Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по химии
На правах рукописи
Дьяконов Владимир Анатольевич
НОВЫЕ РЕАКЦИИ Al- И Mg-ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ С ОЛЕФИНАМИ, АЛЛЕНАМИ И АЦЕТИЛЕНАМИ, КАТАЛИЗИРУЕМЫЕ КОМПЛЕКСАМИ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
02.00.03 - органическая химия 02.00.15 - кинетика и катализ
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени доктора химических наук
УФА - 2012
Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте нефтехимии и катализа РАН
Научный консультант:
доктор химических наук, профессор, член-корреспондент РАН Джемилев Усеин Меметович
Официальные оппоненты:
доктор химических наук, профессор, член-корреспондент РАН Анаников Валентин Павлович доктор химических наук, профессор Докичев Владимир Анатольевич доктор химических наук, профессор Зорин Владимир Викторович
Ведущая организация: Учреждение Российской академии наук Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН
Защита диссертации состоится 14 марта 2012 года в 10.00 ч на заседании диссертационного совета Д.002.062.01 в Учреждении Российской академии наук Институте нефтехимии и катализа РАН по адресу: 450075, Уфа, проспект Октября, 141. Тел./ факс: (347)2842750. E-mail: ink@anrb.ru.
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Учреждения Российской академии наук Института нефтехимии и катализа РАН и с авторефератом - на сайте ВАК Министерства образования и науки РФ.
Автореферат разослан л февраля 2012г.
Ученый секретарь диссертационного совета доктор химических наук Шарипов Г.Л.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Внедрение методов металлокомплексного катализа в практику металлоорганического синтеза кардинально изменило вектор развития этой неуклонно развивающейся области химии, позволило ускорить медленно идущие реакции и воплотить в жизнь превращения, возможность осуществления которых, в рамках классической органической и металлоорганической химии, не представлялось возможным.
Одним из ярких достижений последних 15-20 лет в области металлоорганического синтеза является разработка реакции каталитического циклометаллирования -олефинов, терминальных алленов и дизамещенных ацетиленов с помощью простейших алкильных и алкилгалогенидных производных Mg и Al в присутствии комплексов на основе переходных металлов (Ti, Co, Zr), позволяющей в мягких условиях осуществлять регио- и стереоселективный синтез ранее неописанных классов циклических Mg- и Al-органических соединений (MOC и АОС) - алюминациклопропанов, алюминациклопропенов, алюминациклопентанов, алюминациклопентенов, алюмина- и магнезациклопента-2,4диенов, содержащих в своей структуре высокореакционноспособные AlЦC- и MgЦC-связи.
Разработанные реакции каталитического этилмагнирования, цикломагнирования, циклоалюминирования получили статус именных и упоминаются в мировой литературе как реакции Джемилева.
Активные исследования в данной области химии и изучение свойств указанных выше металлакарбоциклов на основе Mg и Al привели к разработке оригинальных, однореакторных методов синтеза широкого круга ранее труднодоступных карбо-, гетеро- и макрокарбоциклов заданной структуры, а исследование механизмов этих реакций - к открытию феномена каталитической замены атомов переходных металлов (Zr, Ti, Co) в металлакарбоциклах на атомы непереходных металлов (Al, Mg, Zn, Ga, In, B), с получением упомянутых выше классов металлоорганических соединений непереходных металлов.
Вместе с тем, к началу наших исследований, в литературе полностью отсутствовали сведения о возможности осуществления реакции каталитического гомо- и смешанного цикломагнирования и циклоалюминирования функционально-замещенных циклических и ациклических олефинов, ацетиленов и алленов с целью получения новых классов малых, средних и макроциклических металлакарбоциклов различной структуры.
Как мы полагаем, практическая реализация указанных выше реакций, а также изучение физико-химических свойств полученных металлациклов приведет к разработке новой методологии и стратегии органического и металлоорганического синтеза широкого ассортимента полезных веществ и материалов, необходимых для промышленности.
Доступность новых циклических металлорганических соединений, высокая реакционная способность металл-углеродной связи в последних, а также их высокая стабильность в инертной атмосфере делают эти реагенты исключительно перспективными с точки зрения создания на их основе нетрадиционных технологий для электронной, фармацевтической промышленности, а также авиационной и космической техники.
В связи с вышеизложенным осуществление реакции гомо- и смешанного цикломагнирования и циклоалюминирования циклических и ациклических ацетиленов, алленов, метиленалканов, в том числе функционально-замещенных, с целью получения новых классов пяти- и макроциклических металлакарбоциклов различной структуры, а также разработка на основе новых реакций и металлоорганических реагентов перспективных для практического применения схем синтеза природных феромонов, лекарственных препаратов и макроциклических кетонов является важной и актуальной задачей.
Цель и задачи исследования. Целью исследования является развитие новых направлений использования реакций каталитического цикломагнирования и циклоалюминирования на примере циклических и ациклических ацетиленов, алленов и метиленалканов, в том числе функционально-замещенных, для создания методов синтеза пяти-, макро- и гигантских карбо- и металлакарбоциклов, представляющих практический интерес в синтезе важных природных феромонов насекомых, лекарственных препаратов, макроциклических кетонов и гетероциклов.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
1. Поиск и разработка новых каталитических систем на основе комплексов Ti и Zr, позволяющих проводить регио- и стереоселективное циклометаллирование алкенов, алкинов, 1,2-диенов различной структуры с помощью доступных алюминий- и магнийорганических соединений.
2. Разработать перспективные методы синтеза новых классов непредельных моно-, би- и трициклических металлакарбоциклов на основе Mg и Al циклометаллированием моно- и диацетиленов, циклических и ациклических алленов с помощью Mg- и Al-органических соединений под действием катализаторов на основе соединений Zr.
3. Осуществить межмолекулярное циклометаллирование ,-диалленов и ,диацетиленов с помощью реагентов Гриньяра или алкилгалогеналанов в присутствии катализаторов на основе комплексов Ti и Zr с целью разработки однореакторных методов конструирования гигантских карбо- и металлакарбоциклов.
4. Разработать однореакторные методы синтеза несимметричных би-, три- и полициклических алюмина- и магнезакарбоциклов перекрестным межмолекулярным циклометаллированием циклических 1,2-диенов и ацетиленов с -олефинами, норборненами, терминальными алленами и дизамещенными ацетиленами с помощью RMgHlg или RnAlCl3-n, катализируемым комплексами Ti и Zr.
5. Распространить реакции каталитического цикломагнирования и циклоалюминирования на напряженные метилиденциклоалканы с целью разработки однореакторных методов синтеза алюминаспирокарбоциклов, перспективных для превращения последних в углеводороды и гетероциклы спирановой структуры.
6. Разработанные реакции и металлоорганические реагенты использовать для получения высокосортных душистых веществ, практически важных феромонов насекомых и лекарственных препаратов.
Научная новизна. Впервые показана возможность цикло- и карбомагнирования 1,2диенов циклической и ациклической структуры, в том числе функционально замещенных с помощью EtMgX (X = Et, Cl, Br) в присутствии катализатора Сp2ZrCl2 с получением новых типов непредельных моно- и бициклических магнезациклопентанов.
Впервые осуществлено цикломагнирование олефинов с помощью EtMgR (R = Et, Br) под действием катализатора Сp2TiCl2, приводящее к получению продуктов цикло-, карбо- и гидромагнирования исходных непредельных соединений.
Разработана каталитическая система на основе Сp2TiCl2-Mg-RMgHlg, позволяющая проводить строго регио- и стереоселективное цикломагнирование алленов различной структуры с получением ранее неописанных 2,5-диалкилиденмагнезациклопентанов и трициклических магнийорганических соединений с высокими выходами (75-90 %).
Впервые разработан Уоne potФ метод синтеза гигантских макроциклов с выходами более 90%, межмолекулярным цикломагнированием ,-диалленов с помощью RMgHal, с использованием в качестве катализатора Сp2TiCl2ЦMg в растворе ТГФ, построенных из пяти молекул ,-диаллена и пяти атомов магния, что открывает перспективы одностадийного конструирования практически полезных гигантских углеводородных и металлсодержащих макроциклов, в том числе функционально-замещенных.
Впервые осуществлено цикломагнирование дизамещенных ацетиленов и ,-диинов с помощью диалкил- и алкилмагнийгалогенидов с участием Zr-содержащих металлокомплексных катализаторов с получением нового класса непредельных циклических МОС - 2,3,4,5-тетразамещенных магнезациклопента-2,4-диенов.
На основе реакций циклоалюминирования циклоалкадиинов с помощью Et3Al, катализируемых Cp2ZrCl2, разработаны эффективные однореакторные методы синтеза макрокарбоциклов с аннелироваными циклопентеноновыми, сера- и селенафановыми фрагментами, а также содержащих две и четыре спироциклопропановые группы с высокими выходами.
Разработан новый эффективный однореакторный метод конструирования макроциклических кетонов, основанный на проведении последовательных реакций межмолекулярного цикломагнирования циклоалкинов, катализируемых Cp2ZrCl2, кросссочетания и окислительного расщепления двойных связей в полученных три- и тетрациклических непредельных соединениях, позволяющий получать макроциклические поликетоны С20ЦС28 с высокими выходами и селективностью.
Впервые осуществлено циклоалюминирование напряженных метилиденциклоалканов с помощью Et3Al под действием катализаторов на основе комплексов Zr с получением новых классов АОС - алюминаспиро[2.4]гептанов и алюминаспиро[3.4]октанов. На основе осуществленных реакций разработаны эффективные методы введения в молекулу метилиденциклопропанов и метилиденциклобутанов спирогидроксициклопентанового, тиофанового или селенофанового фрагментов.
Разработан принципиально новый лоднореакторный метод синтеза спиро[2.3]гексанов и спиро[3.3]гептанов с выходами 85%, основанный на проведении в одну препаративную стадию последовательных реакций каталитического циклоалюминирования метилиденциклопропанов или метилиденциклобутанов различной структуры, под действием катализатора Сp2ZrCl2 и последующей карбоциклизации, образующихся in situ алюминаспиро[2.4]гептанов и алюминаспиро[3.4]октанов, с помощью аллилхлорида в присутствии каталитических количеств Pd(acac)2.
Подробно обсуждены вероятные схемы образования целевых металлакарбоциклов разработанных каталитических реакций циклометаллирования непредельных соединений с помощью алкильных- и алкилгалогенидных производных Mg и Al под действием комплексов Ti и Zr.
С использованием новых Mg- и Al-органических регентов разработаны перспективные схемы синтеза ряда важнейших феромонов насекомых, биологически активных веществ, выделенных из растений семейства Annonaceae, проявляющих противоопухолевую, противомалярийную и иммуносупрессорную активности (например, cis-Solamin), а также высокосортных душистых веществ для парфюмерной промышленности и практически важных синтонов цис,цис-1,5-диенов различной структуры.
Системный подход к изучению реакций каталитического циклометаллирования циклических и ациклических ацетиленов, алленов и метилиденалканов, в том числе функционально-замещенных позволил сформулировать новое научное направление - металлациклы непереходных металлов в органическом и металлоорганическом синтезе.
Практическая значимость работы. В рамках работ по государственному контракту № 02.442.11.7324 (Федеральная целевая научно-техническая программа Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники на 2002-2006 годы) разработаны Ti и Zr-содержащие металлокомплексные катализаторы для однореакторного конструирования практически важных гигантских макрокарбоциклов.
В результате проведенных исследований разработаны новые высокоэффективные каталитические системы на основе соединений Ti и Zr, способные активировать связь металл-углерод в реакциях простейших ациклических алюминий- и магнийорганических соединений с олефинами, диенами, и ацетиленами различной структуры, в том числе содержащих функциональные группы с получением практически важных циклических металлоорганических соединений заданной структуры.
Разработаны универсальные методы синтеза ранее труднодоступных карбо- и гетероциклических спиро[2.3]гексанов, спиро[3.3]гептанов, спиро[3.4]октанов, гигантских углеводородных макрокарбоциклов со строго чередующимися цис,цис-1,5-диеновыми фрагментами, макроциклических поликетонов С20ЦС28 и макроциклов, содержащих четыре спироциклопропановых фрагмента.
Разработаны эффективные методы синтеза феромона восточной персиковой листовертки Grafolita molesta, полового феромона комнатной мухи, контактного феромона Drosophila melanogaster, аттрактанта розового коробочного червя хлопчатника Pectinophora gossypiella, а также высокосортных душистых веществ - rac-мускона и экзальтона.
Публикации и апробация работы. Результаты исследования были представлены на международных и российских конференциях: V Российская конференция с участием стран СНГ Научные основы приготовления и технологии катализаторов, IV Российская конференция Проблемы дезактивации катализаторов, (Новосибирск-Омск, 2004); 4-ая Международная конференция молодых ученых Современные тенденции в органическом синтезе и проблемы химического образования InterCOS-2005, (St.Petersburg, 2005); VIII Молодежная научная школа-конференция по органической химии, (Казань, 2005); XVI FECHEM Conference on Organometallic Chemistry, (Budapest, 2005); IX Научная школаконференция по органической химии, (Москва, 2006); 4th EFCATS School on Catalysis.
