· PRACE NAUKOWE Akademii im. Jana Długosza w Częstochowie Seria: CHEMIA I OCHRONA ŚRODOWISKA...

PRACE NAUKOWE SCIENTIFIC ISSUES

CHEMIA I OCHRONA RODOWISKA

CHEMISTRY AND

ENVIRONMENTAL PROTECTION

XII

pod redakcj Czesawa PUCHAY i Wandy LIWY

AKADEMIA im. JANA DUGOSZA

CZSTOCHOWA 2008

BG AJD

283831

Recenzenci B a r b a r a G o d z i k

J a n i n a U j m a W i t o l d Wacawek Stanisaw W i t c z a k

Redaktor Przemysaw L a s o t a

Korekta Czesaw Puchaa

W a n d a liwa

amanie W o j c i e c h C i e s i e l s k i

Projekt okadki Sawomir S a d o w s k i

C o p y r i g h t b y A k a d e m i a i m . J a n a Dugosza w Czstochowie

Czstochowa 2 0 0 8

ISBN 9 7 8 - 8 3 - 7 4 5 5 - 1 0 2 - 1

W y d a w n i c t w o A k a d e m i i i m . J a n a Dugosza w Czstochowie, 4 2 - 2 0 0 Czstochowa, u l . W a s z y n g t o n a 4 / 8

t e l . ( 0 3 4 ) 3 7 8 4 3 2 9 , f a x ( 0 3 4 ) 3 7 8 4 3 1 9 e - m a i l : w y d a w n i c t w o @ a j d . c z e s t . p l

w w w . a j d . c z e s t . p l W y d a n i e I . Objto 1 4 , 0 a r k . d r u k . ( 8 5 )

mailto:[email protected]://www.ajd.czest.pl

P R A C E N A U K O W E A k a d e m i i i m . J a n a Dugosza w Czstochowie S e r i a : C H E M I A I O C H R O N A RODOWISKA 2 0 0 8 , X I I , 3

SPIS TRECI

V I I N T E R N A T I O N A L S Y M P O S I U M O N S E L E C T E D P R O B L E M S O F C H E M I S T R Y O F A C Y C L I C A N D C Y C L I C H E T E R O O R G A N I C C O M P O U N D S , 2 4 N O V E M B E R 2 0 0 6 5

V I N T E R N A T I O N A L S Y M P O S I U M O N S E L E C T E D P R O B L E M S O F C H E M I S T R Y O F A C Y C L I C A N D C Y C L I C H E T E R O O R G A N I C C O M P O U N D S , 2 5 N O V E M B E R 2 0 0 5 7

J. Drabowicz, T. Girek, M. Makles R e a k c j e a r y l o w a n i a p r z y uyciu pocze oowio-

i b i z m u t o o r g a n i c z n y c h 9

A. Zajc, T. Girek, J. Drabowicz

S y n t e t y c z n i e uyteczne r e a k c j e p o c h o d n y c h c y k l o p r o p e n u 35

A. Zajc, T. Girek, S y n t e t y c z n i e uyteczne r e a k c j e p o c h o d n y c h c y k l o p r o p e n o n u 53 A. Zajc, J. Drabowicz

H e t e r o a t o m o w e a n a l o g i c y k l o p r o p e n o n u 83

M. Deska, W. liwa U V s p e c t r a l a n a l y s i s o f N - a n d C- s u b s t i t u t e d d i a z a p h e n a n t h r e n e s 91 B. Dondela, L. Chrzstek

A M l C l a n d D F T B-3 LYP s t u d y o f d i a z a p h e n a n t h r e n e s u l f o n a m i d e s 103

M. Deska C a l c u l a t i o n s o f r e a c t i v i t y o f i s o m e r i c 1 , 5 - , 1 , 6 -

a n d 4 , 6 - d i a z a p h e n a n t h r e n e s 113

Cz. Puchaa P r o b l e m a t y k a rodowiskowa w ksztaceniu c h e m i c z n y m a wiadomo e k o l o g i c z n a 125 J. Markowski I g n a c y ukasiewicz-twrca owietlenia n a f t o w e g o i p r e k u r s o r przemysu p e t r o c h e m i c z n e g o 135

Ewa Stronka-Lewkowska C h r o m a t o g r a f i a w yciu c o d z i e n n y m . S c e n a r i u s z e k s p e r y m e n t a l n e j l e k c j i c h e m i i z z a s t o s o w a n i e m s u b s t a n c j i uywanych w yciu c o d z i e n n y m 145

B. Mianowska, W. liwa C y c l o d e x t r i n s a s d r u g c a r r i e r s 155

J. Karlikowska, A. Karpiska-Rzepa S o i l a n d u n s a t u r a t e d z o n e a s stor o f t h e c o n t a m i n a n t s a n d p r o t e c t i v e b a r r i e r f o r g r o u n d w a t e r 163

A. Bbelewska Z a k w a s z e n i e k o r y d r z e w j a k o m e t o d a b i o i n d y k a c y j n a o c e n y z a n i e c z y s z c z e n i a rodowiska 175


VI INTERNATIONAL SYMPOSIUM SELECTED PROBLEMS OF CHEMISTRY OF ACYCLIC AND

CYCLIC HETEROORGANIC COMPOUNDS

24 November 2006, Czstochowa o r g a n i z e d b y D e p a r t m e n t o f O r g a n i e C h e m i s t r y , i n s t i t u t e o f C h e m i s t r y a n d E n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n , J a n Dugosz U n i v e r s i t y o f Czstochowa D e p a r t m e n t o f H e t e r o o r g a n i c C h e m i s t r y , C e n t e r o f M o l e c u l a r a n d M a c r o m o i e c u l a r S t u d i e s , P o l i s h A c a d e m y o f S c i e n c e s

S e c t i o n o f H e t e r o o r g a n i c C h e m i s t r y , P o l i s h C h e m i c a l S o c i e t y

ORGANIZING COMMITTEE p r o f . d r h a b . Jzef D R A B O W I C Z ( P o l i s h C h e m i c a l S o c i e t y ) p r o f . d r h a b . W a n d a LIWA ( J a n Dugosz U n i v e r s i t y o f Czstochowa) d r T o m a s z G I R E K ( J a n Dugosz U n i v e r s i t y o f Czstochowa) d r W o j c i e c h C I E S I E L S K I ( J a n Dugosz U n i v e r s i t y o f Czstochowa) PROGRAM

Patrick METZNER L a b o r a t o i r e d e C h i m i e M o l e c u l a i r e e t T h i o - o r g a n i q u e E N S I C A E N - U n i v e r s i t e , 6, b o u l e v a r d d u M a r e c h a l J u i n , 1 4 0 5 0 C a e n , FRANCE NEW SULFUR REAGENTS FOR BOTH CHEMO- AND ENANTIOSELECTIVE ORGANIC SYNTHESIS

C.V. STEVENS S y n B i o C R e s e a r c h G r o u p , D e p a r t m e n t o f O r g a n i e C h e m i s t r y , F a c u i t y o f B i o s c i e n c e E n g i n e e r i n g , G h e n t U n i v e r s i t y , C o u p u r e L inks 6 5 3 , B - 9 0 0 0 G e n t , B E L G I U M

AZABICYCLIC AND AZATRICYCLIC AMINO ACIDSAND THEIR BIOLOGICAL ACTIVITY

HIroshI NAKAZAWA D e p a r t m e n t o f C h e m i s t r y , G r a d u a t e S c h o o i o f S c i e n c e , O s a k a C i t y U n i v e r s i t y , S u g i m o t o , 3 - 3 - 1 3 8 , S u m i y o s h i - k u , O s a k a 5 5 8 - 8 5 8 5 , J A P A N CHEMISTRY OF COMPLEKES WITH A THREE-MEMBERED RING CONSISTING OF MOLYBDENUM, PHOSPHORUS, AND CARBON Jerzy PESZKE', Leszek STOBISKI^ Hong-MIng LIN' ' i. Dugosz U n i v e r s i t y , 4 2 - 2 0 1 Czstochowa, I n s t i t u t e o f C h e m i s t r y a n d E n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n , R O L A N D

P o l i s h A c a d e m y o f S c i e n c e , W a r s a w , R O L A N D ' T a t u n g U n i v e r s i t y , T a i p e i , T A I W A N DERIVATIZATION OF CARBON NANOTUBES, THEORETICAL APPROACH AND APPLICATION


V INTERNATIONAL SYMPOSIUM SELECTED PROBLEMS OF CHEMISTRY OF ACYCLIC AND CYCLIC

HETEROORGANIC COMPOUNDS

25 November 2005, Czstochowa o r g a n i z e d b y D e p a r t m e n t o f O r g a n i e C h e m i s t r y , I n s t i t u t e o f C h e m i s t r y a n d E n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n , J a n Dugosz U n i v e r s i t y o f Czstochowa D e p a r t m e n t o f H e t e r o o r g a n i c C h e m i s t r y , C e n t e r o f M o l e c u l a r a n d M a c r o m o i e c u l a r S t u d i e s , P o l i s h A c a d e m y o f S c i e n c e s

S e c t i o n o f H e t e r o o r g a n i c C h e m i s t r y , P o l i s h C h e m i c a l S o c i e t y

ORGANIZING COMMITTEE p r o f . d r h a b . Jzef D R A B O W I C Z ( P o l i s h C h e m i c a l S o c i e t y ) p r o f . d r h a b . W a n d a LIWA ( J a n Dugosz U n i v e r s i t y o f Czstochowa) d r T o m a s z G I R E K ( J a n Dugosz U n i v e r s i t y o f Czstochowa) d r W o j c i e c h C I E S I E L S K I ( J a n Dugosz U n i v e r s i t y o f Czstochowa) PROGRAM

Toshiakl YOSHIMURA D e p a r t m e n t o f M a t e r i a ! S y s t e m s E n g i n e e r i n g a n d L i fe S c i e n c e , F a c u i t y o f E n g i n e e r i n g , T h e U n i v e r s i t y o f T o y a m a , G o f u k u T o y a m a , 9 3 0 - 8 5 5 5 , J A P A N SYNTHESIS A N D REACTIONS O F O R G A N I C X^-SULFANENITRILES

Waldemar IWANEK Pedagog ica l U n i v e r s i t y o f K ie lce , C h e m i s t r y I n s t i t u t e , Chciska 5 S t r e e t , 2 5 - 0 0 0 K ie lce , P O L A N D SYNTHESIS O F CHIRAL HETEROCYCLIC DERIVATIVES O F RESORCARENES

Piotr BACZEWSKI"'*, Aldona SZADOWIAK", Tomasz BIAAS", Wanda M. WIECZOREK *, Agnieszka BALISKA ^ C e n t e r o f M o l e c u l a r a n d M a c r o m o i e c u l a r S t u d i e s , P o l i s h A c a d e m y o f Sc iences ,

D e p a r t m e n t o f H e t e r o o r g a n i c C h e m i s t r y , 9 0 - 3 6 3 d, S i e n k i e w i c z a 1 1 2 , P O L A N D ''Jan Dugosz U n i v e r s i t y , 4 2 - 2 0 1 Czstochowa, I n s t i t u t e o f C h e m i s t r y a n d E n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n , P O L A N D SYNTHESIS O F T H E NONIMMOBIL IZED A N D A R G 0 G E L " - 0 H IMMOBILIZED

P-CHIRAL METHYLPHOSPHONATES DERIVED F R O M a-HYDROXYACIDS

Maciej F IEDOROWICZ D e p a r t m e n t o f C h e m i s t r y , U n i v e r s i t y o f A g r i c u l t u r e , 2 1 M i c k i e w i c z a A v e . , 3 1 - 1 2 0 Krakw, P O L A N D EFFECT OF THE ACTION OF LINEARLY POLARIZED VISIBLE LIGHT ON PHYSICOCHEMICAL PROPERTIES OF 5TARCH GRANULES

PRACE NAUKOWE Akademii im. Jana Dugosza w Czstochowie

Seria: CHEMIA I OCHRONA RODOWISKA 2008, XII, 9-33

Jzef Drabowicza,b Tomasz Gireka Marzena Maklesa

aInstytut Chemii i Ochrony rodowiska, Katedra Chemii Organicznej

Akademia im. Jana Dugosza, 42-200 Czstochowa, Al. Armii Krajowej 13/15, [email protected] bCentrum Bada Molekularnych i Makromolekularnych PAN

Zakad Chemii Heteroorganicznej, 90-363 d, ul. Sienkiewicza 112, [email protected]

Reakcje arylowania przy uyciu pocze oowio- i bizmutoorganicznych

Streszczenie: W artykule omwiono podstawowe metody syntezy trj- i piciowartociowych pocze oowio- i bizmutoorganicznych oraz ich wyko-rzystanie w reakcjach arylowania wybranych grup acyklicznych i cyklicznych pocze wglowych i struktur heteroatomowych. Sowa kluczowe: C-arylowanie; N-arylowanie; reakcja sprzgania; triarylo-oowiowe poczenia; triarylobizmutowe poczenia; pentaarylobizmutowe poczenia; kataliza; katalizatory metaloorganiczne.

1. Wstp

Tworzenie wizania sp2sp3 poprzez bezporedni reakcj arylowania za pomoc pocze oowio- i bizmutoorganicznych odpowiednio funkcjonalizowanych substratw posiadajcych elektrofilowy atom wegla o hybrydyzacji sp3 nie byo przez wiele lat uyteczn metodologi w syntezie struktur organicznych o rozbudowanej architekturze molekularnej. W ostatnich latach poczenia te znalazy jednak zastosowania syntetyczne. Ich wykorzystanie do tych celw zostao omwione w artykuach przegldowych z serii Tetrahedron Reports [2].

W obecnym przegldzie przedstawiono zastosowanie ukadw oowio-organicznych do C- i N-arylowania oraz ukadw bizmutoorganicznych do C-, N- i O-arylowania. Dla reakcji N-arylowania obydwie grupy pocze metaloorganicznych mog by wykorzystane w obecnoci katalitycznych iloci soli miedziowych. Podobnie reakcje arylowania z poczeniami bizmutoorganicznymi wymagaj katalizy solami miedzi. Niewielki fragment tego

10 Jzef Drabowicz, Tomasz Girek, Marzena Makles

opracowania omawia rwnie katalizowane palladem reakcje arylowania przy uyciu odczynnikw arylooowiowych.

Reakcje te przebiegaj wedug mechanizmu, ktry zosta okrelony jako sprzganie ligandw. Jego szczegy nie bd dyskutowane w tym przegldzie, mona je znale w doskonaym opracowaniu monograficznym powiconym tej reakcji [3].

2. Chemia pocze oowioorganicznych

Jakakolwiek dyskusja nad chemi odczynnikw oowioorganicznych musi uwzgldni doniosy wkad grupy Pinheya [5], zosta on omwiony szczegowo w wielu artykuach [47] i stanowi cigle inspiracj dla nowych pomysw. Zainteresowanie chemikw organikw, szczeglnie prowadzcych badania nad syntez totaln, wynika z wysokich wydajnoci obserwowanych dla wielu reakcji, w ktrych wykorzystuje si te odczynniki [8]. 2.1. Tworzenie pocze oowioorganicznych

W celu syntezy pocze oowioorganicznych mona wykorzysta dwa gwne podejcia: transmetalacj i bezporednie oowiowanie (rys. 1):

Pb(OAc)4

ArPb(OAc)3

Transmetalacja

Reakcja bezporedniego

olowiowania

CO2Bn

NHBoc

OMe

Pb(OAc)3

Pb(OAc)3

Boc Boc = butoksykarbonyl Bn=CH2Ph 1 2

Rysunek 1. Metodologia transmetalacji jest najbardziej oglna i pozwala na wiksze

zmiany podstawnikw piercieni aromatycznych. Ta metodyka jest take najbardziej uyteczna w syntezie substratw o rozbudowanej architekturze molekularnej uywanych w syntezach totalnych. Tyrozynopochodna 1 [9] i indol 2 [10] s przykadami produktw porednich przy wykorzystaniu tej metodologii.

Reakcje arylowania przy uyciu pocze oowio- i bizmutoorganicznych 11

Do syntez pocze oowioorganicznych opartych na reakcjach transmetalacji najczciej wykorzystuje si zwizki cyny [10] lub boru [11] w obecnoci katalitycznych iloci soli rtci (II); rzadziej stosuje si diarylort [12]. Bezporednie oowiowanie (rys. 1) prowadzi do otrzymania licznych arylotrikarboksylanw oowiowych [13]; metoda ta jest jednak ograniczona do bogatych w elektrony zwizkw aromatycznych.

2.2. C-Arylowanie przy uyciu pocze oowioorganicznych

Stwierdzono, e cyjanooctan etylowy nie reaguje z arylooowio-

trioctanami w warunkach standardowych, natomiast podstawione pochodne 3 reaguj bardzo atwo (rys. 2) [14].

Me

EtO2C CN

Pb(OAc)3

R R

Me

EtO2C

CN

+4 R=OMe5 R=Me

6 R=F 3

Rysunek 2.

Wydajnoci reakcji s od zadowalajcych do dobrych. W oparciu o t reakcj otrzymano zwizki 46 z wydajnociami do 72%. Gdy rozpuszczalnik zosta zmieniony z chloroformu na dimetylosulfotlenek (DMSO) wydajno wzrosa do 78%. Prawdopodobnie DMSO jest zdolny do koordynacyjnych oddziaywa z octanem oowiu, zachowuje si wic jak ligand dla oowiu w tej reakcji podobnie jak pirydyna w standardowych warunkach [14].

W celu wykazania zakresu arylowania odczynnikami oowioorganicznymi, Barton i wsppracownicy przeprowadzili reakcj 3,5- di-t-butylofenolu 7 z 2,4,6-trimetoksyfenolooowiotrioctanem 8 (rys. 3) [15].


OH

But But

Pb(OAc)3

OMe

OMeMeO

OH

But But

MeO OMe

OMe

MeO OMe

OMe

+

78 9

Rysunek 3.

Wybrane poaczenia heterocykliczne zostay uyte rwnie jako substraty oowioorganicznych reakcji arylowania. Na przykad rnorodne dihydroindole ulegaj reakcji arylowania z bogatymi w elektrony arylowanymi pochodnymi oowioorganicznymi [16]. Reakcj mona prowadzi bez zabezpieczenia grupy aminowej indolu (rys. 4).

N

R1

R3

R2

O

N

R1

R3

R2

O

ArArPb(OAc)3

R1 = R2 = H; R3 = CO2Me; Ar = p-MeO-C6H4 , 98% R1 = R2 = H; R3 = CO2Me; Ar = 2,4-MeO-C6H4 , 68% R1 = OMe; R2 =COMe; R3 =H; Ar =2,4 -MeO-C6H4 , 81% R1 = H; R2 =SO2Ph; R3 =H; Ar = 2,4-MeO-C6H4 , 60% Rysunek 4.

Podobnie mona arylowa -ketoestry benzofuranw, np zwizek 10 ulega arylowaniu za pomoc pochodnej 8 w standardowych warunkach (rys. 5) [17].

Pb(OAc)3

OMe

OMeMeO

CO2Allyl

O

OO

O

CO2Allyl

MeO

OMe

OMe+

10

118

Rysunek 5.


Arylowanie 5-oksazolonu 12 z arylooowiotrioctanami i nastpna hydroliza oraz dekarboksylacja daje aryloglicyny z dobrymi wydajnociami (81-93%) (rys. 6), zarwno dla pochodnych estrowych, jak i wolnych kwasw [18].

Warto doda, e opracowano warunki usuwania nadmiaru odczynnikw oowioorganicznych poprzez dziaanie kwasem mrwkowym [19] oraz izolacji pocze optycznie czynnych w warunkach enzymatycznego rozdziau heterocyklicznego ketoestru 13.

Ar

AcN CO2RO

N

OH

Me

CO2Et

O

N

O

Me

CO2Et

Ar

ArPb(OAc)3

CHCl3, pirydyna

H

12 13 R = Et, H

Rysunek 6. 2.3. N-Arylowanie przy uyciu pocze oowioorganicznych

W serii prac Barton i jego wsppracownicy wykazali, e pochodne aniliny mog by Narylowane trioctanami arylooowiowymi w obecnoci katalizatorw miedziowych (rys. 7) [2023].

NH2

X

Pb(OAc)3

Y N

H

X Y

Cu(OAc)2

+0.1 (10% mol)

Rysunek 7.

Reakcje przebiegaj w CH2Cl2 w obecnoci octanu miedzi (II) (10% mol). p-Nitroanilina nie ulega arylowaniu wedug tej procedury [23], natomiast mona w ten sposb arylowa aniliny funkcjonalizowane podstawnikiem o duych wymaganiach sterycznych, np mezytyloamin 14. Dwa przykady zostay przedstawione na rysunku 8.


NH2

Me Me

Me Pb(OAc)3

R1MeO

OMe

NH

R1

Me

Me

Me

MeO

OMe

Cu(OAc)2

+

14 15 R1=HR1=OMe8

14+15 74%

14+8 18%

10% mol

Rysunek 8.

Z pochodn 2,4-dimetoksyfenylow 15 wydajno reakcji wynosia 74%, natomiast w reakcji z trioctanem 2,4,6-trimetoksyfenylooowiowym 8 oczekiwany produkt otrzymano tylko z 18% wydajnoci.

Wybrane aminy cykliczne ulegaj Narylowane z niskimi wydajnociami, (rys. 9) [21, 22, 24].

NH

R

Pb(OAc)3

N R

Cu(OAc)2

+

16 R=H 30%R=OM e 43%

10%molmol

N HN Ts

P b(O Ac)3

M eO

O M e

NN Ts O M e

M eO

+

17 1918 Ts = p-Tol-SO2 Rysunek 9.

Azole s rwnie dobrymi substratami w procedurze arylowania (rys. 10) [25, 26]. Benzimidazol 20 ulega arylowaniu z 98% wydajnoci w reakcji z oowiopochodn 5. Heteroaromatyczne pochodne 21 i 22 arylowano z bardzo dobr wydajnoci na anilinowym atomie azotu [27, 29]. W kluczowym eksperymencie zaobserwowano chemoselektywno dla pochodnej amino-benzimidazolu 21 (R1 = H). Tylko anilinowy atom azotu ulega arylowaniu dajc produkt z 50% wydajnoci [26]. Arylowanie aminobenzopirazolu 22 trioctanem p-metoksyfenylooowiowym 4 przebiega z 56% wydajnoci [28].


N

NH

R1

Me

Pb(OAc)3

N N

R1

Me

N

NHNH2

R1

N

NHN

HMe

R1

NMe

N

NH2

Pb(OAc)3

OMe

NMe

N

NH

MeO

Cu(OAc)2

Cu(OAc)2

Cu(OAc)2

+

+5

+

20

5

98%

21

22

4 56%

10%mol

10%mol

10%mol

Rysunek 10.

Dua grupa amidw reaguje z odczynnikami oowioorganicznymi w obecnoci katalizatorw miedziowych (II). Wrd nich s zarwno proste amidy, jak i bardziej rozbudowane struktury, takie jak sulfonamidy 23, imid 24 i hydantoina 25 (rys. 11). Wydajnoci s od dobrych do doskonaych. W reakcjach z prostymi aminami, wymagajcymi drastyczniejszych warunkw, obserwuje si niekiedy produkty diarylowania. Zauwaono, e wstpne tworzenie soli sodowych znacznie poprawia wydajno reakcji [29, 30].

S

N Na+

O

O O

Me

Pb(OAc)3

S

N

O

O O

Me

NH

O

O

N Me

O

O

NHNH

O

O

C6H

5

C6H

5 N Me

NH

O

O

C6H

5

C6H

5

Cu(OAc)2

Cu(OAc)2

Cu(OAc)2

+

+5

+5

5

23

24

2526

98%

86%

75%

10%mol

10%mol

10%mol

Rysunek 11.


Regiokontrol niektrych reakcji N-arylowania ilustruje rysunek 12 [32], opisujcy reakcj arylowania 4-metyloimidazolu [32].

NHN

Me

Pb(OAc)3

R2

NN

Me

R1

R2R1

+

27

28 R1=R2=H 80%

4 R1=OMe;R2=H 85%

4a R1=H; R2=OMe 61% Rysunek 12.

Histydyna 29 odpowiednio zabezpieczona grupami ochronnymi zostaa wybrana jako substrat w celu ocenienia poziomu regiokontroli i protekcji chiralnego centrum w katalizowanym miedzi N-arylowaniu imidazolowego atomu azotu.

R2

R 1

R 3

Pb(O Ac)3

ZH N

NHN

H

C O2Me

ZH N

NN

H

R 2

R1

R3

C O2Me

+

29

4 R1=R3=H ; R 2=O M e 68%

30 R1=R2=H ; R 3=O M e 48%

31 R1=R2=H ; R 3=O - allil 49%

Z - grupa ochronna Rysunek 13.

Histydyna 29 reaguje ze zwizkiem oowioorganicznym 4, dajc jako podany produkt N 1 izomer z 68% wydajnoci. Pochodne z podstawnikiem alkoksylowym w piercieniu aromatycznym 30 i 31 otrzymano analogicznie w reakcji histydyny 29 z poczeniami oowioorganicznymi z wydajnociami wynoszcymi odpowiednio 48% i 49% (rys. 13). Badania NMR produktw reakcji wykazay, e tworz si one bez ladw racemizacji. 2.4. Katalizowane palladem reakcje sprzgania pocze oowioorganicznych

Reakcje katalizowane palladem stanowi grup przemian o najwikszym

potencjale syntetycznym, a zatem podjto badania nad wykorzystaniem


pocze oowioorganicznych jako substratw w reakcjach katalizowanych palladem i jego zwizkami.

Reakcj sprzgania pocze oowioorganicznych katalizowan poczeniami palladu lub miedzi przebadali po raz pierwszy Kang i jego wsppracownicy (rys. 14) [33]. Uzyskane wydajnoci oczekiwanych produktw byy dobre z obydwoma katalizatorami, ale zaleay od rodzaju rozpuszczalnika i iloci uytego katalizatora. Obydwie reakcje przebiegay ju w temperaturze pokojowej.

ArPb(OAc)3

Ar-ArPd

2(dba)

3*CHCl

3 (5%mol)

CuI (10%mol) Ar = Ph; 68% Ar = Ph; 68% Ar = p MeC6H4; 65% Ar = p MeC6H4; 62% Ar = p MeOC6H4; 75% Ar = p MeOC6H4; 80% dba = dibenzoiloaceton Rysunek 14.

