Исследование свойств продуктов циклизации алициклического 1,5,9-трикетона (стр. 3 из 5)
Сначала эту реакцию мы провели также с формиатом аммония в диметиловом эфире диэтиленгликоля (диглим), со смесью карбоната аммония и 85 % муравьиной кислоты в диглиме при микроволновом облучении. При этом было выделено исходное соединение в очищенном виде. В диглиме происходит перекристаллизация соединения 5. Его сложно перекристаллизовать из других растворителей, так как в этом случае образуется продукт, не дающий узкого интервала температуры плавления, что объясняется примесью продуктов дециклизации. И именно неудавшаяся реакция Лейкарта в диглиме помогла найти идеальный растворитель для перекристаллизации. В условиях классической реакции Лейкарта (HCONH2, HCOOH, при нагревании) нами были выделены три новых гетероциклических соединения.
Реакция проводилась при 160-175 °С в формамиде с 85-%-ной муравьиной кислотой. Мы учитывали, что в растворе при нагревании соединение 5 может существовать в виде смеси промежуточных продуктов циклизации (схема 5), содержащих карбонильные группы, а потому можно было ожидать образования разнообразных соединений.
После проведения реакции мы получили трехкомпонентную смесь, из которой с 60 % выходом выкристаллизовывалось соединение 23. Оставшийся фильтрат по данным ГЖХ-МС состоял из смеси соединений 24 и 25 в соотношении 1:2 и примеси соединения 23. После отгона формамида и разбавления остатка водой выпадал осадок соединения 24 (М 303), а после экстракции водного раствора выделили соединение 25 с выходом около 2 %.
Соединение 25 (М 287) является основным продуктом при проведении реакции Лейкарта с расплавом трикетона 2 (выход более 70 % по данным ГЖХ-МС) и представляет собой смесь более 7 стереоизомеров с преимущественным содержанием двух из них (40 %) в соотношении (в %) 30:70.
Структуры полученных соединений 23, 24, 25 установлены на основании ГЖХ-МС, ИК и ЯМР 1Н, 13С-спектроскопии.
21-формил-20-окса-21-азагексацикло[10.8.2.01,6.08,19.08,22.014,19]докозан (23).
Рис. 8. Хроматограмма и масс-спектр соединения 23.
 |
ИК спектр содержит широкую полосу поглощения при 3118 см-1. При снятии спектра с разбавлением картина не меняется, на основании чего мы считаем, что эта полоса соответствует NH-группе и связанной внутримолекулярной водородной связью ОН-группе.
Рис. 13. ИК спектр соединения 24 в CHCI3.
При помощи компьютерных расчетов нами была проведена 3D оптимизация (с использованием алгоритма CHARMM [29]). Группа –OH пространственно сближена с NH-группой и эмпирически рассчитанное расстояние между ними составляет 1,71 А. Это и приводит к прочной внутримолекулярной водородной связи.
В спектре ЯМР 1Н (d, м.д.) (рис. 14) содержится сигнал водорода при N-атоме при 6.83, исчезающий при снятии спектра с добавкой CD3OD.
В спектре ЯМР 13С (d, м.д.) (рис. 15) содержатся сигнал четвертичного углерода (С12), связанного с О-атомом при 76.56, двух третичных углеродов (С2, С4), связанных с N-атомом при 67.41 и 64.21, четвертичного углерода (С11) при 38.93, трех третичных С-атомов (С1, С9, С17) при 41.4, 40.1, 34.73.
Образование производного пергидроакридина 24 возможно из промежуточного продукта дециклизации – соединения 19 (схема 7):
Схема 7
октадекагидро-2Н,6Н-хино[3,2,1-de]акридин (25).
Рис. 16. Хроматограмма и масс-спектр соединения 25.
В ИК спектре отсутствуют полосы поглощения функциональных групп С=О, NH, OH.
Рис. 17. ИК спектр соединения 25 в КВr.
Индивидуального соединения 25 хватило на ГЖХ-МС, ИК-спектр и для определения Т.пл. Поэтому спектр ЯМР 13С был снят для смеси, состоящей из соединений 24 и 25 (1:1). И с учетом вычета уже известных характерных сигналов соединения 24, оставались сигналы, которые соответствовали предложенной структуре 25: сигналы третичных углеродов, связанных с азотом при 71.02 (С2) и при 70.90 (С6 и С11). Аналогично выглядит теоретически моделированный спектр для структуры 25 (рис. 18).
Образование соединения 25 из трикетона 2 представлено на схеме (8).
Схема 8
5. Реакция Чичибабина
При взаимодействии соединения 5 с ацетатом аммония в уксусной кислоте при нагревании в течение 1 часа основным продуктом реакции является продукт дегидратации 22. При нагревании реакционной смеси в течение
2-х часов основными продуктами реакции являются соединения 26 и 27.
Строение соединения 26 установлено на основании ГЖХ-МС, ИК и ЯМР 1Н, 13С-спектроскопии.
3-аза-22-гексацикло[9.7.3.14,12.04,902,11.012,17]генэйкозан-12-ол (26).
Рис. 19. Хроматограмма и масс-спектр соединения 26.
Мы предполагаем, что образование соединений 26 и 27 идет на основе промежуточного продукта циклизации – соединения 19, который в реакции Чичибабина согласно общепринятой схеме [26, 27] образует промежуточный продукт а. В результате диспропорционирования а получается соединение 27, промежуточный енамин b, а из него - соединение 26:
