Дипломная работа: Исследование свойств продуктов циклизации алициклического 1,5,9-трикетона

Он легко отделяется от 1,5-дикетона, поскольку плохо растворим, и выпадает в осадок. Кроме соединений 1 и 3, Тиличенко [1] также упоминал об образовании еще одного вещества кристаллического вида с Т.пл.=193 °С, представляющего собой продукт конденсации трех молекул циклогексанона с двумя молекулами формальдегида (С20Н30О3). Это же соединение описали Плешек и Мунк [7], но ошибочно ему была придана формула С19Н28О3.

Позже, в 1966 году, Тиличенко попытался установить структуру этого продукта [8]. Изучив его ИК спектр, Тиличенко показал, что вещество не является трикетоном 2, поскольку в спектре отсутствует поглощение карбонильных групп, но имеется поглощение группы – ОН. На этом основании для соединения была предложена структура 2 c и показано, что при нагревании выше температуры плавления оно дециклизуется в трикетон 2, а последний при действии спиртового раствора щелочи количественно превращается в исходное соединение.

По схеме Тиличенко [8], циклизация начинается с взаимодействия карбонильной группы первого циклогексанонового кольца со свободной a-метиленовой группой третьего цикла 2 а и сопровождается образованием двух следующих друг за другом полуацетальных форм 2 b и 2 c :

Схема 1

Схема обосновывалась данными ИК спектра (конечный продукт содержит только полосу поглощения ОН-группы и не имеет полосы поглощения С=О группы) и предположением о том, что циклокетолизация не может протекать по a-СН-замещенной группе, так как a-замещенные 1,5-дикетоны цикло-кетолов не образуют.

Однако, в результате получения промежуточных продуктов циклизации трикетона 4 [10], а также на основании данных спектров ИК, ЯМР 1Н и 13С для соединения 6 была установлена указанная структура [9-11].

Позже по установленному строению соединения 6 была установлена структура для соединения 5, которая также подтверждалась данными рентгеноструктурного анализа [9, 12, 13].

Такие же продукты циклизации были получены с другими алициклическими 1,5,9-трикетонами, содержащими два шестичленных цикла и один семичленный цикл в структуре [14].

В настоящее время в литературе уже описаны синтезы трикетонов, включающих в свою структуру не только пяти-шестичленные циклы [15, 16], но и семичленные циклы [14]:

Их синтез можно осуществить двумя путями (схема 2):

Схема 2

Нессиметричные трикетоны получаются в качестве побочных продуктов в результате реакции переаминометилирования по пути а.

2. Реакция восстановительного аминирования по Лейкарту

Реакция Лейкарта известна как способ превращения карбонильных соединений в амины [17]. Спектр карбонильных соединений, вводимых в реакцию, разнообразен. Это могут быть различные альдегиды, кетоны, дикетоны и т.д. Реагентами в этой реакции выступают формиат аммония, формамид или их замещенные производные. Реакция может проводиться как без растворителей, так и с применением их; чаще всего в качестве растворителя применяют муравьиную кислоту, уксусную кислоту, этиленгликоль и другие [17].

Для объяснения механизма взаимодействия карбонильных соединений с формамидом была предложена следующая схема (3) [17, 18]:

Схема 3

На первой стадии происходит нуклеофильное присоединение формамида к карбонильной группе с образованием соединения (а). Последующее отщепление воды приводит к образованию имина (b), а при гидридном восстановлении он переходит в N-формилпроизводное (c). При щелочном или кислотном гидролизе последнего образуется амин (d).

Известны примеры введения в реакцию Лейкарта кетонов каркасной структуры [19-21]. Так, трициклен 7 в результате реакции Лейкарта [19] образует стереоизомерные по мостиковому углеродному атому формиламины 9 а, b с преимущественным содержанием изомера 9 а с аксиальным расположением формиламинного заместителя, который легко переходит в соответствующий амин 11 путем щелочного гидролиза [22]. Гидроаминирование по Лейкарту близкого аналога соединения 7 – трициклена 8, также приводит к смеси стереоизомерных продуктов 10 a, b, однако в этом случае преобладает изомер 10 b с экваториально расположенной формиламинной группой, т.е. стереохимия гидроаминирования карбонильных групп кетонов 7 и 8 противоположна.

Причина этого кроется в том, что в пятичленном цикле соединения 7 не проявляются 1,3-диаксиальные взаимодействия, характерные для шестичленных циклов, и подход гидрид-иона со стороны пятичленного цикла менее затруднен. На приведенной ниже схеме показано, что подход восстановителя в молекуле интермедиата А возможен с обеих сторон двойной связи С=N, тогда как в молекуле интермедиата B он с одной стороны блокирован:

Соответствующий трициклену 8 кетол 3 в условиях реакции Лейкарта дециклизуется и в реакции с формамидом дает пергидро- и октагидроакридины 12 и 13 [20-22]: