CC BY
9УДК 46.735 + 547.314 + 547.732
М.Г.Карпов1, В.С.Завгородний2
Производные тиофена играют важную роль в фармацевтической химии, вследствие их высокой биологической активности и широкого фармакологического спектра действия, кроме того, тиофеновое ядро придает содержащим его структурам уникальные физические свойства, необходимые при создании новых материалов для электронной техники [1].
В развитие наших работ по металлопропаргилиро-ванию электронообогащенных ароматических соединений [2] мы исследовали взаимодействие тиофена (1) и 2,5-диметилтиофена (2) с р,г|2-гексакарбонил-
дикобальтпропинолом (3) в присутствии этилэфирата трехфтористого бора (4) в хлористом метилене.
Интерес к соединениям, получаемым в результате таких синтезов определяется несколькими аспектами и прежде всего возможностью использования их в реакциях Посо-на-Канда [3] для получения полиядерных соединений, обладающих высокой биологической активностью, а также для получения производных пропаргильного типа - предшественников диацетиленовых мономеров, дающих при топохи-мической полимеризации пленки Лэнгмюра-Блоджетт, востребованные в различных областях науки и техники [4].
Взаимодействие тиофена (1) с комплексом (3) протекает при комнатной температуре с умеренной скоростью и при эквимолярном соотношении реагентов заканчивается за 5-10 мин. с образованием продукта монозамещения - 2-(р,г|2-гексакарбонилдикобальт-2-пропинил)тиофена (5). При избытке комплекса (3) происходит образование 2,5-бис(р,г|2-гексакарбонил-дикобальт-2-пропинил)тиофена (6), однако, введение второй гексакарбонилдикобальтпропаргильной группы идет существенно труднее. При использовании 3-4-х кратного избытка комплекса (3) в реакционной смеси даже по прошествии 1 часа обнаруживается до 50 % продукта монозамещения (5).
он ■ Со2(СО)б 3
3,4
СН2СІ2
ЕІ2О ■ БРэ 4
СН2СІ2
Со2(СО)6
Со2(СО)6
Со2(СО)6
ВЗАИМОДЕИСТВИЕ ГЕКСАКАРБОНИЛ-ДИКОБАЛЬТОВОГО КОМПЛЕКСА ПРОПИНОЛА С ТИОФЕНОМ И 2,5-ДИМЕТИЛТИОФЕНОМ
Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет), 190013, Санкт-Петербург, Московский пр.,26;
Тиофен и его 2,5-диметилзамещенный гомолог легко подвергаются ко-бальтпропаргилированию под действием гексакарбонилдикобальтового комплекса пропинола с образованием моно- и дикобальтпропаргилиро-ванных тиофенов.
Ключевые слова: кобальтпропаргилирование, тиофен, диметилтио-фен, гексакарбонилдикобальтовый комплекс, пропинол.
Спектр ЯМР 1Н соединения (5) однозначно указывает на образование продукта монозамещения атома водорода тиофенового кольца в а-положении. Ранее нами было показано, что химические сдвиги ароматических протонов в гетероциклических соединениях и их гексакарбонилдикобальтпропаргилпроизводных различаются в пределах нескольких сотых м.д. [2]. По данным спектров ЯМР 1Н тиофенов с заместителями пропаргиль-ного типа в а-положении сигнал протона при втором а-углеродном атоме находится в более слабом поле (7.157.16 м.д.) по сравнению с протонами при р-углеродных атомах (7.00-6.88 м.д.) и не зависит существенно от заместителей в пропаргильном радикале [5]. Химические сдвиги протонов тиофенового кольца полученного нами соединения (5) (в области 7.16 м.д., м. и 6.90 м.д., м., см. таблицу) практически совпадают с химическими сдвигами протонов а-пропаргилтиофена в его спектре ЯМР 1Н: СаН 7.15 м.д., д.д. и СвН 7.02-6.88 м.д., м. соответственно [5], с той лишь разницей, что в случае гексакарбонилдикобальтового комплекса не удается получить достаточно хорошо разрешенный сигнал при а-углеродном атоме. Соотношение интенсивностей а- и р-протонов также соответствует продукту монозамещения. Единственный сигнал протона при р-углеродном атоме дизамещенного соединения (6) смещен в несколько более слабое поле по сравнению с монозамещенным продуктом. Сигналы протонов гексакарбонилдикобальтпропаргильной группы соединений (5) и (б) практически совпадают и находятся в обычной для таких комплексов области при 6.05 (метиновый протон) и 4.25 (метиленовый протон) м.д. Соотношение сигналов протонов в спектрах ЯМР 1Н продуктов моно- и ди-замещения соответствует их строению.
