations was performed. The effect of tert-butyl groups at the upper rim of the macrocycle on the stereochemical result of the reaction is shown. Triple bonds of the synthesized bifunctional compounds readily undergo Cu(I)-catalyzed 1,3-dipolar cycloaddition reactions with azides.
Key words: Calix[4]arenes, alkylation, 1,3-dipolar cycloaddition reactions, click chemistry, terminal alkynes.
Введение
Одним из успешно развивающихся разделов химии макроциклов в последние десятилетия является химия каликсаренов и их серосодержащих аналогов - тиакаликсаренов. Интерес к этим соединениям обусловлен не только легкостью функционализации нижнего и верхнего ободов макроцикла, но и возможностью существования нескольких стереоизомерных форм: конус, частичный конус, 1,3 и 1,2-альтернат, в которых с разных сторон макроциклической плоскости могут быть созданы четко определенные молекулярные области, например, гидрофильные и гидрофобные кати-онные и анионные, мягкие и жесткие и т.д. Благодаря этим особенностям производные (тиа)каликсаренов находят применение в качестве гетеротопных рецепторов, амфифилов, высокоселективных комплексообра-зователей, компонентов молекулярных устройств.[1-4] В связи с этим актуальной задачей является синтез прекурсоров, позволяющих проводить направленную функ-ционализацию заместителей, расположенных с разных сторон макроциклической плоскости.
Целью данной работы является синтез бифункциональных каликсаренов, содержащих двойные и тройные терминальные связи, поскольку их наличие позволяет эффективно и по разным направлениям модифицировать одну или другую сторону макроцикла, в частности, за счет атом-экономных клик-реакций. Так, двойные связи могут быть легко функционализированы реакцией радикаль-
ного присоединения тиолов,[5,6] а тройные - путем медь(1)-катализируемого циклоприсоединения 1,3-диполей.[7-11]
Несмотря на большое разнообразие исследований в химии каликсаренов и их тиа-аналогов, публикации, где были бы получены бифункциональные каликсарены, содержащие двойные и тройные терминальные связи, отсутствуют.
Экспериментальная часть.
Растворители и реагенты перед применением очищали по известным методикам.[12] В работе были использованы коммерчески доступные реагенты фирм «AlfaAesar», «Acros», «Lancaster».
ЯМР эксперименты были выполнены на приборе Bruker Nanobay с рабочей частотой 400 МГц, химические сдвиги определяли относительно сигналов остаточных протонов дейтерированных растворителей (CDCl3).
Молекулярные масс-спектры были получены на масс-спектрометре MALDI-TOF Ultraflex III. В качестве матриц были использованы п-нитроанилин и DHB.
Чистоту веществ контролировали методом ТСХ на пластинках "MerckSilicagel 60 F254" с использованием ультрафиолетовой лампы VL-6.LC (6W-254 nm tube). Температуры плавления веществ определяли на малогабаритном нагревательном столике BOETIUS с визуальным устройством РНМК 05. Состав веществ подтверждали данными элементного анализа на анализаторе "Perkin ELMERPE 2400 series 2".
п-трет-Бутилкаликс[4]арен 1,[13] каликс[4]арен 2[14] и п-трет-бутилтиакаликс[4]арен 3,[15] а также дистально
конус
Ri R-i R1 R1 R-i'
R R R
частичный конус 1,3-альтернат
R.,=H; X=CH2, R=f-Bu(1), H (2); X=S; R=f-Bu (3)
X= S, CH2 R= i-Bu, H
Схема 1.
дизамещенные 5,11,17,23-тетра-трет-бутил-25,27-диаллил-окси-26,28-дигидрокси-2,8,14,20-каликс[4]арен 4,[16] 25,27-диаллилокси-26,28-дигидрокси-2,8,14,20-каликс[4]арен 5,[17]
25.27-дипропаргилокси-26,28-дигидрокси-2,8,14,20-каликс[4] арен 6[18] и 5,11,7,23-тетра-трет-бутил-25,27-диаллилокси-
26.28-дигидрокси-2,8,14,20-тетратиакаликс[4]арен 7,[19] бензил-азид[20] и п-нитрофенилазид[21] синтезировали по литературным методикам.
