CC BY
75
ХИМИЯ
В. М. Берестовицкая, С. В. Макаренко, К. Д. Садиков, А. С. Смирнов МЕТОДЫ СИНТЕЗА 3-НИТРОАЛКЕНОНОВ И 3-НИТРОАЛКЕНОАТОВ
Обобщены и систематизированы литературные данные о методах синтеза оригинальных представителей функционализированных нитроалкенов — 3-нитроалкенонов и 3-нитроалкеноатов.
V. Berestovitskaya, S. Makarenko, K. Sadikov, A. Smirnov
METHODS OF SYNTHESIS OF 3-NITROALKENONES AND 3-NITROALKENOATES
The literature review data of the methods of the synthesis of original representatives of nitroalkenes — 3-nitroalkenones and 3-nitroalkenoates are generalized and systematised.
Повышенный интерес к химии нитросоединений обусловлен их широким использованием в качестве энергоемких веществ и компонентов ракетных топ-лив, а также огромным синтетическим потенциалом, позволяющим получать на их основе лекарственные препараты, аналоги природных соединений и другие практически значимые вещества [1-7].
Особое место в ряду нитросоединений занимают сопряженные нитроал-кены, содержащие в вицинальном положении к нитрогруппе дополнительную электроноакцепторную функцию, например, диалкоксифосфорильную, алко-ксикарбонильную или ацильную. Наличие в молекуле такого рода заместителей повышает электрофильность кратной связи и расширяет синтетические возможности этих соединений за счет появления дополнительных реакционных центров. Это делает их интересными объектами теоретической органической химии, а также удобными реагентами для синтеза полифункциональных нитро-соединений, нитропредшественников замещенных Р-аминокислот, для конструирования гетероциклических структур, обладающих потенциально биологически активными свойствами [8, 9].
Настоящий обзор посвящен обобщению и систематизации литературных данных по методам синтеза представителей функционализированных нитроал-
кенов, содержащих в вицинальном положении карбонильную, карбоксильную или сложноэфирную функции.
Следует отметить, что подходы к синтезу вицинально замещенных нитро-этенов с карбонильной и сложноэфирной функциями существенно отличаются, поэтому представляется целесообразным рассматривать отдельно 3-нитропро-пеноны и 3-нитропропеноаты.
Методы синтеза 3-нитроалкенонов
Представленные в литературе 3-нитроалкеноны можно условно разделить на четыре основные группы: А) 1-арил-3-нитропропеноны [10-12], Б) 3-нитро-циклоалкеноны, обладающие жестко фиксированной Б-транс-конфигурацией [13, 14], В) ациклические 3-нитроалкеноны [15, 16], Г) ^-цис-фиксированные 2-нитрометиленциклоалканоны [17].
,0
«-R-C6H4
R2
N0
2
R1=H, Me, Br, N02 R2 = H, Ph, CH2Ph
А
0
N02
n =0, 1, 2
Б
0
Alk
R
R2
N0
2
R4
R1=H, Alk
R2=H, Alk, (CH2)2C(0)CH3
В
0
R1
NO2
R3 Rz n = 0, 1, 2, 7 R1=H, Alk; R2=H, Ph R3=H, Me
К настоящему времени в литературе описаны четыре методики синтеза 3-нитроалкеноновых структур, каждая из которых имеет свой диапазон синтетических возможностей и обладает определенными ограничениями.
Первыми представителями ß-нитроалкенонов, синтез которых положил начало исследованиям рассматриваемого класса соединений, явились арилза-мещенные ß-нитро-a,ß-ненасыщенные кетоны — 3-нитро-1,3-дифенилпропен--1-он и 3-нитро-1,4-дифенил-2-бутен-1-он [10]. В 1954 г. эти соединения синтезировали L. I. Smith и B. K. Davis, они предложили общую схему синтеза, используемую для получения сопряженных нитросоединений, которая включает три стадии: 1) конденсацию дикарбонильного соединения — фенилглиоксаля с фенилнитрометаном (или ß-фенилнитроэтаном) в растворе абсолютного эфира в присутствии триэтиламина (выход продуктов 72 и 47,5 %); 2) ацилирование образующихся нитроспиртов уксусным ангидридом в растворе бензола (выход продуктов 81-90 и 96%); 3) дезацилирование ацетоксипроизводных триэтил-амином в растворе диэтилового эфира, приводящее к ß-нитро-a,ß-ненасыщен-ным кетонам с выходами 86,5% и 19% соответственно.
3-Нитро-1,3-дифенилпропен-1-он был получен также прямым способом без выделения промежуточных соединений (фенилглиоксаль конденсировали с фенилнитрометаном в присутствии избытка н-бутиламина). Однако конечный продукт был выделен только с выходом 12%. В качестве исходного нитросо-единения нитрометан авторы не использовали, и соответственно по данному методу не был получен карбонилсодержащий нитроалкен без заместителя в ге-минальном положении по отношению к нитрогруппе.
O
P\ /Р / г /N°2Et2O. l i3N t Ac2O (H2SO4
М 0°C, 3 ч " / \ C6H6, 45 мин
O H Ar HO NO2 6 6
n = 0, (1) 72% (47,5 %)
O /O
Ph^ Et3N (Et2O) Ph^ j^TPh
25°C, 1.5 ч
AcO NO2 NO2
81% (96%) 86% (19%)
Группой советских химиков под руководством А. Н. Несмеянова синтезирован ряд 1-арил-3-нитропропенонов, отличающихся заместителями в пара-положении бензольного кольца (Н, СН3, Вг, N62) [11, 12].
Ar= C6H5, «-MeC6H4, «-BrC6H4, «-O2NC6H4
Разработанная методика включает несколько последовательных стадий: 1) конденсация ацетофенона с этилформиатом в присутствии металлического натрия и последующее подкисление натриевой соли оксиметиленацето-фенона; 2) замещение оксигруппы в молекуле образовавшегося оксиметилен-ацетофенона на атом хлора хлористым тионилом (выход 1-арил-3-хлорпро-пенонов 40-60%); 3) превращение 1-арил-3-хлорпропенонов при действии три-метиламина в хлориды 1-арил-3-триметамоний пропенонов (выходы ~90%); 4) обработка четвертичной соли раствором нитрита натрия, завершающаяся образованием 1-арил-3-нитропропенона с выходами от 3 до 45%.
E. J. Corey и H. Estreicher предложили схему синтеза циклических 3-нит-роалкенонов [13]. Методика включает следующие стадии: 1) окисление 2-цик-логексенона (пентенона) до соответствующего эпоксида; 2) синтез циклического эпоксима; 3) окисление эпоксиоксима трифторпероксиуксусной кислотой с образованием нитроспирта с выходом 72%; 4) окисление нитроспирта хлорхро-матом пиридина либо смесью хромовой и серной кислот (выход 85%). В результате были получены кристаллические вещества — 3-нитро-2-циклогексе-нон и 3-нитро-2-циклопентенон с общими выходами (начиная от эпоксимов) 65% и 62% соответственно.
В приведенном методе синтеза очистку промежуточных и целевых продуктов удается осуществить только методом колоночной хроматографии на си-
O
O
NOH
O
NO
O
CF3C(O)OOH
NO
H2CrO4, H2SO4
n OH
n O
n = 0, 1
ликагеле. Кроме того, по мнению индийских авторов Y. D. Vankar и A. Bawa [14], существенным недостатком методики [13] является необходимость использования 90% H2O2 для приготовления трифторпероксиуксусной кислоты, применяемой при окислении эпоксиоксима. С целью преодоления этой сложности Y. D. Vankar и A. Bawa [14] предложили более простой способ, который, однако, включает еще большее количество стадий.
Взаимодействием циклогексанона(гептанона) с этиленгликолем и бромом синтезируют соответствующие ацетали а-бромциклоалканонов, дегидрогалоге-нирование которых (при использовании трет-бутилата калия), приводит к аце-талям циклогексенона(гептенона). Далее получают нитроциклоалкилмеркураты (с выходами 40-48%), проводят отщепление гидрохлорида ртути под действием основания, приводящее к ацеталям 3-нитро-2-циклогексенона или гептенона с выходами 80% и 87%. Последующий гидролиз нитроацеталей 5% серной кислотой завершается образованием 3-нитро-2-циклогексенона или 3-нитро-2-циклопентенона с выходами 95% и 87% соответственно.
По аналогии с исследованиями Corey E. J. [13] и Vankar Y. D. [14] группа французских ученых [15] осуществила синтез нескольких представителей ациклических 3-нитроалкенонов.
r2h2c
R1
_/ HgC12, NaNO2
/
r2-ch2 r1
ClHg
и
( NO,
NaOH
r2~ch r1
x2
\=L
<
NO2
(CH3)2CH(CH2)2ONO NaNO2, DMSO, 25 °C
NOH 2 II , R2-^ R1
O
<
гидролиз
R1
NO2
<
NO2
CH2C12
В этой работе не приводятся ни описание эксперимента, ни данные о выходах полученных соединений. Представлена лишь общая схема синтеза и не указано, какие конкретные соединения были синтезированы. Однако авторы отмечают, что данная методика накладывает ограничения на некоторые субстраты (например, пентен-2 и гексен-2). Более того, довольно продолжительная стадия нитромеркурирования приводила к образованию многочисленных побочных трудноудаляемых продуктов, а гидролиз оксима было невозможно осуществить количественно.