Reakcje typu Stille (reakcje sprzgania pochodnych organocynowych i halogenkw aromatycznych) obserwuje si take dla pochodnych oowioorganicznych. Reakcje te wymagaj udziau jodku palladu lub miedzi (I) jako kokatalizatorw [34]. Powszechnie akceptowany jest pogld, e mied (I) spowalnia konkurencyjn reakcj homosprzgania. Dodatkowo 5 rwnowanikw metanolanu sodowego byo niezbdne, aby reakcja dostarczaa oczekiwane produkty z dobrymi wydajnociami. W tych warunkach trioctan fenylooowiowy reagowa z winylotributylocyn z 80% wydajnoci i z utworzeniem ladowych iloci produktu homosprzgania (rys. 15).

ArPb(OAc)3

Pd2(dba)

3*CHCl

3

RSnBu3 Ar - R Ar - Ar

(5%mol)

Cul (10%), NaOMe (5% mol)

+ +

Ar R

Ph winyl 80% lad p MeOC6H4 2 furyl 32% 10% p MeOC6H4 3 fury 70% lad

Rysunek 15.

Reakcja typu Suzuki jest take moliwa z poczeniami oowioorganicznymi [35]. Rwnie w tym przypadku potrzebny jest dwuskadnikowy katalizator oraz


6 rwnowanikw zasady, aby oczekiwane produkty heterosprzgania powstay z wydajnoci blisk 70%. Oglno metody wykazano prowadzc reakcje pocze triacetoksyarylooowiowych z kwasem pmetoksyfenoloborowym (rys. 16).

ArPb(OAc)3

Pd2(dba)

3*CHCl

3

Ar'B(OH)2 Ar - Ar'

(5%mol)

Cul (10%), NaOMe (6 moli)

+

Ar Ar'

Ph p MeOC6H4 75% p MeOC6H4 Ph 76% 2,4 MeOC6H3 p CH3C6H4 74%

Rysunek 16.

Reakcja sprzgania odczynnikw oowioorganicznych z ukadami olefinowymi katalizowana zwizkami palladu (reakcja typu Hecka) zostaa rwnie ostatnio wykorzystana do syntezy interesujcych ukadw heterocyklicznych funkcjonalizowanych podstawnikami arylowymi (rys.17).

PhPb(O Ac)3

O Pd2(dba)

3*C HCl

3O

PhPh

O Pd2(dba)

3*C HCl

3 O

O Me

O

O O

BnO

Pd2(dba)

3*C HCl

3

O

O O

BnO

O Me

+(5%mol)

N aO M e (4 mole)

+

4+

N aO M e (4 mole)

(5% mol)

4+

N aO M e (4 mole)

(5% mol)

68% 10%

80%

75%

Rysunek 17.

Opisano rwnie reakcje sprzgania krzyowego pomidzy solami jodoniowymi i odczynnikami oowioorganicznymi w obecnoci katalizatorw palladowych (rys. 18) [37]. W przypadku dwch rwnowanikw zasady udao


si unikn konkurencyjnego homosprzgania, a wydajnoci oczekiwanych produktw byy umiarkowane.

ArPb(OAc)3

Pd2(dba)

3*CHCl

3Ar'I Ph BF4 Ar - Ar' Ar - Ar

(5%)

NaOMe (2 mole)

+

Ar Ar'

++ -

Ph p MeOC6H4 75% 10%

p MeOC6H4 Ph 62% 20% p MeOC6H4 2 tiofen 72% 10%

Rysunek 18.

3. Chemia pocze bizmutoorganicznych

Chemia pocze bizmutoorganicznych obejmuje dwie grupy pochodnych o dwu rnych stopniach utlenienia metalu (III) i (V). Selektywno w reakcjach arylowania zaley od stopnia utlenienia metalu. Reakcje pocze bizmutoorganicznych byy przedmiotem kilku przegldw [1, 2, 3840]. Poniej omwiono kolejno reakcje arylowania na centrach wglowych, tlenowych lub azotowych i przedyskutowano ich selektywno. 3.1. Tworzenie organicznych pocze bizmutu

Synteza odczynnikw bizmutoorganicznych z trj- i piciowartociowymi atomami bizmutu jest bardzo prosta. Najbardziej oglne podejcie do syntezy odczynnikw triarylobizmutowych 32 oparte jest na reakcji trichlorku bizmutu z pochodnymi arylolitowymi lub arylomagnezowymi (rys. 19).

BiCl3 + 3 YAr BiAr3 X2BiAr3

X

Y = Li, MgBr X = halogen lub RCOO

32

Rysunek 19.

Zwizki triarylobizmutowe ulegaj utlenieniu do zwizkw piciowartociowego atomu bizmutu. Istniej rne sposoby realizacji tego


etapu [40]. Niektre nowe metody wykorzystuj nadtlenoboran sodu w kwasie octowym [41] lub dioctan jodobenzenu [42], by otrzyma dioctany triarylobizmutowe. Te dwie oglne procedury maj istotne ograniczenia. Po pierwsze, uycie pocze metaloorganicznych ogranicza liczb grup funkcyjnych, ktre mog by obecne w czsteczce. Po drugie, odczynniki bizmutoorganiczne posiadaj trzy identyczne grupy arylowe i tylko jedna z nich jest wykorzystywana w reakcji arylowania. Taka strata materiau podwysza znacznie koszty syntezy. Ze wzgldu na unikaln reaktywno zwizkw bizmutoorganicznych, naley wzi pod uwag te obydwa ograniczenia. 3.2. Reakcje C-arylowania

Arylowanie fenyloacetylenu 33 dziaaniem difluorotrifenylobizmutu 34 daje z wysok wydajnoci difenyloacetylen 35 (rys. 20) [43].

PhC CR Ph3BiF

2

C6H

6

PhC CPh+

CuCl,

, 1h

3435

33 R = H 87%

59% 36 R = TMS Rysunek 20.

Produkt ten tworzy si rwnie przy uyciu trimetylosililowej 36 jako substratu.

Reakcja , -nienasyconych ketonw z ukadem LDA/HMPA i dichlorkiem trifenylobizmutu prowadzi do regioselektywnego fenylowania z dekoniugacj wyjciowego ukadu sprzonego (rys. 21) [44].

Krotonian etylu 37 tworzy w tych warunkach produkt z 63% wydajnoci,

natomiast feromon 38 przeprowadzono w monoarylopochodn z 89% wydajnoci. Produkty bisarylowania powstaj z wydajnoci poniej 5%.


O

OEt

O

OEt

Ph

O

Ph3BiCl

2

Ph3BiCl

2

O

Ph

63%

LDA/HMPA

LDA/HMPA

89%

37

38

LDA = LiN(iPr)2 HMPA = [Me2N]3P(O) Rysunek 21.

Monoarylowanie pochodnej glicyny 39 przebiega przy uyciu 5,5 moli wglanu trifenylobizmutu. Nastpna hydroliza pozwolia uzyska racemiczn fenyloalanin 40 z 60% cakowit wydajnoci (rys. 22) [45].

N CH2CO

2EtPh

2C

NH3+

H

Ph

CO2Et

Cl

Ph3BiCO

3

39

(5,5 moli)1)

2) hydroliza

40

DMF,

DMF= (N,N-dimetyloformamid)

Rysunek 22.

Selektywno powyszego monoarylowania jest interesujca, poniewa utworzony produkt 40 ma bardziej kwasowy proton ni substrat 39.

Montgomery i wsppracownicy opisali reakcje nitropochodnej 41

z Ph3BiCl2 (rys. 23) [46].


O

Me

NO2

MeO2C

O

Me

NO2

MeO2CPh

3BiCl

2zasada

toluen

zasada = TMG 52% (1:1 dr)

zasada = DBU 77% (11:1 dr)

41

dr=sklad diastereoizomeryczny

TMG = tetrametyloguanidyna DBU = diazabicykloundekan Rysunek 23.

Przy uyciu jako zasady TMG lub DBU powstaje mieszanina diastereoizomerw w stosunku odpowiednio 1:1 lub 11:1. Opracowano rwnie syntez wsplnego produktu przejciowego przy otrzymywaniu izoflawononw i izoflawanw stosujc wglan trifenylobizmutu (rys. 24) [47].

O

R SO2Ph

O

O

R SO2Ph

O

Ph3BiCO

3

1) KH, THF

, 3h

2)

79 - 88%

THF=tetrahydrofuran

Rysunek 24.

Allilosilany mona uy do bezporedniego allilowania piercienia arenowego (rys. 25) [48]. Poczenia allilobizmutowe generowane in situ w reakcji difluorotrifenylobizmutu z allilotrimetylosilanem wykorzystano do bezporedniego allilowania piercieni aromatycznych (rys. 25) [48].


MeSi Ph3BiF

2BF

3OEt

2

CH2Cl

2

Bi+

Ph3

Ph

OMe

OMe

-78oC temp. pok.

+ +

Rysunek 25.

Finet i jego wsppracownicy zbadali wpyw efektw sterycznych w reakcjach odczynnikw arylobizmutowych z naftolem (rys. 26) [49].

R2

R1

R3

BiCl2

H

OH

Ar

OH

+TM G

R1=R2=R3=H C6H6 , temp. pok., 4,5h; 90% R1=R2=R3=Me temp. pok., 17h, potem 10h i 500 C nad N2; 61% TMG=tetrametyloguanidyna Rysunek 26.

Jak oczekiwano, wydajnoci obniaj si zarwno w bezporednim C-arylowaniu, jak i O- i N-arylacji, gdy zawada steryczna jest dua. Na przykad reakcja Ph3BiCl2 z 2-naftolem daje oczekiwany produkt z 90% wydajnoci po 4,5 godzinach w temperaturze pokojowej, podczas gdy trimezyto-lodichlorobizmut tworzy oczekiwany produkt z 61% wydajnoci po dziesiciogodzinnej reakcji w temperaturze 50oC [50]. 3.3. Reakcje Oarylowania

Harada i wsppracownicy opisali stereoselektywne arylowanie 2,2, 6,6-

bifenyltetrolu czciowo zablokowanego enancjomerycznie czystym mentonem. Difenylowanie tak otrzymanego ketalu 42 z 4 rwnowanikami dioctanu trifenylobizmutu i 1,3 rwnowanikiem pyu miedziowego prowadzi do poredniego ketalu z 48% wydajnoci (rys. 27) [51]. Po jego hydrolizie


usuwajcej chiralny pomocnik uzyskano optycznie aktywny zwizek 43 z 96% nadmiarem enancjomerycznym.

O

OH

O

OHOPh

OH OPh

OHPh3Bi(OAc)2

Cu py, 48%

2) HCl, 96%

1)

42 43 Rysunek 27.

Interesujcym przykadem enancjoselektywnego O-fenylowania z wykorzystaniem pocze bizmutoorganicznych jest reakcja opisana na rysunku 28 [52].

OH

OH OH

OPhN

N

OR1

R3

R2

R4

Ph3Bi(OAc)

2

Cu(OAc)2

ligand =

44

ligand

Rysunek 28.

Najwyszy nadmiar enancjomeryczny wynosi 50% dla reakcji mezodiolu 44 z ligandem otrzymanym z waliny (R1 = R2 = R3 = H; R4 = izopropyl).

Odczynniki bizmutoorganiczne o piciowartociowym atomie metalu

otrzymane poprzez utlenienie oksonem pochodnych trjwartociowych wykorzystano do bezporedniego transferu grupy arylowej (rys. 29) [53].


O HO

OC H

3O

O P hO

O

C H3

O

O C H3

O C H3

P h3

B i/o ks o n/ C u( O2

C C M e3)

2

O HO

C H3

C H3

O

C H3O

OO

C H3

4 5

a c e to n , , 1 6 h , 6 5 %

a c e to n , , 1 6 h , 3 7 %

4 6

(4 -P h P h )3 B i/o k s o n /C u (O 2 C C M e 3 )2

Rysunek 29. 3.4. Reakcje N-arylowania przy uyciu triarylobizmutw

NArylamoftalimidy 47 ulegaj arylowaniu przy uyciu dwch moli trifenylobizmutu i stechiometrycznych iloci octanu miedzi (II) i trietyloaminy (rys. 30) [54].

N

O

N

O

HX X

N

O

N

O

Ph3Bi, Cu(OAc)

2

NEt3

8 2-99%47

Rysunek 30.

Triarylobizmuty aryluj zabezpieczon trzema grupami ochronnymi hydrazyn z doskonaymi wydajnociami (rys. 31) [55].

N N

H

R1

R2

R3

Ar3Bi Cu(OAc)2 NEt3 N N

Ar

R1

R2

R3

+ + +

Rysunek 31.


Arylowanie 4-piperydonu za pomoc serii meta podstawionych triarylobizmutw przebiega z wydajnociami od umiarkowanych do dobrych (rys. 32) [56].

N

H

O

B i

X

N

O

X

C u ( O A c )2

C H2

C l2

+

3

X = CF3 67% X = F 41% X = Cl 45% X = OMe 41% Rysunek 32.

Stosujc t metod przeprowadzono rwnie arylowanie innych

piperydonw [57]. Podobnie przebiega N-arylowanie podstawionych piperazyn [58] (rys. 33).

N N HR A r B i 3C u ( O A c )

2

C H2

C l2

OO

N NR

O

O

+

A r =

R = CH3 25%, C6H11 24%, C6H5 36% Rysunek 33.

Chan opisa arylowanie amidw, imidw, mocznikw, karbaminianw, sulfonamidw i aniliny w reakcjach z trifenylobizmutem i octanem miedzi (II) jako katalizatorem (rys. 34) [59].


