Карцев В.Г. - Избранные методы синтеза и модификации гетероциклов. Том 1 (2003)(ru)

СЕРИЯ МОНОГРАФИЙ I N T E R B I O S C R E E N

ИЗБРАННЫЕ МЕТОДЫ СИНТЕЗА И МОДИФИКАЦИИ ГЕТЕРОЦИКЛОВ

Под редакцией В.Г. Карцева

Том 1

УДК 547.7/.8:615.011 ББК 24.23

Авторский знак X=46

Избранные методы синтеза и модификации гетероциклов / Под редакцией В.Г. Карцева. – М.: IBS PRESS

[e-mail]

ISBN 5-93584-011-1

IBS PRESS, 2003

Главный редактор

Карцев В.Г.

Редакционная коллегия

Андронати С.А.	(Украина)
Ахрем А.А.	(Беларусь)
Белецкая И.П.	(Россия)
Влад П.Ф.	(Молдова)
Зефиров Н.С.	(Россия)
Еляков Г.Б.	(Россия)
Катрицкий А.Р.	(США)
Кухарь В.П.	(Украина)

Лозинский М.О.	(Украина)
Лукевиц Е.Я.	(Латвия)
Минкин В.И.	(Россия)
Тартаковский В.А.	(Россия)
Толстиков Г.А.	(Россия)
Трофимов Б.А.	(Россия)
Чупахин О.Н.	(Россия)

Региональные члены редколлегии

Адекенов С.М.	(Казахстан)
Аветисян А.А.	(Армения)
Граник В.Г.	(Россия)
Григорьев И.А.	(Россия)
Довлатян В.В.	(Армения)
Кемертелидзе Э.П.	(Грузия)
Костяновский Р.Г.	(Россия)

Лахвич Ф.А. Поройков В.В. Пралиев К.Д. Хиля В.П.

Чарушин В.Н. Шахидоятов Х.М. Юнусов М.С.

(Беларусь) (Россия) (Казахстан) (Украина) (Россия) (Узбекистан) (Башкирия)

Ответственный секретарь	Семенова Л.Ф.
Редакторы	Краснов К.А.
	Шекк Ю.Б.
	Серков И.В.
	Лаврентьев И.П.

Компьютерная верстка	Закиева И.С.
Компьютерный отдел	Кулакова М.А.
	Поляков С.В.
	Фокина С.В.

Введение

Настоящий том открывает серию монографий, посвященную современным аспектам химии гетероциклических соединений по результатам научных исследований, полученным за последнее время в университетах и академических институтах России, Украины, Белоруссии и других республиках Содружества Независимых Государств и стран Балтии, которые, несмотря на разделение государственными границами, объединены многими годами тесного сотрудничества и общностью химических школ.

Первый том серии представляет собой сборник тематических обзоров, посвященных синтезу и изучению свойств азотсодержащих гетероциклов, а также некоторым аспектам их биологической активности.

В последний раздел издания включены также описания 80 наиболее интересных методов синтеза и модификации азотистых гетероциклов, разработанных учеными СНГ за последние годы.

Редакционная редколлегия благодарна всем авторам за участие в монографии и сотрудничество.

Планируется, что следующее издание (2-й том) будет посвящено избранным методам синтеза и модификации кислород- и серусодержащих гетероциклов.

Предполагается также посвятить отдельные издания этой серии химии и биологи-

ческой активности различных классов природных соединений и их синтетических аналогов.

Я хотел бы выразить надежду на то, что эта новая серия монографий привлечет к себе внимание зарубежных ученых и их участие в последующих изданиях.

Идея публикации этой серии предложена компанией InterBioScreen и Фондом "Научное партнерство", являющихся лидерами исследовательских программ по направленному синтезу новых органических соединений, а также модификации природных соединений в рамках международного сотрудничества с университетами и фармацевтическими, агрохимическими и биотехнологическими компаниями. InterBioScreen является и главным спонсором настоящего издания.

Надеюсь, что материалы этой книги будут интересны и полезны самому широкому кругу читателей – ученым, работающим в области органического синтеза, медицинской химии, химии природных соединений, а также студентам и аспирантам соответствующих профилей.