Методика, предложенная В. ЬоиЫпоих и сотрудниками, позволяет получить ациклические 3-нитроакленоны [15, 16] и 2-нитрометиленциклоалкано-ны [17].
Она включает четыре стадии: 1) синтез аллильного нитроолефина путем конденсации кетона с нитроалканом; 2) окисление аллильного нитроолефина до нитроэпоксида; 3) раскрытие эпоксидного цикла на силикагеле, изопропила-те алюминия, либо оксиде алюминия, приводящее к гидроксинитроалкену; 4) окисление гидроксинитроалкена под действием хлорохромата пиридина или хромовой кислоты.
О
А1к
шСРБА
А1к2
О^
СН2С1
2^2
А1к2 О А1к
К
я
"N09
О^
H2N
О^
СбНб, 1
-Н2О
А1к
ОН
А1к2
К
Н2СгО4 СН3СОСН3
А1к1 О
А1к2—\ N0
2
А1к
я
я = Н, СНз, С2Н5, (СН2)2СОСНз; А1к1 = СН3, С2Н5, «-С3Н7, И-С5Н11; А1к2 = СН3, С2Н5 П-С3Н7, П-С5Н11; А1к1, А1к2 = (СН2)3, (СН2)4, (СН2)5, (СН2)2СН(СН3)СН2.
Получающиеся нитроалкеноны выделяются в виде смесей Е- и 2-изо-меров, которые могут быть разделены методом колоночной хроматографии. Вместе с тем сочетание в молекулах этих веществ вицинально расположенных нитро- и карбонильной групп делает исключительно заманчивым изучение их химического поведения как активных объектов с конкурирующими реакционными центрами. Поэтому, несмотря на сложность методик получения, химия 3-нитроалкенонов продолжает развиваться.
Резюмируя сказанное, необходимо отметить, что количество работ по синтезу и свойствам 3-нитроалкенонов невелико. Отсутствуют и данные о повторении разработанных синтезов другими научными группами. Каждая из предложенных методик многостадийна, обладает определенными трудностями и ограничениями. Например, схемы, разработанные американскими [13] и индийскими [14] авторами, предполагают использование 90% Н2О2 и Н§С12 соответственно. Методика Б. ЬоиЫпоих [15-17] требует использования дорогостоящих реагентов, а полученные вещества представляют собой масла, и их очистка осуществляется только с помощью колоночной хроматографии. Сравнительная оценка описанных в литературе способов синтеза указывает на то, что наиболее предпочтительной является предложенная А. Н. Несмеяновым [11, 12] методика, так как она позволяет использовать относительно доступные исходные вещества и получать целевые продукты в кристаллическом виде.
Методы синтеза 3-нитроакриловой кислоты и её производных
Среди нитроалкенов, содержащих в вицинальном положении карбоксильную или алкоксикарбонильную группы, наиболее изучены 3-нитроакриловая кислота, её эфиры, а также этил-3-нитроакрилаты с алкильным или фенильным заместителем в гем-положении по отношению к нитрогруппе.
R'OOC R
К
H Ш2
R' = H: R = H R' = Me: R=H
R' = Et: R = Н, Me, Et, /-Рг, Ph R'= г-Би: R = Н R' = PhCH2; R=H
Получению этих соединений, в отличие от синтеза 3-нитроалкеноновых структур, посвящено значительно большее количество публикаций. Пути синтеза 3-нитроакриловой кислоты и её производных можно условно разделить на два варианта: 1) через 2-галоген-3-нитроалканоаты и их дегидрогалогенирова-ние; 2) через 2-гидрокси-3-нитроалканоаты, их ацилирование и дезацилиро-вание. Своеобразной модификацией этих способов является получение 3-нит-роалкеноатов однореакторным синтезом без выделения промежуточных продуктов.
Получение 2-галоген-3-нитроалканоатов и их дегидрогалогенирование
В настоящее время для получения 2-галоген-3-нитроалканоатов и 2-гало-ген-3-нитроакриловой кислоты используются реакции нитрогалогенирования соответствующих производных непредельных кислот хлористым нитрозилом или хлористым нитрилом (путь А), а также путем взаимодействия тетраоксида диазота и молекулярного йода с непредельными эфирами (путь Б).
^000
Ш2На1 или N001
V
Л
R
А
Б
^000 Н
N204 , 12
На1
R
Н
N02
Осуществление взаимодействия акриловой кислоты или ее метилового эфира с нитрилхлоридом [18] при отсутствии растворителя позволило выделить соответствующие нитрохлорпроизводные с выходами 40 и 62%, а проведение этой реакции в среде хлороформа [19] незначительно повысило выходы до 65, 67%.
К. А. Оглоблин и В. П. Семёнов [20], изучая взаимодействие метилакри-лата с хлористым нитрозилом, выделяли в качестве основных продуктов метиловый эфир 2-хлор-3-нитропропановой кислоты (выход 35%) и метиловый эфир 2,2,3-трихлорпропановой кислоты (выход 26%).
Ме00С
V
N001
Ме000 Н-
01
Н
Н
N02
Ме000 + 01-
01
Н
-01
Н
Японские авторы [21] при проведении реакции этил-2-алкеноатов с нитрилхлоридом или нитрозилхлоридом получали три типа продуктов: 2-хлор-3-нитробутаноат (выход 42%), 2-нитрито-3-нитробутаноат (выход авторы не указывают), 2,3-дихлорбутаноат (выход 18%).
EtOOC
V
NO2Cl или
NOCl ->-
EtOOC H
R
-H
Л
R
EtOOC + H
Cl NO2 ONO
R = Me, Et, Pr, i-Pr
R EtOOC H + H— NO2 Cl
R
H
Cl
В случае использования нитрозилхлорида выделены только два продукта: 2-хлор-3-нитробутаноат (выход 27%) и 2,3-дихлорбутаноат (выход 25%).
С. Shin с сотрудниками [22] осуществили взаимодействие этил-акрилата с двукратным избытком нитрозилхлорида. Выход этил-2-хлор-3-нитропропаноата составил 50%.
A. Hassner с сотрудниками [23] при изучении реакции метилового эфира акриловой кислоты с нитрилйодидом, который образовывался in situ, по реакции AgNO2 и I2, получили маслообразный продукт коричневого цвета — предположительно метил-2-йод-3-нитропропаноат. Это масло было введено в дальнейшую реакцию дегидрогалогенирования без изучения его структуры.
AgNO2, I
2
ROOC
R = Me
N2O4, I2
ROOC H
I
H
H
NO2
R = Me, Et
T. Stevens и W. Emmons [24] получили метил-2-йод-3-нитропропаноат действием тетраоксида диазота в атмосфере сухого азота на раствор йода и метил-3-нитроакрилата. Выход продукта составил 75%, причем при использовании избытка метил- и этил-акрилатов наблюдалось его увеличение до 98% [25, 26]. Авторами отмечается, что обработка реакционных растворов после завершения реакции должна проводиться при пониженных температурах для предотвращения разложения йоднитропроизводного с образованием молекулярного йода.
Для дегидрогалогенирования 2-галоген-3-нитроалканоатов в литературных источниках предлагается ряд реагентов основного характера: ацетат натрия, карбонат натрия, триэтиламин и др.
Так, H. Shechter c сотрудниками [18] получили 3-нитроакриловую кислоту и метил-3-нитроакрилат из соответствующих нитрохлорпроизводных, используя эквимольное количество ацетата натрия (выход 98% и 90% соответственно).
r!OOC
H-
Cl
R2 H
NO2
AcONa, Et2O, -5°C R1 = Me, H; R2 = H
Et3N, C6H6, 18-20 °C
R1OOC
R2
H
NO2
R1 = Me, R2 = Alk
2
По данным работы [22], этилнитроакрилат получается с высоким выходом по аналогичной схеме при использовании двукратного избытка ацетата натрия. Применение для дегидрохлорирования вместо ацетата натрия пиридина, ^№диэтиланилина, триэтиламина снижает выход нитроакрилатов [18, 20-22].
Я00с и-
М
I
и
и N02
АсОШ, А
/ Я = Ме
Ас0№, Б120. А , N2 Я = Бг
\ (/-РГ)2ЫБ1, Б120 ^
я = Бг
ЯООС
V
г\
N0.