5,11,17,23-Тетра-трет-бутил-25,27-диаллилокси-26,28-ди-O-пропаргил-2,8,14,20-каликс[4]арен (8а,б). В колбу поместили 1 г (1.4 ммоль) соединения 4, 7.304 г (0.0224 моль) карбоната цезия и 100 мл ацетона. Перемешивали в течение 1 часа. Добавили 1.667 г (0.014 моль) бромистого пропаргила. Кипятили в течение 26 часов. Выпавший осадок отфильтровали. Масса осадка - 0.635 г (8а, 1,3-альтернат). Фильтрат упарили, добавили метанол, выпавший осадок отфильтровали. Масса осадка - 0.26 г (8б, частичный конус). Общий выход 80 %.
8а: Найдено (%): С, 82.80; Н, 8.60. C56H70O4. Вычислено (%): С, 83.33; Н, 8.74. Масс-спектр MALDI-TOF: m/z 827 [M+Na]+, 843 [M+K]+. Щ ЯМР (CDCl3) 5 м.д.: 1.212 (s, 18H, (CH3)3C), 1.30 (s, 18H, (CH3)3C), 2.36 (t, JHH=2.35 Гц, 2Н, CH=), 3.39 (d, JHH=15.5 Гц, 4H, ArCH2Ar), 3.85 (d, JHH=15.5 Гц, 4H, ArCH^Ar), 3.90 (d, JHH=2.5 Гц, 4H, OCH2), 4.H7-5.04 (m, 4H, =CH2), 5.65-5.74 (m, 2H, CH=), 6.95 (s, 4H, ArH), 7.15 (s, 4H,
ArH)2.
8б: Найдено (%): С, 82.92; Н, 8.67. C56H70O4. Вычислено (%): С, 83.33; Н, 8.74. Масс-спектр MALDI-TOF: m/z 827 [M+Na]+, 843 [M+K]+. Щ ЯМР (CDCl3) 5 м.д.: 1.05 (s, 18H, (CH3)3C), 1.34 (s, 9H, (CH3)3C), 1.39 (s, 9H, (CH3)3C), 2.18 (t, J1HH=2.5 Гц, 1Н, CH=), 2.45 (t, J1HH=2.5 Гц ,1Н, CH=), 3.07 (d, 2H, ArCH2Ar), 3.72 (d, 4H, OCH2), 4.19 (d, J1HH=2.5 Гц 4H, OCH2), 4.23 (d, 2H, ArCH2Ar), 4.26 (d, 2H, ArCH2Ar), 4.28 (d, 2H, ArCH2Ar), 4.39 (d, J1HH=2.5 Гц 1H, OCH2), 5.34-5.38 (m, 8H, =CH2), 6.211-6.31 (m, 4H CH=), 6.53 (d, J1HH=2.5 Гц 2H, ArH), 7.28 (d, J1HH=2.5 Гц, 2H, ArH), 7.06 (s, 2H, ArH), 7.27 (s, 2H, ArH).
25,27-Диаллилокси-26,28-ди-0-пропаргил-2,8,14,20-каликс[4]арен (9) из диаллилпроизводного 5. В колбу поместили 1 г (1.9 ммоль) соединения 5, 9.849 г (0.034моль) карбоната цезия и 100 мл ацетона. Перемешивали в течение 1 часа. Добавили 2.36 г (0.0198 моль) бромистого пропаргила. Кипятили в течение 26 часов. Реакционную смесь профильтровали. Фильтрат упарили, добавили метанол, выпавший осадок отфильтровали. Масса осадка 0.66 г (60 %). Т пл. 192 °С; Найдено (%): С, 82.28; Н, 6.60. C40H58O4. Вычислено (%): С, 82.45; Н, 6.57. Масс-спектр MALDI-TOF: m/z 504 [M]+ 603[M+Na]+, 619 [M+K]+, 713 [M+Cs]+. 1H ЯМР (CDCl3) 5 м.д.: 2.15 (t, Н, CH=), 2.55 (t, Н, CH^ 4.08 (d, 2H OCH2(npo„)); 4.08 (d, 2H, OCH^ 4.18 (d, 4H, OCH2), 5,06-5,18 (m, 4H, =CH2), 5.81-5.90 (m, 2H, CH=).
25,2 7-Ди-O-пропаргил-26,28-диаллилокси-2,8,14,20-каликс[4]арена (9) из дипропаргил-производного 6. В колбу поместили 1.5 г (3 ммоль) соединения 6, 9.78 г (0.03 моль) карбоната цезия и 100 мл ацетона. Перемешивали в течение 1 часа. Добавили 2.94 г (0.024 моль) бромистого аллила. Кипятили в течение 25 часов. Реакционную смесь профильтровали. Фильтрат упарили, добавили метанол, выпавший осадок отфильтровали. Масса осадка 1.22 г (70 %).
5,11,17,23-Тетра-трет-бутил-25,27-диаллилокси-26,28-ди-0-пропаргил-2,8,14,20-тиакаликс[4]арен (10). В колбу поместили 0.57 г (7.124 ммоль) соединения 7, 1.3 г (8.55 ммоль) гидроксида цезия и 100 мл ацетона. Перемешивали в течение 1 часа. Добавили 0.68 г (5.7 ммоль) бромистого пропаргила. Кипятили в течение 25 часов. Реакционную смесь профильтровали. Фильтрат упарили, добавили метанол, выпавший осадок отфильтровали. Масса осадка 0.49 г (79 %). Найдено (%): С, 70.88; Н, 7.02; S, 14.43. C52H62O4S4. Вычислено (%): С, 71.03; Н, 7.11; S, 14.58. Масс-спектр MALDI-TOF:
m/z: 899 [M+Na]+, 815 [M+K]+. Щ ЯМР (CDCl3) 5 м.д.: (1,3-альтернат) 1.21 (s, 18H, (CH3)3C), 1.29 (s, 18H, (CH3)3C), 2.34 (t, J3HH=2.5 Гц, 2Н, CH=), 4.523-4.54 (m, 4H, OCH2), 4.59 (d, ,/1нн=2.5Гц, 4Н, OCH2), 4.95-5.00 (m, 4H, =CH2), 5.77-5.85 (m, 2H, CH=), 7.36 (s, 4H, ArH), 7.56 (s, 4H, ArH).
Общая методика получения триазолов 11-14.
К смеси каликсарена (8а или 10) и азида (соотношение каликсарен:азид = 1:3), растворенных в смеси толуола и триэ-тиламина (3.5 и 0.5 мл на 0.1 г каликсарена, соответственно), добавляли иодид меди(1) (0.003 г, 0.0157 ммоля на 0.1 г каликсарена). Смесь поместили в стеклянный сосуд (CEM Corp.) оснащенный оптоволоконным датчиком температуры и выдерживали в микроволновом реакторе MARS 5 (CEM Corp.) мощностью 400 W в течение 4 ч при температуре 35 °С в атмосфере аргона при перемешивании. Для выделения соединений в реакционную смесь после окончания реакции добавили небольшое количество хлороформа с водой и 1 мл триэтиламина для связывания меди(1). Отделяли органический слой, растворитель удаляли на роторном испарителе и высаживали продукт гексаном. После выделения продукт сушили в вакууме.
