Этиленовая конденсация в ряду галогенантрахинонов Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

Химическая технология

75

УДК 547(075.32)

В. Я. Денисов, Е. В. Стукалова, Т.В.Чуйкова

ЭТИЛЕНОВАЯ КОНДЕНСАЦИЯ В РЯДУ ГАЛОГЕНАНТРАХИНОНОВ

Производные антрахинона, содержащие анне-лированные с ядром антрахинона карбо- и гетероциклы, привлекают в последние годы внимание химиков, так как многие из них обладают фармакологической активностью. Синтез соединений подобного типа может быть осуществлен на основе алкил- или алкенилзамещенных антрахинонов. Однако, известные методы синтеза производных антрахинона с углеродсодержащими заместителями достаточно сложны и многостадийны.

Авторами изучена возможность использования реакции этиленовой конденсации (т.н. реакции Хека), катализируемой комплексами нуль-валентного палладия в ряду иодзамещенных ан-трахинонов. Для 1- и 2-иодантрахинонов замещение атома иода на алкенильный остаток осуществляется достаточно гладко с разнообразными алкенами. Реакция может быть катализирована как ацетатом, так и хлоридом палладия [1], соотношение иодантрахинон : алкен : соль палладия составляет 1 : 2 : 0,002 (рис.1).

Атомы галогенов проявляют различную реакционную способность в условиях реакции Хека [2]: бромзамещенные антрахиноны вступают в

реакцию только в присутствие трифенилфосфина, в то время как взаимодействие иодантрахинонов с алкенами происходит достаточно гладко без три-фенилфосфина, что может быть использовано для последовательного введения разнообразных алкенильных групп в кольцо антрахинона(рис.2).

О

X

СН2=СНК

Рс1(0)

О

X = I

Использование бромиодзамещенных антрахи-нонов в реакции Хека позволило получить диал-кенилзамещенные антрахиноны с различными алкенильными группами. Полученные результаты подтверждают возможность использования «смешанных» дигалогенантрахинонов для селективного замещения атомов галогена на различные алкенильные остатки и расширяют синтетические возможности этиленовой конденсации (реакции Хека) в ряду галогенантрахинонов.

Особый интерес представляет получение ал-кенилзамещенных антрахинонов, с различными функциональными группами в алкенильном фрагменте. В этом случае возможна дальнейшая модификация алкенильного заместителя.

Так антрахинонилакриловые кислоты, полученные при взаимодействии иодантрахинонов с акриловой кислотой в условиях реакции Хека, могут декарбоксилироваться, образуя соответствующие винилантрахиноны, выход последних зависит от природы используемой в реакции соли двухвалентного палладия (хлорид палладия способствует возрастанию выхода винилантрахино-нов) (рис.3).

Наличие карбоксильной группы в алкенильном фрагменте представляет особый интерес, т. к. позволяет надеяться на ее дальнейшее внутримолекулярное взаимодействие с имеющимся в ортоположении заместителем. Вовлечение в этиленовую конденсацию амино- и гидроксииодантрахи-

О ,СН=СНК

О

К = С6Н5, СООН, СООСН3

Рис.1

О Вг

О Вг

СН=СНК-| СН2=СНК

-------2----------*

РС(0),Р(СбН5)з

О СН=СНК2

ХН=СНКт

О

О

О

К = СООН

О

Рис.2

СН2=СНСООН -----------►

РС (0)

О

,СН=СНСООН

О

К2 = С6Н5

О

СО2

,СН=СН2

О

О

Рис.3

76

В. Я. Денисов, Е. В. Стукалова, ТВ.'Чуйкова

O

O

NH2 CH2=CHCOOH

Pd (0)

O

O

O

Рис.4

нонов открывает перспективу синтеза на их основе гетероциклических антрахинонов, что было показано при взаимодействии 2-амино-3-

иодантрахинона с акриловой кислотой (рис.4).

Определенным недостатком данного метода синтеза является длительность его проведения (от 12 и более часов) и жесткий температурный режим, в результате чего реакция осложняется процессами дезиодирования. Условия этиленовой конденсации удалось оптимизировать, используя катализаторы фазового переноса.

Проведение конденсации в условиях «классической реакции Хека», т. е. в присутствии основания (ацетата натрия), трифенилфосфина в полярном растворителе (ДМФА), но с добавлением тет-раалкиламмонийбромида позволило существенно сократить время реакции (до 3,5 часов), снизить ее температурный режим от 120 0 до 700С и избежать процесса дезиодирования.

Влияние катализатора фазового переноса, роль которого, по-видимому, выполняет тетраал-киламмониевая соль, может быть объяснена на основе общепринятой схемы реакции Хека [3], которая включает в себя несколько стадий:

1. окислительное присоединение арилгало-генида к бис (трифенилфосфин) палладию;

2. образование сигма-алкилпалладиевого комплекса с участием алкена;

3. р-гидридное отщепление с образованием продукта алкенилирования;

4. регенерация нульвалентного палладия из НРdХ с помощью основания.

С учетом механизма реакции Хека, согласно которому на конечном этапе реакции образуется гидрид палладия - H-Pd-X, можно предположить, что тетра-н-октиламмонийбромид принимает участие в регенерации нульвалентного палладия по схеме [4]:

(С8Н17)^+Вг-+АсОМа —*-

(СдН-^^ОАс- + 1ЧаВг

(СзН^^ОАс + [Н-РсМ] ---------►

[РсН + НОАс +(С8Н17)4М+|-

Оптимизация условий этиленовой конденсации позволила осуществить реакцию с интернальными алкенами, которые были инертны в условиях «классической» реакции Хека.

Основные выводы

1. Этиленовая конденсация (реакция Хека) представляет собой удобный метод для синтеза ранее недоступных алкенильных замещенных ан-трахинонов.

2. Вовлечение в реакцию Хека орто-замещенных иодантрахинонов открывает возможности для синтеза производных антрахинона с аннелированным гетероциклом.

3. Применение катализаторов фазового переноса в значительной степени позволяет оптимизировать условия этиленовой конденсации и сделать ее возможной для менее реакционноспособных интернальных алкенов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. А.с. № 1240014 СССР . В. Я. Денисов, Т. В.Чуйкова - Опубл. в Б. И., 1984 - № 4.

2. Heck R., Nolly J. Palladium-catalysed vinylic hydrogen substitution reaction with aryl, benzyl, sterylhal-ides //J. Org. Chem., 1972. - V.27. - P. 2320-2325.

3. Афанасьев В. В., Беспалова Н. Б., Белецкая И. П. Перспективы использования палладий-катализируемых реакций в тонком органическом синтезе: создание связи углерод-углерод // Рос. Хим. Ж., 2006. - Т.Ь. - С. 81-92.

4. Jeffery T. On The Efficiency of Tetraalkylammonium Salts in Heck Type Reactions. // Tetrahedron Lett., 1994. -V. 35. - P. 3051- 3055.

□ Авторы статьи:

Денисов Виктор Яковлевич

- докт. хим. наук, проф., зав. каф. органической химии КемГУ, Тел. 8-384-58-06-05

Стукалова Елена Валерьевна -аспирант каф. органической химии

КемГУ Тел. 8-384-58-06-05

Чуйкова Татьяна Владимировна

- канд.хим.наук, доц. каф. органической химии КемГУ Тел. 8-384-58-06-05 e-mail: [email protected]