Автор: Козлов Кирилл Сергеевич
Дополнительные синтетические возможности диенового синтеза
Примечательной особенностью реакции Дильса-Альдера является общность при широком спектре вариаций в природе 4π- и 2π-компонентов. В этой части рассмотрены некоторые примеры тех синтетических возможностей, которые отрываются благодаря реакции [4+2]-циклоприсоединения. Вариации диенового компонента:
3.1 Производные 2-силоксибутадиена
Многие полизамещенные циклогексаны с заданным расположением заместителей могут быть получены реакцией Дильса-Альдера из 2-силоксибутадиена в качестве диенового компонента. Так, 4-замещенные циклогексаны удобно получать гидролизом продуктов диенового синтеза с данным бутадиеном. Производные циклогексанона с 1,3-расположением кето- и карбоксильной групп могут быть получены на основе того же диена, если в качестве диенофила использовать β-нитроакрилат. Региоселективность синтеза определяется наличием нитрогруппы, благодаря чему с количественным выходом образуется аддукт с пара-расположением заместителей. Последующий гидролиз и элиминирование азотистой кислоты приводят к желаемому производному циклогексенона. (DBU – основание).
![Перициклические реакции Часть III, изображение №1](https://sun9-31.userapi.com/impf/c845121/v845121095/147b7b/sYtWrp1CcLo.jpg?size=807x232&quality=96&sign=897f82267592c1fe53ec5ca88234ea3f&type=album)
Использование метоксизамещенных силоксибутадиенов открывает еще большие синтетические возможности. Так, диеновый синтез с 1-метокси-3-силоксибутадиеном (диен Данишевского), который легко может быть получен силилированием доступного кетона, позволяет получать различные производные. Взаимодействие этого диена с широким кругом диенофилов протекает с высокой региоселективностью. Полученные аддукты при обработке разбавленной кислотой претерпевают гидролиз триметилсилоксифрагмента и элиминирование метоксигруппы, что приводит к 4-замещенным циклогексенонам.
![Перициклические реакции Часть III, изображение №2](https://sun9-60.userapi.com/impf/c845121/v845121095/147b88/L5Sz5mkWDRc.jpg?size=807x405&quality=96&sign=a0e8004401ee86dea0d717043365d99f&type=album)
Необычные подходы к получению полизамещенных гидроароматических и ароматических производных удалось реализовать при использовании 1,1-диметокси-3-силоксибутадиена в реакциях [4+2]-циклоприсоединения. Благодаря наличию дополнительных донорных групп этот диен оказался более реакционноспособным, чем диен Данишевского.
В случае алкеновых диенофилов конечными продуктами реакции, выделяемыми после обработки реакционной смеси в слабокислых условиях, оказывались 4-замещенные производные 3-метоксициклогексенона. Для циклоаддуктов, получаемых в реакциях с ацетиленовыми диенофилами, стадия элиминирования силильной и метокси групп протекала самопроизвольно, и конечным результатом диенового синтеза образование полизамещенных ароматических соединений.
![Перициклические реакции Часть III, изображение №3](https://sun9-75.userapi.com/impf/c845121/v845121095/147b91/0921uRRAElE.jpg?size=807x270&quality=96&sign=b7d4f3bb391c54b89ddcdc69ffd2f810&type=album)
3.2 Производные 2-пирона
Особое место среди полифункциональных бутадиенов, способных участвовать в реакции Дильса-Альдера, занимают производные 2-пирона. Первичными продуктами в этих реакциях являются бициклические лактоны, которые при термическом разложении способны легко претерпевать элиминирование CO2. При реакции с ацетиленовыми диенофилами та же реакция приводит к ароматическим производным.
![Перициклические реакции Часть III, изображение №4](https://sun9-51.userapi.com/impf/c845121/v845121095/147b99/1jlhDZc3ZHE.jpg?size=787x290&quality=96&sign=48593bd2bc71097c6f3e327608b94d34&type=album)
3.3 Орто-хинодиметаны
К совершенно иному типу систем, содержащих 1,3-диеновые фрагменты, относятся о-хинодиметаны. Наличие в структуре о-ХДМ фрагмента с закрепленной цисоидной конформацией 1,3-диена и склонность к ароматизации обуславливают высокую активность этих производных по отношению к широкому кругу диенофилов. К настоящему моменту существует насколько методов генерации о-хинодиметанов.
![Перициклические реакции Часть III, изображение №5](https://sun9-82.userapi.com/impf/c845121/v845121095/147ba1/3zWZHHGT2mA.jpg?size=779x276&quality=96&sign=d1c1b584ccf807ee4f32efd9f7952bbb&type=album)
Некоторые реакции применения о-хинодиметанов в диеновом синтезе представлены на схеме.