Catalyst Design - from Molecular to Industrial Level. (St. Peterburg, 2006); III International Conference Catalysis: Fundamentals and Application (Novosibirsk, 2007); Eighth Tetrahedron Symposium Challenges in Organic Chemistry, (Berlin, 2007); XVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, (Москва, 2007); IX Конференция молодых ученых по нефтехимии, (Звенигород, 2008); Всероссийская конференция по органической химии, посвященная 75-летию со дня основания ИОХ им. Н.Д.Зелинского, (Москва, 2009); III Российская конференция Актуальные проблемы нефтехимии, (Звенигород, 2009); The CRC International Symposium in Moscow, (Moscow, 2009); Международный симпозиум по органической химии Advanced Science in Organic Chemistry, (Miskhor, Crimea, 2010); XIXМенделеевский съезд по общей и прикладной химии, (Волгоград, 2011); International Congress on Organic Chemistry (Butlerov congress), (Kazan, 2011); I Всероссийская научная конференция Успехи синтеза и комплексообразования, (Москва, 2011).
Публикации. По теме диссертации опубликованa 104 работы, из которых монография, 1 глава в зарубежной монографии, 30 статей в центральных российских и зарубежных академических журналах, 50 патентов РФ на изобретения, 22 публикации в виде тезисов международных и российских научно-практических конференций.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, литературного обзора на тему Реакции каталитического циклометаллирования в синтезе алюмина- и магнезакарбоциклов, обсуждения результатов, экспериментальной части и выводов.
Материал диссертации изложен на 448 страницах компьютерного набора (формат А4), включает 36 таблиц, 18 рисунков, 1 приложение и список литературы (318 наименований).
Работа выполнена в лаборатории каталитического синтеза Учреждения Российской академии наук Института нефтехимии и катализа РАН в соответствии с научным направлением Института по бюджетным темам Металлокомплексный катализ в химии металлорганических соединений и непереходных металлов (№ Гос. регистрации 01.200.04378) и Комплексные катализаторы в химии непредельных, металлорганических и кластерных соединений (№ Гос. регистрации 0120.0 850048), а также в рамках Программы Президиума РАН Разработка методов получения химических веществ и создание новых материалов.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 1. Реакции циклометаллирования 1,2-диенов и ацетиленов с помощью алкильных и алкилгалогенидных производных Mg и Al, катализируемые комплексами Zr Обзор литературы по синтезу алюмина- и магнезакарбоциклов свидетельствует о том, что указанные классы уникальных металлоорганических реагентов имеют не только фундаментальный интерес, как новые представители металлоорганических соединений, но и большой потенциал в качестве эффективных интермедиатов для органического синтеза, так как, имея в своей структуре по два высокореакционноспособных центра (две Mg-C или Al-C связи), позволяют получать ранее труднодоступные карбо- и гетероциклические соединения, а также бифункциональные углеводороды заданного строения.
Несмотря на то, что реакции каталитического цикломагнирования и циклоалюминирования, позволяющие получать металлакарбоциклы на основе Al и Mg в одну препаративную стадию, хорошо изучены на примере простейших -олефинов, арилэтиленов и норборненов, к моменту начала наших исследований в литературе имелись лишь единичные примеры циклоалюминирования дизамещенных ацетиленов и терминальных алленов. Между тем, последние два класса соединений заслуживают, по нашему мнению, особого внимания, так как получаемые на их основе металлациклы на ряду с металл-углеродными связями имеют дополнительный реакционный центр в виде кратной углерод-углеродной связи, что открывает большой простор для их применения в качестве промежуточных соединений в синтезе большого ассортимента важных веществ.
Кроме того, если из литературных источников было известно, что терминальные 1,2диены активны в реакции циклоалюминирования с помощью Et3Al под действием Zrсодержащих катализаторов, приводя к алкилиденалюминациклопентанам, то сведения о возможности проведения реакции каталитического цикломагнирования алленов в литературе полностью отсутствовали.
1.1. Катализируемое Zr цикломагнирование и циклоалюминирование 1,2-диенов с помощью Et2Mg или Et3Al По аналогии с ранее известной реакцией цикломагнирования -олефинов в соответствующие магнезациклопентаны мы попытались распространить этот метод на 1,2диены, в том числе содержащие функциональные группы, с помощью EtMgR' (R'= Et, Hal), под действием катализаторов, на основе комплексов Zr, проявивших наибольшую активность и селективность действия в реакциях цикломагнирования олефинов.
