В последние годы в Лаборатории азотистых соединений НИОХ СО РАН разрабатывается новый подход к синтезу -замещенных нитронов, основанный на обращении традиционной (электрофильной) реакционной способности альдонитронов. Из литературы известно, что метиновый атом водорода в альдонитронах обладает достаточно высокой кислотностью и может быть отщеплён сильным основанием⁷ с образованием карбаниона, стабилизированного индуктивным эффектом постоянно действующего диполя N-оксидной группы. ⁸

Карбанионы такого типа в литературе принято называть дипольно-стабилизированными карбанионами.⁹ Реакции металлированых альдонитронов с электрофильными реагентами позволили бы синтезировать ряд новых, ранее неизвестных соединений данного класса, отличающихся заместителями у -атома углерода нитронной группы, и расширили бы представления об этом классе соединений в целом. До начала работ Лаборатории азотистых соединений в литературе отсутствовали данные об использовании данного подхода с целью химической модификации соединений, содержащих альдонитронный фрагмент.

Недавно было показано, что альдонитроны ряда 3-имидазолин-3-оксида, пирролин-1-оксида, 2Н-имидазол-1-оксида и 2Н-имидазол-1,3-диоксида металлируются литийдиизопропиламидом и вторичным бутиллитием и вступают далее в реакцию с электрофильными реагентами, в частности, с карбонильными соединениями ( альдегидами и кетонами).¹⁰

Данная работа является продолжением исследования реакций литиированных производных нитронов с электрофильными реагентами.

Цель представленной работы

• на примере циклических альдонитронов различного стороения изучить синтетические возможности данного подхода к синтезу -замещённых нитронов и его ограничения.

В представленной дипломной работе были изучены реакции -литиированных производных циклических альдонитронов с ,-ненасыщенными карбонильными соединениями, N,N-дизамещенными амидами, хлорангидридами кислот, алкилгалогенидами. Кроме того, была исследована возможность использования данного подхода для синтеза нитронов, содержащих связь -углерод-гетероатом. В литературе описано всего лишь несколько примеров синтеза нитронов такого типа. В работе также была исследована возможность использования 5,5-диметилпирролин-1-оксида, содержащего, наряду с альдонитронной группой, активную метиленовую группу, в последовательности реакций литиирование - электрофильное замещение, и подобраны условия селективного проведения реакции по альдонитронной группе.

Поскольку до последнего времени одним из наиболее распространенных подходов к модификации соединений, содержащих нитронную группу, являлся подход, основанный на реакциях нитронов с нуклеофильными реагентами, первый литературный обзор будет посвящен превращениям именно такого типа.

Поскольку один из разделов дипломной работы посвящён синтезу нитронов, содержащих, в частности, связь -углерод-металл, целью написания второго литературного обзора является попытка раскрыть синтетические возможности полученных нами соединений.

1.Реакции нитронов с нуклеофильными реагентами. (Литературный обзор).

Термин “Нитрон” произведён от выражения “nitrogen ketone”, чтобы подчёркнуть сходство в химическом поведении нитронов и карбонильных соединений.¹¹

Действительно, из рассмотрения электронных строения нитронов с точки зрения резонанса можно видеть определённое сходство между крайними структурами б нитронов и карбонильных соединений.¹² Исходя из такого рассмотрения, можно сделать предположение, что для нитронной, как и для карбонильной группы, должны быть характерны реакции нуклеофильного присоединения по схеме:

1.1 Реакции с С-нуклеофилами.

1.1.1 Реакции с Mg-органическими соединениями.

Первое сообщение о присоединении реактивов Гриньяра к нитронам было сделано в 1911 году итальянскими исследователями.¹³

Дальнейшие исследования показали, что присоединение нуклеофилов к нитронам является общей реакцией и имеет большое синтетическое значение.

Альдонитроны легко присоединяют металлоорганические соединения с образованием производных гидроксиламина. Так, пирролин-1-оксид 1 реагирует с метилмагнийиодидом с образованием гидроксиламина 1а, последующее мягкое окисление которого приводит к -кетонитрону 2. При этом образование изомерного альдонитрона 3 не наблюдается.¹⁴

присоединение реактива Гриньяра к замещённым нитронам типа 4 приводит к образованию пространственно-затруднённого производного гидроксиламина 5, окисление которого приводит к стабильному нитроксильному радикалу 6. Часто окисление происходит настолько легко, что нитроксильный радикал является основным продуктом реакции и гидроксиламин не удаётся выделить вообще.¹⁵

В настоящее время реакции нитронов с металлоорганическими соединениями являются одним из наиболее удобных методов синтеза нитроксильных радикалов различной структуры.^16,17,18

Нуклеофильная атака по атому углерода нитронной группы происходит со стороны менее объёмного заместителя, поэтому в реакционной смеси преобладает изомер с транс расположением заместителей 7. Меняя порядок введения заместителей, удаётся получить и цис-изомер 8.⁹

1.1.2. Реакции с Li – органическими соединениями.

Хотя Li – органические соединения являются более реакционоспособными в реакциях нуклеофильного присоединения, их не используют в случае

-метилнитронов, т.к. литийорганические соединения проявляют свои основные свойства, литиируя метилнитронную группу. Так, основным продуктом взаимодействия нитрона 9 с СН₃Li является продукт, образующийся в результате нуклеофильного присоединения металлированного нитрона 10 к нитронной группе неметаллированной молекулы 11.¹⁹