N

H

O

Ph N

Me

O

Ph

NH

O

O

N

O

O

Me

S

NH

Me

O O

Me

S

N

Me

O O

Ph3Bi

Ph3Bi

Ph3Bi

NEt3

NEt3

NEt3

81%

pirydyna 44%

pirydyna

pirydyna

63%

99%

82%

99%

zasada

zasada

zasada

Me

Rysunek 34.

Ostatnio opisano rwnie selektywne N-arylowanie aminobenzanilidw (rys. 35) [60].


Rysunek 35.

Reakcje aminobenzanilidu 48, cyklopropyloamidu 50 i metyloamidu 52 z trifenylobizmutem przebiegaj z wydajnociami 47, 96 i 73%. 3.5. Reakcje N-arylowania zwizkami piciowartociowego bizmutu

Imidazol i inne heteroareny N-arylowano z umiarkowanymi do doskonaych wydajnociami w reakcjach z dioctanem trifenylobizmutu i katalitycznymi ilociami octanu miedzi (II) (rys. 36) [61].

NHN

NN

N

N

NN

N

NH

N

NHN

N

N

NH

N

N

Ph3Bi(O Ac)

2

Ph3Bi(O Ac)

2

Ph3Bi(O Ac)

2

Ph3Bi(O Ac)

2

Cu(O Ac)2

Cu(O Ac)2

Cu(O Ac)2

Cu(O Ac)2

1.2 m ola

0.1 m ola

1.1 mola

0.1 mola

1.1 mola

0.2 m ola

1.2 m ola

0,1 mola

2.0 mole

3.0 mole

87%

44%

TM G

TM G

55

5460%

93% Rysunek 36.

Bardziej zoone ukady heteroaromatyczne byy rwnie przedmiotem bada. Reakcja sprzgania aminochinoliny 56 z dioctanem trifenylobizmutu w obecnoci metalicznej miedzi prowadzi z doskona wydajnoci do


N-fenylowej pochodnej (rys. 37) [62]. Natomiast arylowanie aminobenzodiazoli 57 i 58 wykonano z uyciem dioctanu trifenylobizmutu i katalitycznych iloci octanu miedzi [63].

Ph3Bi(OAc)

2

Ph3Bi(OAc)

2

Cu(OAc)2

N

NH2

N

NH

N

N

CH3

NH2

N

N

CH3

NH

N

N NH2

CH3

Ph3Bi(OAc)

2

Cu(OAc)2

N

N NH

CH3

Cu

94%

66%

74%

56

57

58 Rysunek 37.

W podobnym arylowaniu otrzymano nowy, interesujcy ukad

cyklopropyloindolu (CPI) [64]. Naley zauway, e zmiana katalizatora z dioctanu do piwalinianu miedzi (II) zwikszya wydajno i skrcia cakowity czas reakcji fenylowania wybranych amin alifatycznych i aromatycznych (rys. 38) [65].

NH2

iPr

iPr

Ph3Bi(OAc)

2

Cu(OPiv)2

NH

iPr

iPr

Ph3Bi(OAc)

2

Cu(OPiv)2

NH

n - Bu2NH

Ph3Bi(OAc)

2

Cu(OPiv)2

n - Bu2N

NH2

59

60

61 Rysunek 38.


Ilociowe fenylowanie 2,6 diizopropyloaniliny 59 dioctanem trifenylobizmutu wobec katalitycznej iloci piwalonianu miedzi przebiega w przecigu 5 minut. Podobnie pierwszorzdowa cykloheksyloamina 60 ulega ilociowemu arylowaniu przy wykorzystaniu katalizatora miedziowego i wodorotlenku sodu. Dla reakcji prowadzonej bez wodorotlenku sodu wydajno wynosia tylko 66%. Fenylowanie drugorzdowej aminy 61 przebiega ilociowo. Pochodne aminokwasw mog ulega N-arylowaniu jako wolne aminoestry albo jako sole aminoestrw (rys. 39), jednak reakcje soli aminoestrw przebiegaj z niskimi wydajnociami [66].

Ph

3Bi(OAc)

2

CuNH

2CO

2Et N

HCO

2Et N CO

2Et

NH2

CO2Bn

CH2Ph

Ph3Bi(OAc)

2

CuNH

CO2Bn

CH2Ph

N CO2Bn

CH2Ph

Ph3Bi(OAc)

2

Ph3Bi(OAc)

2

Ph3Bi(OAc)

2

Ph3Bi(OAc)

2

0%

+

+

1 mol

2.2 mola

1 mol

2.2 mola

81% 4%

85%

80%

90%

4%

8%

Rysunek 39.

Podsumowanie

W artykule przedstawiono chemi pocze oowio- i bizmutoorganicznych. Omawiajc chemi pocze oowioorganicznych scharakteryzowano tworzenie tych zwizkw oraz podano przykady reakcji C- i N- arylowania przebiegajcych przy ich uyciu. Ponadto opisano katalizowane palladem reakcje sprzgania pocze oowioorganicznych. Omawiajc chemi pocze bizmutoorganicznych przedstawiono ich tworzenie, a w dalszym cigu scharakteryzowano prowadzone przy ich uyciu reakcje C-, O- i N-arylowania.


Literatura 1. Elliott G.I.; Konopelski J.P. Tetrahedron 2001, 57, 56835705. 2. Abramovitch, R.A.; Barton, D. H. R.; Finet, J. P. Tetrahedron 1988, 44, 30393071. 3. Finet, J.P. Ligand Coupling Reactions with Heteroatomic Compounds, Pergamon

Press: Oxford, 1998. 4. Ridley, D.A. Tribute to Professor J. T. Pinhey. Aust. J. Chem. 1999, 52, 997. 5. Pinhey, J.T. Pure Appl. Chem. 1996, 68, 819-824. 6. Pinhey, J.T. Lead. Comprehensive Organometallic Chemistry II, Abel, E. W., Stone, F.

G. A., Wilkinson, G., Eds.; Pergamon Press: Oxford, 1995; 11, pp 461485. 7. Morgan, J.; Pinhey, J.T. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1 1993, 16731676. 8. (a) Corey, E.J.; Guzman-Perez, A. Angew. Chem.. Int. Ed. Engl. 1998, 37, 388401. (b)

Fuji, K. Chem..Rev. 1993, 93, 2037-2066. (c) Martin, S. F. Tetrahedron 1980, 36, 419460.

9. Donnelly, D.M.X.; Fitzpatrick, B.M.; Finet, J.P. J. Chem.. Soc., Perkin Trans. 1 1994, 17911795.

10. Kozyrod, R.P.; Morgan, J.; Pinhey, J.T. Aust. J. Chem. 1985, 38, 11471153. 11. Morgan, J.; Pinhey, J.T. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1 1990. 715720. 12. Kozyrod, R.P.; Pinhey, J.T. Aust. J. Chem. 1985, 38, 11551161. 13. (a) Kozyrod, R.P.; Pinhey, J.T. Org. Synth. 1984, 62, 2430. (b) Bell, H. C.; Kalman, J.

R.; Pinhey, J.T.; Sternhell, S. Aust. J. Chem. 1979, 32, 15211530. 14. Kozyrod, R.P.; Morgan, J.; Pinhey, J.T. Aust. J. Chem. 1991, 44, 369376 15. Barton, D.H.R.; Donnelly, D.M.X.; Finet, J.P.; Guiry, J.P.; Reibenspies, J.H. J. Chem.

Soc., Chem Commun 1990. 11101111. 16. Mrour, J.Y.; Chicheraeu, L.; Finet, J.P. Tetrahedron Lett. 1992, 33, 38573870. 17. Donnelly, D.M.X.; Finet, J.P.; Kielty, J.M. Tetrahedron Lett. 1991, 32, 38353836. 18. Morgan, J.; Pinhey, J.T. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1 1997. 613619. 19. Koen, M.J.; Morgan, J.; Pinhey, J.T.; Sherry J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1 1997. 487

491. 20. Barton, D.H.R.; Donnelly, D.M.X.; Finet, J.P.; Guiry, J.P. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1

1991. 20952102. 21. Barton, D.H.R.; Donnelly, D.M.X.; Finet, J.P.; Guiry, J.P. Tetrahedron Lett. 1989, 30,

13771380. 22. Barton, D.H.R.; Yadva-Bhatnagar, N.; Finet, J.P.; Khamsi, J. Tetrahedron Lett. 1987,

28, 31113114. 23. Schneider, R.; Hosseini, M.W.; Planeix, J. M. Tetrahedron Lett. 1996, 37, 47214724. 24. Lpez-Alvarado, P.; Avendao, C.; Menndez, J.C. Tetrahedron Lett. 1992, 33, 659

662. 25. Lpez-Alvarado, P.; Avendao, C.; Menndez, J.C. J. Org. Chem. 1995, 60, 5678

5682. 26. Lpez-Alvarado, P.; Avendao, C.; Menndez, J.C. Heterocycles 1991, 32, 1003

1012. 27. Morel, S.; Boyer, G.; Coullet, F.; Galy, J.-P. Synth. Commun. 1996, 26, 24432447.


28. Lpez-Alvarado, P.; Avendao, C.; Menndez, J.C. Tetrahedron Lett. 1992, 33, 68756878.

29. Lpez-Alvarado, P.; Avendao, C.; Menndez, J.C. J. Org. Chem. 1996, 61, 58655870.

30. Elliott, G.I.; Konopelski, J.P. Org. Lett. 2000, 2, 30553057. 31. Collman, J.P.; Hong, M. Org. Lett. 2000, 2, 12333057. 32. Kang, S.K.; Shivkumar, U.; Ahn, C.; Choi, S. C.; Kim, J. S. Synth. Commun. 1997, 27,

18931897. 33. Kang, S.K.; Ryu, H. C.; Kim, J. S. Chem Commun. 1998, 13171318. 43. Kang, S.K.; Ryu, H. C.; Kim, J. S. Synlett 1998, 771773. 35. Kang, S.K.; Choi, S. C.; Ryu, H. C.; Yamaguchi, T. J. Org. Chem. 1998, 63, 57485749. 36. Kang, S.K.; Choi, S. C.; Baik, T. E. Synth. Commun. 1999, 29, 24932499. 37. Barton, D.H.R.; Finet, J. P. Pure Appl. Chem. 1987, 59, 937946. 38. Finet, J.P. Chem. Rev. 1989, 89, 14871501. 39. Suzuki, H.; Ikegami, T.; Matano, Y. Synthesis 1997, 249267. 40. Friedman, L. D.; Doak, G. O. Chem. Rev. 1982, 82, 1557. 41. Combes, S.; Finet, J.P. Synth. Commun. 1996, 26, 45694575. 42. Combes, S.; Finet, J.P. Tetrahedron 1998, 54, 43134318. 43. Lermontov, S.A.; Rakov, I.G.; Zefirov, N.S.; Stang, P.J. Tetrahedron Lett. 1996, 37,

40514054. 44. Arnauld, T.; Barton, D.H.R.; Normant, J.-F.; Doris, E. J. Org. Chem. 1999, 64, 6915

6917. 46. ODonnell, M.J.; Bennett, W.D.; Jacobsen, W.N.; Ma, Y.; Huffman, J. C. Tetrahedron

Lett. 1989, 30, 39093912. 46. Fornicola, R.S.; Oblinger, E.; Montgomery, J. J. Org. Chem. 1998, 63, 35283529. 47. Santhosh, K.C.; Balasubramanian, K.K. J. Chem. Soc., Chem Commun. 1992, 224225. 48. Matano, Y.; Yoshimune, M.; Suzuki, H. Tetrahedron Lett. 1995, 36, 74757578. 49. Fedorov, A.; Combes, S.; Finet, J. P. Tetrahedron 1999, 55, 13411352. 50. Vilardo, J.S.; Thorn, M.G.; Fanwick, P.E.; Rothwell, I.P. Chem Commun. 1998, 2425

2426. 51. Harada, T.; Ueda, S.; Yoshida, T.; Inoue, A.; Takeuchi, M.; Ogawa, N.; Oku, A.; Shiro,

M. J. Org. Chem. 1994, 59, 75757576. 52. Brunner, H.; Chuard, T. Monatsh. Chem. 1994, 125, 12931300. 53. Sheppard, G.S. Synlett 1999, 12071210. 54. Aoki, Y.; Saito, T.; Sakamoto, T.; Kikugawa, Y. Synth. Commun. 2000, 31, 131140. 55. Loog, O.; Maeorg, U.; Ragnarsson, U. Synthesis 2000, 15911597. 56. Banfi, A.; Bartoletti, E.; Bignotti, M.; Turconi, M. Synthesis 1994, 775776. 57. Naito, R.; Takeuchi, M.; Morihira, K.; Hayakawa, M.; Ikeda, K.; Shibanuma, T.;

Isomura, Y. Chem. Pharm. Bull. 1998, 46, 12741285. 58. Vassileva, E.; Shopova, M.; Fugier, C.; Henry-Basch, E. Synth. Commun. 1997, 27,

16691679. 59. Chan, D.M.T. Tetrahedron Lett. 1996, 37, 90139016. 60. Sorenson, R.J.J. J. Org. Chem. 2000, 65, 77477749. 61. Fedorov, A.; Finet, J.P. Tetrahedron 1999, 40, 27472748. 62. Fan, P.; Ablordeppey, S.Y. J. Heterocyclic Chem. 1997, 34, 17891794.