В 2,5-диметилтиофене (2) реакционноспособ-ность р-положения настолько высока, что кобальтпропаргилирование его гексакарбонил-дикобальтпропинолом заканчивается уже через несколько секунд образованием продукта монозамещения - 2,5-диметил-3-(р,г|2-
гексакарбонилдикобальт-2-пропинил)-тиофена (7). При избытке комплекса (3) происходит вступление второго кобальтпропаргильного заместителя фактически в ортоположение ароматической системы тиофенового кольца, чего не наблюдалось в ранее исследованных реакциях кобальтпропаргилирования других ароматических систем [7]. Однако, для получения продукта дизамещения - 2,5-диметил-3,4-бис-(р,г|2-гексакарбонилдикобальт-2-
1 Карпов Максим Геннадьевич, аспирант каф. органической химии
2 Завгородний Владислав Семенович, д-р хим. наук, профессор каф. органической химии, v.zavg@yandex.ru
+
5
6
Дата поступления - 12 января 2012 года
№ соед. 1Н, 5, м.д. Соотношение интенсивностей сигналов протонов
Тиофеновое кольцо Кобальт-пропаргильная группа Метильная группа
н-с Н-Св НС СН2
Н1 Н2 Н3 Н4 Н5
5 7.14-7.17м 6.89-6.91м 6.06с 4.27с Н1: Н2 : Н3 : Н4 = 1 : 2 : 1 : 2
6 6.71с 6.04с 4.24с Н2 Н3 Н -Ь 1 1 2 2 4
7 6.51с 6.02с 3.93с 2.36с Н2 Н3 Н -ь -5 1 1 2 6
8 5.98с 4.08с 2.35с Н3 : Н4 : Н5 = 2 : 4 : 6
пропинил)тиофена (8) требуется значительный избыток комплекса (3) и увеличение времени реакции до 10-20 мин.
С02(СО)б
EtoO' BF3
____ ___ + 3 ------------- ., ..
Н3С СНз CH2CI2 H3^^S4^/'''''-CH:
■+
EtoO-BF3, 3
CH2CI2
С02(СО)б Co2(CO)6
^ ^-4-
Л к 8
В спектре ЯМР :Н соединения (7) протоны гекса-карбонилдикобальтпропаргильной группы проявляются в виде четких синглетов с соотношением интенсивностей, отвечающих строению продукта реакции (см. таблицу) при 6.02 м.д. (метиновый протон) и 3.93м.д. (метиленовый протон). В слабопольной области спектра сигнал 6.51 с. м.д. отвечает протону при р-углеродном атоме тиофе-нового кольца. Метильные группы имеют общий синглет-ный сигнал 2.36 м.д.
В спектре соединения (8) сигнал метиленовых протонов (4.08 м.д.) проявляется в несколько более слабом поле по сравнению с таковым монозамещенного соединения (3.93 м.д.). Сигналы протонов других групп практически совпадают с сигналами тех же групп моно-замещенного соединения.
Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы:
1. незамещённый тиофен кобальтпропаргилиру-ется кобальтпропаргильным комплексом пропинола исключительно в а-положение с образованием продуктов моно- и бисзамещения. При этом скорость вступления второй группы значительно ниже первой.