Виктор Карцев Вице-президент InterBioScreen

Председатель Правления Фонда "Научное партнерство"

Оглавление

Анисимова Н.А., Дейко Л.И., Берестовицкая В.М.
Производные пиразолинкарбоновых кислот:
Получение и химические превращения....................................................................	7
Ахрем А.А., Гулякевич О.В., Михальчук А.Л.
Синтез конденсированных производных хинолизина аннелированием
циклических оснований Шиффа: Реакции [3+3]-циклоконденсации ....................	22
Глушков В.А.
3-Бензазепины.............................................................................................................	44
Голиков А.Г., Кривенько А.П., Решетов П.В.
Методы стереонаправленного синтеза моноциклических
и аннелированных N-гидроксиалкилпиперидинов..................................................	65
Грандберг И.И.
Индолилалкиламины и родственные структуры из γ- и
δ-галогенкарбонилов и арилгидразинов ...................................................................	79
Граник В.Г., Рябова С.Ю., Головко Т.В.
Гетероциклизация производных индоксила и оксиндола.......................................	91
Демченко А.М., Лозинский М.О.
Синтез и свойства гетероциклических N-ариламидинов........................................	118
Десенко С.М., Чебанов В.А., Колос Н.Н., Орлов В.Д.
Циклокондесация ароматических и гетероароматических
1,2-диаминов с α,β-непредельными карбонильными соединениями.....................	140
Дяченко В.Д., Роман С.В.
Нафтиридины: Химия и биологическая активность................................................	167
Егорова А.Ю., Тимофеева З.Ю.
Синтез пиррол-2-онов.................................................................................................	181
Иванов Э.И.
Химия циклогомологов ксантинов............................................................................	200
Клочкова И.Н., Семенова Н.Н.
Пергидроазолы и пергидроазины: Синтез и области применения.........................	213
Ковтуненко В.А., Кисель В.М.
Успехи химии конденсированных хиназолинов......................................................	232
Избранные методы синтеза и модификации гетероциклов, том 1	5

Козьминых В.О., Козьминых Е.Н.
Ацилпировиноградные кислоты в синтезе азотсодержащих
гетероциклических соединений.................................................................................	255
Коротких Н.И., Раенко Г.Ф., Киселев А.В., Книшевицкий А.В.,
Швайка О.П., Каули А.Г., Джонс Дж.Н., Макдональд Ч.Л.Б.
Синтез стабильных гетероароматических карбенов ряда
бензимидазола и 1,2,4-триазола и их прекурсоров..................................................	279
Кочергин П.М., Дружинина А.А.
Синтез производных пирролсодержащих гетероароматических
систем с мостиковым атомом азота...........................................................................	300
Краснов К.А.
Барбитуровые кислоты в синтезе новых гетероциклических систем:
1. Синтез азагетероциклов .........................................................................................	314
Михалева А.И., Шмидт Е.Ю.
Двухстадийный синтез пирролов из кетонов и ацетиленов
по реакции Трофимова...............................................................................................	349
Михалёнок С.Г., Кузьменок Н.М., Звонок А.М.
Алкалоиды ряда пирроло[1,2-b]пиразола: Синтез витасомнина
и его структурных аналогов.......................................................................................	369
Серов А.Б., Карцев В.Г., Александров Ю.А.
Илиды азотистых оснований в реакциях 1,3-диполярного
циклоприсоединения ..................................................................................................	393
Толстиков Г.А., Дембицкий В.М., Толстикова Т.Г., Шульц Э.Э.
Эпибатидин и проблема неопиоидных анальгетиков..............................................	418
Шихалиев Х.С., Фалалеев А.В., Крыльский Д.В.
Гуанидины в синтезе азагетероциклов .....................................................................	450
Шкляев Ю.В.
Синтез 3,3-диалкилпроизводных 3,4-дигидроизохинолина....................................	478
Шкляев Ю.В., Глушков В.А.
1-Замещенные 3,3-диалкил-3,4-дигидроизохинолины
как нуклеофильные и электрофильные реагенты....................................................	493
Избранные методики........................................................................................	513–617
Авторский указатель........................................................................................	618–620

6	Серия монографий InterBioScreen

Производные пиразолинкарбоновых кислот: Получение и химические превращения

Анисимова Н.А.1, Дейко Л.И.2, Берестовицкая В.М.2

1Горно-Алтайский государственный университет 649700, Республика Алтай, Горно-Алтайск, ул. Ленина, 1

2Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена 191186, Санкт-Петербург, наб. р. Мойки, 48

Повышенный интерес к производным пиразолина связан с широким спектром практически полезных свойств этих соединений, многие из которых используются в медицине, промышленности и сельском хозяйстве [1, 2]. Многочисленные литературные данные по химии этих гетероциклов имеют разрозненный характер и посвящены, как правило, узким группам различных функционально-замещенных производных. При этом по химии одной из важнейших групп производных пиразола, пиразолинкарбоновым кислотам, анализ имеющихся публикаций в литературе отсутствует. Предлагаемый обзор обобщает материалы, касающиеся способов получения и реакционной способности пиразолинкарбоновых кислот.