А. Хаснер с сотрудниками в работе [23] отмечают, что выход метил-3-нит-роакрилата в реакции дегидройодирования метил-2-йод-3-нитропропионата увеличивается, если применять свежеплавленный ацетат натрия и кипятить смесь в течение 17 часов. Успешное протекание реакции дегидрогалогенирова-ния при использовании не только ацетата натрия [23, 26], но и диизопропилэти-ламина отмечается в работе М. Б. Биппа§е с соавторами [27].
Получение 2-гидрокси-3-нитралканоатов, их ацилирование и дезацилирование
Для синтеза 2-гидрокси-3-нитроалканоатов используются реакции нитрования непредельных эфиров, или конденсации нитроалканов с эфиром глиокси-ловой кислоты с последующим декарбоксилированием дикарбоновых кислот.
Еще в 1903 году И. В. Егоровым [28] была осуществлена реакция метил-акрилата с тетраоксидом диазота, завершившаяся образованием смеси двух продуктов, для которых были определены брутто-формулы, соответствующие метил-2-гидрокси-3-нитропропаноату и метил-2,3-динитропропаноату.
^04, Бг20
Ме00С
\=
С4и602ш20и + С4и60^204
Ме00С и
Ж04, БШ и
02, 0 °с
Ме00С
и
и0 N02
V
N0,
В 1953 году и. БЬесИгег с сотрудниками [29] в результате взаимодействия метил-акрилата с тетраоксидом диазота в присутствии кислорода в среде абсолютного эфира получили метил-2-гидрокси-3-нитропропаноат с выходом 27% и метил-3-нитроакрилат с выходом 13%. При этом авторы отмечают ряд факторов, способных снизить эффективность синтеза: 1) при использовании в качестве растворителя метанола или четыреххлористого углерода наблюдается значительное окисление реакционной смеси; 2) сильное разложение продуктов реакции происходит при замене мочевины, добавляемой для нейтрализации обра-
зующейся кислоты, на более сильные основания (бикарбонат натрия или пиридин); 3) если из эфирных экстрактов не удалять избыток тетраоксида диазота, то обнаруживается дигидрат щавелевой кислоты.
На основе литературных данных [29-31] сотрудниками кафедры органической химии РГПУ им. А. И. Герцена разработана методика получения этил-2-гидрокси-3-нитропропаноата путем нитрования этилового эфира акриловой кислоты тетраоксидом диазота в абсолютном дихлорэтане при охлаждении до -10 °С, что привело к увеличению выхода нитроспирта с 27% [30] до 85% [32].
ЕЮОС
V
N^4, -10 С -►
абс. (СИ2С1>
ЕЮОС И—
ИО
И
И
N02
Взаимодействие эфиров а,Р-ненасыщенных карбоновых кислот с дымящей азотной кислотой в отсутствии растворителя в течение нескольких часов в температурном интервале от 5 до 30 °С приводит к образованию эфиров а-нитро-а,Р-ненасыщенных кислот и эфиров а-гидрокси-Р-нитроалканкарбоновых кислот с выходами от 18% до 39% [33]. При этом в случае взаимодействия дымящей азотной кислоты с метил-кротонатом образуется только метил-а-нитро-кротонат.
Я'ООС
V
=\
я
ИЫОэ дым 5-30° С
я'ООС
02N
Ь
я'ООС
\ + И я ИО
и
я
И
^2
Я' = Ме: я = и-Рг, /-Рг; Я' = Е! Я = Е! /'-Рг
Группе японских авторов [21] удалось получить различные этил-3-алкил-2-гидрокси-3-нитропропаноаты с выходами 28-52%, а также этил-2-гидрокси-3-нитро-3-фенилпропаноат (выход 65%) путем конденсации соответствующих нитроалканов с этиловым эфиром глиоксиловой кислоты.
я— СИ2 +
О
И
р. бензол/этанол
О ЕЮОС
Et0Na
ОЕ!
И ИО
я
И
N02
я=Ме, Е!, и-Рг, /-Рг, РЬ
В 1904 году авторами работы [34] была получена 2-гидрокси-3-нитропро-пановая кислота в результате декарбоксилирования 2-гидрокси-3-нитроян-тарной кислоты.
И СООИ И И
ИО— ИООС
—И
- СО-
ИО ИООС
И
и. БЬесИгег с сотрудниками [29], осуществляя ацилирование метил-2-гидрокси-3-нитропропаноата ацетилхлоридом при кипячении в течение 30 мин, выделили метил-3-нитроакрилат (выход 65%) и смесь 2-гидрокси-3-нитропро-паноата с 2-ацетокси-3-нитропропаноатом.
