Введение 3
1. Литературный обзор 5
1.1 Синтез диазосоединений 5
1.2 Синтез α-диазокарбонильных соединений 8
1.3 Реакции диазосоединений 18
1.4 Реакции формального внедрения в связи С-С и С-Н кетонов и альдегидов с участием диазосоединений … 20
2. Экспериментальная часть 29
Благодарности 29
2.1 α-Диазо-γ-бутиролактон 29
2.2 1,4-Тиепан-6-он 30
2.3 Спироциклические соединения 30
2.4 Рентгеноструктурный анализ rel-(5R,9S)-9-(трет-бутил)-2-оксаспиро[4.6]ундекан-1,6-диона 32
3. Обсуждение результатов 35
Выводы 40
Благодарности 41
Список литературы
Диазосоединения являются удивительно универсальными строительными блоками в органическом синтезе. Вызванное термическим или фотохимическим путем вытеснение молекулярного азота обеспечивает доступ к химии карбенов [1], а применение катализа переходными металлами обычно приводит к образованию короткоживущих карбеноидных комплексов со связью металл–углерод, вступающих в широкий спектр реакций, часто характеризующихся высокой степенью хемо-, регио- и стереоселективности (например, циклопропанирование алкенов, внедрение в С-Н, О-Н и N-H связи, образование илидов и формальных димеров карбена) [2, 3]. Реакция с протоном в кислых средах приводит к образованию алифатических ионов диазония: в этом смысле диазосоединения могут рассматриваться как предшественники или синтетические эквиваленты карбокатионов [1]. С сохранением фрагмента C=N2 диазосоединения участвуют в реакциях 1,3-диполярного циклоприсоединения с широким спектром диполярофилов [4].
Основным направлением реакции диазосоединений с кетонами является нуклеофильное присоединение к карбонильной группе с последующим 1,2-алкильным сдвигом, сопровождаемым регенерацией связи С=О и выделением азота [5]. В случае использования циклических кетонов этот универсальный процесс, называемый реакцией Бюхнера-Курциуса-Шлоттербека [6], приводит к расширению кольца [7]. Впервые процесс был описан Эдуардом Бюхнером и Теодором Курциусом в 1885 году [8], а затем Фрицем Шлоттербеком в 1907 году [9]. С тех пор реакция была распространена на синтез β-кетоэфиров в результате конденсации между альдегидами и диазоэфирами [10]. Однако циклические α-диазокарбонильные соединения ранее не вводились в эту реакцию, хотя это могло бы стать подходом к разнообразным спироциклическим структурам, являющимся привилегированными скаффолдами в разработке лекарственных препаратов [11].
Таким образом, цель данной работы – исследование возможности вовлечения циклических α-диазокарбонильных соединений в реакцию формального внедрения диазосоединений по связи углерод-углерод циклических кетонов для получения спироциклических соединений. Для достижения поставленной цели необходимо было выполнить следующие задачи:
• синтезировать циклическое α-диазокарбонильное соединение (α-диазо-γ-бутиролактон),
• синтезировать циклические кетоны с различным размером цикла и заместителями для изучения сферы применимости реакции,
• подобрать оптимальные условия, в том числе катализатор, для модельной реакции (α-диазо-γ-бутиролактон с циклогексаноном),
• провести ряд реакций в оптимальных условиях, используя различные комбинации реагентов, для оценки универсальности методики и выявления её особенностей.
В соответствии с целью работы, литературный обзор посвящен получению и реакциям диазосоединений с акцентом на особенности α-диазокарбонильных соединений, а также их реакции формального внедрения в связь углерод–углерод кетонов и альдегидов.
1. Циклический α-диазокетон (α-диазо-γ-бутиролактон) может быть вовлечен в реакцию Бюхнера-Курциуса-Шлоттербека с циклическими кетонами с целью расширения их цикла и получения спироциклических соединений.
2. Размер цикла кетона оказывает влияние на легкость протекания реакции: наилучшие результаты получены для шестичленных кетонов, тогда как для пяти- и восьмичленных кетонов образование целевых продуктов не было зафиксировано.
3. Для кетона, имеющего объёмный заместитель (4-трет-бутилциклогексанон), возможно образование единственного диастереомера спироциклического продукта, обусловленное, вероятно, стерическими факторами.
