1. ВВЕДЕНИЕ
Синтетические возможности реакции Вильсмейера - Хаака - Арнольда
вызывают неослабевающий интерес у химиков- органиков. Использование
нового электрофильного реагента такого, как комплекс ангидрида
трифторметансульфоновой кислоты и
1-(метакрилоил)-(S)-2-метоксиметилпирролидина, позволяет сильно
расширить круг получаемых соединений.
Настоящая работа посвящена синтезу
3-метил-1-фенилтетрагидрохинолин-4-она. Это соединение относится к
классу 1,2,3,4-тетрагидрохинолинов, некоторые из которых являются
антигипертензивными средствами, а также антагонистами окситоцина и
вазопрессина.
2. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
2.1 Использование (S)-2-метоксиметилпирролидина
в асимметрическом синтезе
Уже достаточно большой промежуток времени (S)-2-метоксиметилпирролидин
(SMP)и его энантиомер являются одними из наиболее важными реагентами в
асиметрическом синтезе с очень широким кругом применения. Спектр
соединений, получаемых посредством асиметрического синтеза с SMP
настолько многообразен, что отобразить все различные пути его применения
практически невозможно, ниже предлагаются лишь основные.
2.1.1 Асимметрический синтез с использованием
(S)-2-метоксиметилпирролидинаминонитрилов
Диапазон соединений, которые можно получить данным методом довольно
широк, но этим методом чаще получают a-гидроксикетоны. После
депротонации SMP-аминонитрила литийизопропиламидом в тетрагидрофуране,
соответствующий анион может взаимодействовать с различными альдегидами
при температуре -78њС. Реакция осуществляется с неплохим выходом до 55
%, повышение чистоты данного энантиомера достигается перекристаллизацией
продукта и обычно привышает 95 % [1].
Интересна с точки зрения продуктов и следущая реакция. Цианогруппа
a-аминонитрила может подвергаться нуклеофильной атаке
металлоорганического реагента. Реакция происходит с диастереометрической
чистотой и носит название бриллиантовой [1]:
2.1.2 Асиметрический синтез с использованием (S)-2-
метоксиметилпирролидиненаминов
Удобным методом получения различного рода оптически активных замещенных
циклогексанонов является присоединение по Михаэлю SMP-енаминов к
акцепторам Кневенагеля. Реакции, как правило, протекают с хорошими
выходами ( до 81 % ) и великолепной стереоселективностью [1]:
Следовало ожидать и возможность протекания реакции Манниха. К сожалению,
энантиоселективность оставляет желать лучшего, но при этом реализуются
неплохие выходы. Диастереоселективное восстановление продукта дает
g-аминоспирт с избытком транс изомера, что, несомненно, является плюсом
данной реакции [1]:
2.1.3 Асимметрический синтез с использованием (S)-2-
метоксиметилпирролидинамидами
Синтетические возможности реакций с SMP-амидами успешно демонстрируются
различными исследовательскими группами. Реакция так называемого
пинаколинового кросс-сочетания SMP-амидов, содержащих карбонильную
группу, с ароматическими альдегидами имеет место в присутствии
трихлорида ванадия. Взаимодействие протекает с образованием син
1,2-диола с диастереометрическим соотношением 91:1 и
энантиоселективностью свыше 84% [2]:
Несомненно, интересной реакцией является стереоселективное присоединение
тиокарбоксильной кислоты к 1-(метакрилоил)-(S)-2-метоксиметилпирролидину
с образованием соответствующего михаэлевского продукта
1-[3-(ацилтио)-2-метилпропионил]-(S)-2-метоксиметилпирролидина.
Взаимодействие протекает с выходом 79-94 %, путем кислотного гидролиза
продукта можно получить (R)-3-меркапто-2-метилпропионовую кислоту [3]:
2.1.4 (S)-2-метоксиметилпирролидин в реакциях
[4+2]-циклоприсоединения
Поскольку возможности рекции Дильса-Альдера неисчерпаемы, то надо
думать, что данный метод действительно открывает огромные синтетические
возможности .
(S)-2-метоксиметилпирролидин, например, также является полезным
реагентом в реакциях [4+2]- циклоприсоединения. Взаимодействие
3-[(S)-2-(метоксиметил)пирролидин-1-ил]бутадиен-1,3 с различными
2-арил-1-нитроэтенами приводило после гидролиза к
5-арил-2-метил-замещенному 4-нитроциклогексанонам с великолепной
энантиомерной чистотой продукта: 95-99% и с высокой
диастереоселективностью: 75-95 % [1]:
2.2 Реакция Вильсмейера-Хаака-Арнольда
Реакция Вильсмейера-Хаака-Арнольда представляет собой удобный метод
формилирования активированных ароматических соединений, а также метод
получения замещенных коричных альдегидов из соответствующих стиролов и
a-хлоренаминов из кетонов. Первое упоминание об этой реакции встречается
в работах Димрота и Зеприца [4], но в качестве формилирующего агента
авторы использовали комплекс форманилида с РОСl3 и положительные
результаты получили только с резорцином. Оптимальный реагент был
предложен Вильсмейером [5] и представлял собой комплекс диметилформамида
либо N-метилформанилида с оксихлоридом фосфора.
