Соединение с малыми углеродными циклами всегда привлекали внимание ученых разных стран необычностью своего электронного и пространственного строения и рядом уникальных свойств, присущих отдельным представителям этого класса соединений. Исторически сложилось, что производные циклопропена оказались сравнительно мало изученными соединениями, что. по-видимому, связано с их синтетической труд недоступностью. Вместе с тем производные циклопропсна являются очень реакционно¬способными соединениями и могут быть использованы как строительные блоки при создании различных сложных каркасных и мостиковых структур, а так же непредельных соединений.
Цель нашего исследования состояла в изучении реакций 1,3-диполярного циклоприсоединения диазоалканов к некоторым функционально замещенным производным циклопропсна и дальнейших превращений продуктов этих реакций. При выполнении квалификационной работы были решены следующие задачи:
1. Осуществлен синтез по литературным методикам метилового эфира и нитрила 2,3-дифен и л-2-ни клопропсн -1 -карбоновой кислоты.
2. Разработаны методы синтеза неизвестных ранее спироцикличс- скнх никлопропснов с акцепторными группами на основе реакций соответ¬ствующих активных ацетиленов с 9-диазофлуореном.
3. Осуществлены реакции производных 23-Дифсннл-2- циклопронен-1-карбоновой кислоты с 9-диазофлуореном. Выделены и оха¬рактеризованы методами ПК, ЯМР 1Н и 1ЗС спектроскопии, РСА продукты взаимодействия, а так же биникло[1.1.0]бутаны и 1,3-дисны получающиеся в результате их дальнейших превращений
4. Изучены реакции одного из спироциклических циклопропенов с диазометаном. Показан переход продукта 1,3-диполярного циклоприсоединения - гомо-ЗЯ-пиразола в производное дигидро-пиридазина.
5. В результате исследования получено, выделено и охарактеризовано 15 новых соединений. Спектральные характеристики, которых могут быть полезны при идентификации родственных структур.
1 Разработан метод синтеза спироцикличсских циклопропснов основанных на взаимодействии 2-х активированных ацетиленов с 9-диазофлуорсном с последу-ющим деазотированием образующихся ЗЯ-пиразолов при кипячении в бензоле.
2 Установлено >гто производные 2Д-дифснил-2-циклопропсн-1-карбоновой кислоты при взаимодействии с 9-диазофлуорсном в диэтиловом эфире в отсутствии света образуют продукты 1,3-диполярного циклоприсоединения спироцикличсских гомо-ЗЯ-пиразолы. которые дсазотируются при нагревании и превращается в спироциклнчсскис бицикло[1.1.0]бутаны зкэоконфигурации. Структура этих продуктов установлена РСА.
3 Спироцикличсскис бицикло[1.1.0]бутаны при повышении температуры изомеризуются в соответствующие диены, структурной особенностью которых является - сопряжение из-за взаимного отталкивания близко расположенных флуорснильного остатка и фенильного кольца. Особое строение диенов подтверждается РСА.
4 Показано, что спироцикличсскис циклопропсны получены на основе реак-ций мстилфснилпропиолата и 9-диазофлуорсна в реакции с диазомстаном. образует спироциклический гомо-3Я-пиразол, который изомеризуется в условиях опыта в спироцикличсскос производное - дигидропиридазии.
5 Установлено, что ЗЯ-пиразол. полученный на основе реакций 1.4-дифснил- бутандиола-1.4 с 9-диазофлуорсном. при выдерживании в дютиловом эфире, испытывает 1 Д-сигматропную перегруппировку Ван-Альфсна-Хютгсля с образованием производного 1Я-пиразола структура которого определена РСА Кипячение этого ЗЯ-пиразола в метаноле ускоряет перегруппировку, процессы которые сопровождаются декарбоксилированием и деацилированием и так же приводят к производному 1Я-пиразолу.
