ИЗУЧЕНИЕ РЕАКЦИИ
НИТРОЗИРОВАНИЯ ЦИКЛИЧЕСКИХ a,b-НЕНАСЫЩЕННЫХ
ОКСИМОВ.
Диссертация на соискание учёной степени кандидата химических наук по специальности 02.00.03 (органическая химия)
Защита состоялась 26 декабря 1997 года
Работа выполнена в
Лаборатории терпеновых соединений
Новосибирского института органической химии СО
РАН, научный руководитель - д.х.н. Ткачёв Алексей
Васильевич.
Актуальность работы. Реакция нитрозирования является одним из распространённых методов окисления органических соединений, так как позволяет получать разнообразные азотистые производные, содержащие нитрозо-, нитро- и оксимную группы, а также широко используется в синтезе a-аминокетонов, a-дикетонов, аминокислот и многих других классов органических веществ. Известные превращения a,b -ненасыщенных оксимов в условиях нитрозирования в 1,2-диазолы и 1,2-оксазолы представляются перспективным способом введения гетероциклических фрагментов в сложные молекулы. Однако реакция нитрозирования изучена для очень ограниченного круга непредельных оксимов - только на примере ациклических соединений. Совершенно неизученным остаётся поведение циклических a , b -непредельных оксимов с фиксированной S-цис- и S-транс-конфигурацией диеновой системы, в том числе таких веществ, как оксимы терпенового происхождения. Будучи легко доступными соединениями и обладая при этом сложными углеродными остовами, такие оксимы представляют собой благодатные объекты для исследования, так как могут стать исходными веществами для получения целой гаммы азотсодержащих производных терпенового ряда, практический интерес к которым очень велик.
Цель работы. - изучение превращений циклических a,b -ненасыщенных оксимов в условиях реакции нитрозирования для выявления особенностей их поведения в сравнении с ациклическими соединениями. Решение поставленной задачи подразумевает определение зависимости типа конечных продуктов от строения исходных молекул, в том числе и от стереохимических факторов, а также определение степени влияния условий нитрозирования на ход реакции.
Научная новизна и практическая ценность работы. Исследованы превращения ряда циклических терпеновых a,b -ненасыщенных оксимов с фиксированной S-цис- и S-транс-конфигурацией диеновой системы под действием нитрозирующих систем нитрит натрия—уксусная кислота и нитрит натрия—уксусная кислота—метанол. Показано, что большинство продуктов превращения циклических оксимов являются новыми для реакции нитрозирования и совершенно не свойственны для реакций ациклических соединений. Непредельные оксимы - производные ряда 2-метил-2-циклогексенона - при действии нитрита натрия в уксусной кислоте и в смеси уксусная кислота-метанол претерпевают совершенно различные превращения: в первом случае наблюдается окисление с образованием непредельных нитроацетатов двух структурных типов, во втором - нитрование двойной C=C связи, приводящее к a,b -ненасыщенным b -нитрооксимам. Процесс образования изомерных нитроацетатов подчиняется конформационному контролю, который реализуется на стадии образования промежуточных нестабильных соединений. Предложены обоснованные схемы механизмов образования необычных для реакции нитрозирования продуктов.
Реакция оксиминосоединений 3-метил-2-циклогексенового ряда мало восприимчива к изменению условий нитрозирования: и в уксусной кислоте, и в смеси уксусная кислота-метанол в основном происходит процесс дезоксимирования с образованием соответствующих кетонов.
На ход превращений оксимов с экзо-циклической 1,1-дизамещённой двойной С=С связью не оказывает влияния син/анти-изомерия оксимино-группы, что в корне отличает поведение этих соединений от ациклических субстратов. Кроме того, S-цис-конфигурация азадиеновой системы оксимов не является достаточным условием для протекания гетероциклизации, осуществить которую удаётся только при использовании значительного избытка нитрозирующего агента, но при этом наблюдается образование продуктов глубокого окисления.
Показана возможность использования циклических a,b -ненасыщенных оксимов для полу-чения в одну стадию бифункциональных нитросоединений - непредельных нитроацетатов и b-нитрооксимов, а также предложен способ синтеза ряда пиразольных производных на основе оксимов с пинановым и кариофиллановым углеродными скелетами.
Объём и структура работы.
Диссертация изложена на 128 страницах
машинописного текcта и состоит из введения,
обзора опубликованных до 1996 года литературных
данных по теме “Окислительные превращения a,b -ненасыщенных
оксимов”, обсуждения результатов,
экспериментальной части, выводов, списка
цитируемой литера-туры из 160 наименований и
приложения в виде таблиц данных спектров ЯМР.
Диссертация содержит 56 схем, 15 таблиц и 2 рисунка.
Обсуждение результатов и экспериментальная
часть содержат следующие разделы:
Изучение реакции нитрозирования циклических a,b-ненасыщенных оксимов.
Нитрозирование в ледяной уксусной кислоте.
Нитрозирование в метаноле.
Особенности нитрозирования оксимов с экзо-мети-леновой C=C связью.
Экспериментальная часть.
Синтез a,b-непредельных оксимов.
Нитрозирование a,b- ненасыщенных оксимов в уксусной кислоте.
Нитрозирование a,b- ненасыщенных оксимов в метиловом спирте.
Дополнительные экспериментальные методики.
Выводы.
- оксимы с фрагментом 2-метил-2-циклогексенона при действии нитрита натрия в уксусной кислоте превращаются в непредельные нитроацетаты двух структурных типов - производные 1-ацетокси-2-метил-3-нитроциклогексена и 1-ацетоксиметил-2-метил-3-нитроциклопентена;
- эти же оксимы при действии нитрита натрия в метанольном растворе в присутствии уксусной кислоты подвергаются нитрованию по b -положению диеновой системы с образованием a,b -ненасыщенных b-нитрооксимов;
- соединения ряда 3-метил-2-циклогексенона и в уксусной кислоте, и в метаноле в присутствии уксусной кислоты под действием нитрита натрия претерпевают окислительное дезоксимирование с образованием соответствующих ненасыщенных кетонов.
Основные результаты исследований изложены в следующих работах: