ПЕТУХОВ ПАВЕЛ
АНАТОЛЬЕВИЧ
630090 Новосибирск, Проспект
Академика Лаврентьева 9, Новосибирский институт
органической химии СО РАН, тел. (3832) 344855, e-mail: petukhov@nioch.nsc.ru
НОВЫЕ РЕАКЦИИ
НИТРОЗОХЛОРИДОВ И a-АМИНООКСИМОВ ТЕРПЕНОВОГО РЯДА
Диссертация на соискание ученой
степени кандидата химических наук по
специальности 02.00.03 (органическая химия)
Защита состоялась 4 марта 1998
года
Работа выполнена в Лаборатории
терпеновых соединений Новосибирского
института органической химии СО РАН, научный
руководитель - д.х.н. Ткачёв Алексей Васильевич.
Актуальность темы. aАминооксимы и
нитрозохлориды терпенового ряда представляют
собой два больших класса органических
соединений и известны с конца XIX века. Многие
терпеновые соединения содержат двойную связь, и
выполнение несложных экспериментальных
процедур позволяет превратить их сначала в
нитрозохлориды, а затем - в aаминооксимы. Зачастую aаминооксимы хорошо кристаллизуются, и
исторически сложилось так, что эти соединения
широко использовались в качестве
характеристических производных для
идентификации маслообразных и жидких природных
терпенов.
Природные терпены, выделяемые в
больших количествах из возобновляемого
растительного сырья, представляют собой
недорогой источник оптически активных
соединений, которые могут служить исходным
материалом для синтеза новых интересных
соединений. Несмотря на то, что методы
превращения терпенов в нитрозохлориды и aаминооксимы хорошо
разработаны, в настоящее время известно не так
много примеров использования нитрозохлоридов
терпенового ряда в органическом синтезе, а
синтетическое применение терпеновых aаминооксимов
ограничивается проведением фрагментации
Бекмана с образованием wкетонитрилов, на которых основываются
дальнейшие превращения. Причина этого
заключается в особенностях строения
нитрозохлоридов и аминооксимов терпенового
ряда, из-за которых протекание одних типов
реакций значительно облегчено, а других -
затруднено в сравнении с простейшими
производными алифатического ряда.
Противоречие между доступностью
терпеновых нитрозохлоридов и aаминооксимов разнообразного строения в
оптически активной форме и недостаточной
изученностью синтетического применения этих
соединений стимулировало данное исследование.
Цель работы - поиск и
исследование новых путей трансформации и
применения в органическом синтезе
нитрозохлоридов и aаминооксимов
терпенового ряда.
Научная новизна и значимость. Показано,
что реакция нитрозохлоридов с 1,2ароматическими
диаминами протекает стереоселективно и приводит
к новой группе частично гидрированных феназинов
- гексагидрофеназинам, а обычные продукты
взаимодействия нитрозохлоридов с аминами - aаминооксимы не были
обнаружены в реакционной смеси. В отличие от
ароматических диаминов, алифатические диамины -
этилендиамин, гексаметилендиамин и пиперазин
реагируют с нитрозохлоридами из (+)3карена и
пинена с образованием диаминодиоксимов
(бисаминооксимов) и диаминооксимов. На примере
комплексообразования (Е)-оксима
N,N-диметиламинокаранона-4 с Pt(II) и Zn(II)
продемонстрирована возможность изменения
наиболее стабильной конформации карбоцикла
терпенового фрагмента. Показана возможность
синтеза новых макроциклических соединений из
бисаминооксимов ряда (+)3карена по известной
реакции сдваивания оксимов в условиях
межфазного катализа. Найден приемлемый метод
дезоксимирования терпеновых аминооксимов под
действием солей трехвалентного титана,
позволяющий с хорошим выходом получать
соответствующие aаминокетоны.
Найдены и изучены новый восстановительный
вариант фрагментации Бекмана aаминооксимов и перегруппировка
-гидроксиламинооксимов протекающие под
действием боргидрида натрия в ацетонитриле.
Выяснено, что решающую роль в этих реакциях
играет растворитель - восстановительная
фрагментация и перегруппировка возможны
исключительно в присутствии алифатического
нитрила, в других растворителях реакция не идет.
С использованием восстановительной
фрагментации Бекмана разработан удобный способ
превращения aаминооксимов
терпенового и нетерпенового строения в
соответствующие w-аминонитрилы.
Апробация работы. Результаты
проведенных исследований получили признание
научного сообщества: автор был удостоен
Государственной премии РФ в области науки и
техники для молодых ученых в 1995 году (совместно с
А.М. Чибиряевым и С.А Бакуновым за цикл работ "Азотсодержащие
производные природных терпеноидов: подходы к
синтезу и перспективы использования") и
приглашен с устным докладом на 10 Международную
конференцию по органическому синтезу (ICOS 10, г.
Бангалор, Индия, 1994).
Публикации. По теме
диссертации опубликовано 6 статей и 5 тезисов
докладов на международных конференциях.
Объем и структура работы.
Диссертация изложена на 114 страницах
машинописного текста и состоит из введения,
обзора опубликованных до 1998 года литературных
данных по теме "Синтез и реакции
аминооксимов", обсуждения результатов,
экспериментальной части, выводов, списка
цитируемой литературы из 158 наименований.
Диссертация содержит 54 схемы, 9 таблиц и 23
рисунка.
ОСНОВНОЕ
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Новые реакции
нитрозохлоридов и аминооксимов терпенового ряда
В литературном обзоре рассмотрены синтез и
реакции нитрозохлоридов и -аминооксимов.
1. Реакция
нитрозохлоридов с ароматическими
ортодиаминами
2. Реакция
нитрозохлоридов с этилендиамином,
гексаметилендиамином и пиперазином
3. Получение
комплексов аминооксимов с Pt(II) и Zn (II)
4. Синтез
макроциклов из бисаминооксимов
5. Реакция
дезоксимирования аминооксимов
6. Реакция
аминооксимов с боргидридом натрия в
ацетонитриле
7. Реакция
гидроксиламинооксимов с боргидридом натрия в
ацетонитриле
8. Выводы
- Исследованы новые реакции
нитрозохлоридов терпенового ряда с
ароматическими и алифатическими диаминами,
реакции терпеновых аминооксимов с солями
переходных металлов, боргидридом натрия и
реакция алкилирования диаминодиоксимов в
условиях межфазного катализа. Строение и
стереохимия всех новых соединений установлены
при помощи спектральных методов (ЯМР, УФ,
ИКспектроскопия, масс-спектрометрия и
рентгеноструктурный анализ) в сочетании с
конформационным анализом, выполненным с
применением молекулярно-механических и
полуэмпирических квантово-химических расчетов.
- Показано, что нитрозохлориды
по-разному реагируют с алифатическими и
ароматическими диаминами. При взаимодействии
нитрозохлоридов - производных
метилциклогексена, (+)-3-карена и лимонена с ортофенилендиамином
и триаминобензолом с выходом 48-66% образуются
соединения ряда
4а-метил-1,2,3,4,4а,5-гексагидрофеназина - новой
группы частично гидрированных феназиновых
производных. Взаимодействие нитрозохлоридов,
полученных из (+)3карена и пинена, с
этилендиамином, гексаметилендиамином и
пиперазином приводит к образованию
диаминодиоксимов и диаминооксимов с выходами
20-36% и 75-85% соответственно.
- Синтезированы хелатные моноядерные
комплексы (Е)-оксима
N,N-диметиламинокаран-4-она с PtCl2 и ZnCl2 и
показано, что за счет комплексообразования
происходит существенная деформация карбоцикла,
который приобретает ваннообразную форму, не
характерную для молекул свободных, не связанных
в комплекс, аминооксимов ряда (+)-3-карена.
- На примере бисаминооксимов из
(+)-3-карена показано, что при взаимодействии этих
соединений с хлористым метиленом в условиях
межфазного катализа происходит "сшивка"
концевых фрагментов молекулы по оксимным
группам и образование макроциклических
соединений с выходом 16-60%. Синтезированы первые
представители нового класса хиральных
макроциклов, содержащих два бициклических
терпеновых фрагмента и гетеромакроциклические
фрагменты
1,12-диокса-2,5,8,11-тетраазациклотридека-2,10-диена и
1,16диокса-2,5,12,15-тетраазациклопентадека-2,14-диена.
- Найден простой способ получения
терпеновых замещенных кетонов с высоким
выходом (65-89%) в результате обработки замещенных
оксимов солями Ti(III). Обнаружено, что
использование большого избытка соли Ti(III) в
реакциях с аминооксимами приводит к
восстановительному дезаминированию и
образованию соответствующих насыщенных
терпеновых кетонов.
- Обнаружено, что аминооксимы под
действием боргидрида натрия при нагревании в
присутствии алифатических нитрилов
подвергаются восстановительной фрагментации
Бекмана и превращаются в аминонитрилы и их
комплексы с бораном с суммарным выходом 3387%.
Продемонстрировано, что найденная реакция имеет
общий характер и является простым методом
синтеза аминонитрилов разнообразного строения.
В точно таких же условиях терпеновые
гидроксиламинооксимы перегруппировываются в
циклические амидоксимы. Установлено, что как
реакция восстановительной фрагментации
аминооксимов, так и перегруппировка
гидроксиламинооксимов под действием
боргидрида натрия протекает только в
присутствии алифатического нитрила, и дано
объяснение особой роли алифатического нитрила в
этих процессах.
Основные результаты исследований
изложены в следующих работах:
- Petukhov, P.A.; Tkachev, A.V. Reductive Beckman's Type Fragmentation
of a-Amino Oximes by Sodium Borohydride: A New Synthetic Pathway to -Amino Nitriles // SynLett.
- 1993. - N. 8. - P. 580.
- Tkachev, P.A. Petukhov, S.N. Konchenko, S.V. Korenev, M.A. Fedotov,
Y.V. Gatilov, T.V. Rybalova, O.A. Kholdeeva. Optically Active Zn(II) and Pt(II) Complexes
of the 3-Carene Type alpha-Amino Oxime // Tetrahedron: Asymmetry. - 1995. -
V. 6. - P. 115-122.
- Petukhov, A.V. Tkachev. Synthesis of Terpenic -Amino Ketones // Mendeleev
Communications. - 1996. - N. 2. - P. 64-65.
- Petukhov, P.A., Denisov A. Yu., Tkachev A.V. Rearrangement of
-Hydroxylamino Oximes to Cyclic Amidoximes by the Action of Sodium Borohydride // Tetrahedron.
- 1997. - V. 53. - P. 2527-2534.
- Petukhov, P.A., Tkachev, A.V. Sodium Borohydride in an Acetonitrile
Medium: Efficient Reagent for Reductive Beckmann Type Fragmentation of alpha-Amino Oximes
// Tetrahedron. - 1997. - V. 53. - P. 2535-2550.
- Petukhov, P.A., Tkachev, A.V. Synthesis of Chiral Hexahydrophenazines
by Treatment of Dimeric Nitrosochlorides with 1,2-Diaminoarenes // Tetrahedron. - 1997.
- V. 53. - P. 9761-9768.
- Petukhov P.A., Denisov A.Yu., Tkachev A.V. Synthesis of New
Aza-Derivatives of -Pinene and 3-Carene // Abstracts of Papers of the XV Conference on
isoprenoids. - Zakopane, Poland. - 1993. - P.41.
- Petukhov P.A., Tkachev A.V. Sodium Borohydride in an Acetonitrile
Medium: an Efficient Reagent for Reductive Beckman's Fragmentation // Abstracts of
Papers of the 10 International Conference on Organic Synthesis. - Bangalore,
India. - 1994. - P. 108.
- Tkachev A.V., Petukhov P.A., Konchenko S.N., Korenev S.V., Fedotov
M.A., Gatilov Y.V., Rybalova T.V., Kholdeeva O.A. New Optically active Zn(II) and Pt(II)
complexes // Abstracts of Papers of the 10 International Conference on Organic
Synthesis. - Bangalore, India. - 1994. - P. 136.
- . Kholdeeva O.A., Zamaraev K.I., Petukhov P.A., Tkachev A.V. Alkene
Epoxidation Catalyzed by Novel Terpenoid-Based Transition Metal Complexes // Abstract
of Papers of II Conference. Modern Trends in Chemical Kinetics and Catalysis.
-Novosibirsk, Russia. - 1995. - P. 244.
- . Petukhov P.A., Tkachev A.V. Synthesis of New Chiral Macrocycles
under Phase-Transfer Conditions // Abstract of Papers of International Symposium Phase
Transfer Catalysis: mechanism and application in organic synthesis. - Sant-Petersburg,
Russia. - 1997. - P.61-63.

[ Вернуться ] [ Поиск ] [ Начальная страница ] [ Гостевая книга ]