1 Padwa A. 1,3-Dipolar Cycloaddition Chemistry / A. Padwa. - New York: Wiley. 1984. - Vol. 1. - P. 393 - 558.
2 Padwa A. Synthetic Applications of 1,3-Dipolar Cycloaddition Chemistry Toward Heterocycles and Natural Products / A. Padwa, W.H. Pearson. - New York: Wiley, 2002. - 940 p.
3 Back T.G. The chemistry of acetylenic and allcnic sulfones / T.G. Back // Tetrahedron. - 2001. - Vol. 57.- P. 5263 - 5301.
4 Back T.G. Cycloadditions and Cyclizations of Acetylenic. Allcnic, and- Conjugated Dicnyl Sulfones / T.G. Back. K.N. Clary. D. Gao // Chem. Rev. - 2010.-Vol. 110.-P. 4498-4553.
5 Back T.G. Design and synthesis of some biologically interesting natural and unnatural products based on organosulfur and selenium chemistry / T.G. Back //Can. J. Chem.-2009.-Vol. 87.-P. 1657- 1674.
6 Massa F. Reactive alkynyl periluoroalkancsultones / F. Massa, M. Hanack.
L. R. Subramanian //J. Fluor. Chem. - 1982. - Vol. 19. - P. 601-615.
7 Padwa A. Preparation and reactivity of arylsulfonyl substituted cyclopro- pcncs / A. Padwa, M.W. Wannamakcr // Tetrahedron. - 1991. - Vol. 47, № 32. - P.6139-6156.
8 Padwa A. Dipolar cycloaddition reaction of diazoalkanes with trimethyl silyl sub¬stituted alkynes. Stcric control of rcgoichcmistry by the trimcthylsilyl group / A. Padwa,
M. W. Wannamakcr//Tetrahedron. - 1990.-Vol. 46. № 4. - P. 1145 - 1162.
9 Franck-Neuman B.M. Cyclopropcncs as Vinylcarbcnoids: intcrmolccular carbcnc-addition reactions of sulfinyl- and sulfonylcyclopropcncs at room tem¬perature / B.M. Franck-Neuman. J J. Lohmann // Angew. Chem.. Int. Ed. - 1977. - Vol. 16, №5.-P. 323-324.
10 Padwa A. Significance of the anomeric effect on the configurational stsbility of cyclopropyl carbanions / A. Padwa. M.W. Wannamaker // Tetrahedron Lett. - 1986. - Vol. 27, № 23. - P. 2555 - 2558.
11 Guillcrm G. Cycloaddition dipolairc 1-3 de diazoalcancs sur des composes al- cynylcs des groupes IVR, VB et VIR / G. Guillcrm. A. L'Honorc, L. Vcniaid. G. Pourcc- lot, J. Bcnaim // Bui I. Soc. Chim. Fr. - 1973. - № 9-10. - P. 2739 - 2746.
12 Bourisou D. Effect of lithiation on the reactivity of diazo dirivatives with sulfonyl¬alkynes: application to the synthesis of three isomeric trisubstituted pyrazolcs / D. Bouriwou. G. Bertrand // Tetrahedron Lett. - 1999. - Vol. 40. - P. 883 - 886.
13 Back T.G. Cycloaddition rcations of l-phcnylsclcno-2-(/> tolucncsulfonyl)cthync / T.G. Back. RJ. Bethel), M. P&rvcz // J. Org. Chcm. - 1999. - Vol. 64.-P. 7426-7432.
14 Gao D. 1,3-Dipolar Cycloadditions of Acetylenic Sulfones in Solution and on Solid Supports / D. Gao, H. Zhai, M. Parvez // J. Org. Chcm. - 2008. - Vol. 73.-№20.-P. 8057-8068.
15 Hlasta DJ. Stcric Effects on the Regiosclcctivity of an Azidc-Alkync Di¬polar Cycloaddition Reaction: The Synthesis of Human Leukocyte Elastase Inhibi¬tors / D. J. Hlasta, J. H. Ackerman // J. Org. Chcm. - 1994. - Vol. 59. - P. 6184 - 6189.
