Курсовая работа по теме: С У

advertisement
СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЙ УЧЕБНО-НАУЧНЫЙ ЦЕНТР
МОСКОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА ИМ. М. В.
ЛОМОНОСОВА
Курсовая работа по теме:
НОВЫЙ ПУТЬ СИНТЕЗА ГЕТЕРОАРИЛАЗИДОВ - ЗАМЕЩЕНИЕ
ГАЛОГЕНА НА АЗИДОГРУППУ В УСЛОВИЯХ БЕЗЛИГАНДНОГО
КАТАЛИЗА СОЛЯМИ МЕДИ (I)
ПОДГОТОВИЛА : РОДКИНА НАТАША
УЧЕНИЦА 10 "Н"
СУНЦ МГУ
НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ :
СИГЕЕВ АЛЕКСАНДР СЕРГЕЕВИЧ
СТАРШИЙ НАУЧНЫЙ СОТРУДНИК
ИНЭОС РАН, КАНДИДАТ
ХИМИЧЕСКИХ НАУК
2014
Оглавление
Введение............................................................................................................................................................ 4
Литературный обзор ...................................................................................................................................... 5
Обсуждение результатов .............................................................................................................................. 11
Подбор условий и катализатора ............................................................................................................... 11
Исследование субстратов ........................................................................................................................ 13
Подведение итогов .................................................................................................................................... 16
Экспериментальная часть ......................................................................................................................... 17
Список литературы ...................................................................................................................................... 20
Введение
Реакции образования углерод-углеродной связи, в особенности С(sp2)-C(spn) и С(sp)C(spn) представляют значительный интерес в силу нескольких аспектов. Во-первых, сборка
углеродного скелета молекулы является одной из самых сложных задач в органическом
синтезе, и реакции, позволяющие собирать молекулу из сложных, в особенности
функционально замещенных фрагментов находят широкое применение. Во-вторых, в силу
инертности к нуклеофильному замещению групп, связанных с sp2 углеродом, эти субстраты
долгое
время
рассматривались
как
потенциально
крайне
интересные,
но
малореакционноспособные. Таким образом, их синтетический потенциал был практически
нереализуем до открытия в 70-х годах XX века Хеком и Стилле первых реакций кросссочетания. Надо сказать, что металлокомплексный катализ – область очень новая и
насчитывает не более шести десятков лет от роду, но в силу выдающихся достижений на
ниве органического синтеза только в XXI веке работам в этой области химии было
присуждено три Нобелевских премии, в 2001 году за разработку энантиоселективных
катализаторов – Рёдзи Нойори, Уильяму Ноулзу и Барри Шарплесу, в 2005 году, за реакции
метатезиса алкенов – Роберту Граббсу, Ричарду Шроку и Иву Шовену и в 2010 году –
Ричарду Хеку, Эичи Негиши и Акире Сузуки. Все эти имена хорошо знакомы органикам и
именные реакции, открытые этими людьми уже давно вошли в стандартный инструментарий
химика-синтетика.
Литературный обзор
Реакции кросс-сочетания находят широкое применение в органическом синтезе для
формирования связей углерод-углерод и углерод-гетероатом.1 Исторически сложилось так,
что первые реакции кросс-сочетания катализировались комплексами палладия, что в
определенной степени задало тренд для последующего развития данной области. Надо
сказать, что палладиевые катализаторы действительно являются одними из наиболее
эффективных для реакций подобного типа и даже на настоящее время во многих случаях
являются
«монополистами»
на
проведение
многих
реакций,
в
особенности
с
малореакционноспособными субстратами, такими как арилгалогениды.
В классической реакции кросс-сочетания выделяются две компоненты – «катионная»,
то есть соединение, в котором происходит замещение, и «анионная», которая несет
нуклеофильный фрагмент. В качестве первых обычно выступают арилгалогениды от
арилиодидов до арилхлоридов. Фторидный заместитель обычно замещению не подвергается
и в реакциях кросс-сочетания инертен. Активность остальных галогенидов падает от иода к
хлору. Иодиды достаточно дорогостоящи, но это компенсируется их высокой активностью и,
как результат, возможностью использования катализаторов с дешевыми лигандами. У
хлоридов ситуация обратная – они дешевы, зато их низкая активность требует применения
дорогостоящих высокоактивных каталитических систем. Так что обычно в лабораторной
практике используются компромиссные арилбромиды.
Источники аниона куда более разнообразны, хотя у каждого из них есть свои минусы.
Первоначально в качестве металлоорганической анионной компоненты использовались
производные алкилолова. Эта реакция получила название реакции Стилле.2
Первоначально реакция была разработана для синтеза кетонов в мягких условиях3
Далее область применения реакции была расширена и на другие субстраты и сейчас
эта реакция практически универсальна. Оловоорганические соединения проявляют высокую
активность в реакциях кросс-сочетания и в силу их инертности к большинству
функциональных групп они являются наиболее универсальными источниками нуклеофила в
реакциях кросс-сочетания и до сих пор в этом аспекте вне конкуренции.4
Однако у оловоорганических производных есть существенные недостатки. Во первых
в этих соединениях используется только одна органическая группа из четырех. Во вторых
оловоорганические соединения токсичны, что делает практически невозможным их
использование в фармакологической промышленности, где металлокомплексный катализ
наиболее востребован. Менее токсичные кремнийорганические аналоги, невзирая на свои
плюсы, имеют в целом более узкую область применения.5
Так что реакция Хиямы не может составить конкуренцию более универсальной
реакции Сузуки, где в качестве металлоорганической компоненты используются арил- и
винилбороновые кислоты RB(OH)2 и их эфиры. 6
Другим нетоксичным аналогом алкилстаннанов могут выступать цинкорганические
соединения в реакции Негиши7, за открытие которой ему и была присуждена Нобелевская
премия в 2010 году.
Но при этом, отдавая предпочтение реакции Негиши, мы заметно ограничиваем себя в
выборе субстратов, так как цинкорганический фрагмент существенно более чувствителен к
функциональным группам и образует куда меньше устойчивых металлоорганических
соединений, нежели олово.
Вообще, бурное развитие палладиевого катализа породило множество интересных
реакций, характеризующимися различными подходами к решению одной и той же
проблемы. Но формированием связи С-С синтетические возможности металлокатализа не
ограничиваются. Огромное развитие также получили реакции кросс-сочетания с участием
палладия и его комплексов, которые приводят к получению соединений со связью углеродгетероатом. Причем в роли гетероатома может выступать большая часть неметаллов,
например, все элементы IV, V, VI групп. Но самыми актуальными являются легкие
неметаллы: сера, фосфор, кислород, азот, соединения которых являются основой любого
живого организма и его метаболизма и зачастую обладают биологической активностью. Без
катализатора реакции сочетания с образованием соответствующих связей протекают с
нормальным выходом лишь в жёстких условиях, а потому способность палладиевых
комплексов облегчать их протекание оказалось очень ценной в практических целях. Однако
достаточно неожиданной проблемой оказалось то, что возможности палладиевого катализа в
этой области оказались ограниченны. Несомненно, палладий является эффективным
катализатором кросс-сочетания с серой, и фосфором, на этом поприще ему достаточно
трудно составить конкуренцию, хотя у никелевых комплексов это периодически получается 8.
Несмотря на то, что используется он здесь уже давно (так, первое удачное сочетание
арилгалогенидов и тиолов было проведено Мурахаши9 еще в 1980 году), новые методы до
сих пор развиваются и очевидно, что синтетический потенциал палладия еще не раскрыт до
конца. Из более легких неметаллов успешно были развиты методы синтеза ариламинов 10,
основанные на работах Бухвальда и Хартвига.11 Но при этом попытки использовать палладий
в формировании связей углерода с кислородом не привели к значительным успехам. А
потому очевидным стала необходимость поиска альтернативных путей синтеза подобных
соединений с применением принципиально иных катализаторов. Тогда вспомнили о давно
забытых реакциях классической "химии Ульмана", протекающих с помощью меди и её
соединений. Они были открыты Ульманом в 1903-1904 годах12 и приводят к арилированию
широкого спектра веществ, например, фенолов, аминов, амидов (модификация Голдберга13),
тиофенолов, сульфиновых кислот. В свое время бурное развитие палладиевых катализаторов
свело почти на нет использование этих классических методов, так как они имели множество
серьезных недостатков по сравнению с палладием. Вообще, в первую очередь, нужно
понимать, что медь в реакциях Ульмана - не катализатор, а полноценный реагент,
используемый в стехиометрических количествах. В этом, наверное, состоит самый большой
минус старых методов. Также сильно ограничивает их применение необходимость
использования жестких условий(высоких температур, сильных оснований) и плохая
растворимость солей меди, которая часто служила причиной малых выходов требуемого
продукта.
Но, тем не менее, именно к классическому Ульмановскому кросс-сочетанию
обратились органики, когда столкнулись с несовершенством палладиевых катализаторов, а
именно с неспособностью проведения реакции арилирования фенолов, крайне важных в
синтезе биологически активных веществ. При этом было ясно, что старые методы явно
нуждаются в совершенствовании, причем прежде всего нужно решить проблему
потенциальной роли меди в протекающих реакциях - перевести её из ранга простого реагента
в ранг катализатора. Эта задача была вскоре успешно решена и соответствующие реакции,
часто называемые "модифицированным Ульманом", ознаменовали возрождение медных
соединений в органическом синтезе. Началось все с того, что в 1964 году Вейнгартен
заметил, что примесь эфира в растворителе увеличила выход в реакции сочетания фенолята
калия с бромбензолом14. Позднее, в 1975 году Кохен15 сообщил об успешно прошедшем
сочетании
о-бромнитробензолов
в
присутствии
трифлата
меди(I)
при
комнатной
температуре. Все это явно указывало на то, что условия реакции Ульмана могут быть
заметно упрощены. Еще позднее, в 1997 году, Бухвальд окончательно восстановил
репутацию меди, продемонстрировав катализируемое её солями сочетание фенолов с
арилбромидами,16 протекающее при 110 °С. Особая ценность его открытия состояла в том,
что медь выступала в роли катализатора, наравне с палладием, но при этом она не требовала
наличия дорогих лигандов для успешного протекания реакции. Буквально через 2 года
Гудбранд
с
сотрудниками
использовал
1,10-фенантролин
для
успешного
синтеза
триариламинов в присутствии солей меди,17 подав тем самым идею "лигандного" медного
катализа, который после этого начал активно развиваться. Но использование сложных, а
значит, дорогих лигандов зачастую лишает медные катализаторы их главного преимущества
перед катализаторами палладиевыми, которым является дешевизна. Ведь на самом деле,
поиск альтернатив палладию, а значит, и возвращение к катализу медью, был вызван в
большей мере не столько каталитической инертностью палладия к формированию связей СО, сколько с его высокой ценой. Пока палладиевые катализаторы не были так широко
распространены, этого их недостатка никто не замечал, но как только их использование
приобрело промышленные размеры, несопоставимость цены катализатора и выгоды от его
применения во многих ситуациях стала очевидна. Причем часто заоблачной цену делал не
сам благородный металл, а образующие с ним комплекс лиганды. Вот почему при выборе
возможной замены взгляд органиков пал в первую очередь на дешевую, широко
распространенную медь. Но не стоит забывать, что специфические лиганды "набивают" цену
не только палладиевым, но и медным комплексам, причем так, что их использование не дает
никакой экономической выгоды перед палладиевыми катализаторами. Так что проблема
безлигандного катализа- одна из самых актуальных в органической химии.
Одной из важнейших задач, своего рода Святым Граалем металлокомплексного
катализа является поиск идеального катализатора – который был бы эффективен на широком
круге субстратов, в малых концентрациях и, в идеале, легко отделялся от реакционной среды
после реакции без дезактивации. Эта цель столь же достижима, как и ее средневековый
прототип, но определенные успехи для катализаторов платиновой группы в этой области
наблюдаются. С медью сложнее, если для того же палладия известно достаточно много
закономерностей, пусть и полуэмпирических, которые определяют активность катализатора,
то предсказать активность медных соединений зачастую невозможно. Связано это с тем, что
для палладия мы достаточно неплохо знаем механизм катализа, и если тонкие детали пока не
ясны, то в целом механизм не вызывает сомнений и основные факторы понятны. С медью
ситуация иная – на настоящее время механизм медь-катализируемых реакций кросссочетания зачастую пишется по аналогии с таковым для палладия, а насколько эта аналогия
допустима –
пока неясно, более того существует
ряд
альтернативных гипотез,
различающихся даже не в деталях, а в природе реагирующей частицы. Причем, возможно,
что механизм определяется реакцией и различен для разных типов реакций. Поэтому на
настоящее время методы исследования в этой области достаточно эмпиричны и основаны на
переборе. Иначе говоря медный катализатор зачастую подбирается методом научного тыка и
исследований разных типов комплексов.
В настоящем исследовании нами планируется разработка медь-катализируемого
замещения галогена на азидогруппу в гетероарилгалогенидах.
Органические азиды находят широкое применение в синтезе аминов по реакции
Штаудингера,18 как 1,3-диполярные компоненты в различных реакциях диполярного
циклоприсоединения,19 как источники нитренов,20 как азо-илиды в азо-реакции Виттига21. Но
самый серьезный всплеск интереса к данным соединениям возник после открытия группами
Мельдаля22 и Шарплеса23 медь-катализируемого 1,3-диполярного присоединения азидов к
ацетиленам (CuAAC). Значительные усилия были приложены для оптимизации и повышения
эффективности данного процесса не в последнюю очередь благодаря многочисленным
применениям получающихся 1,2,3-триазолов,24 в том числе в синтезе лекарств25 и в
исследованиях в области протеомики26. В связи с этим значительную актуальность приобрел
вопрос синтеза арилазидов. Чаще всего для этого используется реакция солей арилдиазония с
азидом натрия.27 Но этот метод имеет очевидные ограничения, поскольку таким образом
невозможно получить азиды, содержащие аминогруппу. Поэтому альтернативные методы,
позволяющие проводить замещение в арил и гетероарилгалогенидах, представляют
значительный интерес. В литературе упоминаются примеры подобного замещения 28, но на
достаточно ограниченном круге субстратов и использующие значительные количества
органических аминов в качестве лигандов. Мы планируем исследовать безлигандные медные
катализаторы в данной реакции.
Обсуждение результатов
В настоящей работе мы исследовали катализ замещения галогена в арилгалогенидах
азид–ионом в присутствии простых производных Cu(I) – CuHal, Cu2O. Как уже упоминалось
в литобзоре, примеры подобных реакций описаны28, но их проведение требует значительных
количеств органических лигандов и к тому же довольно сложно в исполнении. Поэтому мы
попробовали упростить эту реакцию и заодно исследовать возможность использования
безлигандных катализаторов.
Подбор условий и катализатора
В качестве реакции для подбора катализатора нами было выбрано взаимодействие 2бромпиридина с азидом натрия. И этот выбор был не случайным. Главным достоинством не
только пиридина, но и гетероциклов в целом, является их ярко выраженная биологическая
активность, обеспечиваемая зачастую именно наличием гетероатома. Это уникальное
свойство позволяет использовать подобные соединения в фармакологии, где они находят
широкое применение в качестве основы для синтеза лекарственных веществ. Так же
большим плюсом работы с гетероциклами является их многообразие – оно дает нам
возможность проводить реакции с большим количеством субстратов, по-разному ведущих
себя и на выходе дающих множество интересных, подчас неожиданных продуктов. Ну и
последнее – это то, что, получая гетероарилазиды, мы "убиваем одним выстрелом двух
зайцев", обеспечивая себя помимо хорошей электрофильной компоненты для кросссочетания еще и возможностью введения в финальную молекулу в реакции CuAAC сразу
двух разных гетероциклов, один из которых мы можем изменять по собственному желанию в
широких пределах.
Надо сказать, вопреки ожиданиям, реакция изрядно покапризничала, и "попасть в
точку" нам удалось далеко не сразу (Таблица 1). Первоначально мы планировали
использовать в качестве катализатора оксид меди(I) в полиэтиленгликоле (РЕG-500). Эта
система интересна тем, что полиэтиленгликоль – доступный растворитель, который легко
отделяется как от продукта, так и от катализатора, что дает возможность регенерации
последнего. Так же, обладая свойствами слабого лиганда по отношении к ионам меди(I), он
стабилизирует их, повышая эффективность катализа. Можно сказать, что определенных
успехов в данном направлении мы достигли: замещение проходит, причем даже нацело, но
высокий выход достигается лишь в жестких условиях при высокой температуре(Таблица 1,
№ 1-3) Поэтому мы решили пока отложить эту такую реакцию и поискать ей более «мягкую»
альтернативу, а именно – катализ не оксидом, а более растворимыми галогенидами меди(I).
И правда, с ними, а именно, с хлоридом нам удалось достичь больших успехов, чему в
некоторой степени могла поспособствовать большая мягкость галогенов по сравнению с
достаточно жестким кислородом. И хотя в диметилформамиде выход азидопиридина
оказался невелик ( Таблица 1, № 4), в диметилсульфоксиде реакция прошла полностью даже
после того, как мы понизили температуру до 80 °С (Таблица 1, № 5, 6)
Таблица 1 Подбор условий и катализатора
№
Catalyst
Solvent
T, °C
Conversion
1
Cu2O
PEG
120
100
2
Cu2O
PEG
100
89
3
Cu2O
PEG
80
73
4
CuCl
DMF
80
40
5
CuCl
DMSO
100
100
6
CuCl
DMSO
80
100
Yield,%
88
В данных условиях мы попробовали ввести в эту реакцию разные гетероциклы с
разными гетероатомами и с различными положениями заместителей в системе.
Эксперименты с субстратами
Одной из задач на данном этапе было понять границы применимости реакции. В связи
с этим мы попробовали вовлечь в реакцию самые различные гетероциклические бромиды
производные пиридина, тиофена, хинолина и более сложных гетероциклов (Таблица 2).
Таблица 2 Эксперименты с субстратами
HetBr
Выход, %
60
88
120
95
120
91
120
87
120
92
90
82
Примечания
Br
N
COOMe
Br
N
Br
N
Время, мин
N
N
CH3
N
Br
Br
Продукт
монозамещения в
N
Br
положение 2
Практика показала, что универсальным для всех гетероциклов наш катализатор всетаки не является: нашлись субстраты, которые остались абсолютно инертны к замещению в
данных условиях. Например, 3-азидотиофен нам получить так и не удалось: может быть,
частичную роль в этом сыграла электроноизбыточность пятичленных ароматических
гетероциклов, которая даже для наименее нуклеофильного тиофена сильно снижает его
активность как электрофила.
Вообще, многие из полученных нами результатов оказались неожиданными, так как
они не согласуются с типичными представлениями о реакциях нуклеофильного замещения.
Например, аномальное влияние заместителей, которое видно на примере реакции с
метиловым эфиром 2-бром-4-пиридинкарбоновой кислоты. Введение в молекулу
арилгалогенида акцепторного заместителя в подавляющем большинстве случае повышает
скорость реакции за счет ускорения стадии окислительного присоединения. Однако в нашем
случае реакция замедлилась и для ее завершения потребовалось два часа по сравнению со
взаимодействием с незамещенным 2-бромпиридином. (Таблица 2, № 3)
COOMe
COOMe
NaN3
N
120 min
Br
95%
N
N3
Еще более интересным оказалось то, что реакция проявляет крайнюю избирательность
в выборе субстратов – замещается только атом брома в альфа-положении пиридинового
кольца. Атом брома в бета-положении, а также бром в других гетероциклах – тиофеновом и
некоторых других инертны в условиях реакции. Характерным примером такой
избирательности является реакция с 2,5-дибромпиридином: даже при наличии трехкратного
избытка азида натрия происходит исключительно монозамещение с образованием 2-азидо-5бромпиридина, а продукты замещения брома в положении 5 отсутствуют ( Таблица 2, № 6).
MW, 80°C
Br
N
Br
DMSO, 90 min
Br
N
N3
Гетероарилгалогениды, содержащие атом брома в бета-положении к азоту вступают в
реакцию только в условиях дополнительной активации и процесс идет достаточно медлено.
Так, 5-бромпиримидин реагирует за 2 часа (Таблица 2, № 3) а 3-бромхинолин вступает в
реакцию только в виде N-оксида (Таблица 2, № 5).
В итоге складывается интересная картина: введение акцепторного заместителя
дезактивирует молекулу, тормозя реакцию, и катализ проявляет наибольшую эффективность
только для галогенов в альфа-положении пиридинового и аналогичных ему колец.
Эти результаты позволяют сделать некоторые предположения по поводу механизма
осуществляемого нами безлигандного медного катализа. Аномальный эффект
электроноакцепторных групп говорит о наличии двух разнонаправленных влияний, и
облегчение окислительного присоединения не является здесь определяющим. Следующий
вывод можно сделать на основании селективности катализа, который протекает
исключительно в альфа-положении к гетероатому. Это говорит о том, что, вероятнее всего,
для проявления каталитической активности меди(I) необходима максимальная близость двух
центров: углерода, связанного с уходящей группой и азота ароматического кольца с его
неподеленной электронной парой. Можно предположить, что в нашем случае обязательной
первой стадией процесса является координация меди с атомом азота пиридина с
последующим внутримолекулярным окислительным присоединением по связи C-Br. Это
объясняет и аномальный эффект акцепторной группы – ее наличие снижает прочность
образующегося медного комплекса за счет стягивания неподеленной пары с атома азота и
реакция идет медленнее за счет меньшей концентрации активного катализатора. Это может
быть причиной неактивности бета-галогенпроизводных – внутримолекулярное внедрение
возможно только по альфа-положению. Конечно, это пока не более, чем предположение,
требующее дальнейших исследований, но, вне зависимости от его правильности, уже сейчас
совершенно ясно, что механизм исследуемого нами замещения отличается от классических,
известных ранее для подобного типа реакций.
Полученный в результате реакции гетероарилазид мы планировали ввести в реакцию
азид-алкинового циклоприсоединения(CuAAC) с целью синтеза замещенных триазолов. Но
при проведении реакции возникли некоторые трудности: во-первых, получить триазолы в
one pot процессе, последовательно добавляя реагенты, не удается из-за побочно идущего
кросс-сочетания гетероарилгалогенида с ацетиленидом (вероятно, реакция Соногаширы,
протекающая чисто на меди). Во-вторых, для образования триазола в реакцию должен
вступать линейный азид, наш же гетероарилазид находится преимущественно в циклической
форме тетразола, а раскрытие цикла требует особых условий и каких-то иных катализаторов.
