LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Хімічні науки → Регіо- та стереоселективна функціоналізація калікс[4]аренів

чином відрізняються для калікс[4]аренів з трет.-бутильними групами 1b та без них 1а.

Реакція калікс[4]арену в ДМСО з 10-кратним надлишком алкілброміду в присутності концентрованого водного розчину NaOH приводить до тетраалкоксикаліксаренів 2а-с в конформації конус з виходом 60-85% (схема 1). Утворення продуктів іншого ступеня алкілування не спостерігається. Збільшення довжини алкільного замісника потребує і збільшення концентрації основи, що використовується: при алкілуванні пропілбромідом потрібен 40%-ний, гексилбромідом – 50%-ний, октилбромідом - 60%-ний водний розчин NaOH.

Алкілування тетрагідрокси-трет.-бутилкаліксарену 1bв аналогічнихумовах приводить до функціоналізації двох сусідніх ОН груп макроциклу з утворенням сполук 3а-dв конформації конус з виходом 76-93% В ПМР спектрі калікс[4]арену протони OCH2 груп алкільного фрагмента є діастереотопними і дають два мультиплети при 3.86 і 4.05 м.д., котрі перетворюються в АВ спінову систему з константою 2JH-H 7 Гц при подавленні спін-спінової взаємодії сусідніх метиленових груп. На відміну від реакції в системі ДМФА - NaH, алкілування калікс[4]аренів, що містять трет-бутильні групи, в середовищі ДМСО – NaOH зупиняється на стадії утворення 1,2-діалкільованих продуктів 3a-d.

Розроблений метод алкілування в середовищі ДМСО - NaOH дозволяє отримати і тетралкоксикалікс[4]арени з трет.-бутильними групами 5 при використанні як вихідної речовини 25,27-діалкоксикалікс[4]арену 4a, який, на відміну від проксимально заміщеного калікс[4]арену 3а, легко реагує з алкілбромідами в цих умовах (схема 2).

1,2-Діалкоксикаліксарени взаємодією з хлористим алюмінієм були перетворені в моноалкоксикаліксарени 6 (схема 3). Цей метод може бути запропоновано як препаративний, оскільки пряме моноалкілування тетрагідроксикаліксарену приводить до суміші продуктів, з якої цільовий можливо вилучити тільки за допомогою хроматографії.

Таким чином, проведене дослідження дозволяє запропонувати алкілування в середовищі ДМСО – NaOH як препаративний метод синтезу тетраалкокси- та 25,26-діалкокси-трет.-бутилкалікс[4]аренів як альтернативу стандартному методу алкілування в середовищі ДМФА – NaH. Простота та безпечність процедури, регіоспецифічність реакцій, високий вихід сполук роблять цей метод достатньо перспективним.

Синтез ізоціанатів. Cилільована ціанурова кислота 7 реагує з хлорангідридами (ангідридами) карбонових кислот в присутності каталізатора тетрахлориду олова з утворенням трис(триацил)ізоціанурату (схема 4). Їх термоліз дає змогу отримати ізоціанати 9а-g з виходом 64-85%.

При взаємодії трифтороацетилізоціанату з п'ятихлористим фосфором утворюється 1,1-дихлоретилізоціанат 10, котрий був використаний для отримання ряду нових 1,1-біфункціональнозаміщених алкілізоціанатів 11-13.

Карбамоїлювання. Гідроксикаліксарени реагують тільки з високоелектрофільними ізоціанатами. Так, триметилацетилізоціанат 9gвже не реагує з гідроксикаліксаренами. Не вступає в реакцію також 1-біс(діетоксфосфоніл)-2,2,2-трифторетилізоціанат 13, який хоч і має три акцепторні групи біля вуглецевого атома, але є стерично утрудненим. 1,1-Дигалогеналкілізоціанати 10 та 11 хоча і реагують з дигідроксикаліксаренами, але виділити продукти реакції не вдається.

Реакцією тетрагідроксикалікс[4]арену 1a з надлишком трифторацетилізоціанату в присутності каталітичної кількості триетиламіну отримано тетракарбамат 14 (схема 5). Структуру каліксарену 14 доведено за допомогою спектроскопії ЯМР. Протони та атоми вуглецю метиленових містків макроциклу проявляються у вигляді синглетів при 3.67 м.ч. (ПМР) та 36.96 м.ч. (ЯМР 13С) відповідно, що дозволяє встановити конформацію тетрауретану 14 – 1,3-альтернат.

На відміну від тетрагідроксикаліксарену 1a, дистальні діалкоксикаліксарени 4a-cреагують з ацилізоціанатами з утворенням виключно монокарбаматів 15 (схема 6).

Ацилювання проходить в розчині бензену при кімнатній температурі в присутності надлишку ізоціанату. Виключно продукти моноприєднання утворюються і в жорсткіших умовах: в киплячому бензені та в присутності великого надлишку ізоціанату. Причину незвично низької реакційної здатності гідроксильної групи в отриманих монокарбаматах 15 встановлено за даними рентгеноструктурного дослідження. Як видно зі структури трихлоро-ацетилкарбамату 15b(рис.1), амінокарбонільний фрагмент та гідроксильна група утворюють міцні водневі зв'язки (довжина 2.8 Ǻ) з метоксильними групами. Таким чином, гідроксильна група просторово блокується метоксигрупами та карбаматним фрагментом, що і є причиною її пасивності в реакції ацилювання.

Монокарбамати 15,на відміну від тетракарбамату 14, є надзвичайно стійкими і не гідролізуються в кислих умовах, але легко відщеплюють уретановий фрагмент в лужних умовах з утворенням вихідних діалкоксикаліксаренів 4. Факт гідролітичної стійкості ацилкарбаматної групи в кислому середовищі дозволяє використовувати її як захисну для селективної функціоналізації каліксаренів. Наприклад, іпсо-нітрування каліксарену 15с азотною кислотою приводить до регіоселективного монозаміщення трет.-бутильної групи найбільш реакційноздатного феноксильного фрагменту (схема 7).

Після відщеплення карбаматної групи в лужних умовах і подальшому відновленні нітрогрупи на нікелі Ренея був отриманий моноамінокаліксарен 17.

Ізоціанатокаліксарени. Інший шлях отримання амінокарбонільних сполук полягає у введенні ізоціанатної групи на макроциклічну платформу. Ми розробили зручний препаративний метод синтезу ізоціанатокаліксаренів з легкодоступних каліксаренкарбонових кислот. За цим методом на першій стадії реакцією з хлористим тіонілом карбонові кислоти 18 перетворюють на хлорангідриди 19. Далі, в умовах модифікованої реакції Курціуса, в присутності каталітичної кількості тетрабутиламоній йодиду, отримують тетра- 20а та діізоціанати 20b(схема 8).

Синтезовані тетра- 20а та діізоціанати 20b легко приєднують аміни. Реакції відбуваються у м'яких умовах в середовищі діетилового етеру. При цьому утворюються тетра- 21a-c та біскарбаміди 22a-c(схема 9).

Гемінальне розташування двох електрофільних атомів – азоту та кисню – біля атома вуглецю метиленової зв'язки робить метиленоксикарбаміди нестійкими до гідролізу. Для зменшення