16 Chen H. Design and synthesis of b-mcthoxyacrylate analogues via click chemistry and biological evaluations / H. Chen, J. L. Taylor, S. R. Abrams // Bioorg. Med. Chcm. Lett. - 2007. - Vol. 17.- P. 1979- 1983.
17 Xie J. A two stage click-based library of protein tyrosine phosphatase in-hibitors / J. Xie. C.T. Seto H Bioorg. Med. Chcm. Lett. - 2007. Vol. 15. - P. 458 - 473.
18 Diversifying Vancomycin via Chcmoenzymatic Strategics / X. Fu. C. Albcrman,
C. Zhang, J.S. Thorson // Org. Lett. - 2005. - Vol. 7, № 8. - P. 1513 - 1515.
19 Xia Y. / Synthesis of bitriazolyl compounds via Huisgcn reaction IY. Xia. Q. Wu. L. Peng // Heterocycles. - 2005. - Vol. 65, № 2. - P. 345 - 352.
20 Gouin S.G. A procedure tor fast and regioselective copper-free click Chemis-try at room temperature with />tolucncsulfonyl alkyne / S.G. Gouin. J. Kovensky // Synlctt - 2009. - № 9.-P. 1409- 1412.
21 Fotsing J.R. First Propargyl Azides Bearing Strong Acceptor Substituents and Their Effective Conversion into Allcnyl Azides: Influence of the Electronic Ef¬fects of Substituents on the Reactivity of Propargyl Azides I J.R. Fotsing. K. Banert // Eur. J. Org. Chem. - 2005. - P. 3704 - 3714.
22 Smith C.D. |3 + 2] Cycloaddition of acetylenes with azides to give 1.4- disubstituted 1,2,3-triazoles in a modular flow reactor I C.D. Smith. I.R. Baxen- dalc. S. Umners // Org. Biomol. Chem. - 2007. - Vol. 5. - P. - 1559 - 1561.
23 Padwa A. Dipolar cycloaddation reaction of (phcnylsulfonyl)propadicnc with nitrones and alkylation studies of the cycloadducts / A. Padwa S.P. Carter, U. Chiacchio,
D. N. Kline // Tetrahedron Lett. - 1986. - Vol. 27, № 24. - P. 2683-2686.
24 Padwa A. Cycloaddition of nitrones with allenes. An example of steric control of rcgiochcmistry / A. Padwa. D.N. Kline. K.F. Koehler. M. Matzingcr. M.K. Venkatramanan // J. Org. Chem. - 1987. - Vol. 52. - P. 3909 - 3917.
25 Parpani P. Dipolar cycloaddition reactions of (phcnylsulfonyl)alkynes and (phcnylsulfonyl)propadienc with CJV-diphcnylnitrone / P. Parpani. G. Zccchi //J. Org. Chem. - 1987.-Vol. 52.-P. 1417- 1421.
26 Broggini G. New Evidence on the Formation of 3-Acylindolcs by Reac¬tion of N-Phcnylnitroncs with a. 0-Acetylenic Sulfones / G. Broggini. D. Diliddo, G. Zccchi // J. Heterocycles Chem. -1991.- Vol. 28, № 89. - P. 89 - 91.
27 Moriyama S. 1,3-Dipolar cycloaddition reaction of 3,4-dihydro-A- carbolinc 2-oxidc / S. Moriyama. Ya. Vallee // Synthesis. - 1998. - P. 393 - 404.
28 Matsuoka T. Reaction of aromatic N-oxides with dipolarophilcs. XVII. Cycloaddition behavior of allenes toward pyridine N-oxidcs and formation of azet- idinc-typc cycloadduct / T. Matsuoka. T. Hasegawa, K. Harano. T. Hisano 11 Het-erocycles. - 1992.-Vol. 33, № I.-P. 179- 188.