Обнаружено, что значительное влияние на хемоселективность реакции цикломагнирования алленов оказывает температура реакции, природа исходного магнийорганического соединения и структура эфирного растворителя. Показано, что взаимодействие терминальных алифатических 1,2-диенов с двукратным избытком Et2Mg в присутствии мол. % Cp2ZrCl2 в диэтиловом эфире при ~0 С за 8 часов приводит к образованию региоизомерных магнезациклопентанов 1Ц3 и продуктов карбомагнирования 4Ц6, в соотношении ~ 6:1 (по данным хроматомасс-спектрометрии продуктов дейтеролиза) с общим выходом ~80 % (схема 1). Региоизомеры находятся в соотношении 1:2:3 и 4:5:6 ~ 6:3:1.
R Схема Et2O, 0 oC R + + R Mg Mg Mg Et2Mg [Zr] 1ad 2ad 3ad............
+ MgEt MgEt EtMg Et Et.
THF, 40 oC + + R Et R R R 4ad 6ad 5ad [Zr] = Cp2ZrCl2; R = Am (a), Hept (b), Ph (c), Bn (d).
Реакция 1,2-диенов с EtMgBr (1:4) в ТГФ при ~ 40 С в присутствии катализатора Cp2ZrCl2 (5 мол. %) за 10 ч приводит, преимущественно, к продуктам карбомагнирования 46. Ациклические и циклические МОС находятся в соотношении ~ 8:1 с общим выходом ~%.
В продолжение исследования указанной реакции и распространения её на циклические аллены, а также синтеза новых классов непредельных бициклических МОС установили, что все обнаруженные ранее закономерности на примере ациклических алленов соблюдаются и для циклических 1,2-диенов, при этом реакция проходит с высокой региоселективностью.
Так, при взаимодействии 1,2-циклононадиена или 1,2-тридекадиена с Et2Mg в Et2O, в условиях (0оС, 8ч, соотношении исходных реагентов 1,2-циклоалкадиен:Et2Mg:Cp2ZrCl2 = 10:20:0.05), образуется МОС 7 и 8 в соотношении 91:9 с общим выходом ~ 79 %. Реакция о 1,2-циклоалкадианов с EtMgBr в ТГФ при 20 С приводит, в основном, к ациклическим МОС 8. В этом случае при дейтеролизе реакционной массы образуется смесь ди- 9 и монодейтерированных 10 углеводородов в соотношении 5:95 с общим выходом ~ 56 %.
(Схема 2).
Схема D3O+ [Zr].
.......
+ + EtMgR ( )n ( )n Mg ( )n MgEt ( )n D D ( )n D 7a,b 8a,b 9a,b 10a,b [Zr] = Cp2ZrCl2; n = 1 (a), 5 (b).
Наблюдаемая высокая региоселективность реакции, вероятно, связана с повышенной электронной плотностью на sp-гибридизованном углеродном атоме 1,2-циклоалкадиена или -d-взаимодействием двойной связи аллена с вакантной d-орбиталью атома Zr, что может способствовать определенной пространственной ориентации 1,2-циклоалкадиена на центральном атоме катализатора и его последующему внедрению по связи ZrЦC с промежуточным образованием цирконациклопентанового комплекса с двойной связью, находящейся в винильном положении к атому Zr в циклоалкеновом фрагменте.
Цикломагнирование N-, O-содержащих 1,2-диенов в условиях (Cp2ZrCl2 (5 мол.%), о Et2O, 20-22 С, 8 ч) приводит к получению исключительно циклических МОС 11 с выходами 68-79%. Наличие заместителя при алленовой группе оказывает заметное влияние на стереоселективность реакции. Например, 3,3-дизамещенные N-содержащие 1,2-диены в разработанных условиях вступают в реакцию с Et2Mg в присутствии 10 мол.% Cp2ZrCl2, давая после гидролиза реакционной массы соответствующие непредельные амины в виде цис- 13 и транс-изомеров 14 с выходами 81-84%. С увеличением длины алкильного заместителя при алленовой группе наблюдается увеличение содержания транс-изомеров по отношению к цис-изомерам (схема 3).
R2N Схема H R2N Mg R' R' H R' Et2Mg 11-Z 13-Z. +.....
+ R2N [Zr] H R' R2N H R2N Mg R' 12-E 14-E [Zr] = Cp2ZrCl2; R = Et, R' = H (Z = 100%); R = -C2H4-O-C2H4-, R' = H (Z = 100%); R = -C2H4-O-C2H4-, R' = Me (Z:E = 10:1); R = -C2H4-O-C2H4-, R' = Et (Z:E = 3:1); R = -C2H4-O-C2H4-, R' = Bu (Z:E = 1:1).
