CC BY
33
Список литературы
1. Baldwin J.E., Chem J.C.S..Comm. 1976. Vol.1. P.734 .
2. Adams R., Roman F.L., Sperry W.N. J. Amer.Chem.Soc. 1922. Vol.44, №7. Р.1781.
3. Orito K., Hatakeyama T., Takeo M.et al. Synthesis. 1997. №1, Р. 23.
4. Шмыгарёв В.И., Звонарёв А.Г., Мерзлов С.В. Изучение продуктов иод-циклизации незамещённого 2-( 2-пропенил ) фенола // Вестн. Челяб. ун-та. Сер. химия, 2001. №2.
5. Kornblum N., Powers J.W., Anderson G.J.et al. J.Amer.Chem.Soc. 1957. Vol.79, №24.Р.6562.
6. Kornblum N., Frazier H.R.J.Amer.Chem.Soc. 1966. Vol.88, №4. P.865.
7. Ainsworth С., Jones R.G.J.Amer.Chem.Soc.1955. Vol.77. P. 621.
8. Вульфсон Н.С., Заикин В.Г., Микая А.И.Масс-спектрометрия органических соединений. М.: Химия, 1986. 312 с.
9. Полякова А. А., Хмельницкий Р. А. Масс-спектрометрия в органической химии.Л.:Химия,1972. 368 с.
10. Кросс А.Д., Введение в практическую инфракрасную спектроскопию. М.:Иностр.лит., 1960. 112 с.
11. Beilstein database on line, entry CAS Registry Number 91142-88-0.
12. Beilstein database on line, entry CAS Registry Number 66158-96-1.
13. Beilstein database on line, entry CAS Registry Number 21130-07-4.
В.И.Шмыгарёв, А.Г.Звонарёв, С.В.Мерзлов Изучение продуктов иодциклизации незамещённого 2-( 2-пропенил ) фенола
Изучены продукты иодциклизации 2-аллилфенола методом хро-мато-масс-спектрометрии. Предложены структуры образующихся продуктов. Подобраны условия получения 2-иодметил-2,3-дигидро-бензофурана с хорошим выходом и высокой степенью чистоты.
Реакции электрофильной внутримолекулярной циклизации олефинов давно являются мощным методом построения насыщенных гетероциклических систем, часто содержащих удобно модифицируемую замещённую метильную группу [1].
А
Е = На12, РЬ8еС1, ^НаЬ и т.д.
Рис.1. Общая схема реакции циклизации
Нами планировалось выяснить некоторые возможности функционали-зации иодметильной группы, которая легко вводится посредством реакции иодциклизации. В качестве модельного соединения был выбран продукт циклизации 2-аллилфенола иодом, синтез которого уже был описан в литературе [2].
Рис.2. Иодциклизация 2-аллилфенола
Обычная методика циклизации заключается в проведении реакции в водно-спиртовой среде в присутствии слабого основания [3]. Кинетические измерения, проведённые Е.А.Шиловым с сотрудниками для некоторых 2,4-дизамещённых-6-аллилфенолов, показали, что в отсутствие основания реакция не протекает в бензоле, метаноле и тетрахлорметане, а также в водных растворах при рН менее 5 [4]. В этой же работе говорится о непригодности незамещённого 2-аллилфенола для кинетических исследований из-за его возможности иодирования в ароматическое ядро в присутствии основания. Несмотря на то, что в литературе говорится о слабом влиянии растворителя на выход циклического продукта [5], мы провели циклизации в разнообразных растворителях с целью оптимизации условий получения 2-иодметил-2,3-дигидробензофурана. Реакцию проводили в присутствии 2,5-кратного избытка иода и поташа по отношению к 2-аллилфенолу в гексане, бензоле, диэти-ловом эфире, ацетонитриле и воде. В результате реакции образовывались сложные смеси продуктов, структуры которых представлены на рис.3, а состав смесей - в таблице. Реакция иодциклизации была также проведена в ацетонитриле без основания.