5,11,17,23-Тетра-трет-бутил-25,27-диаллилокси-26,28-ди-0-[1-(бензил-1,2,3-триазолил)-4-метокси]-2,8,14,20-каликс[4]арен (11). Порошок белого цвета. Выход 82 %. Найдено (%): С, 78.20; Н, 7.79; N, 7.78. C70H84N6O4. Вычислено (%): С, 78.32; Н, 7.89; N, 7.83. MALDI-TOF: m/z: 1071 [M]+, 1095.45 [M+Na]+. 1H ЯМР (CDCl3) 5 м.д.: 0.95 (s, 3H, (CH3)3C-), 1.21 (s, 3H, (CH3)3C-), 3.47 (d, J=15.3 Hz, 4H, ArCH2Ar), 3.59 (d, J=15.4 Hz, 4H,ArCH2Ar), 3.88 (d, J=5.1 Hz, 4H, -OCH2-), 4.39 (s, 4H, Ph-CH2-), 4.97 (m, 4H, =CH2), 5.53(s, 4H, -OCH2-), 5.72-5.59 (m, 2H, -СН=), 6.80 (s, 4HArH), 6.90 (s, 4H, ArH), 7.11 (s, 2H, -СН= триазол.), 7.42-7.30 (m, 10H, C6H5-).
5,11,17,23-Тетра-трет-бутил-25,27-диаллилокси-26,28-ди-0-[1-(бензил-1,2,3-триазолил)-4-метокси]-2,8,14,20-тиакаликс[4]арен (12). Порошок белого цвета. Выход 85 %. Найдено (%): С, 69.49; Н, 6.58;N, 7.27; S 11.10. C66H76N6O4S4. Вычислено (%): С, 69.60; Н, 6.69; N, 7.34; S 11.19. MALDI-TOF: m/z: 1134.5 [M]+, 1157.48 [M+Na]+. 1H ЯМР (CDCl3) 5 м.д.: 0.95 (s, 18H, (CH3)3C-), 1.20 (s, 18H, (CH3)3C-), 4.40 (dd, ./=2.9, 2.0 Гц, -OCH2-), 4.74 (dd, /=12, 1.6 Гц, 2H, =CH2), 4.81 (dd, /=12, 1.6 Гц, 2H, =CH2), 5.01 (s, 4H, Ph-CH2-), 5.56 (m, 2H, -CH=), 5.58 (s, 4H,-OCH2-), 7.00 (s, 2H, -СН= триазол), 7.13 (s, 4H, ArH), 7.28 (s, 4H, ArH), 7.38-7.32 (m, 10H,C6H5-).
5,11,1 7,23-Тетра-трет-бутил-25,27-диаллилокси-26,28-ди-0-[1-(4-нитрофенил-1,2,3-триазолил)-4-метокси]-2,8,14,20-каликс[4]арен (13). Порошок желтого цвета. Выход 94 %. Найдено (%): С, 71.86; Н, 6.80; N, 9.78. C68H78N8O8. Вычислено (%): С, 71.93; Н, 6.92; N, 9.87. MALDI-TOF: m/z. 1144.4 [M]+, 1167.3 [M+Na]+. 1H ЯМР (CDCl3) 5 м.д.: 0.79 (s, 18H, (CH3)3C-), 1.27 (s, 18H, (CH3)3C-), 3.62 (d, /=16.3 Гц, 4H, ArCH2Ar), 3.77 (d, /=16.2 Гц, 4H, ArCH2Ar), 3.94 (d, /=4.9 Hz, 4H, -OCH2-), 4.59 (s, 4H, -OCH2-), 4.76 (dd, /=17.4, /=1.6 Гц, 2H, =CH2), 4.83 (dd, /=10.7, 1.4 Гц, 2H, =CH2), 5.50 (m, 2H, -СН=), 6.81 (s, 4H, ArH), 6.99 (s, 4H, ArH), 7.10 (s, 2H, -СН= триазол.), 7.99 (d, /=9.1 Гц, 4H, p-NO2C6H4-), 8.54 (d, /=9.1 Гц, 4H, p-NO^HJ.
5,11,1 7,23-Тетра-трет-бутил-25,27-диаллилокси-26,28-ди-0-[1-(4-нитрофенил-1,2,3-триазолил)-4-метокси]-2,8,14,20-тиакаликс[4]арен (14). Порошок желтого цвета. Выход 97 %. Найдено (%): С, 63.58; Н, 5.79; N, 9.21;S 10.56. C64H70N8O8S4. Вычислено (%): С, 63.66; Н, 5.84; N, 9.28; S 10.62. MALDI-TOF: m/z: 1206.42 [M]+, 1229.4 [M+Na]+. 1H ЯМР (CDCl3) 5 м.д.: 0.74 (s, 18H, (CH3)3C-), 1.19 (s, 18H, (CH3)3C-), 4.38 (dd, /=2.6, 2.0 Гц, 4H, -OCH2-), 4.57 (dd, /=17.3, 1.6 Гц, 2H, =CH2), 4.66 (dd, /=10.7, 1.5 Гц, 2H, =CH2), 5.22 (s, 4H, -OCH2-), 5.44 (m, 2H, -СН=), 6.91 (s, 2H, -СН= триазол.), 7.05 (s, 4H, ArH), 7.26 (s, 4H, ArH), 7.94 (d, /=9.1 Гц, 4H, NO2C6H4-), 8.48 (d, /=9.1 Гц, 4H, NO2C6H4-).
Результаты и обсуждение
Дистально замещенные 0,0-диаллильные производные каликс[4]аренов 4, 5, 6, 7 являются доступными соединениями и были синтезированы ранее.[16-19]
Синтез (тиа)каликс[4]аренов, содержащих двойные и тройные терминальные связи
В настоящей работе изучено взаимодействие дистальных 0,0-диаллильных производных каликс[4] аренов 4, 5, 7 с пропаргил бромидом в присутствии карбоната или гидроксида цезия в кипящем ацетоне. Выбор иона цезия обусловлен задачей исследования, состоявшей в получении тетра-замещенных продуктов в конфигурации 1,3-альтернат. Из литературы известно, что взаимодействие (тиа)каликсаренов с галоидными алкилами приводит к образованию тетразамещенных продуктов в стереоизомерной форме 1,3-альтернат в присутствии катиона цезия.[22,23]
При взаимодействии диаллилового эфира п-трет-бутилкаликс[4]арена 4 наблюдается образование смеси двух стереоизомеров: 1,3-альтернат 8а и частичный конус 8б, которая была разделена дробной кристаллизацией. Выходы бифункциональных производных трет-бутилкаликс[4]арена составили 56 и 24 %, соответственно (Таблица 1).
Строение соединения 8а было охарактеризовано комплексом методов ('Н, 13С ЯМР и HSQC спектро-
скопии). Наличие в спектре соединения двух синглетов ароматических протонов с 5 = 7.15 и 6.95, двух синглетов протонов трет-бутильных заместителей с 5 = 1.30 и 1.22, одного триплета СН протонов пропаргильных заместителей с 5 = 2.36 полностью соответствует конформации 1,3-альтернат. Кроме того, значение химического сдвига сигнала атома углерода метиленового мостика при 5 = 38.70 (Рисунок 1) согласуется с литературными данными для классических каликсаренов в данной конформации.[24]
Рисунок 1. Спектр 2D ЯМР HSQC диаллил-дипропаргил-трет-бутилтиакаликс[4]арена 8а.
Строение продукта 8б было подтверждено методом 'Н ЯМР спектроскопии (Рисунок 2). Наличие в спектре двух триплетов СН протонов пропаргильных заместителей с 5 = 2.45 и 2.18 м.д., трех синглетов трет-бутильных заместителей с 5 = 1.38, 1.34 и 1.05 м.д однозначно свидетельствует о конформации частичный конус.
X" "V" ^Х (Ж1
-еж- >»—I*
СЖ'
х^ /X
Схема 2.