Поэтому мы решили пока что отложить реализацию этой идеи на будущее и вернуться к ней
в дальнейшем.
Подведение итогов
Итак, в ходе работы нам удалось получить ряд различных гетероарилазидов. Это
доказывает эффективность исследуемого нами безлигандного медного катализа
применительно к реакциям замещения в подобного рода соединениях. Конечно, метод имеет
свои недостатки, но во многих случаях он оказывается наиболее удобным и дает высокие
результаты, которые не могли быть достигнуты ранее. Важным преимуществом метода
является возможность проведения реакций на воздухе – катализатор не разрушается в
присутствии кислорода, а также дешевизна и доступность катализатора, которая не будет
препятствовать его широкому использованию как в лаборатории, так и в промышленности.
Так же определенным плюсом реакции является её селективность - она открывает огромные
возможности для синтеза чистых альфа-замещенных гетероциклов. Селективность реакции это всегда хорошо, а в случае гетероарилазидов тем более, ведь ожидаемая нами от них
биологическая активность чаще всего реализуется лишь для одного из возможных изомеров.
Подводя итоги, можно сказать, что исследуемый нами безлигандный медный катализ
представляет собой интересный и перспективный метод проведения стереоселективных
реакций замещения в гетероциклах в мягких условиях. Полученные соединения могут как
сами по себе, так и после некоторых преобразований, находить применение в медицине,
фармацевтике, химической промышленности и многих других областях. Важно то, что
многообразие субстратов и возможных заместителей дает почти неограниченные
возможности для поиска веществ с нужными в каждой конкретной ситуации свойствами, а
значит, открывает перед нами широчайшее поле для дальнейшей деятельности.
Экспериментальная часть
Диметилсульфоксид сушили над твердым гидроксидом натрия, перегоняли над
гидридом кальция и далее хранили в атмосфере азота над гидридом кальция. Коммерчески
доступные ДМФ и PEG-500 использовались без дополнительной очистки. Использовались
коммерчески доступные азид натрия, 2- и 3-бромпиридины, 5-бромпиримидин и 2,5дибромпиридин. Метиловый эфир 2-бромпиридин-4-карбоновой кислоты был получен из
коммерчески доступного хлорпроизводного обменом галогена в 48% HBr. 2-бром-3метилхиноксалин был получен из 2-метилхиноксалина бромированием в четыреххлористом
углероде. N-оксид 3-бром-4-метилхинолина был получен реакцией 3-бромхинолина с 37%
H2O2 в смеси уксусной кислоты и уксусного ангидрида.
Общий метод синтеза гетероарилазидов.
К 1 мл ДМСО в 10 мл сосуде для микроволновых реакций прибавляли
гетероарилгалогенид (1 ммоль), NaN3 (0.085 г, 1,3 ммоль) и CuCl (20 мг, 0.2 ммоль, 20
мольн. %). Полученную смесь перемешивали в течение 1 минуты на магнитной мешалке,
затем закрывали септой и облучали в микроволновой системе для органического синтеза
CEM Benchmate микроволновым излучением мощностью 50 Вт при температуре 80 С. По
окончании реакции реакционную смесь разбавляли 50 мл дихлорметана, органический слой
промывали насыщенным раствором бикарбоната натрия, насыщенным раствором NaCl и
сушили над MgSO4. Остаток после упаривания растворителя очищали при необходимости
колоночной хроматографией (SiO2, EtOAc:Гексан 3:7).
o
2-азидопиридин.
Получен по стандартной методике из 0.158 г 2-бромопиридина после 60 мин.
облучения. После перекристаллизации из смеси EtOAc:Гексан 2:8 получено 0.139 г (88%)
белого кристаллического вещества. Характеристики соответствуют описанным в литературе.
o
Метиловый эфир 2-азид-4-пиридинкарбоновой кислоты.
Получен по стандартной методике из 0.216 г метилового эфира 2-бром4пиридинкарбоновой кислоты после 120 мин. облучения. После колоночной хроматографии
получено 0.169 г (95%) азида в виде светло-желтых игл. Характеристики соответствуют
описанным в литературе.
o
5-азидопиримидин.
Получен по стандартной методике из 0.159 г 5-бромпиримидина после 120 мин.
облучения. После колоночной хроматографии получено 0.11 г (91%) азида в виде желтого
масла. Характеристики соответствуют описанным в литературе.
o
N-оксид 3-азидохинолина.
Получен по указанной методике из 0.224 г N-оксида 3-бромхинолина после 120 мин.
облучения. После перекристаллизации из гексана получено 0.156 г (92%) желтого твердого
вещества. Спектральные данные соответствуют структуре вещества.
o
2-азидо-5-бромпиридин.
Получен по стандартной методике из 0.237 г 2,5-дибромпиридина после 90 мин.
облучения. После перекристаллизации из смеси EtOAc:Гексан 2:8 получено 0.163 г (82%)
белого кристаллического вещества. Спектральные данные соответствуют структуре
вещества.
o
2-азидо-3-метилхиноксалин.
Получен по стандартной методике из 0.223 г 2-азидо-3-метилхиноксалина после 90
мин. облучения. После колоночной хроматографии получено 0.161 г (87%) продукта в виде
оранжевого порошка. Спектральные данные соответствуют структуре вещества.
Список литературы
1.
Tsuji, J. J Syn Org Chem Jpn 2005, 63, (5), 539-550; Tsuji, J. J Syn Org Chem Jpn 2002,
60, (10), 989-995; Tsuji, J. J Syn Org Chem Jpn 2001, 59, (6), 607-616; Tsuji, J., Palladium in organic
synthesis. 1st ed.; Springer: Berlin ; New York, 2005; 'Vol.' p x, 332 p; Tsuji, J., Palladium reagents and
catalysts : new perspectives for the 21st century. ed.; Wiley: Hoboken, NJ, 2004; 'Vol.' p xiv, 656 p.
2.
Stille, J. K. Angew. Chem. Int. Ed. 1986, 25, (6), 508-524.
3.
Milstein, D.; Stille, J. K. J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, (11), 3636-3638.
4.
Mee, S. P. H.; Lee, V.; Baldwin, J. E. Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, (9), 1132-1136;
Huang, C.-W.; Shanmugasundaram, M.; Chang, H.-M.; Cheng, C.-H. Tetrahedron 2003, 59, (20), 36353641.
5.
Denmark, S. E.; Tymonko, S. A. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, (22), 8004-8005.
6.
Miyaura, N.; Yamada, K.; Suzuki, A. Tetrahedron Lett. 1979, 20, (36), 3437-3440;
Baxter, J. M.; Steinhuebel, D.; Palucki, M.; Davies, I. W. Org. Lett. 2004, 7, (2), 215-218.
7.
Negishi, E.-i.; Baba, S. Journal of the Chemical Society, Chemical Communications
1976, (15), 596b-597b; Knochel, P.; Singer, R. D. Chem. Rev. 1993, 93, (6), 2117-2188; Wehlan, H.;
Jezek, E.; Lebrasseur, N.; Pavé, G.; Roulland, E.; White, A. J. P.; Burrows, J. N.; Barrett, A. G. M. J.
Org. Chem. 2006, 71, (21), 8151-8158.
8.
Cristau, H. J.; Chabaud, B.; Labaudiniere, R.; Christol, H. J. Org. Chem. 1986, 51, (6),
875-878; Cristau, H. J.; Chabaud, B.; Chêne, A.; Christol, H. Synthesis 1981, 1981, (11), 892-894;
Drabowicz, J.; Łyzwa, P.; Mikołajczyk, M. Synthesis 1981, 1981, (11), 890-891.
9.
Murahashi, S.; Yamamura, M.; Yanagisawa, K.; Mita, N.; Kondo, K. J. Org. Chem.
1979, 44, (14), 2408-2417.
10.
Hartwig, J. F. Acc. Chem. Res. 2008, 41, (11), 1534-1544; Hartwig, J. F. Angew. Chem.
Int. Ed. 1998, 37, (15), 2046-2067.
11.
Paul, F.; Patt, J.; Hartwig, J. F. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, (13), 5969-5970; Guram,
A. S.; Buchwald, S. L. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, (17), 7901-7902.
12.
Ullmann, F. Chem. Ber. 1903, 36, (2), 2382-2384; Ullmann, F.; Bielecki, J. Chem. Ber.
1901, 34, (2), 2174-2185.
13.
Goldberg, I. Chem. Ber. 1906, 39, (2), 1691-1692.
14.
Weingarten, H. J. Org. Chem. 1964, 29, (12), 3624-3626.
15.
Cohen, T.; Tirpak, J. G. Tetrahedron Lett. 1975, 16, (2), 143-146.
16.
Marcoux, J.-F.; Doye, S.; Buchwald, S. L. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, (43), 10539-
17.
Goodbrand, H. B.; Hu, N.-X. J. Org. Chem. 1998, 64, (2), 670-674.
18.
Shalev, D. E.; Chiacchiera, S. M.; Radkowsky, A. E.; Kosower, E. M. J. Org. Chem.
10540.