63. Boyer, G.; Galy, J.P.; Barbe, J. Heterocycles 1995, 41, 487496. 64. Fukuda, Y.; Furuta, H.; Kusama, Y.; Bisu, H.; Oomori, Y.; Terashima, S. Heterocycles

1998, 49, 5358. 65. Arnauld, T.; Barton, D.H.R.; Doris, E. Tetrahedron 1997, 53, 41674144. 66. Barton, D.H.R.; Finet, J. P.; Khamsi, J. Tetrahedron Lett. 1989, 30, 937940.

Jzef Drabowicz Tomasz Girek Marzena Makles

Arylation with organolead and organobismuth reagents

Abstract: Basic procedures commonly used for the preparation of tri- and pentavalent organolead and organobismuth derivatives are presented. Their use for the arylation of the selected acyclic, cyclic and heteroorganic structures is also discussed. Keywords: C-arylation; N-arylation; coupling reaction; triaryllead compounds; triarylbismuth compounds; pentaaryllead compounds; pentaarylbismuth compounds; catalysis; organometallic catalysts.



Adrian Zajc a,b Tomasz Girek a Jzef Drabowicz a,b aInstytut Chemii i Ochrony rodowiska, Akademia im. Jana Dugosza,

42 200 Czstochowa, Al. Armii Krajowej 13/15, [email protected] bCentrum Bada Molekularnych i Makromolekularnych, Polska Akademia Nauk, Zakad Chemii

Heteroorganicznej 90 363 d, ul. Sienkiewicza 112, [email protected]

Syntetycznie uyteczne reakcje pochodnych cyklopropenu

Streszczenie: Omwiono metody syntezy i reaktywno pochodnych cyklopropenu posiadajcych boczne acuchy wglowe, podstawniki metaloorganiczne i podstawniki chinonowe. Przedyskutowano rwnie niektre ich waciwoci. Sowa kluczowe: cyklopropen, cyklopropenon, ferrocenylocyklopropen, chinocyklopropen, cykloaddycja.

Cyklopropen, stanowicy najmniejsz znan struktur pord

nienasyconych pocze karbocyklicznych, zosta po raz pierwszy otrzymany przez Demajnova i Dojarenko jako produkt reakcji eliminacji Hofmanna wodorotlenku trimetylocyklopropyloamoniowego [1]. Jest on bardzo reaktywnym gazem, gwatownie polimeryzuje i nie moe by przechowywany nawet w temperaturze -780C; z bromem reaguje z utworzeniem 1,2-dibromocyklopropanu [1,2]. Cyklopropen i jego pochodne stosuje si czsto jako dienofile [3].

1. Pochodne cyklopropenu zawierajce boczne grupy wglowodorowe Od opisania 1-metylocyklopropenu (1-MCP) jako inhibitora dziaania

etylenu ukazao si ponad 100 prac przedstawiajcych jego zastosowania oraz dyskutujcych mechanizm hamowania aktywnoci etylenu. 1-MCP jest uwaany za czynnik blokujcy receptory etylenu w organizmach rolinnych. Powinowactwo 1-MCP do receptora jest ok. 10 razy wiksze ni etylenu [4].

Wglowodory cyklopropenyloetylenowe mona otrzyma dwiema oglnymi metodami. Pierwsza z nich oparta jest na dehydratacji alkoholi drugorzdowych uzyskanych z ketonw cyklopropenyloalkilowych dziaaniem zwizkw Grignarda. Alternatywna procedura wykorzystuje metod hydrazynow Kishnera podwjnie nienasyconych ketonw jako substratw [1].

36 Adrian Zajc, Tomasz Girek, Jzef Drabowicz

Alkenylo- i alkinylocyklopropeny otrzymano z wybranych pochodnych cyklopropanu funkcjonalizowanych podstawnikami krzemoorganicznymi i halogenami dziaaniem pochodnych metaloorganicznych, nastpnie przeksztacajc powstae ukady cyklopropanowe w struktury nienasycone w oparciu o reakcje eliminacji (Schemat 1 i 2, Rwn. 1) [5].

Kluczowym produktem porednim w syntezie 3-monopodstawionych alkenylo- i alkinylopochodnych by aldehyd 1, otrzymany z (E)-3-trimetylosililo-2-propen-1--olu 2. Alkohol allilowy 2 po addycji chlorokarbenu tworzy cyklopropan 3, ktry po hydrolizie i nastpnym utlenieniu przechodzi w aldehyd 1 stanowiacy do trwa ciecz. Aldehyd 1 przeksztacono atwo w kilka nienasyconych analogw:

1) termoliza aldehydu 1 we wrzcym THF w obecnoci katalizatora tytanowego prowadzi do winylocyklopropanu 4 (Schemat 1);

2) olefinacja Wittiga z chlorometylenotrifenylofosforanem daje pochodn etylenow 5 jako mieszanin izomerw (Schemat 1);

3) uycie procedury Coreya Fucha prowadzi w atwy sposb do alkinu 6, ktry przeksztacono w mieszanin izomerw bromoalkenu 7 w trzyetapowej reakcji Browna Gupta. Alkin 6 poddano oksydacyjnej dimeryzacji Haya, otrzymujc 8 (Schemat 1) [5].

Wspomagane fluorkiem tetrabutyloamoniowym przeksztacenie zwizkw 46 prowadzio do cyklopropenw 911. Niespodziewanie w tych samych warunkach eliminacja zwiazku 7 dawaa wycznie cyklopropen 11. Jednak po ochodzeniu ukadu reakcyjnego do -20C dominujcym produktem sta si 12 (Rwn. 1). Eliminacja 8 w DMSO za pomoc CsF prowadzia do otrzymania maych iloci bis-acetylenu 13 (Schemat 1). Prby jego wyizolowania przebiegay z utworzeniem produktw polimerycznych, ktre zapalay si na szpatelce podczas wydzielania ze rodowiska reakcji [5].

Gdy 2-trimetylosililo-2-propen-1-ol 14 poddawano takiej samej sekwencji reakcji, otrzymano odpowiednie 1-etenylo- 15 i 1-etynylo-2-chlorocyklopropylosilany 16, przechodzce po dehalogenosililowaniu w cyklopropeny 17 i 18 (Schemat 2).

W przeciwiestwie do zwizkw 912 cyklopropeny 17 i 18 byy bardzo reaktywne, nawet w temperaturze -78C [5].

Syntetycznie uyteczne reakcje pochodnych cyklopropenu 37

(1)

Me3Si OTHP

2 Me3Si Cl

CH2OTHP

3

Me3Si Cl

CHO

1Me3Si Cl

HC

4

CH2

Me3Si Cl

HC

5 (X = Cl)7 (X = Br)

CHX

Me3Si Cl

C

6

CH

Me3Si Cl

C

8

C

2

13 Schemat 1

SiMe3

OH

Cl

Cl

SiMe3

HC

SiMe3

C

CH2

CH

14

15

16

CH

CH2

17

C CH

18

Schemat 2

Y

Me3Si Cl

Y

4 (Y = CH=CH2) 9

5 (Y = CH=CHCl) 10

6 (Y = C CH) 11

7 (Y = CH=CHBr) 12

Bu4NF


Znane jest otwieranie piercienia cyklopropenw prowadzce do tworzenia odpowiednich enonw w reakcji z tlenem, w ten sposb indenon 19 przechodzi w enon 20 (Rwn. 2) [3].

O

19

[O]

O

20O

(2)

Jak wspomniano wczeniej, istnieje wiele przykadw cykloaddycji cyklopropenw do dienw, w wielu przypadkach przebiegajcej nawet w temperaturze pokojowej lub niszej. Np. w reakcji podstawionych cyklopropenw 21 z enonami: metylowinyloketonem lub akrolein, w 20C powstaj cykloaddukty 22 (Rwn. 3) [3].

oktyl Y

21

+

O

R

O

R

oktyl Y

22Y = H, Br, SiMe3R = H, Me

(3)

Reakcja 4,5-dicyjanopirydazyny 23 z 1,2,3-trifenylocyklopropenem 24 prowadzi w wyniku [4+2] cykloaddycji do bicyklicznego zwizku 25; jest to produkt poredni, ktry ulega ekspansji piercienia, z utworzeniem 3,4-dicyjano-1,6,7-trifenylocyklohepta-1,3,5-trienu 26 (Rwn. 4) [6].


-N2N

NNC

NC

23

+

24

NC

NC

25

NC

NC

26

(4)

2. Pochodne cyklopropenu funkcjonalizowane podstawnikami metaloorganicznymi

Podczas trzytygodniowego przechowywania pod prni 1-fenylo-2-

trimetylosililocyklopropen 27 przeksztaca si w krystaliczny tetramer 28 z dobr wydajnoci. Zaobserwowano rwnie, e przy przechowywaniu zwizku 27 w temperaturze 50C przez duszy czas na powietrzu, otrzymywano inn substancj krystaliczn. Jej budowa zostaa potwierdzona jako 29 dziki badaniom rentgenowskim [3].

Zwizek 29 jest najprawdopodobniej produktem [4+2]cykloaddycji cyklopropenu 27 i enonu 30, tworzcego si przez utlenianie zwizku 27 tlenem zaabsorbowanym z powietrza [3].


SiMe3

27Me3Si Ph Ph SiMe3

SiMe3Ph Ph

SiMe3

28

O

Me3Si

SiMe3

29

O

Me3Si

30

Opisano take sze trimetylosililopodstawionych cyklopropenw 31, ktre

przeksztacono w odpowiednie allenylosilany 32 z wydajnoci powyej 90% w wyniku bezporedniej fotolizy (Rwn. 5). Ta konwersja cyklopropenu do allenu charakteryzuje si interesujc fotochemi i stanowi potencjaln drog otrzymywania uytecznych allenylosilanw [7].

Me3Si R

hC C C

SiMe3

R

3231

R = SMe

O

OCMe3

O

Me Me

O

CMe3

; ;;; ;

(5)


Ostatnio opisano rwnie syntez krystalicznych 3-fenylo-, 3-(1-naftylo)- i 3-izopropylo-3-ferrocenylocyklopropenw (odpowiednio 33, 34 i 35) oraz ich budow przestrzenn i charakterystyczne przemiany chemiczne [8, 9].

Oddziaywania przestrzenne orbitali molekularnych fragmentw etylenowych i arylowych w zwizkach 33 i 34 decyduj o stereoselektywnoci ich wewntrzczsteczkowych przeksztace. Zwizki te ulegaj atwo pod wpywem kwasw lub podwyszonej temperatury otwarciu piercienia trjczonowego, tworzc odpowiednio kationy ferrocenyloallilowe 36 i 37 lub karbenoidowe produkty porednie 38 i 39, ktre przeksztacaj si w pochodne 40, 41 i 42 (Schematy 3 i 4) [8, 9].

W zwizku 35 orbitale molekularne fragmentu etylenowego trjczonowego piercienia nie mog oddziaywa z orbitalem cyklopentadienowego piercienia ferrocenu; brak tego oddziaywania jest powodem powstawania liniowych produktw 43 ac w trakcie wewntrzczsteczkowego przeksztacenia (Schemat 5). Godne uwagi jest jednak to, e 3-izopropylo-1H-cyklopentaferrocen 44 tworzy si jako produkt uboczny [9].

Fe

33

H+

Fe

36

Fe

38

Fe

40

Schemat 3.


Fe

34

H+

Fe

37

Fe

39

Fe

41

Fe

42

Schemat 4.

Fe

35

H+

Fe

Fe

Fc

Fc

Fc

43a

43b

43c

Fe

44

+

Fc = ferrocenyl

Schemat 5.


Ferrocenylopodstawione cyklopropenony nie byy, jak dotd, dokadnie zbadane. Syntez 2,3-diferrocenylocyklopropenonu 45 przeprowadzono po raz pierwszy z nisk wydajnoci w 1975 roku stosujc niskotemperaturowe alkilowanie ferrocenu tetrachlorocyklopropenem w obecnoci AlCl3 [10].

Dostpno i trwao 2,3-diferrocenylocyklopropenonu 45 pozwolia zbada jego przeksztacenia chemiczne. Okazao si, e zwizek ten pod wpywem odczynnika nukleofilowego atwo ulega otwarciu trjczonowego piercienia, z utworzeniem pochodnych kwasu cis-2,3-diferrocenyloakrylowego 46 (Rwn. 6) [10].

O

FcFc

Nu

H

Fc Fc

O

Nu

45 46Fc = ferrocenyl

Nu = NH2NH2; OH ; i-PrO ; HN

(6)

Stwierdzono rwnie, e 45 reaguje z nadmiarem metylolitu dajc mieszanin produktw, ktrej gwnymi skadnikami byy: alkohol 47, 3,4-diferrocenylobut-3-en-2-on 48 i 2,3,4-triferrocenylo-4-(1-ferrocenylo-2-oksopropylo)cyklobutenon 49 (Rwn. 7) [10].

O

FcFc

45

MeLi

Fc Fc

H

OH

47

Fc Fc

H

48

O

Fc

Fc O

Fc

O

Fc

49

++

Fc = ferrocenyl

(7)

Zwizki 46 i 47 s interesujce ze wzgldu na ich reaktywno

chemiczni potencjaln moliwo uycia jako molekularnych blokw budulcowych oraz w dziedzinie chemii supramolekularnej jako przecznikw redoksowych [10].