Рис.3. Продукты реакции иодциклизации 2-аллилфенола
Реакционная смесь разделялась газохроматографически, идентификация полученных соединений проведена нами по масс-спектрам индивидуальных компонентов. Времена удерживания и относительное количественное содержание продуктов реакции приведены в таблице.
Времена удерживания и относительное количественное содержание исходных и конечных продуктов
Соединение Па III a II б I a III б II в IV I б I в I г
Гексан - - 14 20 - 20 - 13 5 28
Бензол - - - 70 - - - 13 - 17
Эфир - - - 7 - - 3 1 6 83
Ацетонитрил - - - 10 29 - 3 2 11 45
Вода - - - 19 - - - 6 6 69
Время удер- 6.38 7.26 9.62 10.23 10.84 12.72 13.18 13.32 13.51 16.10
живания,мин
Реакция иодциклизации 2-аллилфенола в присутствии поташа сопровождается иодированием в ароматическое ядро. При этом помимо незамещённого 2-иодметил-2,3-дигидробензофурана ( I a ) образуются также 5-иод-и 7-иод-2-иодметил-2,3-дигидробензофураны ( I б, I в ) и 5,7-дииод-2-иодметил-2,3-дигидробензофуран ( I г ).
В масс-спектрах этих соединений наблюдаются наиболее интенсивные пики, соответствующие молекулярным ионам, имеющие m/z 260 (I a), 386 (I б, в) и 512 (I г), а также пики частиц, соответствующих потере одного, двух и трёх атомов иода. Область спектра, отвечающая распаду после потери молекулами всех атомов иода, соответствует аналогичной области спектра
2-метил-2,3-дигидробензофурана [6]. Расположение атомов иода в молекулах можно установить по наличию характерных продуктов фрагментации (рис.4).
Рис.4. Предлагаемая схема фрагментации соединений (Ia - г)
В спектрах присутствуют ионы (М-141)+ и (М-154)+, соответствующие элиминированию иодметильного радикала и молекулы иодэтилена. В спектрах обнаружены пики, соответствующие иодметильному катиону (m/z 141) и катион-радикалу иодэтилена (m/z 154).
Вещества ( I б ) и ( I в ) содержат в своём составе один атом иода, находящийся в ароматическом ядре, и один атом иода, связанный с алифатическим атомом углерода, имеют близкие времена удерживания и сходные масс-спектры.
Используя хроматографические и масс-спектральные данные, затруднительно однозначно определить положение иода в ароматическом ядре. Известно, что при иодировании фенола в водных растворах с уменьшением значения рН увеличивается количество орто-изомера [7]. Как видно из таблицы, содержание соединения ( I б ) превалирует над содержанием соединения ( I в ) в неполярных растворителях. Обратная картина наблюдается в полярных и сильно координирующих растворителях. На основании этого факта нами сделано предположение, что соединение (I б) представляет собой 7-иод-
2-иодметил-2,3-дигидробензофуран, а соединение ( I в ) - 5-иод-2-иодметил-2,3-дигидробензофуран.
Помимо перечисленных продуктов в некоторых случаях в реакционных смесях обнаружены другие соединения. При проведении реакции в гексане образуются продукты восстановления иодметильной группы в соединениях ( I б ) и ( I г ) : 7-иод- и 5,7-дииод-2-иодметил-2,3-дигидробензофуран ( II б и II в соответственно ) (рис.5).
В масс-спектрах этих соединений не обнаружено пиков, соответствующих элиминированию иодметильного радикала или иодэтилена, при этом присутствуют пики частиц, соответствующих отщеплению метильного радикала, этилена, этенильного радикала при сохранении атомов иода.
Рис.5. Предлагаемая схема фрагментации соединений (II б) и (II в)
Это свидетельствует об отсутствии в молекулах II б и II в атомов иода, связанных с алифатическим атомом углерода.
Ни в одном из других использованных растворителей, даже в неполярном бензоле, образование подобных продуктов не наблюдалось. Не исключено, что при протекании реакции в гексане всегда имеется некоторое количество свободного ( не связанного поташом в виде соли либо растворителем в виде комплекса ) иодоводорода. Свободный иодоводород может либо восстановить уже образовавшийся циклический продукт, либо являться циклизую-щим агентом для иодзамещённого о-аллилфенола. Отсутствие в реакционной смеси соединения ( II а ) может говорить о том, что первоначально происхо-
дит иодирование исходного 2-аллилфенола и лишь затем его циклизация под действием иодистого водорода.