X
-СН2--СН2--СН2-
Р Р
?-Ви аллил
Н аллил
Н пропаргил
МЗи аллил
8-10
Таблица 1. Выходы и стереоизомерная форма бифункциональных производных 8, 9, и 10.
Соединение
X
R
R':
основание
конформация 1,3-альтернат, частичный конус частичный конус
частичный конус
1,3-альтернат
Выход, %
8а,б 9
9
10
СН2
СН2 СН
^Ви Н Н ^Ви
аллил аллил пропаргил аллил
пропаргил пропаргил
аллил пропаргил
С«2С03 С*2С03 082003 CsOH
56.5; 23.5 60 70 79
8
Рисунок 2. Спектр ЯМР 'Н диаллил-дипропаргил-трет-бутилтиакаликс[4]арена 8б.
Для оценки влияния трет-бутильных заместителей на стереоизомерную форму образующегося бифункционального тетразамещенного продукта в качестве исходного соединения в реакции с пропаргил-бромидом в присутствии карбоната цезия был использован дистально дизамещенный каликсарен 5. Образующееся с выходом 60 % соединение 8 было выделено в стереоизомерной форме частичный конус. Полученные результаты полностью согласуются с литературными, по которым каликс[4]арен с трет-бутильными заместителями в пара-положении при тетраалкилировании бромистым пропаргилом в присутствии карбоната цезия образует стереоизомер 1,3-альтернат125] в качестве основного продукта, в то время как незамещенный по верхнему ободу каликс[4]арен образует смесь продуктов частичный конус:1,3-альтернат в соотношении 4:1. [18] Таким образом, при взаимодействии дистальных аллильных производных 4 и 5 с пропаргилбромидом в случае трет-бутильного каликс[4]арена 4 преобладает стереоизомер 1,3-альтернат, а в случае незамещенного по верхнему ободу соединения 5 - частичный конус, причем в последнем случае в реакционной смеси другие стереоизомеры обнаружены не были.
Тиакаликс[4]арен имеет определенные структурные отличия от классического каликс[4]арена. Благо -даря мостиковым атомам серы увеличивается размер полости каликсарена, и в связи с этим увеличивается конформационная подвижность молекулы.[26] Известно,
что тетраалкилирование тиакаликс[4]арена в присутствии карбоната цезия приводит к продукту в конформации 1,3-альтернат.[23] Тетразамещенный диаллил дипропаргилтиакаликсарен 10 был получен с выходом 79 % в результате реакции соединения 9 с пропаргил-бромидом в присутствии гидроксида цезия. Отсутствие мостиковых метиленовых групп в производных тиакаликсарена, по числу и мультиплетности сигналов которых в 'Н ЯМР спектрах производных классических каликсаренов можно однозначно установить стереои-зомерную форму макроцикла, усложняет определение конформации производных тиакаликсарена. Для установления конфигурации макроцикла 10 были проведены эксперименты 2D ЯМР. По данным ЯМР NOESY (Рисунок 3) наличие кросс-пиков между оксиметилено-выми протонами заместителей с 5 = 4.53 и 4.59 м.д. и ароматическими протонами ароматического кольца с 5 = 7.37 и 7.58 м.д. однозначно свидетельствует о стере-оизомерной форме макроцикла 10 1,3-альтернат.
При изменении последовательности алкилирования стереохимический результат не изменяется. Использование дипропаргилкаликсарена 8 в качестве исходного в реакции с бромистым аллилом в присутствии карбоната цезия привело к тетразамещенному продукту 7 в стереоизомерной форме частичный конус с выходом 70 %. Таким образом, при изменении последовательности введения кратных связей в каликс[4] арен как стерео-химический результат реакции, так и
Рисунок 3. Спектр ЯМР 2DNOESY диаллил-дипропаргил-трет-бутилтиакаликс[4]арена l0.