Rwnie reakcja 2,3-diferrocenylocyklopropenonu 45 z fenylolitem daje kilka produktw, midzy innymi keton 50, alkohol 51, 2,3-diferrocenyloindan-1-on 52 i 2,3-diferrocenylo-2-hydroksyindan-1-on 53 (Rwn. 8) [10].


O

FcFc

45

PhLi

Fc Fc

H

OH

Ph

Ph

51

Fc Fc

H

50

O

Ph ++

Fc = ferrocenyl

OO

Fc

Fc Fc

OH

Fc

52 53

++

(8)

W odrnieniu od nieaktywnych wiza podwjnych wgiel wgiel,

wizanie podwjne cyklopropenu atwo ulega reakcjom karbometalowania, przykadem moe by reakcja allilogalowania seskwibromkiem allilogalu (Rwn. 9-11) [11].

Cyklopropeny 54 w reakcji allilogalowania tworz z dobr wydajnoci produkty 55, z pen regio- i stereoselektywnoci (Rwn. 9). Z 3-hydroksy-metylocyklopropenu 56 w wyniku otwarcia piercienia powstaje, oprcz analogicznego produktu 57, take produkt 58 (Rwn. 10). Reakcja (2-hydroksy-etylo) cyklopropenu 59 prowadzi do dwch interesujcych produktw 60 i 61 (Rwn. 11) [11].

C6H13

H

R

H

Ga2Br3

3 C6H13

H

R

H

H

54 55R = CO2Et; CH2OAc

(9)

C6H13

H

CH2OH

H

Ga2Br3

3

H

CH2OH

H

H

5657

C6H13

+

C6H13 OH

58

(10)


HCO2Et

H

Ga2Br3

3

H

5960

H+

HO

O

OEt

HO

Ga

Cl ClH

Ga

CO2Et

H

61

HO

Cl Cl

HCl

(11)

3. Chinonowe pochodne cyklopropenu Chinocykloalkeny wykazuj intensywne, niskoenergetyczne przejcia

elektronowe i s potencjalnie uyteczne jako barwniki, fotoprzewodniki i materiay fotograficzne [12].

Antrylofenol 64 zosta uyty do syntezy zwizku 66.W tym celu jon trichlorocyklopropeniowy 62 poddano reakcji z 2,6-di-t-butylofenolem otrzymujc sl 63. Nastpnie dziaaniem antrylofenolu 64 otrzymano i wyizolowano stosujc chromatografi kolumnow zwizek 66. Ta ostatnia reakcja przebiega poprzez produkt poredni 65 (Schemat 6) [12].

Zwizek 66 istnieje w trzech formach tautomerycznych: dwch rwnowanych formach chinonowych 66 a, b i w formie antrachinonowej 66c (Schemat 6) [12].

Cl

Cl Cl

AlCl4

62

OH

2

Cl

AlCl4

63

OH

HO


OH

64AlCl4

65

OH

HO

OH

H2O

Et3N

66a

OH

O

OH


66b

O

HO

OH

66c

OH

HO

O

Schemat 6.


Syntez zwizku 68, zawierajcego dwie grupy antrylofenolowe, przeprowadzono poprzez przyczenie dwch czsteczek antrylofenolu 64 do kationu 62, a nastpnie hydroliz w rodowisku zasadowym poredniego zwizku 67 (Schemat 7). Cyklopropenon 68 jest pomaraczowym proszkiem, rozkadajcym si w temperaturze 195C [12].

Cl

67

OH

622 64

HO

AlCl4

H2O

Et3N

O

68

OHHO

Schemat 7.

Tris(9-antrono-10-ylideno)cyklopropan 69c otrzymano w reakcji Friedela Craftsa 9-metoksyantracenu z tetrachloroglinianem trichloropropeniowym, nastpnie demetylujc i utleniajc uzyskany bis(9-hydroksy-10-antrylo)-cyklopropenylidenoantron. Odpowiednie trichinocyklopropeny z jedn lub dwiema grupami antrachinonowymi zastpionymi przez grupy 4-okso-3,5-di-t-butylo-2,5--cykloheksadieno-1-ylidenowe 69a,b uzyskano w wyniku jednoetapowej addycji 9-metoksyantracenu i 2,6-di-t-butylofenolu [13].


W analogicznej reakcji 9-metoksyantracenu z tetrachloroglinianem trichloropropeniowym powstaje 2,3-bis(9-antrono-10-ylideno)cyklopropanon 70 [13].

Q2 Q1

O

69

a: Q1 = Q2 = 4-okso-3,5-di-tert-butylo-2,5-cykloheksadieno-1-yliden,

b: Q1 = 9-antrono-10-yliden, Q2 = 4-okso-3,5-di-tert-butylo-2,5-cykloheksadieno-1-yliden,

c: Q1 = Q2 = 9-antrono-10-yliden.

O

O O

70

W celu otrzymania zwizku 73 fenylomalononitryl 72 potraktowano

diarylocyklopropenonem 71 we wrzcym bezwodniku octowym w obecnoci katalitycznej iloci amfoterycznej -alaniny (Rwn. 12). Zwizek 73 jest pomaraczowym ciaem staym, rozkadajcym si powyej 250C, a istnieje, podobnie jak 66, w trzech formach tautomerycznych [14].

O

HO OH

71

+

NC CN

72

Ac2O, -alanina

(12)


HO OH

73

NC CN

Pochodn 75 otrzymano, uywajc 6-(dicyjanometylo)antracen 74 zamiast fenylomalononitrylu (Rwn. 13), jako czerwone krysztay o temperaturze rozkadu powyej 270oC. Pochodna 75 wykazuje tautomeri podobnie jak zwizki 66 i 73 [14].

71 +

NC CN

74

Ac2O, -alanina

HO OH

75

NC CN

(13)

W podobny sposb otrzymano zwizki nitrylowe 78. Tienylomalononitryl 77 reaguje z jednym rwnowanikiem cyklopropenonu 76 w bezwodniku octowym zawierajcym -alanin tworzc pochodne 3-tia[1.5.3]chinarenu 78 z wysok wydajnoci. Zwizki 78 utleniano nastpnie za pomoc PbO2 uzyskujc [3] radialeny 79 z bardzo dobr wydajnoci (Schemat 8). Zwizek 79 (X = S,


R = t-Bu) jest do stabilny zarwno w fazie staej, jak i w roztworze w temperaturze pokojowej. Tetrametylowa pochodna 79 (X = S, R = Me) nie zostaa wyizolowana jako ciao stae, ale jest trwaa w temperaturze pokojowej w roztworze [15].

O

R

HO

R R

OH

R

76R = t-Bu, MeX = S, Se, Te

X

CN

CN77

R

HO

R R

OH

R

78

X

CNNC

PbO2

R

O

R R

O

R

79

X

CNNC

Te

CN

CN

80

Schemat 8

W podobnym postpowaniu zsyntezowano rwnie analogiczne zwizki zawierajce w miejscu siarki selen 78 (X = Se, R = t-Bu) i 79 (X = Se, R = Me), a take zwizki posiadajce w miejscu siarki tellur 78 (X = Te, R = t-Bu) i 79 (X = Te, R = Me). W przypadku pochodnej tellurowej zamiast zwizku 77 do syntezy uyto poczenia 80 [16].

Zwizki 79 s potencjalnymi akceptorami elektronw dla przewodnikw organicznych [15,16].

Podsumowanie W artykule omwiono syntetycznie uyteczne pochodne cyklopropenu, przedstawiajc pochodne cyklopropenu zawierajace boczne acuchy wglowodorowe, pochodne cyklopropanu funkcjonalizowane podstawnikami


metaloorganicznymi oraz chinonowe pochodne cyklopropanu; scharakteryzowano ich syntezy i reaktywno oraz moliwoci zastosowa.

Literatura 1. H. E. Rodd, Chemistry of Carbon Compounds, vol. II, part A Alicyclic Compounds,

Elsevier Publishing Company, Amsterdam 1953; 2. M. C. McKenna, R. J. Kim, C. E. McKenna, Tetrahedron Lett. 1995, 36, 2223; 3. J. R. Al Dulayymi, M. S. Bard, H. H. Hussain, B. J. Alhourani, A. M. Y. Alhabashna, S.

J. Coles, M. B. Hursthouse, Tetrahedron Lett. 2000, 41, 4205; 4. S. M. Blankenship, J. M. Dole, Postharvest Biology and Technology 2003, 28, 1; 5. M. M. Haley, B. Biggs, W. A. Looney, R. D. Gilbertson, Tetrahedron Lett. 1995, 36,

3457; 6. S. Turchi, D. Giomi, C. Capaccioli, R. Nesi, Tetrahedron 1997, 53, 11711; 7. M. A. Kirms, S. L. Salcido, L. M. Kirms, Tetrahedron Lett. 1995, 36, 7979; 8. E. I. Klimova, M. M. Garcia, T. Klimova, C. A. Toledano, R. A. Toscano, L. R. Ramirez,

J. Organomet. Chem. 2000, 598, 254; 9. E. I. Klimova, M. M. Garcia, T. Klimova, J. M. M. Stivalet, S. H. Ortega, L. R. Ramirez,

J. Organomet. Chem. 2002, 659, 56; 10. E. I. Klimova, T. Klimova, S. H. Ortega, M. E. Rabell, L. R. Ramirez, M. M. Garcia, J.

Organomet. Chem. 2004, 689, 2395; 11. S. Araki, T. Tanaka, T. Hirashita, J. Setsune, Tetrahedron Lett. 2003, 44, 8001; 12. D. E. Wellman, K. R. Lassila, R. West, J. Org. Chem. 1984, 49, 965; 13. J. L. Benham, R. West, J. A. T. Norman, J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 5047; 14. D. E. Wellman, R. West, J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 355; 15. K. Takahashi, S. Tarutani, J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1994, 519; 16. S. Tarutani, T. Mori, H. Mori, S. Tanaka, K. Takahashi, Chem. Lett. 1997, 627;

Adrian Zajc Tomasz Girek Jzef Drabowicz

Synthetically useful reactions of cyclopropene derivatives

Abstract: Syntheses and reactivity of cyclopropene derivatives bearing side carbon chains, metalloorganic substituents and quinone-like substituents are presented. The selected properties of these compounds are also described.

Keywords: cyclopropene, cyclopropenone, ferrocenylcyclopropene, quinocyclopropene, cycloaddition.



Adrian Zajc a,b Tomasz Girek a aInstytut Chemii i Ochrony rodowiska, Akademia im. Jana Dugosza,

42200 Czstochowa, Al. Armii Krajowej 13/15, [email protected] bCentrum Bada Molekularnych i Makromolekularnych, Polska Akademia Nauk, Zakad Chemii

Heteroorganicznej 90 363 Ld, ul. Sienkiewicza 112.

Syntetycznie uyteczne reakcje pochodnych cyklopropenonu

Streszczenie: Omwiono metody syntezy i reaktywno cyklopropenonu i jego wybranych pochodnych, opisano rwnie ich niektre waciwoci fizykochemiczne.

Sowa kluczowe: cyklopropenon, difenylocyklopropenon, cykloaddycja, ekspansja piercienia, redukcja, podstawienie elektrofilowe.

Pierwszy zwizek zawierajcy ukad cyklopropenonu, 2,3-difenylocyklo-propenon, otrzymali niezalenie w 1959 r. Breslow [1a] oraz Volpin [1b] ze wsppracownikami [1a-c]. Po raz pierwszy cyklopropenon zosta otrzymany i scharakteryzowany w roztworze w zespole Breslowa [2a] w 1967 roku, a nastpnie wyizolowany [2b].

Cyklopropenon jest bezbarwn ciecz o temperaturze topnienia -28oC. W temperaturze -78C i nieobecnoci powietrza jest trway przez wiele miesicy, ale w temperaturze pokojowej szybko polimeryzuje. W roztworze, szczeglnie w polarnych rozpuszczalnikach organicznych, jest duo bardziej stabilny. Naley podkreli, e cyklopropenon, mimo napronej budowy czsteczki jest bardzo trway [2c].

Interesujca chemia cyklopropenonu i jego pochodnych niewtpliwie wie si z faktem, e ich paskie, naprone struktury s opisane przez dwie formy mezomeryczne 1 2 (Rwn. 1), co powoduje, e pochodne cyklopro-penonowe wykazuj wielokierunkow reaktywno [3], cho ich aromatyczno jest cigle dyskusyjna [4].

54 Adrian Zajc, Tomasz Girek

O O

1 2RR RR

(1)

Wzrost zainteresowania pochodnymi cyklopropenonu jest zwizany

rwnie z ich dziaaniem biologicznym. Midzy innymi struktur tak posiada antybiotyk penitrycyna. Ostatnio zsyntetyzowany, zawierajcy cyklopropenon peptyd okaza si by inhibitorem proteinaz, m.in. papainy [5-7].

1. Otrzymywanie pochodnych cyklopropenonu Typowe syntezy cyklopropenonw wykorzystuj nastpujce reakcje:

a) addycja dihalogenokarbenw do pochodnych acetylenu (dihalogenocyklopropanowanie), z towarzyszc jej hydroliz porednich gem-dihalogenocyklopropenw;

b) wprowadzenie podstawnikw w pozycje 2 i 3 acetalu cyklopropenonu z nastpn jego deprotekcj;

c) arylowanie i alkilowanie metod FriedelaCraftsa zwizkw aromatycznych jonem trichlorocyklopropenyliowym;

d) zasadowa cyklizacja 1,3-dibromoketonw; e) metalowanie acetali cyklopropenonu [8].