29 Matsuoka T. Reaction of aromatic N-oxidcs with dipolarophilcs. Part 18. For-mation mechanism and X-ray structure of the cycloadduct from sequential pcricyclic rcac- tion of pyridine N-oxidcs with phcnylsultbnylallcnc/ T. Matsuoka. T. Hasegawa, M. Eto.
К. Harano. T. Hisano // J. Org. Chem. - 1993. - Vol. 2. - P. 1859 - 1865.
30 Abramovitch R.A. / R.A. Abramovitch, A. Deeb, D. Kishorc, G.B.W. Mpango, I. Shinkai // Gazz. Chim. Ital. - 1988. - Vol. 118. - P. 167 - 171.
31 Deeb A. / A. Deeb. M. El-Satty. A. El-Katrawcy, H. Saad // Polish. J. Chem. - 1991.-Vol. 65.-P. 1065-1069.
32 Croce P.D. 1,3-Dipolar Cycloadditions with Alkynyl Phenyl Sulphones / P.D. Croce, C.L. Rosa. G. Zccchi // J. Chem. Soc., Perkin Trans. I. - 1985. - P. 2621 - 2624.
33 Bruchc L. 1,3-Dipolar cycloadditions of 3,5-dichloro-2,4.6-tri methylbenzonitrile oxide to (phenylsulfonyl)allcncs / L. Bnichc. M.L. Gclmi. G. Zccchi // J. Org. Chem. - 1985. - Vol. 50. - P. 3206 - 3208.
34 Sandanayaka V.P. Dipolar Cycloadition of Novel 6-(Nitrileoxidomcthyl) Penam Sulfone: An Efficient Route to a New Class of ^-Lactamase Inhibitors / V.P. Sandanayaka, Y. Yang// Org. Lett. - 2000. - Vol. 2, № 20. - P. 3087 - 3090.
35 Berk H.C. Preparation of trifluoromcthylsulfonylpyrroles via mcsoionic intermediates / H.C. Berk. J.E. Franz // Synthetic Comm. - 1981.- Vol. 11, №4. - P. 267-271.
36 Croce P.D. Synthesis of Arylsulfonyl Substituted Pyrroles / P.D. Croce, P. Gariboldi, C.L. Rosa H J. Het. Chem. - 1987. - Vol 24. - P. 1793 - 1797.
37 Castro J. A new synthesis of 3,5-dihydroxy-7-( 1-pyrrolyl)-6-heptcnoic acids, a family of HMGCoA reductase inhibitors with antifungal activity / J. Castro. J.M. Cotcron. MT. Frailc. S. Garcia-Ochoa, F.G. de las Hcras, A. Martin-Cuesta // Tetrahedron Lett - 2002. - Vol. 43. - P. 1851 - 1854.
38 Bnichc L. Base-promoted Reaction of a Hydrazonyl Chloride with 1- Phcnylsulphonylpropync / L Bnichc. G. Zocchi /7 J. Het Chem. - 1983. - Vol 20. - P. 1705 - 1706.
39 Bruchc L. Base-promoted cyclisation of hydrazonoyl chlorides bearing an alkynylsulphonyl group / L. Bruchc and G. Zccchi // J. Chem. Soc., Perkin Trans. I. - 1987.-Vol. I.-P. 399-402.
40 Acheson R. M. The synthesis of diethyl p-tolylsulphonylcthynylphosphonatc and related acetylenes, and their reactions with nucleophiles, pyridinium-1- dicyanomcthylidcs. and dienes / R. M. Acheson. P. J. Ansell // J. Chem. Soc., Perkin Trans. I. - 1987.-Vol. I.-P. 1275-1281
4) Yamago Sh. A Concise Synthetic Route to Cyclopcntcncs by |3+2| Cy-cloaddition of Dipolar Trimcthylcncmcthanc to Alkynes / Sh. Yamago, S. Ejiri, E. Nakamura // Angew. Chem., Int. Ed. Engl. - 1995. - Vol. 34, № 19. - P. 2154 - 2156.