RN,
Толуол, Cul, NEt3 MW 400W, 35°
X = S; -CH2- R =
Соединение
11 12
13
14
X
CH2
gh2
S S
R
бензил п-нитрофенил
бензил п-нитрофенил
Выход, % В2 94 85 97
Схема 3.
В^ипйюпа! Derivatives of (ТЫа)саИх[4]агепе8
а)
3
3
{8.55,0.81}^ {8.00,0.80^
И02 о2М
. I И
{7.01Д95}® *
N
{6.83,4.61
ч
—1—I—I—■—I—I—I—I—I—■—I—I—I—I—I—«—I—I—I—I—I—I—|—
~~I-1-1---Г~
8.9 8.8 8.7 8.6 8.5 8.4 8.3 8.2 8.1 8.0 7.9 7.8 7.7 7.6 7.5 7.4 7.3 7.2 7.1 7.0 6.9 6.8 6.7 б.б 6.5
ГС (мд)
б)
и
{8.00,0.82} [6.98,0,82).
; ■ * >
'• {8.53,0.81} ♦
N 0; О; N
{5.29,0.82} {5.47,1.27}^ 4 {4.45,1.27}^
\
•• *
{5.29,7.14}ч {4.45г7.35}
.. %
П-1-Г"
9.0 8.5 8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0
Й (нд)
Рисунок 4. Спектры ЯМР 2D NOESY соединений 12 (а) и 14 (б).
выход тетразамещенного производного практически не меняется.
Клик-реакции бифункциональных производных (тиа)каликс[4]арена с некоторыми органическими азидами
Полученные производные (тиа)каликс[4]арена 8а и 10 в стереоизомерной форме 1,3-альтернат были вовлечены в реакцию 1,3-диполярного циклоприсоединения в присутствии солей меди(1) с некоторыми азидами (Схема 3). Синтезы первоначально проводились по методике, отработанной в нашей группе ранее,[10] однако невысокие выходы продуктов (менее 60 %) побудили нас модифицировать методику. Проведение реакции в условиях микроволнового облучения позволило существенно сократить время реакции (с 24 до 4 часов) и повысить выходы целевых продуктов вплоть до 97 %.
Строение полученных продуктов реакций было установлено методами MALDI и 'Н ЯМР спектроскопии. Продукты реакции с п-нитрофенилазидом были также охарактеризованы методом двумерного эксперимента ЯМР NOESY. Полученные данные однозначно указывают на конформацию 1,3-альтернат продуктов клик-реакции. Так, в двумерном спектре соединения 12 (Рисунок 4а) наблюдаются кросс-пики между сигналами протонов нитрофенильного фрагмента с 5=8.55 и 8.00 м.д. с трет-бутильными группами с 5=0.81 м.д., сигналами протонов метиленовых групп аллильного заместителя с 5=3.95 м.д и протонов ароматического кольца каликсарена с 5=7.01 м.д. В двумерном спектре соединения 14 (Рисунок 4б) наблюдаются кросс-пики между сигналами протонов нитрофенильного фрагмента с 5=8.53 и 8.00 м.д. с трет-бутильными группами с 5 =0.81 м.д.; сигналами протонов оксиметиленового мостика с 5 =5.29 м.д. с трет-бутильными группами с 5 =0.81 м.д. и с протонами ароматического кольца каликсарена с 5=7.14 м.д.; сигналами протона триазольного цикла с 5=6.98 м.д. с трет-бутильными группами с 5=0.81 м.д.; сигналов аллильных оксиметиленовых протонов с 5=4.45 м.д. с трет-бутильными группами с 5=1.27 м.д.
Выводы
Таким образом, впервые получены бифункциональные производные (тиа)каликс[4]арена в конформации 1,3-альтернат с кратными двойными и тройными связями. Показано, что полученные соединения вступают в реакцию 1,3-диполярного циклоприсоединения в присутствии йодида меди, образуя 1,2,3-триазолильные производные с высокими выходами вплоть до 97 %.
Благодарность. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 14-03-31235).
Список литературы
References
1. Calixarenes in Action (Mandolini L., Ungaro P., Eds.), Imperial College Press: London, 2000, p. 271.
2. Konovalov A.I., Antipin I.S. Mendeleev Commun. 2008, 18, 229-237.
3. Kumar M., Kumar R., Bhalla V. Org. Lett. 2011, 13, 366-369.
4. Skripacheva V., Mustafina A., Rusakova N., Yanilkin V., Nastapova N., Amirov R., Burilov V., Zairov R., Kost S., Solovieva S., Korovin Y., Antipin I., Konovalov A. Eur. J. Inorg. Chem. 2008, 2008, 3957-3963.
5. Hoyle C.E., Bowman C.N. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 2010, 49, 1540-1573.
6. Massi A., Nanni D. Org. Biomol. Chem. 2012, 10, 3791-3807.
7. Berg R., Straub B.F. Beilstein J. Org. Chem. 2013, 9, 27152750.
8. Kolb H.C., Finn M.G., Sharpless K.B. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 2001, 40, 2004-2021.
9. Liang L., Astruc D. Coord. Chem. Rev. 2011, 255, 2933-2945.
10. Burilov V.A., Epifanova N.A., Popova E.V., Vasilevskiy S.F., Solovieva S.E., Antipin I.S. Izv. AN, Ser. Khim. 2013, 3, 766771 (in Russ.).
11. Epifanova N.A., Popova E.V., Solovieva S.E., Latypov S.K., Antipin I.S., Konovalov A.I. Macroheterocycles 2013, 6, 4752.
12. Gordon A.J., Ford R.A. Chemists Companion: A Handbook of Practical Data, Techniques. New York, London, Sydney, Toronto: Wiley Interscience, 1972. 537 p.
13. Gutsche C.D., Dhawan B., No K.H., Muthukrishnan R. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 3782-3792.
14. Newkome G.R., Hu Y., Saunders M.J. Tetrahedron Lett. 1991, 32, 1133-1136.
15. Kumagai H., Hasegawa M., Miyanari S., Sugawa Y., Sato Y., Hori T., Ueda S., Kamiyama H., Miyano S. Tetrahedron Lett. 1997, 38, 3971-3972.
16. Stumpf S., Goretzki G., Gloe K., Gloe K., Seichte W., Weber E., Bats J.W. J. Inclusion Phenom. Macrocyclic Chem. 2003, 45, 225-233.
17. Van Loon J.D., Arduini A., Coppi L., Verboom W., Pochini A., Ungaro R., Harkema S., Reinhoudt D.N. J. Org. Chem. 1990, 55, 5639-5646.
18. Xu W., Vittal J.J., Puddephatt R.J. Can. J. Chem. 1996, 74, 766-774.
19. Csokai V., Grün A., Balazs B., Simon A., Toth G., Bitter I. Tetrahedron 2006, 62, 10215-10222.
20. Fuchs M., Goessler W., Pilger C., Kappe C.O. Adv. Synth. Catal. 2010, 352, 323-328.
21. Siddiki A.A., Takale B.S., Telvekar V.N. Tetrahedron Lett. 2013, 54, 1294-1297.
22. Verboom W., Datta S., Asfari Z., Harkema S., Reinhoudt D. J. Org. Chem. 1992, 57, 5394-5398.
23. Lhotak P., Himl M., Stibor I., Petrickova H. Tetrahedron Lett. 2002, 43, 9621-9624.
24. Jaime C., Mendoza J., Prados P., Nieto P., Sanchez C. J. Org. Chem. 1991, 56, 3372-3376.
25. Chetcuti M.J., Devoille A.M.J., Othman A.B., Souane R., Thuery P., Vicens J. Dalton Trans. 2009, 2999-3008.
26. Morohashi N., Narumi F., Iki N., Hattori T., Miyano S. Chem. Rev. 2006, 106, 5291-5316.
Received 20.02.2014 Accepted 12.03.2014
