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

???. 19. ????????????? ? ????-?????? ?????????? 26.

В ИК спектре содержится полоса поглощения аминогруппы (NH) в области 3368 см-1и деформационных колебаний связи C-N при 1603 см-1.

Рис. 20. ИК спектр соединения 26 в КВr.

В спектре ЯМР 1Н (d, м.д.) (рис. 21) содержится сигнал протона при N-атоме при 9.98, исчезающий при снятии спектра с добавкой CD3OD.

В спектре ЯМР 13С (d, м.д.) (рис. 22) содержатся сигнал четвертичного углерода (С4), связанного с N- и O-атомами при 83.99, четвертичного углерода (С12), связанного с O-атомом при 78.73, третичного углерода (С2), связанного с N-атомом при 58.94, сигналы трех третичных С-атомов (С1, С9, С17) при 41.44, 35.79 и 30.88, четвертичного углерода (С11) при 32.61.

В масс-спектре соединения 27 содержится пик молекулярного иона [М]+=297, а также пик иона [С13Н17N]+ с массой 187 единиц, соответствующий октагидроакридиновому фрагменту.

Рис. 23. Хроматограмма и масс-спектр соединения 27.

Структура соединения 27 предложена на основании масс-спектра и литературных данных о том, что 1,5-дикетоны в реакции Чичибабина образуют пиридиновые основания.

Мы предполагаем, что образование соединений 26 и 27 идет на основе промежуточного продукта циклизации – соединения 19, который в реакции Чичибабина согласно общепринятой схеме [26, 27] образует промежуточный продукт а. В результате диспропорционирования а получается соединение 27, промежуточный енамин b, а из него - соединение 26:

Схема 9

Соединение 27 является основным продуктом в реакции Чичибабина с трикетоном 2:

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Материалы и методы

ИК спектры снимали на спектрофотометре SpectrumBX-II (“PerkingElmer”) в таблетках KBr и растворах CCI4, CH2CI2, CHCI3. Спектры 1Н ЯМР и 13С записывали на приборе BrukerWM 250 в CDCI3 и в C6D6. Для идентификации сигналов и их отнесения использовались методики J-модуляции. Хроматограммы веществ и масс-спектры были получены на газовом хроматографе AgilentGC/MS 5973 N (“HewlettPackard”, США), колонка: HP-5MS, газ носитель – гелий, скорость потока 1 мл/мин, сканирование масс в диапазоне 50-500 m/z, температура колонки - 200° С, температура инжектора - 200° С. Значения m/z молекулярных ионов для всех синтезированных соединений соответствовали рассчитанным значениям молекулярных масс. Данные элементного анализа получены на CHN- анализаторе “FlashEA 1112 Series” фирмы ThermoFinnigan.

1. Синтез 20,21-диоксагексацикло[10.8.2.01,6.08,19.08,22.014,19]-докозан-22-ола (5).

Во всех синтезах использовалась трехгорлая колба с обратным холодильником, капельной воронкой и термометром, доходящим почти до дна колбы.

Конденсация циклогексанона с формальдегидом в соотношении 2-3:1.

Метод Тиличенко [1]. Смесь 6,1 мл (0,06 моль) циклогексанона и 6 мл 0,2н спиртового раствора NaOH нагрели до 55°С и по каплям добавили 2,3 мл (0,03 моль) формальдегида. Смесь сразу разогрелась до 78°С и закипела. Через 5 мин кипение прекратилось и реакционная смесь перемешивалась при 70-73°С в течении 15 мин, а затем охлаждалась до комнатной температуры. При этом наблюдалось выпадение осадка. Всего реакция продолжалась 1 час. После этого реакционную смесь нейтрализовали уксусной кислотой, осадок отфильтровали, промыли 2-3 мл этанола и водой. Выход 0,7 г (7,3%).

Метод Плешека [7]. К смеси 3,2 мл (0,03 моль) циклогексанона, 1,15 мл (0,015 моль) формальдегида и 3,1 мл метанола при перемешивании по каплям добавили раствор, состоящий из 0,7 г КОН в 3,1 мл СН3ОН (4н раствор). Смесь разогрелась до 30 °С и пожелтела. При дополнительном нагреве до 70 °С смесь закипела и при этой температуре перемешивалась в течение 30 мин, а затем охлаждалась до комнатной температуры. При этом наблюдалось выпадение осадка. Всего реакция шла час. Реакционную смесь нейтрализовали уксусной кислотой, осадок отфильтровали, промыли 2-3 мл этанола и таким же количеством воды. Выход 0,4 г (8,4 %).

Если вместо метанола ввести в реакцию такое же количество этанола, то при добавлении раствора КОН в С2Н5ОН смесь разогревается до 40 °С, а выход продукта увеличивается до 0,45 г (9,5 %).

Метод Колонжа [2]. Смешали 49 мл (0,48 моль) циклогексанона, 5 г (0,24 моль) параформа. При перемешивании по каплям добавили 2н раствор, состоящий из 16 мл СН3ОН и 0,74 г Na. Смесь мгновенно разогрелась до 80-85 °С, пожелтела и закипела, параформ начал растворяться. Через 10 минут температура медленно начала падать, а смесь охлаждаться до комнатной температуры. Наблюдали выпадение осадка. Всего реакция шла 1 час. После этого реакционную смесь нейтрализовали уксусной кислотой, осадок отфильтровали (фильтрат 1), промыли 10 мл этанола и небольшим количеством воды. Выход 6,6 г (13 %). Т.пл.=193 °С (из диметилового эфира диэтиленгликоля).

Фильтрат 1 по данным ГЖХ представляет собой бициклический продукт 1 (2 изомера) и его циклическую форму 3 (2 изомера), а также примесь трикетона 2 и двух стереоизомеров продукта 5 (соотношение см. в главе обсуждение результатов).

Из фильтрата 1 в вакууме водоструйного насоса при нагревании на водяной бане было отогнано 10 мл смеси спирта и циклогексанона. При охлаждении из остатка выпало 0,5 г кетола 3 (1,5 %). Оставшийся мутный раствор экстрагировали эфиром. Экстракт промыли водой, высушили MgSO4. Эфир отогнали, остаток (19,2 г) перегнали в вакууме. Получили 8,2 г МДЦГ 1 (23,5 %) и 7 мл циклогексанона. Масса не перегнанного остатка – 2,3 г.

Данные ГЖХ-МС 5: в.у.13.38; m/z (Iотн.,%): 318 (2) [М]+ , 300 (100) [М1=М-Н2О]+, 220 (57) [М-С6Н10О]+, 190 (37,5) [М1-С6Н8О-СН2]+, 123 (21) [М-(С6Н10О)2+1]+, 110 (52) [С6Н8О-СН2]+, 98 (62,5) [С6Н10О]+, 79 (25), 67 (30), 55 (36). С20Н30О3. Вычислено М 318.

ИК спектр (KBr, n, см-1): 3388.70 (ОН).

2. Термическая дециклизация соединения 5 в трикетон 2 (А) и обратная циклизация под действием щелочи (Б)

А. 0,1 г соединения 5 нагревали в пробирке на металлической бане 5 минут при 193 °С. Расплав по данным ГЖХ представляет собой смесь пяти стереоизомерных трикетонов 2 с в.у. 22.87, 22.99, 23.12, 23.42, 24.10 и соотношением (в %) 15.7:15.5:20.5:40.7:7.6.

Б. При обработке расплава, полученного в опыте А, 2 мл 1н спиртового раствора NаОН уже через несколько минут наблюдается образование кристаллического осадка, который отфильтровали через 1 час (фильтрат 1), промыли 1 мл этанола, подкисленным уксусной кислотой, потом водой до нейтральной реакции и снова этанолом. Получили количественный выход исходного продукта 5. Идентифицирован по ГЖХ-МС.