Ме00С
и-
и0
и Р
1. ЫэС^с1
Ме00С
и
N09
2. двукратная перегонка в атмосфере азота
\=
Л
Ме00С
+ и-
N0
2
и0
и Ме00С и + и-
N0
2
Ас0
и
и
N02
Японские авторы [21] получили этил-2-ацетокси-3-нитропропаноаты с выходами 75-92% путем кипячения этил-2-гидрокси-3-нитропропаноатов с двукратным избытком уксусного ангидрида в течение 1,5 часа.
БЮ0С
и-
Ы0
и
и
N02
2 Ас20
Си3С00и
Ме00С
и
Ас0
и
и
N02
Данные о реакции дезацилирования 2-ацетокси-3-нитропропаноатов под действием основных реагентов в литературе обнаружить не удалось; как было отмечено в работе и. БЬесИгег [29], дезацилирование 2-ацетокси-3-нитропро-паноата происходило уже при его перегонке.
Вместе с тем, имеются сведения о дезацилировании 2-ацетокси-3-алкил-3-нитропропаноатов, которое было проведено двумя способами: эквимолекулярным количеством триэтиламина в бензоле при комнатной температуре и выдержке 1 ч или каталитическим количеством ацетата натрия в отсутствии растворителя при 110-120 °С и выдержке 15 мин. В обоих случаях целевые продукты выделялись путем перегонки под вакуумом, однако если в первом случае выходы колебались в пределах 50-54%, то во втором — достигали 61-80% [21].
БЮ0С.
и-
Я
Ас0
-и
N0,
С6^, 18-20°С, 1ч; БЮ0С или Ac0Na, 110-120°С, 15 мин.
Я
Я = Ме, Бг, и-Рг, /-Рг
N0,
Исследование зависимости выхода 4-метил-3-нитропентеноата от природы используемого основания в реакции дезацилирования показало, что наиболее эффективным является гидрокарбонат натрия, применение которого позволяет получить целевой продукт с выходом 82% (см. табл.) [21].
Проведение реакции дезацилирования этил-2-ацетокси-3-нитропропаноата в присутствии каталитического количества карбоната натрия при нагревании на масляной бане в течение 15 мин позволило получить авторам работы [32] этил-3-нитропропеноат с выходом 65%.
Своеобразной модификацией методов синтеза 3-нитроалкеноатов является их получение из соответствующих эфиров и непредельных кислот однореак-торно без выделения промежуточных веществ.
Зависимость выхода 4-метил-3-нитропентеноата от природы катализатора при дезацилировании 2-ацетокси-4-метил-3-пентаноата
Условия реакции Выход, % Условия реакции Выход, %
катализатор температура, °С катализатор температура, °С
— 110-120 0 Пиридин 110-120 50
Na2CO3 110-120 49 Пиперидин 110-120 26
NaHCO3 110-120 82 C6H5NHCH3 110-120 8
CH3COONa 110-120 71 C6H5N(CH3)2 110-120 28
(C2H5)3N 80-90 71
1) NO2Cl
2) перегонка
ROOC
R = H
1)N2O4
2)перегонка
ROOC
Л
NO2
R = CH3
Так, в упоминавшейся выше работе [18] автор получил при взаимодействии нитрилхлорида с метилакрилатом сиропообразный продукт, который при вакуумной перегонке отщепляет хлороводород и превращается в 3-нитроакри-ловую кислоту с выходом 65-70%.
В более позднем исследовании [29] после обработки тетраоксидом диазота метилакрилата при перегонке продуктов нитрования, помимо 2-гидрокси-3-нит-ропропионата, был получен метил-3-нитроакрилат с выходом 13%.
Интересный метод получения сопряженных нитроалкенов, в том числе и бензил-3-нитроакрилата, без выделения промежуточных продуктов был предложен корейскими химиками [35]. Сущность метода состоит во взаимодействии нитрилиодида, образующегося in situ из нитрита натрия и йода, c бензилакрила-том. Реакция проводилась в смеси водного раствора пропиленгликоля с эфирным раствором акрилата при комнатной температуре в течение 72 ч в атмосфере азота. Выход бензил-3-нитроакрилата составил 82%.
NaNO2 + I
H2O, 1,2-диол
2
NO2I + NaI
PhCH2OOC NaNO2, I2, 72 ч PhCH2°°C
H2O, HOCH(CH3)CH2OH,
~ ~ TO2
Et2O NO2
Авторы предполагают, что высокие выходы нитроакрилатов связаны с применением диолов, так как 1,2-диолы способны образовывать гидраты в насыщенных водных растворах нитрита натрия и предотвращать образование йод-новатистой кислоты, способствуя генерации нитрилйодида.
Приведенные примеры привлекательны одностадийностью. Однако этот сокращенный путь имеет и ряд недостатков. К ним относятся неустойчивость промежуточных нитрогалогенидов (нитройодидов) [26], значительное время проведения реакций [20, 22, 23, 28], необходимость предварительного получения нитрилхлорида или работа с газообразным нитрилхлоридом.
Путь синтеза через нитроспирт, его ацилирование и дезацилирование характеризуется многостадийностью и меньшими выходами продуктов, но эти недостатки в значительной мере компенсируются довольно высокой устойчивостью ацил-производных нитроспиртов, простотой аппаратурного оформления синтезов и сравнительно небольшим временем протекания реакций.
По сравнению с 3-нитроалкенонами, синтезу 3-нитропеноатов посвящено гораздо большее число публикаций. Разработанные методики неоднократно повторялись различными научными группами. Очевидно, что 3-нитропропеноаты являются более доступными продуктами, что открывает возможности для систематических исследований химических свойств этих соединений, а также их использования в качестве синтонов для целенаправленного получения веществ с заданной структурой.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЕ ССЫЛКИ
1. Перекалин В. В., Сопова А. С., Липина Э. С. Непредельные нитросоединения. М.; Л., 1982.
2. Perekalin V. V., Lipina E. S., Bеrestovitskaya V. M., Efremov D. A. Nitroal-kenes. Conjugated Nitrocompounds. N.-Y.: J. Willey and Sons, 1994.
3. Barret G. M. Grabovski G. G. Conjugated Nitroalkenes: Versatile Intermediates in Organic Synthesis // Chem. Rev. 1986. Vol. 86. № 5. P. 751-762.
4. Barret G. M. Heterosubstituted Nitroalkenes in Synthesis // Chem. Soc. Rev. 1991. Vol. 20. P. 95-127.
5. Химия нитро- и нитрозогрупп / Под ред. Г. М. Фойера. М., 1972. Т. 1-2.
6. Новиков С. С., Швехгеймер В. А., Севастьянов В. В., Шляпочников В. А. // Химия алифатических и алициклических нитросоединений. М., 1974.
7. Ono N. The Nitro Group in organic synthesis. Organic Nitro Chem. Ser. New-York,
2001.
8. МашковскийМ. Д. Лекарственные средства: В 2 т. М., 14-е изд., 2002. Т. 1-2.
9. Солдатенков А. Т., Колядина Н. М., Шендрик И. В. Основы органической химии лекарственных веществ. М., 2003.
10. Smith L. I., Davis B. K. Cyclopropanes. XV. Action of Sodiomalonic Ester upon Two ß-Nitro-a,ß-unsaturated Ketones // J. Am. Chem. Soc. 1954. Vol. 76. № 5. P. 5376-5380.
11. Рыбинская М. И., Рыбин Л. В., Несмеянов А. Н. Синтез арил^-нигровинилкето-нов и реакции этих соединений с нуклеофильными реагентами // Изв. АН. СССР. Сер. хим. 1963. № 5. С. 899-906.
12. Несмеянов А. Н., Рыбинская М. И., Рыбин Л. В. О взаимодействии арил^-нитро-винилкетонов с анилином // Изв. АН. СССР. Сер. хим. 1965. №. 8. С. 1382-1388.
13. Corey E. J., Estreicher H. 3-Nitrocycloalkenones, Synthesis and Use as Reverse Affinity Cycloalkynone Equivalents // Tetrahedron Letters. 1981. Vol. 22. P. 603-606.
14. Vankar Y. D., Bawa A. A Simple Synthesis of 3-Nitrocycloalkenones and Their Acet-als // Synthetic Comm. 1985. Vol. 15. № 14. P. 1253-1256.
15. Schneider R., Gerardin Ph., Loubinoux B. Nouvelle voie d'acces aux ß-nitroenones premiere preparation de ß-nitroenones acycliques // Tetrahedron. 1993. Vol. 49. № 15. P. 31173124.
16. Schneider R., Gerardin Ph., Loubinoux B., Rihs Gr. Reactions of P-nitroenones with Thiophenol Synthesis of 5-Hydroxy-4-(Phenylthio)-2-Isoxazoline 2-Oxides // Tetrahedron. 1995. Vol. 51 № 17. P. 4997-5010.