Опираясь на литературные и собственные экспериментальные данные, мы предположили, что образование циклических и ациклических магнийорганических соединений включает формирование в качестве ключевых интермедиатов цирконациклопропановых 15 и цирконациклопентановых комплексов 16, последовательные трансформации которых под действием EtMgR (R = Et, Hlg) приводят, в зависимости от условий реакции, к продуктам цикло- 7 или карбомагнирования 8 по схеме 4.
Cp2Zr Схема C2H6.
( )n 2Et2Mg ( )n MgEt Cp2Zr H Cp2ZrCl......
Et ( )n Zr 2EtMgCl Cp Cp ( )n ( )n Et2Mg EtMg Mg ( )n Mg ZrCpZrCpH Et До начала наших исследований в литературе полностью отсутствовали сведения о циклоалюминировании циклических 1,2-диенов с триалкил- и алкилгалогеналанами в присутствии солей и комплексов на основе переходных металлов.
Установлено, что при взаимодействии циклических 1,2-диенов с Et3Al (1:1.2) в присутствии Cp2ZrCl2 (5 мол.%) за 4 часа в гексане, с высокой региоселективностью (>95%), образуются 12-этил-12-алюминабицикло[7.3.01,9]додец-1(2)-ен 17a и 16-этил-16алюминабицикло[11.3.01.13]-гексадец-1(2)-ен 17b с выходом >85% (схема 5).
Схема Et3Al D3O+.
........
[Zr] ( )n D D ( )n Al ( )n Et 9a,b 17a,b [Zr] = Cp2ZpCl2; n = 1 (a), 5 (b) Образование пятичленных АОС можно объяснить формированием в качестве интермедиатов пяти- и семичленных биметаллических Zr - Al-комплексов 18 и 19, последовательные трансформации которых приводят к получению целевых непредельных алюминациклопентанов 17 по схеме 6.
Cp2ZrCl+ 2 Et3Al Схема C2HEt2AlCl C2HCp2Zr AlEt2 Cp2Zr Et3Al Cl Cl AlEt.......
( )n Cp2ZrEtCl.
( )n ( )n Al Cp2Zr AlEtEt Cl Для сравнения реакционной способности полученных алюминий- и магнийорганических соединений 7 и 17 проведены некоторые химические трансформации последних с использованием реакций кросс-сочетания и деметаллирования с помощью элементной серы (схема 7).
Вероятно, из-за меньшей поляризации Al-C связи по сравнению с Mg-C-связью, o реакция алюминациклопентана 17 с S8 проходит при 80 C с образованием тиофана 20 с выходом 69%, а магнезациклопентан 7 реагирует с S8 при комнатной температуре с образованием тиофана 20 с выходом 73%. Кросс-сочетание магнезациклопентана 7 с аллилхлоридом или триметилхлорсиланом приводит к образованию соответствующих углеводородов 21 и 22 с выходами 69 и 74%, при этом реакция циклического АОС проходит с образованием соответствующих бифункциональных соединений с выходом ~10%.
Высокие выходы целевых соединений удается достичь в результате предварительного получения ат-комплекса АЦП 17 с эквимольным количеством n-BuLi, при этом выходы 21 и 22 составили 62 и 81%, соответстенно.
Схема SR [CuCl], RCl.........
4080oC, C6HR = TMS, Allyl M S R 20 M = Mg (7), AlEt (17) 21, Таким образом, реакцию циклических и ациклических алленов с EtMgR (R = Et, Br), в присутствии катализатора Cp2ZrCl2, в зависимости от условий проведения реакции, можно направить в сторону карбо-, либо цикломагнирования с высокой регио- (>96%) (в случае циклических алленов) и хемоселективностью (>75%) с получением соответствующих циклических и ациклических МОС заданной структуры. В тоже время, циклические 1,2диены вступают в реакцию каталитического циклоалюминирования с помощью Et3Al под действием комплексов на основе Zr, приводя к новому классу непредельных циклических АОС с высокими выходами (>85%) и селективностью (98%).
1.2. Межмолекулярное циклоалюминирование циклических 1,2-диенов с помощью RnAlCl3-n, катализируемое Cp2ZrClВ развитие исследования реакции каталитического циклоалюминирования циклических 1,2-диенов, а также с целью синтеза новых типов непредельных трициклических алюминакарбоциклов, изучено взаимодействие 1,2-циклоалкадиенов с различными моно- и дигалогенидными производными алюминия RAlCl2 (R = Et, MeO, BuO, i-Pr2N) и Et2AlCl в реакциях межмолекулярной циклизации в присутствии катализаторов на основе комплексов Ti и Zr.