2.2.1 Механизм образования, строение и реакционная
способность реагента Вильсмейера-Хаака
Современные представления о механизме образования комплекса
диметилформамида с кислотами Льюиса отражает схема 1 [6]. Первоначально
через стадию неустойчивого переходного состояния I образуется соединене
II, представляющее собой сольватно-разделенную ионную пару. В дальнейшем
оно может, в зависимости от электрофильности группы X, претерпевать
превращение в хлорометилениминиевую соль IV. Классический реагент
Вильсмейера-Хаака, содержащий в качестве кислоты Льюися оксихлорид
фосфора, находится приемущественно в форме IV, тогда как комплекс
диметилформамида с тионилхлоридом присутствует в реакционной смеси в
форме II [7].
схема 1
В промышленности в качестве кислоты Льюиса используют более дешевый
фосген, реагирующий с диметил формамидом с выделением СО2 и образованием
соли V [8]:
(СH3)2N+=CH-O-COCl Cl- (СH3)2N+=CH-Cl Cl- +CO2
V
Фосген является более слабой кислотой Льюиса, чем оксихлоридфосфора,
комплекс диметилформамида с ним менее реакционноспособен, слабее
растворим в органических растворителях, чем с РОСl3, и применение
фосгена в синтезе объясняется исключительно его дешевизной.
В работе [9] в качестве формилирующего агента был предложен комплекс
диметилформамида и ангидрида трифторметансульфоновой кислоты:
Соль VI обладает более высокой реакционной способностью, чем
классический реагент: использование ее позволяет вводить в реакцию такие
инертные к обычному реагенту субстраты, как 1,3,5-триметилбензол и
нафталин.
В качестве амида, помимо диметилформамида (ДМФА), часто используют
предложенный еще Вильсмейером N-метилформанилид. Как показали более
поздние исследования, активность комплекса с последним несколько выше,
чем с ДМФА [10], причем введение електронакцепторных заместителей в
фенильное кольцо снижает выход целевого продукта, хотя и повышает
электрофильность реагента. Авторы объясняют это тем, что при снижении
нуклеофильности амида, образование иминиевой соли происходит не
полностью. Наиболее активными реагентами в реакции являются комплексы
N,N-дизамещенных тиоформамидов [11]. Этому факту трудно найти объснение,
поскольку реагирующая частица в комплексах амидов и тиоамидов одна и та
же. Возможно, в случае тиоамидов из-за более высокой нуклеофильности
атома серы образование иминиевой соли протекает полностью, тогда как в
соединении IV в результате диссоциации всегда присутствует исходный
амид.
В качестве растворителей в реакции обычно используют хлорированные
углеводороды: дихлорэтан, хлористый метилен, хлороформ, хлорбензол и
т.д. Применение растворителей ограничивается термической стабильностью
комплекса, который разлагается при длительном нагревании выше 80њC.
Часто реакцию проводят вообще без растворителя, используя избыток ДМФА,
хотя в этом случае активность реагента снижается из-за образования
соединения VII:
2.2.2 Реакции хлорометилениминиевых солей с
ароматическими соединениями
Комплекс ДМФА с оксихлоридом фосфора гладко реагирует с активированными
ароматическими соединениями [12]:
Нафталин и полиметилбензолы в реакцию не вступают. После гидролиза
образующихся бензилиминиевых солей выделяются замещенные бензальдегиды
[14]. Полизамещение в ароматическом ряду обычно не наблюдается, так как
входящая группа является сильным акцептором электронов и дезактивирует
кольцо. Описано лишь два случая дизамещения в реакции
Вильсмейера-Хаака-Арнольда: с N,N,3,5-тетраметиланилином [12] и азуленом
[13].
Пятичленные гетероциклические соединения (пиррол, фуран, тиофен и их
производные) легко вступают в реакцию с иминиевыми солями; замещение
происходит обычно в то же положение, что и в других электрофильных
реакциях гетероциклов [15]:
2.2.3 Реакции хлорометилениминиевых солей с
олефинами
Реагент Вильсмейера может взаимодействовать с некоторыми олефинами с
образованием a,b-ненасыщенных иминиевых солей. При введении в реакцию
стиролов после гидролиза получаются соответствующие коричные альдегиды с
выходами от средних до высоких [16]:
Если в бензольном кольце содержатся электронодонорные заместители, то
может происходить внутримолекулярная циклизация иминиевых солей с
образованием аминоинденов, которые под действием водного NaOH
превращаются в инданоны [17]:
При введении в реакцию олефинов, имеющих протон в аллильном положении,
обычно происходит элиминирование этого протона из a,b-ненасыщенной
иминиевой соли с образованием диенамина [18]:
Поскольку диенамины намного более реакционноспособны, чем исходные
олефины, как правило, реакция на стадии их образования не
останавливается и выделяются полизамещенные продукты [19].