42 Padwa A. Chemical reactivity and configurational properties of cyclopropyl carbanions derived from a silyl sulfonyl substituted cyclopropcne // A. Padwa , M. W. Wannamakcr. A. D. Dyszlcwski, J. Org. Chem. - 1987. - Vol. 52. - P. 4760 - 4767.
43 Benati L. Diazo Transfer Reaction of 2-(Trimcthylsilyl)-l3-dithiane with To¬syl Azide. Carbonic Reactivity of Transient 2-Diazo-l,3-dithiane / L. Benati. D. Nanni. M. Volta // Tetrahedron Lett. - 1997. - Vol. 53, - P. 9269 - 9278.
44 Van Alphen J. Pyrazolc and pirazolinc derivatives. I. Cis- and trans-1,1- diphcnylcyclopropanc-2,3-dicarboxylic acids / Van Alphen J. // Rec. Trav. Chim. - 1943.-Vol.62.-P. 491 -499.
45 Hiittcl R. Zur Kenntnis dor Umlagcrung 3.3-disubstituircn Pyrazolcninc / R. Hiittcl. K. Franke, H. Martin. J. Riedl // Chem. Bcr. - 1960. - Vol. 93. - P. 1433
- 1446.
46 Sammes M.P. 3 Я-Pyrazolcs // M.P. Sammc. A.R. Katritzky // Adv. Het- crocycl. Chem. - 1983. - Vol. 34. - P. 1 - 52.
47 Nagai T. Recent progress in the preparation and syntctic uses of reactions of 3H-pyrazolcs. A review // T. Nagai. M. Hamaguchi // Org. Prep, and Proccd. Int. - 1993.-Vol. 25.-P. 403-435.
48 Egc G. Photolyse von Pyrazolcninen / G. Egc // Tetrahedron Lett. - 1963.
- Vol. 4, № 25. - P. 1667-1669.
49 Reimlingcr H. Uber die Rcaktion von Diazofluorcn mit Acctylcn / H. Rcim- lingcr // Chem. Bcr. - 1967. - Vol. 1 (X). - P. 3097 - 31 (X).
50 Mataka S. Tcrmolysis of dimethyl 3.3-(2.2’-biphcnylyl)-3H-pyrazolcA,5- dicarboxylatc / S. Mataka, M. Tashiro // J. Org. Chcm. - 1981. - Vol. 46. - P. 1929 - 1931.
51 DiiiT H. Synthese von Spho-pyrazolcn und ihre stcrcoclcktronisch kontrolliertcn van zA//Ar/?-Umlageningcn zu Azaindolizinen und Indazolen / H. Durr, R. Sergio // Chcm. Bcr. - 1974. - Vol. 107. - P. 2027 - 2036.
52 Vrijland M.S. Sulfonyl cyanides: mcthancsulfonyl cyanide / M.S. Vrijland И Org. Syntheses. - 1977. - Vol. 57. - P. 88 - 89.
53 Truce W.E. Adducts of sulfonyl iodides with acetylenes / W.E. Truce, G.C. Wolf//J. Org. Chcm. - 1971. - Vol. 36.-№ 13. - P. 1727 - 1732.
54 Amici Y. The thermal and the coppcr-catalyzcd addition of sulfonyl bro¬mides to phcnylacctylcnc / Y. Amici // J. Org. Chcm. - 1974. - Vol. 39. - № 26. - P. 3867 - 3870.
55 Синтезы органических препаратов. - M.: Изд-во ин. лит., 1949. - Сб. З.-С. 233.
56 Baltzly R. Cyclopropancs derived from diaryldiazomcthancs. I. Amino alcohols of the cis series / R. Baltzly, K.B. Mehta, P.B. Russel. R.E. Brooks. E.M. Grivsky, A.M. Steinberg // J. Org. Chcm. - 1961. - Vol. 26. - № 10. - P. 3669 - 3676.