Ulepszon metod generowania gem-difluorocyklopropanw zastosowano

rwnie ostatnio z powodzeniem do syntezy gem-difluorocyklopropenw [9]. Dla licznych alkinw wydajnoci byy bliskie ilociowej. Stwierdzono, e gem-difluorocyklopropeny otrzymywane t metod byy analitycznie czyste i dlatego mona je byo przechowywa przez nieokrelony czas bez dostpu wilgoci, jednake w jej obecnoci gwatownie hydrolizoway z utworzeniem cyklopro-penonw 3a f. Metod t zastosowano z powodzeniem do konwersji zwizku 4 do cyklopropenonu 5 (Rwn. 2) [9].

Syntetycznie uyteczne reakcje pochodnych cyklopropenonu 55

R1 R2

3

a: R1 = Ph, R2 = H

b: R1 = C6H13, R2 = H

c: R1 = C8H17, R2 = H

d: R1 = C3H7, R2 = CH3

e: R1 = C3H7, R2 = C3H7

f: R1 = Ph, R2 = CH3

4

(CH2)7 (CH2)7H3C COOCH3

5

O

(CH2)7 (CH2)7

F F

H3C COOCH3

O

(2)

Dialkilocyklopropenony 8 (R, R = Me, Et, n-Pr, n-pentyl lub RR = -(CH2)6-, -(CH2)10-, -(CH2)13-) tworzyy si w jednoetapowej reakcji alkinw 6 z agodnym reagentem karbenoidowym LiCCl33THF (powstaym in situ w reakcji n-BuLi, CHCl3 i THF), ktrej towarzyszya kwasowa hydroliza przejciowych zwizkw 7 (Schemat 1). Jako produkty uboczne uzyskano niewielkie iloci ynonw 9 [7].

R R'

6

n-BuLi

CHCl3

THFR R'

Cl Cl

7

R R'

8

O

R

9

O

R'

+

THF =

O

Schemat 1

Za pomoc tego samego ukadu karbenoidowego moliwe byo rwnie przeprowadzenie regioselektywnego cyklopropanowania o-dialkinylo-podstawionego benzenu 10 w cyklopropenon 11 (Schemat 2). Niestety, konwersja na etapie cyklopropanowania bya niewielka (9%), a o-alkinylo-fenylocyklopropenon 11 okaza si nietrway [1].


Me

SiMe310

n-BuLi/CHCl3THF

SiMe3

Me

Cl Cl

st. HCl

SiMe3

Me

11

O

Schemat 2

Chlorofluorokarben, otrzymany w warunkach katalizy przeniesienia fazowego moe suy jako czynnik cyklopropanujcy; przycza si on do alkinw duo atwiej ni dichlorokarben. Niektre wielopodstawione lub charakteryzujce si du zawad przestrzenn acetyleny, ktre nie ulegaj addycji z :CCl2, reaguj z :CClF [10]. Jednak dobre wydajnoci osignito dla alkinw, takich jak 12d i 12m, zawierajcych grupy aromatyczne i alifatyczne o umiarkowanych rozmiarach przestrzennych. Natomiast dla pochodnych z grupami o duej zawadzie przestrzennej lub zawierajcymi halogeny zaobserwowano spadek wydajnoci (12b, 12c, 12g, 12j, 12l, 12p) (Rwn. 3) [10].


R1 R2

O

R1 R21213

a 1-adamantyl

R1

1-(1-t-butylo)cyklopropyl

R2

b 1-adamantyl 1-(1-t-butylo-2,2-dichloro)cyklopropyl

c 1-adamantyl 1-(1-t-butylo-2-chloro-2-fluoro)cyklopropyl

d 1-adamantyl mezytyl

e 1-t-butyl 1-(1-metylo)cyklopropyl

f mezytyl mezytyl

g mezytyl 1-(1-t-butylo-2,2-dichloro)cyklopropyl

h mezytyl 1-(1-t-butylo-2-chloro-2-fluoro)cyklopropyl

i mezytyl 2-(2-metoksypropyl)

j mezytyl 2-(2-metoksy-3,3-dimetylo)butyl

k mezytyl 2-(2-tetrahydropiranyloksy)propyl

l 1-adamantyl 2-(2-tetrahydropiranyloksy)propyl

m mezytyl (1-tetrahydropiranyloksy)etyl

n mezytyl 1-(1-tetrahydropiranyloksy-2,2-dimetylo)propyl

o mezytyl dietoksymetylp mezytyl trietoksymetyl

(3)

Alternatywna metoda otrzymywania pochodnych cyklopropenonu

wykorzystuje reakcj wprowadzania podstawnikw w pozycj 2 i 3 piercienia cyklopropenowego acetalu cyklopropenonu. I tak 1,3-dichloroaceton 14 przeprowadzono w acetal 15. Reakcja 15 z amidkiem sodu w ciekym amoniaku prowadzia do soli sodowej acetalu cyklopropenonu 16. W reakcji tej soli z bromkiem n-butylowym lub n-amylowym otrzymano odpowiednie acetale 2-alkilocyklopropenonu 17a i 17b (wydajno ok. 80%). Acetal 17b deprotonowano za pomoc n-BuLi uzyskujc sl 18, ktra z kolei reagowaa z jodkiem metylu tworzc acetal 2-butylo-3-metylocyklopropenonu 17c (wydajno 64%). Sl litow 18 transmetalowano rwnie chlorkiem cynku do pochodnej cynkoorganicznej 19, ktra ulegaa katalizowanemu palladem sprzganiu z jodobenzenem, tworzc acetal 2-butylo-3-fenylocyklopropenonu 17d (wydajno 59%) (Schemat 3). Poniewa cyklopropenony s wraliwe na dziaanie kwasw, deprotekcj acetali 17 prowadzono w agodnych warunkach.


Stwierdzono, e w wyniku transacetalizacji w acetonie, katalizowanej ywic jonowymienn Amberlit 15 uzyskano najlepsze wydajnoci pochodnych cyklopropenonw 20 (Rwn. 4) [1, 8].

Cl Cl

O

14

OH OH

Me Me

/TsOH

Cl Cl15

O O

Me Me

NaNH2/NH3

16

O O

Me Me

Na

n-C5H11Br/Et2O

lub n-C4H9Br/Et2O

17

O O

Me Me

R

a: R = n-C5H11b: R = n-C4H9

n-BuLi/HMPA

THF

18

O O

Me Me

Bu Li

MeI/THF

17c

O O

Me Me

Bu Me

ZnCl2/THF

19

O O

Me Me

Bu2 Zn

Pd(PPh3)4/PhI

17d

O O

Me Me

Bu Ph

HMPA =

P

O

NN

NMe

MeMe Me

Me

Me

TsOH =

Me

S OO

OH

Schemat 3

OO

Me Me

Bu R

17a - d

Amberlit 15/aceton

Bu R

20a - d

O

(4)


Metod acetalow zastosowano rwnie w syntezie nowej klasy silnych, nieodwracalnych inhibitorw proteinaz cysteinowych 26, zawierajcych czsteczk cyklopropenonu. Acetal cyklopropenonu 21 litowano w obecnoci N,N,N,N--tetrametyloetylenodiaminy (TMEDA), a nastpnie transmetalowano do soli dichlorocerowej i poddano reakcji z N-Boc-aminoaldehydami 22, otrzymujc alkohole 23. W nastpnym etapie dokonano ich deacetalizacji, otrzymujc aminy 24 jako sole z TsOH lub HCl (Schemat 4). Czsteczk kwasu karboksylowego (S)-N-cykloheksylometoksykarbonyloleucyny 25 aktywowano chloromrwczanem izobutylu w obecnoci trietyloaminy, a otrzymany bezwodnik poddano reakcji z aminami 24, co dao oczekiwane zwizki 26 (Rwn. 5) [11].

OO

Me Me

R2

21

R1 = alkil

R2 = H, alkil, winyl, aryl

1. TMEDA, CeCl3

BocHN

R1

H

O22

2.

OO

Me Me

R2

23

BocHN

OH

R1

O

R2H2N

OH

R1

HX X = OTs lub Cl

24N

NMe

Me

Me

Me

TMEDA =Boc =O

O

Me

MeMe

MeS

O

O

Ts =

Schemat 4


OHN

O

Me

Me

OH

O

25

1. ClCOOi-Bu/Et3N

2. 24

OHN

O

Me

Me

NH

O

26

R1

OH

R2

O(5)

Arylowanie i acylowanie metod Friedela Craftsa wykorzystywano

rwnie do otrzymywania podstawionych cyklopropenonw. Reakcja tetrachlorocyklopropenu 28 z bezwodnym chlorkiem glinu prowadzi do utworzenia kationu trichlorocyklopropeniowego. Wykorzystano go nastpnie jako czynnik elektrofilowy w alkilowaniu zwizkw aromatycznych 27, ktre z kolei prowadzio do otrzymania kationu arylodichlorocyklopropeniowego 29.

W wyniku jego kontrolowanej hydrolizy w mieszaninie acetonu i wody uzyskano arylohydroksycyklopropenon 30 ze redni wydajnoci. W reakcji soli 29 z metanolem i po nastpnej hydrolizie stonym kwasem solnym powstaje arylometoksycyklopropenon 33. Zwizek 33 otrzymano alternatywnie poprzez estryfikacj arylohydroksycyklopropenonu 30 diazometanem. Traktowanie fenylohydroksycyklopropenonu 30 chlorkiem tionylu przeksztaca go w niestabilny arylochlorocyklopropenon, ktry z anilin tworzy 2-fenylo3-N-fenyloaminocyklopropenon 31. Reakcja soli arylocyklopropeniowej 29 z drug czsteczk zwizku aromatycznego prowadzi do produktw 32 (Schemat 5) [1c].


R

27

Cl Cl

Cl Cl

AlCl3

28

Cl

Cl

R

AlCl4

29

1. ArH2. H2O

O

R 32 R

1. MeOH2. HCl

O

OMe

33

MeO Br

aceton/H2O

O

OH

R 30

CH2N2

1. SOCl22. PhNH2

O

NHPh

31

Schemat 5

Metod t otrzymano rwnie symetrycznie podstawione diarylocyklopropenony 34 [12].

Ar Ar

O

34

Ar = 4-tert-butylofenyl 2,4-dimetylofenyl 2,5-dimetylofenyl mezytyl

Cyklizacja dibromoketonw, bdca kolejn metod syntezy

podstawionych cyklopropenonw, polega na otrzymaniu odpowiedniego dibromoketonu, a nastpnie na jego debromowaniu w obecnoci zasad [13 a, b].

Metod t otrzymano difenylocyklopropenon 37 wychodzc z 1,3-difenyloacetonu 35, poprzez trway, wyizolowany produkt poredni 36 (Schemat 6) [13 a, b].


O

35

Br2/AcOH

O

36

Br Br

Et3N

- Et3N HBr

O

37 Schemat 6

Ponadto opracowano niekonwencjonaln metod syntezy

difluorocyklopropenonu 39. Otrzymano go z wydajnoci 21% poprzez fotoliz w fazie gazowej bezwodnika difluoromaleinowego 38 (Rwn. 6). Zwizek okaza si nietrway w temperaturze pokojowej, ale mg by przechowywany przez duszy czas w temperaturze -78oC [14].

O

O

O

F

F

38

h

F

F

O

39

+ CO2 (6)

2. Reaktywno pochodnych cyklopropenonu 2.1. Cykloaddycja difenylocyklopropenonu

Intensywno bada nad reaktywnoci difenylocyklopropenonu zwizana

jest niewtpliwie z jego aktywnoci biologiczn [15-17]. Opisano wiele reakcji difenylocyklopropenonu ze zwizkami

azaaromatycznymi. Ze wzgldu na obecno sprzonego ukadu elektronw difenylocyklopropenon zachowywa si w tych reakcjach jak typowy elektrofil


i ulega cykloaddycji do piercienia heterocyklicznego, zawierajcego woln par elektronow na atomie azotu.

Przykadami tego typu cykloaddycji mog by wysokowydajne syntezy rnych 2,3-difenylo-1-hydroksyindolizyn 41 i ich estrw 42, wykorzystujce podstawione pirydyny 40 (R = H, Me, Et, CN, CHO, COOH, MeOCO, t-Bu, H2NCO, MeCO) i difenylocyklopropenon 37 (Schemat 7), oraz nowa bezrozpuszczalnikowa metoda syntezy 1,2-difenylo-3-hydroksyindolizyn 44 i ich estrw 45 (Schemat 8) [18].

Stwierdzono przy tym, e w reakcji 4-cyjanopirydyny 43 (R = CN) z 37 w dichloroetylenie (DCE) w podwyszonej temperaturze powstawa zwizek 41 (R = 4-CN); jego estrowe pochodne inhibituj dziaanie 15-lipoksygenazy (15-LO), ktra uczestniczy w utlenianiu lipoprotein o niskiej gstoci (LDL) i moe by jednym z czynnikw wywoujcych arterioskleroz [19].

N

R

40

+ 37

N

R

41

OH (R'CO)O lub R'COCl

pirydyna

N

R

42

OCOR'

Schemat 7

N

43

+ 37

N

44

R'COClN

45

R'COO

R

HO

+ 41

R R

+ 42

Schemat 8


Podobnie przebiega reakcja cyklizacji pirydazyny 46

z diefenylocyklopropenonem 37 prowadzca do pirolo[1,2-b]pirydazyn-5-olu 47. Funkcjonalizacja grupy hydroksylowej w 47 za pomoc chlorkw kwasowych lub bezwodnikw, halogenkw alkilowych, chloromrwczanw lub izocyjanianw w obecnoci odpowiedniej zasady umoliwia uzyskanie pirolo[1,2-b]pirydazyn 48, bdcych aktywnymi inhibitorami utleniania lipidw in vitro (Schemat 9) [20].

NN

46

+ 37DCE

NN

47

OHN

N

48

OR

R = MeCO-, Me(CH2)14CO-, Me-, Et-, MeOCO-, PhNHCO-,

CF3SO2-, p-Me-C6H4-SO2-, Cl2OP-, (EtO)2OP-,N

N OCO(CH2)4CO-

Schemat 9

Natomiast reakcja 2-alkiloamino-1-azaazulenw 49 z 37 powstaje 1,2-

difenylo-3H-9-azacyklopent[a]azulen-3-on 50 i mieszanina izomerw N-(1-azaazulen-2-ylo)-N-etylo-2,3-difenylo-2-propenamidu 51 (Rwn. 7) [21].


N

NHR

49

37+

N

50

O

+

N

N

51

R O

H

R = Et lub i-Pr (7)

Difenylocyklopropenon ulega rwnie cykloaddycji z rnego rodzaju

ylidami. I tak, w reakcji ylidu azotowego 52 ze zwizkiem 37 uzyskano dwa produkty. Jednym z nich bya 5,7-dimetylo[1,2,4]triazolo[1,5-a]pirymidyna 53 (wydajno 74,5%), a drugim 6-(4-bromofenylo)-3,4-difenylo-2H-piran-2-on 54 (wydajno 62,5%) (Rwn. 8) [22].

N

N

N

N

Me

Me

O

Br

52

37

N

N

N

N

Me

Me

53

+

O O

Br 54

(8)

Podobnie reakcja acylometylidenw pirymidyniowych 55 (X = CR) i ich

azotowych analogw, acyloimidw 55 (X = N) z 37 przebiega z utworzeniem odpowiednio pironw 56 (X = CR) lub oksazynonw 56 (X = N), ktrym towarzyszy pirydyna (Rwn. 9) [23].

W analogicznej reakcji ylidw 57 dziaaaniem 37 samorzutnie powstaje pirymidon 58 i siarczek dimetylowy (Rwn. 10) [23].


N

X

R

O

55

+ 37

N

+

X

O

O

R

56

(9)

SN

Me

Me

N 37

57

N

N

O

58

+ S

Me

Me

(10)

Ylidy siarkowe 59, otrzymane in situ z odpowiednich soli sulfoniowych,

poddane reakcji z 37 tworz 3,4,6-trifenylo--pirony 60, odznaczajce si zielonkawot lub czerwonaw fluorescencj (Rwn. 11) [24].

Y

O

S

Me

Me

37/THF

O

O

Y

59

60Y = H, Cl, Ph, MeO, NO2, Et2N

(11)

Badano take reakcj tiaazafenantrenw [25] i tianaftalenw [26] z 37

w rnych rozpuszczalnikach. W wyniku reakcji 61 (R = Me, Et, Pr) z 37 w etanolu uzyskano uzyskano ester etylowy 62 (wydajno 16-34%) (Schemat 10), natomiast ta sama reakcja prowadzona w benzenie przebiega z utworzeniem pochodnych 4-chinolonu 63 (Schemat 10) [25].


NS

R

6137/EtOH

37/benzen

NH

62

RS

O

O

Me

NH

63

SR

O

Schemat 10

Ylidy selenowe rwniez ulegaj podobnej reakcji. Stwierdzono, e 1,3-

dipolarna cykloaddycja reaktywnych selenowych karbonyloylidw 65 z 37 stanowi dogodn metod syntezy 3,4,6-triarylo-2-pironw 66. Stabilne sole selenoniowe bromki aryloacylodimetyloselenoniowe 64 s zwizkami wyjciowymi w tej syntezie. Deprotonowanie ich metanolowym roztworem wodorotlenku potasu przebiega z utworzeniem odpowiednich ylidw 65, z ktrych bez wyizolowania, w reakcji z 37 uzyskano produkty 66 (Schemat 11) [27].

SeMe

Me

Ar

O64

Br

-HBrSe

Me

Me

Ar

O

65

37

O OAr66

Ar = Ph, 2-tienyl, 2-selenienyl, 2-furyl, 1-metylo-2-pirolil

Schemat 11


Podobnie reaguj z cyklopropenonem ylidy azotowe. W reakcji [2+3] cykloaddycji difenylocyklopropenonu 37 do imin azometinowych 68 tworzcych si z 6-arylo-1,5-diazabicyklo[3.1.0]heksanw 67 otrzymano z dobr wydajnoci tricykliczne 4a,7b-diazacyklopenta[cd]inden-7-ony 69 (Schemat 12) [28].

N N

Ar

R R67

NN

H

Ar

68

2 37N N

Ph

Ph

O

R R

Ph

H

Ar

Ph

69

R = H, Me,

Ar = 4-MeOC6H4, Ph, 4-ClC6H4, 4-BrC6H4.

Schemat 12

Difenylocyklopropenon 37 w pewnych warunkach moe stanowi dienofil

zarwno wzgldem dienw cyklicznych, jak i acyklicznych, ulegajc [4+2] cykloaddycji. Reaktywny furan, 3,4-dimetoksyfuran 70, ulega takiej wanie cykloaddycji z 37 we wrzcym toluenie dajc 2,3-dimetoksy-5,6-difenylofenol 72 z wydajnoci 24%. Zwizek 72 tworzy si prawdopodobnie poprzez dekarbonylowanie i przegrupowanie tworzcego si wstpnie adduktu 71 (Rwn. 12) [29].

O

MeO OMe

70

37

OMeO

MeO O

H

H

71

- CO

MeO

MeO

OH

72

(12)

Ylidy siarkowe 73, zachowujce si jako dieny acykliczne, reaguj inaczej

z 37 tworzc 2-pirony 74 (Rwn. 13) [30].


R2 S

OR1

Me

Me

73

37

OR1

R2

O

S

Me

Me

74

+ (13)

Difenylocyklopropenon ulega te cykloaddycji ze zwizkami acyklicznymi,

ktre nie s dienami, prowadzcej do ekspansji jego piercienia. Reakcja ta przebiega zarwno z udziaem, jak i bez udziau grupy karbonylowej.

Przykadem moe by reakcja 37 z cyjankiem trimetylosililowym 75 w obecnoci Fe2(CO)9, ktra w podwyszonej temperaturze prowadzi do 5-[N,N-bis(trimetylosililo)amino]-3,4-difenylo-2-furanokarbonitrylu 76 z wydaj-noci 41% (Rwn. 14) [31].

37 + Me3SiCN

75

kat.

ONC N

SiMe3

SiMe376

(14)

Podobnie 37 reaguje z hydroksyloaminami 77 (R = H, Me) tworzc 3,4-difenyloizoksazol-5(2H)-ony 78 (R = H, Me) i z 1,1-dimetylonitrozoetanem 79 tworzc 3,4-difenylo-2--tert-butyloizoksazol-5(2H)-on 78 (R = t-Bu) (Schemat 13) [32].


RNHOH

77

Me

Me

Me

N

O

79

3737

NO

OR

78

Schemat 13 Reakcja tego typu przebiega rwnie z cyklicznymi -diketonami; np.

z 5,5-dimetylo-1,3-cykloheksadionu 80 dziaaniem 37 uzyskano bicykliczny triketon 81 (Rwn. 15) [33].

Me

Me

O

O80

37/DMFMe

Me

O

O

PhPh

H

OH

Me

Me

O

O

Ph Ph

H

OH

81

(15)

Analogicznej reakcji ulegaj karbonylowe sole pirydyniowe. 6-Alkilo,

alkoksy- lub alkilotio-podstawione 3-(4-metanosulfonylofenylo)-4-fenylopiran-2-ony 84 otrzymano z nisk lub redni wydajnoci (9 44%) w wyniku kondensacji 82 z odpowiednimi halogenkami pirydyniowymi 83 w obecnoci zasady (Et3N) (Rwn. 16). Wyniki bada wykazay, e zwizek 84 (Y = S, R = Et) wykazuje siln i selektywn inhibicj izozymu COX-2 [34].

O

SO2Me

82

+ N

YR

O

X

83R = Me, Et, i-PrY = -, O, SX = Cl, Br

Et3N/benzen

O

SO2Me

O

RY 84

(16)


2.2. Cykloaddycja innych pochodnych cyklopropenonu

Niesymetryczne pochodne, takie jak fenylometylocyklopropenon 85 wykazuj ambidentn reaktywno z nukleofilami. I tak, w reakcji 85 z ylidem 86 otrzymano 4-metylo-2-piron 87, podczas gdy w reakcji z 2-aminopirydynami 88 powstaj 3-metylopirydopirymidynony 89 (Schemat 14) [35].

Me

O

85

Ph3PPh

O

86N

R

NH2

88

O

Me

O

87

N

N

HR

H

H

Me

O

89

Schemat 14

Inaczej przebiega reakcja 90 z 2-izopropylo-3-fenylocyklopropenonem 91, dajca produkt, ktry izomeryzuje na silikaelu w eterze z utworzeniem egzo-92 (Rwn. 17) [36].

N

Me

Me

H

NMe2

+Me

Me

O

90 91

1.MeCN

2. SiO2/Et2O

N

Me

H

92

Me2NMe

O

Me

Me (17)

Znanych jest te kilka stechiometrycznych reakcji cyklopropenonw

z kompleksami metali przejciowych dajcych metalocyklobutenony [37], kompleksy maleoilometaliczne [38] i dwurdzeniowe kompleksy [39] tworzce si przez rozerwanie wizania C-C. Kompleksy te wykazyway waciwoci katalizatorw. Opierajc si na powyszych wynikach opracowano now, katalizowan rutenem dimeryzacj cyklopropenonw i kodimeryzacj cyklopropenonw z alkinami [40].

I tak, poddajc mieszanin cyklopropenonu 93, Ru3(CO)12 i Et3N w THF

dziaaniu tlenku wgla pod cinieniem 15 atm w 140oC przez 20 h uzyskano produkt karbonylacyjnej dimeryzacji, tj. tetrapodstawiony piranopiranodion 94, z du wydajnoci i wysok selektywnoci (Rwn. 18) [40].


R R

O

93

+ 2 CORu3(CO)12/Et3N

THF

O

O

O

O

R

RR

R

94

R = Et, n-Pr, n-Bu, -(CH2)6-

(18)

2.3. Reakcje z enaminami i enaminonami

Reakcje pochodnych cyklopropenonu z enaminami [41 43] i enaminonami [44 46] prowadz zarwno do acyklicznych, jak i cyklicznych produktw.

Reakcja enamin 95 ze zwizkiem 37 przebiega poprzez ylidy 96 i betainy 97 dostarczajc amidw 98, powstaych przez C,N-insercj, jako gwnych produktw [42,43], cho w kilku reakcjach produktami ubocznymi lub nawet gwnymi byy -aminocyklopentenony 99, -aminony 100 i cyklopentenony 101 powstae, odpowiednio, przez addycj [41], C,C-insercj [42,43] i kondensacj [43] (Schemat 15).

Stwierdzono rwnie, e difenylocyklopropenon reagowa z karbonylowymi enaminami, czyli enaminonami [44 46]. I tak, w reakcji 37 z pierwszo- i drugorzdowymi acyklicznymi enaminonami 102ac we wrzcym toluenie uzyskano 1,5-dihydro-2H-pirol-2-ony 103ac z dobr wydajnoci (Rwn. 19). W reakcji pierwszorzdowego cyklicznego enaminonu 104 powstaje 1,5-dihydro-4H-pirol-4-on 105 (Rwn. 20), podczas gdy w reakcji drugorzdowego cyklicznego enaminonu 106 otrzymano 107 jako gowny produkt cykloaddycji i zwizek 108 jako produkt uboczny (Rwn. 21) [44].


R1

R2

N

R3

R5

R4

95

37

N

R5 R4

O

R3

R2

R1

96

N

R5 R4

O

R3

R2

R1

97

O

R3R2

R1

NR5

R4

99

R3 R1

O

R2 N

R5

R4

100

O

R1R3R2

101

R3 O

R1

R2 N

R5

R4

98

C,N-insercja

C,C-insercja

addycja

kondensacja

Schemat 15

Me

NR2 R3

R1

O

102

a: R1 = Me, R2 = R3 = H

b: R1 = R2 = Me, R3 = H

c: R1 = OEt, R2 = R3 = H

37 N

O

R2

Me

R1O103

a: R1 = Me, R2 = H

b: R1 = R2 = Me

c: R1 = OEt, R2 = H

(19)


O

NH2

Me

Me104

37

O

Me

Me

105

HN

O

(20)

O

Me

MeNH

Me

106

37Me

Me

107

N

Me

O

O

O

+Me

Me

1

· PRACE NAUKOWE Akademii im. Jana Długosza w Częstochowie Seria: CHEMIA I OCHRONA ŚRODOWISKA...

Documents

Transcript of · PRACE NAUKOWE Akademii im. Jana Długosza w Częstochowie Seria: CHEMIA I OCHRONA ŚRODOWISKA...