17. Boelle J., Schneider R., Gerardin Ph., Loubinoux B. Synthesis of 2-(-1-Nitroal-kylidene)-cycloalkanones // Synth. Comm. 1993. Vol. 23. № 18. P. 2563-2570.
18. Shechter H., Conrad F., Daulton A. L., Kaplan R. B. Orientation in reactions of nitryl chloride and acrylic systems // J. Am. Chem. Soc. 1952. Vol. 74. № 12. P. 3052-3056.
19. Новиков С. С., Швехгеймер Г. А., Пятаков Н. Ф. Присоединение хлористого нитрила к акриловой и метакриловой кислотам и их производным // Изв. АН. СССР. Сер. хим. 1961. № 5. C. 914-915.
20. Оглоблин К. А., Семенов В. П. Взаимодействие хлористого нирозила с ненасыщенными соединениями. XXIV. Реакция с метиловым эфиром и нитрилом акриловой кислоты // ЖОрХ. 1965. Т. 1. Вып. 8. С. 361-364.
21. Shin C., Jonezawa J., Narukawa H., Nanjo K., Joshimura J. Studies on Nitro Car-boxylic Acids. II Synthesis of a,P-Unsaturated P-Nitro Carboxylic Esters // Bull. Chem. Soc. Japan. 1972. Vol. 45. № 12. P. 3595-3598.
22. Shin C., Yamaura M., Inui E., Ishida Y., Yoshimura J. a,P-Unsaturated Carboxylic Acid Derivatives XVI Synthesis and Configuration of Diels-Alder Adducts from Ethyl 3-Nitro-2-alkenoate and 1,3-Butadiene // Bull. Chem. Soc. Jpn. 1978. Vol. 51. № 9. P. 2618-2621.
23. Hassner A., Kropp J. E., Kent G. J. Addition of nitryl Iodide to Olefins // J. Org. Chem. 1969. Vol. 34. № 9. P. 2628-2632.
24. Stevens T. E., Emmons W. D. The reaction of Dinitrogen teroxide and Iodine with Olefins and Acetylenes // J. Am. Chem. Soc. 1958. Vol. 20. №. 2. P. 338-340.
25. McMurry J. E., Musser J. H. Ethyl (E)-3-Nitroacrylate // Org. Synth. 1977. Vol. 56. P. 65-68.
26. McMurry J. E., Musser J. H., Fleming I., Fortunak J., Nubling C. Methyl (E)-3-Nitro-acrylate // Org. Synth. 1988. Coll. Vol. 6. P. 799.
27. Bunnage M. E., Ganesh T., Masesane I. B., Orton D., Steel P. G. Asymmetric Synthesis of the Putative Structure of (-)-Oryzoxymycin // Org. Lett. 2003. Vol. 5. № 3. P. 239-242.
28. Егоров И. В. Действие азотноватой окиси на непредельные кислоты ряда CnH2n-2O2 // Журнал русского физико-химического общества. 1903. Т. 35. С. 358-375.
29. Shechter H., Conrad F. Orientation in reactions of Dinitrogen Tetroxide and Methyl Acrylate // J. Am. Chem. Soc. 1953. Vol. 75. № 15. P. 5610-5613.
30. Николаева А. Д., Камай Г. Х., Николаев В. С. Булидорова Т. И., Сидоров Н. Е., Воронова М. Г. Способ получения a-окси-Р-нитропропионовой кислоты // Откр. изобрет. 1972. № 9. С. 223. A. C. № 228013.
31. Жидкова Л. А., Баранов Г. М., Мастрюкова Т. А., Перекалин В. В. Нитрование алкенилфосфонатов тетраокисью азота // Изв. АН СССР. 1977. Вып. 12. С. 2787-2788.
32. Саркисян З. М. Структурнооднотипные 2-нитроэтенилфосфонат, 3-нитроакрилат и их бромпроизводные в реакциях с индолом и его замещенными: Дис. ... канд. хим. наук: 02.0003. СПб., 2004.
33. Shin C., Masaki M., Ohta M. The Synthesis and Reactions of a,P-Unsaturated a-Nitrocarboxylic Esters // Bull. Chem. Soc. Jpn. 1970. Vol. 43. P. 3219-3223.
34. Hill H. B., Black O. F. On the Action of Potassic Nitrite on Mucobromic Esters // Am. Chem. J. 1904. Vol. 32. № 3. P. 231.
35. Jew S., Kim H., Cho Y., Cook C. A Practical Preparations of Conjugated Nitroalkenes // Chem. Lett. 1986. P. 1747-1748.