2. 2,5-диметилтиофен кобальтпропаргилируется в р-положение также с образованием продуктов моно- и бисзамещения. Вторая группа фактически занимает ортоположение ароматической системы тиофена, в отличие от бензольного кольца, в котором кобальтпропаргильный заместитель проявляет "орто-эффект", препятствуя вступлению второй кобальтпропаргильной группы в ортоположение.
3. поскольку кобальтпропаргильная группа в а-положении тиофенового кольца не может оказывать пространственного препятствия при кобальтпропаргилир-ловании второго а-положения, существенное понижение реакционной способности соединения (5), по сравнению с незамещённым тиофеном, указывает на электроноакцепторный характер кобальтпропаргильного заместителя.
Экспериментальная часть
Спектры :Н ЯМР получены на спектрометре Bruker AC-200 с рабочей частотой 200.132 Мгц в CDCI3.
Для получения соединений (5), (7) использовали эквимолярное соотношение реагентов, соединения (6), (8) получали при 3-4-кратном избытке комплекса (3), остальные продукты получали при соотношении субстрат : металлопропаргилирующий агент = 2 : 1. Субстрат растворяли в 15-20-кратном (по массе) количестве безводного хлористого метилена, после чего при перемешивании добавляли эфират трехфтористого бора, из расчета не менее 1 моля на 1 моль гексакарбонилдикобальтового комплекса. Контроль за ходом реакции осуществляли методом ТСХ. По завершении реакции реакционную массу промывали водой и растворитель удаляли в вакууме. Выделение продуктов реакции проводили хроматографически на силикагеле, в качестве элюента использовали пет-ролейный эфир (т.кип.40-70оС).
Продукты монозамещения элюируются в первую очередь. После удаления в вакууме растворителя, по данным ТСХ, получали индивидуальные соединения. Соединение (5) является единственным, проявляющим тенденцию к частичной кристаллизации, остальные продукты реакции представляют собой вязкие, красно-коричневые маслообразные вещества. Все полученные соединения достаточно стабильны при хранении в инертной атмосфере, в отсутствие растворителя, при температурах ниже 10оС. На воздухе при комнатной температуре, а также в растворах они заметно разлагаются уже через несколько суток.
Литература
1. Thiophene and its Derivatives. /Ed. Gronowitz S. New York, Interscience, 1985. Part 1. 840 p.
2. Карпов М.Г., Завгородний В. С., Денисов В. Р. Металлопропаргилирование карбазолов гексакарбонилди-кобальтовыми комплексами пропанола и 1,4-бутиндиола // Журн.орган. химии. 2001. Т. 37. №1 С. 1812-1816.
3. Buchwald S.L., Hhicks F.A. Pauson Khand Type Reactions. / Eds. Jacobsen E.N., Pfaltz A., Yamomoto H., Berlin: Springer, 1999. V.II. 491 р..
4. Nonlinear Optical Effects and Materials. / Ed. Gunter P. Berlin: Springer, 2000. V. 72. 540 p.
5. Rossi R., Carpita A., Lippoiis V., Benetti M. A
novel and efficient method to prepare 3-(hetyero)aryl-1-propynes and its application to the stereoselective synthesis of (2E,4E)-N-(2-methylpropyl)-6-(2-methylpropyl)-2,4-
hexadienamide, piperovatine and (E)-N-(2-methylpropyl)-6-(4-methylphenyl)-4-hexyn-2-enamide // Gazz. Chim. Ital. 1980. V. 120. P. 783-791.
6. Гетероциклические соединения. / Ред. Эль-дерфилд Р.. М.: Ин. Лит., 1953. Т. 1. С. 171-219.
7. Денисов В.Р., Карпов М.Г., Никольский А.Б. Полиядерные гетерометаллические комплексы переходных металлов на основе полииновых органических лигандов // Журн. общей химии. 1994. Т. 64. C. 1251-1252.
2