Реакция циклических 1,2-диенов с EtAlCl2 в присутствии Mg (акцептор ионов галогена) и катализатора Cp2ZrCl2 (1,2-циклононадиен:[Al]:Mg:[Zr] = 20:26:24:1) в ТГФ приводит за 8-10 ч к трициклическим АОС 23a, 24a с выходами 63-71% (схема 8). Изучение реакции циклоалюминирования циклических 1,2-диенов под действием комплексов Zr и Ti c помощью различных моно- и дигалогеналанов показало, что в разработанных условиях o (ТГФ, 20 С, 8-10 ч) могут быть получены трициклические АОС 23, 24 или 1,4диалюминиевые соединения 25, 26 с выходами 15-84%.
Схема Et2AlCl RAlCl.
[M], Mg [M], Mg ( )n ( )n ( )n ( )n 23, ( )n Al 25, AlEt2 AlEtR [M] = Cp2ZrCl2, Cp2TiCl2; n = 1 (23, 24), 5 (24, 25); R = Et (a), Cl (b), MeO (c), BuO (d), i-Pr2N (e) Кипячением в бензоле полученного in situ АОС 23a с S8 и Se получены 2тиатрицикло[10.7.01,12.03,11]нонадека-3(4),1(19)-диен 27 и 2-селенатрицикло[10.7.01,12.03,11]нонадека-3(4),19-диен 28 с выходами ~84% и ~80%, а кросс-сочетанием с аллилхлоридом получили 2,2Т-диаллил-1,1Т-би(циклонон-2-ен-1-ил) 29 с выходом ~73% (схема 9).
Схема S8, Se Cl...
C6HCuCl X Al Et X = S (27), Se (28) 23a Вероятная схема реакции циклоалюминирования циклических 1,2-диенов с помощью RAlCl2 в присутствии Cp2ZrCl2 или Cp2TiCl2, включает генерацию металлацена УCp2MФ (M=Zr, Ti) и последующего образования в ходе реакции циркона(титана)циклопропановых 30 и циркона(титана)циклопентановых 31 интермедиатов. Переметаллирование последних с помощью RAlCl2 на завершающем этапе приводит к целевым трициклическим АОС 23, 24 с регенерацией Cp2МCl2 (M=Zr, Ti) (схема 10).
Схема Cp2MClMg.......
MgCl( )n Al ( )n 23, 24 Et "Cp2M" EtAlCl.
.
( )n ( )n Cp ( )n M ( )n M Cp Cp Cp ( )n В результате проведенных исследований впервые удалось осуществить катализируемое Cp2ZrCl2 и Cp2TiCl2 межмолекулярное циклоалюминирование циклических 1,2-диенов с помощью RnAlCl3-n, с получением новых классов непредельных трициклических и 1,4-диалюминиевых АОС с высокими выходами и селективностью.
1.3. Цикломагнирование циклических и ациклических алкинов реактивами Гриньяра под действием комплексов Zr К началу наших исследований в мировой литературе отсутствовали сведения о возможности цикломагнирования ацетиленов. Осуществление данной реакции, как мы предполагали, могло привести к разработке простого метода синтеза ранее неописанных классов циклических МОС - замещенных магнезациклопента-2,4-диенов, перспективных синтонов для получения широкого круга замещенных 1,4-диенов и гетероциклических соединений.
С целью расширения области приложения реакции цикломагнирования непредельных соединений, катализируемой комплексами переходных металлов и распространения ее на дизамещенные ацетилены различной структуры, изучено взаимодействие последних с реактивами Гриньяра под действием Zr-содержащих катализаторов, наиболее активных в реакциях циклометаллирования непредельных соединений.
В качестве объектов исследования были выбраны дизамещенные ацетилены (гекс-3ин, окт-4-ин, дец-5-ин, 1-гексинилтриметилсилан), доступные диалкильные и алкилгалогенидные производные магния RMgR' (R=Et, Bu, i-Pr, R'=Et, Bu, Br, Cl).
Установили, что при взаимодействии выше перечисленных алкинов с RMgR' (1:2) в присутствии катализатора Cp2ZrCl2 (10 мол.%) при ~20Ц22 С в Et2O за 2 ч образуется соответствующие 2,3,4,5-тетразамещенные магнезациклопента-2,4-диены 32 с выходом 41 - 58% по схеме 11.
Схема D R' R' R BuMgX, [Zr] D3O+ R' R R'.......