57 Yen Y. Thermal rearrangements of 3,3-spiroalkylatcd pyrazolcs: Ring expansion andnovcl cases of sequential 1,5-shifts / Y. Yen. S.-F. Chen, Z.-C. Heng, J.-C. Huang. L.-C. Kao. C.-C. Lai. R.S.H. Liu // Heterocycles. - 2001. - Vol. 55.-P. 1859.
58 Федоров А.А. Термические и кислотно-катализирусмыс превращения 3/7-пиразолов из реакции дифснилдиазомстана с метиловым эфиром фснилпро- пиоловой кислоты / А.А. Федоров. Ш.Е. Дуйсснбасв. В.В. Разии. М.А. Кузнецов.
Е. Linden Н ЖОрХ.- 2007. - Т. 43, № 7. - С. 239 - 248.
59 Durr, Н. Photolyse von Spiro-pyrazolcn zu Cyclopropabcnzolcn und ihre Rcaktioncn / H. Durr. L. Schrader // Chcm. Bcr. - 1970. - Vol. 103. - P. 1334 - 1346.
60 Jones G.W. Chemistry of 9-diazoxanthcnc and 9-xanthylidenc / G.W Jones. K.T. Chang. H. J. Shcchtcr// Am. Chem. Soc. - 1979.- Vol. 101.- P. 3906-3916.
61 Сильвсрстейн P. Спектрофотометрическая идентификация органи¬ческих соединений / Р. Сильверстейн. Ф. Вебстер. Д. Кимпл. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. - С 557.
62 Разин В.В. О реакции производных циклопропена с дегидробензо¬лом / В.В. Разин. В.И. Гупало // ЖОрХ.- 1974. - Т. 10, вып. 11. - С. 2342 - 2347.
63 Baron W.J. Reactions of Diphenylcarbene with Alkenes, Alkynes and Alkenynes / WJ. Baron, M.E. Hendrick, M. Jones // J. Am. Chem. Soc. - 1973 - Vol 95, № 19. - P. 6286 - 6294.
64 Разин В.В. Реакция дифениддиазометана с метиловым эфиром 2-бутпновой кислоты//ЖОрХ.- 1975.-Т. 11,№7.-С. 1457- 1464.
65 Leach J.C.L. Preparation and photochemistry of methyl 3,3.4-triphcnyl- 3H-pyrazolc-5-carboxylatc / J.C.L. Leach, J.W. Wilson // J. Org. Chem. - 1978. - Vol. 43.-P. 4880 - 4882.
66 Durr H. Spiroconjugation / H. Durr. R. Gleiter // Angcw. Chem. - 1978 - Vol. 17-P. 591 -601.
67 Burgcrt W. 7bH-Indcno| 1,2,3-Д|fluorene und 2H-Ciclopcnta|J£| fluorene aus Spiroindazolcn und -pyrazolcn; Rcgiosclcktivitat cincr intramolckularcn Cycli- sicrungsreaktion / W. Burgcrt. M. Gn>0c. D. Rcwicki // Chem. Bcr. - 1982. - Vol. 115.-P. 309-323.
68 CrysAlisPro, Agilent Technologies. Version 1.171.35.21 (release 20-01- 2012 CrysAlisl71 .NET).
69 Farrugia LJ. Win GXSuitc for Small-molecule Single - Crystal Crystal¬lography // J. Appl. Cry st. - 1999. - V. 32. - Part 4. - P. 837 - 838.
70 Hauck G. l,8a-Dihydroindolizincs as components of new photochromic systems / G. Hauck, H. Duerr//Angcw. Chem. - 1979-Vol. 91 - P. 1010-1011.
71 Duerr H. Perspectives in photochromism: 1,5-clcctrocyclization of penta-dienyl anion hctcroanalogs as a basis for new systems / H. Duerr ll Angew. Chem. - 1989. - Vol. 101 - P. 427-445.