![Перициклические реакции Часть III, изображение №6](https://sun9-48.userapi.com/impf/c845121/v845121095/147baa/FTJQjYZ-UAE.jpg?size=807x289&quality=96&sign=9bb32abdb1061e96a534e721729db53f&type=album)
3.4 Гетеродиены
В реакцию диенового синтеза могут вступать не только соединения, содержащие систему сопряженных двойных углерод-углеродных связей, но и соединения, в которые диеновая система содержит наряду с атомами углерода гетероатомы. Такого рода соединения называют гетеродиенами, а реакции с участием гетероатомов – гетерореакцией Дильса-Альдера.
Часто используемыми субстратами для данной реакции являются кротоновый и коричный альдегиды, реагирующие с очень донорными диенофилами с образованием замещенных 3,4-дигидропиранов. Главная особенность этого типа диеновой конденсации состоит в том, что во всех случаях реакция проходит структурно избирательно, независимо от природы заместителей образуются только 2-замещенные 3,4-дигидропираны.
![Перициклические реакции Часть III, изображение №7](https://sun9-34.userapi.com/impf/c845121/v845121095/147bb2/lD_eFYGjDmo.jpg?size=736x121&quality=96&sign=b8b8fe79923c3f3a781d9c069e62b5c3&type=album)
Сопряженные гетеродиены, содержащие систему связей с азотом, в некоторых случаях способны вступать в реакцию диеновой конденсации. Однако такие реакции используются редко. Одним из применений данного превращения является синтез фиолетового красителя N, N’-фенилэтилениндиго из дегидроиндиго.
![Перициклические реакции Часть III, изображение №8](https://sun9-32.userapi.com/impf/c845121/v845121095/147bc0/us4yCIfzdYk.jpg?size=807x153&quality=96&sign=1d6d29bb664eddd79854751f73472c13&type=album)
3.5 Вариации диенофилов
Вариаций диенофилов, активно используемых в органическом синтезе, существует гораздо меньше, чем различных диенов. Синтетически важными превращениями являются реакции с гетеродиенофилами и эквивалентами кетена. Так, диен Данишевского реагирует с ароматическими альдегидами в присутствии кислоты Льюиса. После кислотного гидролиза получают различные 2,3-дигидропираноны.
![Перициклические реакции Часть III, изображение №9](https://sun9-61.userapi.com/impf/c845121/v845121095/147bc8/Adi9OAk4eVA.jpg?size=610x122&quality=96&sign=ae3746f5c2ee898e6f08bdd5f13562fc&type=album)
Другим примером гетерореакции Дильса-Альдера является синтез азотсодержащих циклов из иминов. Замещенные дигидропиридоны удобно получать из готовых иминов, а аза-норборнены из генерируемых in situ («на месте», т.е. прямо в реакционной смеси) иминов, образующихся при реакции аминов и формальдегида.
![Перициклические реакции Часть III, изображение №10](https://sun9-72.userapi.com/impf/c845121/v845121095/147bd8/oVembTcRulo.jpg?size=807x260&quality=96&sign=b844e326d6ac4a11ad0b6b5a3d312063&type=album)
Очень важными являются продукты реакции Дильса-Альдера между «кетеном» и различными диенами, но сам кетен и его производные не вступают в [4+2]-циклоприсоединение, так как идет реакция [2+2]- циклоприсоединения.
![Перициклические реакции Часть III, изображение №11](https://sun9-62.userapi.com/impf/c845121/v845121095/147be0/KUpKVbzSUZQ.jpg?size=651x123&quality=96&sign=dbffbb2e55696bd1c3922c5d2976d5cc&type=album)
Поэтому для получения соответствующих продуктов используют эквиваленты кетена – алкены, содержащие группы, которые после можно превратить в кетогруппу. Главные примеры – нитроалкены и производные 1-циановинил ацетата. Реакция Нефа позволяет с хорошим выходом превратить нитрогруппу в кетогруппу. Продукт реакции с циановинил ацетатом обрабатывают щелочью, при этом сложный эфир гидролизуется с образованием циангидрина, неустойчивого в щелочной среде.
![Перициклические реакции Часть III, изображение №12](https://sun9-43.userapi.com/impf/c845121/v845121095/147be8/SA3TwysiL24.jpg?size=726x235&quality=96&sign=4f7f3855c37dd201c24fd2a6aace11d8&type=album)
3.6 Заключение
Реакция Дильса-Альдера позволяет получить множество различных продуктов, гетеромодификации открывают путь получения шестичленных гетероциклов, сложно синтезируемых другими методами. В лабораторной практике [4+2]-циклоприсоединение используют для построения производных циклогексенов, ароматических соединений, бициклов и гетеробициклов.
Список литературы
- Jonathan Clayden, Nick Greeves, Stuart Warren Organic Chemistry.
2. В.А. Смит, А.Д. Дильман Основы современного органического синтеза.
3. А.С. Онищенко Диеновый синтез.