Синтез эфиров пиразолинкарбоновых кислот

Основным методом синтеза эфиров пиразолинкарбоновых кислот является реакция 1,3-диполярного циклоприсоединения алифатических диазосоединений 2 (ДС) к активированным олефинам, например, к эфирам непредельных карбоновых кислот 1. Эти процессы протекают при температуре 0±5°С, приводя, как правило, к ∆-1 или ∆-2 пиразолинам с количественным выходом [3–5].

Значительное число производных этого ряда (3–13) было получено в работах [6–8] (схемы 1, 2). Циклоприсоединение диазосоединений к активированным олефинам протекают согласно правилу Ауверса, которое было установлено на основе изучения взаимодействия ДС с эфирами малеиновой, фумаровой кислот и их алкилпроизводными [9, 10]. Изучение строения образующихся производных пиразолина 3–7 показало, что реакции присоединения протекают стереоспецифично, c сохранением относительной исходной конфигурации заместителей

[11–15] (табл. 1).

Схема 1

R3	OMe
R2	O
	R1		R2	R3		R2	R3
	1
		MeO C			R4	R1 = H MeO C	R4
	0±10°C
R5	+	2				2	N R5
		R1	N N		R5	N
	+						H
R4	N N
	2		3, 6			4, 5, 7, 8

Избранные методы синтеза и модификации гетероциклов, том 1

7

Таблица 1. Производные пиразолинкарбоновых кислот 3–13, полученные взаимодействием диазосоединений с эфирами акриловой, малеиновой, фумаровой кислот и их производных*

	R1	R2	R3	R4		R1	R2	R3	R4	R5
3а	Me	СО2Н	Н	Н	8f	–	Me	СО2Ме	Ph	Ph
3b	Me	Me	СО2Ме	Н	8g	–	b	Me	Ph	Ph
3c	Me	СО2Ме	Ме	Н	9a	Me	H	H	H	H
3d	Me	Me	СО2Me	Me	9b	Me	Me	H	H	Me
3e	Me	СО2Ме	Me	Me	9c	Me	Me	H	H	Me
4a	–	СО2Ме	Me	Н	9d	Me	H	H	Me	H
4b	–	Me	СО2Ме	H	9e	Me	H	Me	H	H
4c	–	Me	СО2Ме	Me	10а	СО2Ме	H	H	H	H
4d	–	СО2Ме	Me	Me	10b	СО2Et	H	Me	H	H
5a	–	H	СО2Ме	H	10c	CN	H	H	H	H
5b	–	H	СО2Et	H	11a	N3	H	H	H	H
5c	–	CO2H	H	H	11b	N3	Me	H	H	H
5d	–	СО2Ме	H	H	11c	N3	Et	H	H	H
5е	Et	H	СО2Ме	H	12a	–	H	H	H	H
6	Me	H	СО2Ме	a	12b	–	Me	H	H	H
7	–	H	СО2Ме	СО2Ме	12c	–	H	H	H	Me
8a	–	СО2Ме	H	Ph	12d	–	H	Me	H	Me
8b	–	H	СО2Ме	Ph	12e	–	H	Me	H	CO2Et
8c	–	Me	СО2Ме	Ph	12f	–	Me	H	H	СО2Ме
8d	–	СО2Ме	Me	Ph	12g	–	H	H	H	СО2Ме
8e	–	Me	СО2Ме	NC1Ph	13	Me	H	СО2Ме	c	–

*Для соединений 3–8e R5 = H; а: 6 R4 = CH2СО2Ме, b: 8g R2 = СО2Ме, c: 13 R4 = СО2Ме

Образование пиразолина 4а (77%) было зафиксировано и в условиях проведения реакции в присутствии катализатора (Pd) [16].

На примере взаимодействия алкильных [13] и арильных [17, 18] производных фумаровой кислоты с фенил- и дифенилдиазометаном, показано образование син- и анти-изомеров пиразолинов 8а–g. В работах [14, 19] была выявлена зависимость скорости реакции присоединения ДС от степени замещения кратной связи в ряду производных акриловой кислоты. На основе изучения кинетики было установлено, что эфиры акриловой кислоты 1, как диполярофилы, в реакциях циклоприсоединения значительно более активны (на 3–4 порядка), чем соответствующие алкил- и фенилзамещенные алкены. Также было показано, что транс-изомеры акриловой кислоты проявляют повышенную реакционную способность по сравнению с цис- изомерами [14].