Если рассмотреть продукты реакции в ацетонитриле, то помимо циклических продуктов в реакционной смеси обнаруживается также иодзамещён-ный 2-аллилфенол ( III б ), что говорит о сопоставимой скорости реакций иодирования в ароматическое ядро и иодциклизации.
В масс-спектре соединения III б присутствует очень интенсивный пик молекулярного иона (m/z 260), пики (М-СН3)+, (М-С2Н4), пик иодзамещённо-го фенониевого катион-радикала (m/z 245, 233 и 204 соответственно). Из данных ГЖХ следует, что введение одного атома иода в ароматическое ядро приводит к увеличению времени удерживания на 3.3 мин ( соединения Ia и I6, табл.4). Следовательно, пик иодированного 2-аллилфенола должен иметь время удерживания около 10.6 мин. Наблюдаемый пик вещества ( III б ) имеет время удерживания 10.84 мин, что позволяет приписать ему структуру иодированного 2-аллилфенола, хотя местоположение иода, как и в ранее рассмотренных случаях, определить затруднительно.
Соединение IV имеет пик молекулярного иона с m/z 384, пики осколочных ионов (М-!)+ и (M-I-CO)+ (m/z 257 и 229). Элиминирование СО характерно для фурановых систем [8]. Соединение IV могло образоваться в основных условиях путём дегидроиодирования соединения ( I г ).
Реакция в ацетонитриле при отсутствии основания протекает до конца с образованием соединения ( I а ); в реакционной смеси не обнаружены продукты иодирования в ароматическое ядро и исходный 2-аллилфенол.
В результате проведённых исследований установлено, что иодциклиза-ция незамещённого 2-аллилфенола сопровождается иодированием и дииоди-рованием в ароматическое ядро. При проведении реакции в н-гексане образуются также продукты, соответствующие восстановлению иодметильной группы; в ацетонитриле зафиксирован иодзамещённый 2-аллилфенол. В серном эфире и ацетонитриле наблюдается в небольших количествах продукт элиминирования иодоводорода. Подобраны условия для синтеза циклического соединения ( Ia ) c высоким выходом и высокой степенью чистоты.
Экспериментальная часть
ТСХ проводили на пластинках "Сорбфил" ПТСХ-В-УФ. Элюент -смесь этилацетат - гексан ( 1:5 ). Проявление - реактивом Марки ( смесь па-раформа и концентрированной серной кислоты, 1:9 ).
Хромато-масс-спектрометрическое исследование: образцы реакционных смесей растворяли в хлороформе. Полученные растворы исследовали при следующих условиях: предварительное разделение компонентов осуществляли на кварцевой капиллярной колонке, длина которой 25 м, внутренний диаметр 0,2 мм, с диметилсиликоновой стационарной фазой при использовании газового хроматографа фирмы "Hewlett-Packard 5890 II". Температура
испарителя и интерфейса детектора 280°С, температура термостата программировалась от 50о до 280оС со скоростью 12оС/мин. Время выдержки при начальной температуре 1 мин, при конечной - 10 мин. Газ-носитель - гелий (0.88 мл/мин). Ионизация осуществлялась электронным ударом 70 эВ (масс-селективный детектор "Hewlett-Packard 5972А"). Ввод растворов производился при помощи микрошприца объёмом около 1.0 мкл в режиме деления потока газа-носителя.
Исследование проводили в условиях записи хроматограмм по полному ионному току. Суммарное содержание всех компонентов исследуемых смесей принимали за 100%, считая отклик детектора равным для всех соединений в смеси. Расчёт площадей пиков автоматический, с привлечением программного обеспечения "ChemStation".
Растворители были подготовлены по методикам, приведённым в [9]. 2-Аллилфенол был синтезирован по методике [10] перегруппировкой аллилфенилового эфира и очищен перегонкой в вакууме.