1996, 61, (5), 1689-1701; Sauvé, G.; Rao, V. S., 2.15 - Vinyl- and Arylnitrogen Compounds. In
Comprehensive Organic Functional Group Transformations, ed.; Rees, A. R. K. M.-C. W., 'Ed.'^'Eds.'
Elsevier Science: Oxford, 1995; 'Vol.' p^pp 737-817.
19.
Huisgen, R. Angewandte Chemie International Edition in English 1963, 2, (10), 565-
598; Huisgen, R. J. Org. Chem. 1968, 33, (6), 2291-2297; Demko, Z. P.; Sharpless, K. B. Org. Lett.
2001, 3, (25), 4091-4094; Pearson, W. H.; Fang, W.; Kampf, J. W. J. Org. Chem. 1994, 59, (10), 26822684.
20.
Platz, M. S., Nitrenes. In Reactive Intermediate Chemistry, ed.; 'Ed.'^'Eds.' John Wiley &
Sons, Inc.: 2005; 'Vol.' p^pp 501-559; Smith, P. A. S., 3 - Aryl and Heteroaryl Azides and Nitrenes. In
Azides and Nitrenes, ed.; Scriven, E. F. V., 'Ed.'^'Eds.' Academic Press: 1984; 'Vol.' p^pp 95-204.
21.
Kurosawa, W.; Kan, T.; Fukuyama, T. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, (27), 8112-8113;
Molina, P.; Vilaplana, M. J. Synthesis 1994, 1994, (12), 1197-1218; Eguchi, S.; Matsushita, Y.;
Yamashita, K. Org. Prep. Proced. Int. 1992, 24, (2), 209-243.
22.
Tornøe, C. W.; Christensen, C.; Meldal, M. J. Org. Chem. 2002, 67, (9), 3057-3064.
23.
Rostovtsev, V. V.; Green, L. G.; Fokin, V. V.; Sharpless, K. B. Angew. Chem. Int. Ed.
2002, 41, (14), 2596-2599.
24.
Gil, M. V.; Arévalo, M. J.; López, Ó. Synthesis 2007, 2007, (11), 1589-1620; Bock, V.
D.; Hiemstra, H.; van Maarseveen, J. H. Eur. J. Org. Chem. 2006, 2006, (1), 51-68; Meldal, M.; Tornøe,
C. W. Chem. Rev. 2008, 108, (8), 2952-3015; Appukkuttan, P.; Van der Eycken, E. Eur. J. Org. Chem.
2008, 2008, (7), 1133-1155; Kappe, C. O.; Van der Eycken, E. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, (4), 12801290; Moses, J. E.; Moorhouse, A. D. Chem. Soc. Rev. 2007, 36, (8), 1249-1262; Alonso, F.; Moglie, Y.;
Radivoy, G.; Yus, M. Adv. Synth. Catal. 2010, 352, (18), 3208-3214; McDonald, A. R.; Dijkstra, H. P.;
Suijkerbuijk, B. M. J. M.; van Klink, G. P. M.; van Koten, G. Organometallics 2009, 28, (16), 46894699; Wang, K.; Bi, X.; Xing, S.; Liao, P.; Fang, Z.; Meng, X.; Zhang, Q.; Liu, Q.; Ji, Y. Green
Chemistry 2011, 13, (3), 562-565; Hein, J. E.; Fokin, V. V. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, (4), 1302-1315;
Liang, L.; Astruc, D. Coord. Chem. Rev. 2011, 255, (23–24), 2933-2945.
25.
Lutz, J.-F.; Zarafshani, Z. Advanced Drug Delivery Reviews 2008, 60, (9), 958-970.
26.
Aragão-Leoneti, V.; Campo, V. L.; Gomes, A. S.; Field, R. A.; Carvalho, I. Tetrahedron
2010, 66, (49), 9475-9492; Kolb, H. C.; Sharpless, K. B. Drug Discovery Today 2003, 8, (24), 11281137; Speers, A. E.; Cravatt, B. F. Chemistry & Biology 2004, 11, (4), 535-546.
27.
Keumi, T.; Umeda, T.; Inoue, Y.; Kitajima, H. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1989, 62, (1), 89-
95; N. Butler, R.; Fox, A.; Collier, S.; A. Burke, L. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2 1998, (10), 22432248; Ritchie, C. D.; Wright, D. J. J. Am. Chem. Soc. 1971, 93, (10), 2429-2432.
28.
Andersen, J.; Madsen, U.; Björkling, F.; Liang, X. Synlett 2005, 2005, (14), 2209-2213;
Bräse, S.; Gil, C.; Knepper, K.; Zimmermann, V. Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, (33), 5188-5240;
Goriya, Y.; Ramana, C. V. Tetrahedron 2010, 66, (38), 7642-7650.
Download