8	Серия монографий InterBioScreen

Особенности влияния заместителей (алкильных, арильных, карбонильных и др.) на реакционную способность ДС (в качестве диполей) и С=С двойной связи в реакциях 1,3-диполярного циклоприсоединения были исследованы в работе [20].

Данные по изучению механизма этих реакций [21–25] позволяют предполагать, что циклизация осуществляется через промежуточный цвиттер-ион и приводит, в зависимости от природы заместителей в молекулах алкена 1 и ДС 2, к образованию изомерных ∆-1 или ∆-2 пиразолинов 9–11 и 12, 13, соответственно.

Cхема 2

R2

R3

R3 OMe

N

MeO2C

R4

N R5

N

N+

R2

O

R4

R5

R2

R3

R1 = H

H

∆-2

1

R1

12

R2

R3

+

R1

R4

−

R5

O

−

R1

MeO2C

R5

+

N

N

N

N

OMe

R5 = H

R4

2

∆-1

R2

R3

9−11

R1

R4

MeO2C N

N

H

13

∆-2

Присоединение диазометана к производным акриловой кислоты, таким как N-ацетиламиноакрилаты (СН2С12, 0°С) протекает также эффективно, позволяя получать соответствующие аминокислоты пиразолинового ряда 14а [26].

С использованием различных диазосоединений и ненасыщенных аминокислот (дегидроаланина, дегидрофенилаланина, дегидроглутаминовой кислоты) был получен ряд аналогичных N-замещенных пиразолинов 14, 16, 17, 19–21 (табл. 2) [27–43], которые впоследствии, как и пиразолины 11а–c, были с успехом использованы для синтеза соответствующих аминокислот циклопропанового ряда.

Интересно отметить, что замена растворителя СН2С12 на более полярный СНС13 позволяет в этой реакции наряду с ∆-1 пиразолином 14а получить эфир циклопропанкарбоновой аминокислоты 15 [32] (cхема 3), а использование алкилдиазоацетатов [33] вместо диазоалканов приводит к увеличению выхода циклопропановых производных 18a, b до 70%.

Избранные методы синтеза и модификации гетероциклов, том 1

9

Схема 3

R3

OMe

+N N

R2

O

R4

R2 R3

R1

NH

1

a

MeO2C

R4

+

R2

R3

HN

+

−

− O

N

N

N

N

HN

R1

∆−1

R4

2

R1

OMe

14, 16

b

−N2

H

R4

R2

R3

MeO2C N

R1

R2

R4

R3

CO2Me

MeO2C

R4

N

N

HN

N

N

R2

NH

R1

H

R1

H

∆−2

21

15, 18a, 18b

17a, 17b, 19, 20

15 R1 = Ac, R2 = R3 = R4 = H

18a R2 = R4 = H, R3 = CO2Me

18b R3 = R4 = H, R2 = CO2Me

Таблица 2. Синтез аминопроизводных пиразолинкарбоновых кислот 14, 16, 17,

19–22 [26–43]

	R1	R2	R3	R4	В		R1	R2	R3	R4	В
14а	Ас	Н	Н	Н	90	19d	Ac	n-MePh	H	H	98
14b	Вос	Н	Н	Н	89	19e	Ac	n-C1Ph	H	H	96
14c	Вос	Н	Н	Ме	96	19f	Ac	n-NO2Ph	H	H	99
14d	Вос	Н	Н	Et	59	20a	OCPh	Ph	H	H	98
14e	Вос	Н	Н	iPr	98	20b	OCPh	H	Ph	H	98
14f	Вос	Н	Н	Ph	92	20c	OCPh	n-MeOPh	H	H	86
16	Bz	Н	*	Н	90	20d	OCPh	n-MePh	H	H	80
17a	Ac	H	H	CO2Me	90	20e	OCPh	n-C1Ph	H	H	85
17b	Ac	H	H	CO2Et	90	20f	OCPh	n-NO2Ph	H	H	85
19a	Ac	Ph	H	H	98	20g	OCPh	H	Ph	H	90
19b	Ac	H	Ph	H	98	21a	Ac	Ph	H	CO2Me	50
19с	Ас	*	H	H	99	21b	Ac	Ph	H	CO2Et	50

В – выход, %

*Для соединений 16 R3 = CH2CO2Me, 19с R2 = n-MeOPh

10	Серия монографий InterBioScreen