Методика проведения реакции иодирования
1.5 ммоль 2-аллилфенола и 3.73 ммоль иода растворяли в 20 мл соответствующего растворителя и добавляли 3.73 ммоль безводного К2СО3. Реакционную смесь перемешивали до завершения реакции по данным ТСХ. Далее реакционную смесь обрабатывали раствором тиосульфата натрия. Продукты реакции экстрагировали эфиром, промывали эфирный слой водой, высушивали безводным сульфатом натрия и упаривали.
Наиболее интенсивные пики в масс-спектрах образовавшихся соединений:
I а: 39 (27), 51 (30), 77 (54), 105 (94), 133 (86), 260 (100); I б: 51 (18), 77 (23), 104 (19), 132 (90), 259 (20), 386 (100); I в: 51 (25), 77 (25), 104 (23), 132 (100), 259 (13), 386 (66); I г: 51 (24), 77 (42), 103 (44), 131 (85), 258 (58), 385 (10), 512 (100); II б: 51 (22), 77 (32), 105 (39), 118 (24), 133 (24), 233 (7), 260 (100);
II в: 51 (23), 77 (29), 103 (23), 132 (68), 244 (13), 259 (1), 386 (100); III б: 51 (14), 77 (23), 105 (23), 118 (19), 131 (11), 204 (2), 233 (4), 260 (100); IV: 51 (9), 76 (11), 102 (30), 130 (32), 229 (6), 257 (19), 384 (100).
Список литературы
1. Cardillo G., Orena M. Tetrahedron. 1990. Vol.46, №10. P.3321.
2. Adams R., Roman F.L., Sperry W.N. // J. Amer. Chem. Soc. 1922. Vol.44, №7. P.1781.
3. Станинец В.И., Шилов Е.А.Укр. хим. журн. 1965. Т.31. № 12. C.1286.
4. Станинец В.И., Шилов Е.А.Укр. хим. журн. 1968. Т.34. №4. C.372.
5. Геваза Ю.И., Станинец В.И., Зефиров Н.С. Электрофильная внутримолекулярная циклизация олефинов. Киев: Наук. думка, 1990. 155 с.
6. Библиотека масс-спектров NBS75K, NIST USA, № 6180.
7. Rossi Rita H.De, Veglia Alicia V. // Tetrahedron Lett., Vol.27. 49. 5963 ( 1986 ).
8. Вульфсон Н.С., Заикин В.Г., Микая А.И. Масс-спектрометрия органических соединений. М.: Химия, 1986. C.94.
9. Гордон А., Форд Р., Спутник химика. М.: Мир, 1976. 541 с.
10. Claisen L., Ann., Vol.418. 79 ( 1919 ).
В.А. Потёмкин, Е.В. Барташевич, М.А. Гришина, А.В. Белик, Г.В. Зырянов, В.Л. Русинов, О.Н. Чупахин* Теоретическое исследование стереоспецифических процессов
взаимодействия 3-фенил-1,2,4-триазин-5(4Н)-она с /-ментолом
Проведено теоретическое исследование причин стереоспеци-фичности процессов взаимодействия 3-фенил-1,2,4-триазин-5(4Н)-она с 1-ментолом в присутствии ангидридов кислот (ЯС0)20 в зависимости от природы радикала Я. Показано, что термодинамически более выгодным является образование Б-изомера, чем и объясняется наибольший выход этого продукта. Предположено, что реакция протекает через стадию образования промежуточного продукта присоединения ацила - катиона 1-ацил-3-фенил-1,2,4-триазин-5(4Н)-ония. Найдено, что выход продукта линейно зависит от вероятности атаки с диастереотопной стороны а -катиона. На основании полученных закономерностей спрогнозированы и предложены новые варианты Я, приводящие к более высокой стереоспецифичности процесса.
Фрагменты 1,2,4-триазинов присутствуют в целом ряде природных и синтетических физиологически активных соединений [1;2]. Синтез новых
* Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 01-03-96414), ведущих научных школ (грант № 00-15-97390) и US Civilian Research and Development Foundation for the Independent States of the Former Soviet Union (SRDF) (Award №. REC-005).