R R Mg R R' 32 D [Zr] = Cp2ZrCl2; X = Cl, Br; R = R' = Et (a); Pr (b); Bu (c); R = Me3Si, R' = Bu (d) Строение образующихся в ходе реакции магнезациклопента-2,4-диенов установлены с помощью спектральных методов анализа (1Н и С ЯМР и хромато-массспектрометрии) соединений 33, полученных дейтеролизом реакционной массы, а также на основе их трансформаций с участием элементной серы, тионилхлорида, иода и аллилхлорида.
Pr Pr Схема Pr Pr Pr Pr I2, [Cu] SOCl2, S2Cl2, S.......
Pr Pr Pr Pr Mg 86 % 95 % Pr Pr S I I 32b 35 I[Cu] Pr Cl Pr Pr Pr 98 % 90 % Pr Pr [Cu] = CuCl, CuI Pr I Pr 36 В продолжение исследования указанной выше реакции и распространения её на циклические ацетилены, а также синтеза новых классов аннелированых непредельных трициклических магнийорганических соединений, исследовано взаимодействие циклоалкинов (циклооктин, циклододецин) с диалкильными и алкилгалогенидными производными магния (EtMgBr, n-BuMgBr, Et2Mg, n-Bu2Mg) в присутствии комплексов на основе Zr.
о Показано, что циклооктин вступает в реакцию с n-BuMgBr в ТГФ (~20 С, 3ч, циклооктин:n-BuMgBr:Cp2ZrCl2, 10:20:0.05) с образованием магнезациклопентадиена 38a, с выходом 68%, наряду с ациклическими МОС 39a, 40a, а также гомоциклотримера 41a, суммарный выход которых не превышает 15% (Схема 13).
Схема [Zr] Bu ( )n ( )n + + + ( )n BuMgR ( )n ( )n ( )n ( )n ( )n MgR' Bu Mg MgR' 38 39 [Zr] = Cp2ZrCl2; R = Cl, Br, Bu; n = 2 (a), 6 (b) ( )n Циклододецин подобно циклооктину, в выбранных условиях, вступает в катализируемую Cp2ZrCl2 реакцию межмолекулярного цикломагнирования с помощью BuMgX (X= Bu, Br) с образованием 2-магнезатрицикло[13.10.01,15.03,14]пентакоза1(15),3(14)-диена 38b с выходом 46Ц56 %. Образования продуктов карбомагнирования в этих опытах не наблюдается.
Для более надежного доказательства структуры полученных магнезациклопентадиенов 38, а также разработки новых Уone-potФ методов синтеза труднодоступных карбо- и гетероциклических соединений, мы осуществили ряд превращений, на примере МОС 36a, с участием элементной серы и ,'-дибром-о-ксилола с получением 2-тиатрицикло[9.6.01,11.03,10]гептадека-1(11),3(10)-диена 42 и 3,4бензотрицикло[12.6.01,14.06,13]-эйкоза-1(14),6(13)-диена 43 (Схема 14).
Схема Br, [Cu] S8 Br 40 oC, 78% 74% S Mg 42 38a [Zr] = Cp2ZrCl2, [Cu] = CuCl Таким образом, впервые удалось осуществить катализируемое Cp2ZrClцикломагнирование ацетиленов циклической и ациклической структуры с помощью BuMgR (R = Bu, Br, Cl) и получить ранее неописанные магнийорганические соединения - тетразамещенные магнезациклопента-2,4-диены и трициклические магнийорганические соединения, обладающие широким синтетическим потенциалом и представляющие интерес в качестве реагентов для органического синтеза.
1.4. Циклоалюминирование циклических моно- и диацетиленов с помощью Et3Al в присутствии Cp2ZrClВ 1989 году было показано, что реакция дизамещенных ацетиленов с Et3Al, катализируемая Cp2ZrCl2, приводит к 2,3-диалкилалюминациклопент-2-енам с выходом ~90%. Сведения о возможности проведения указанной реакции с участием циклических моно- и диацетиленов в литературе отсутствовали.
В продолжение исследования реакции циклоалюминирования непредельных соединений, а также c целью выяснения возможности синтеза алюминациклопентенов исходя из циклоалкинов, нами изучена реакция ряда циклических ацетиленов (циклооктин, циклодецин, циклододецин, циклотридецин) с Et3Al в присутствии катализатора Cp2ZrCl2.
Первоначально, в качестве объекта исследования выбрали циклооктин. В результате проведенных экспериментов установили, что в разработанных ранее условиях для циклоалюминирования дизамещенных ацетиленов (циклооктин:Et3Al:[Cp2ZrCl2] = 10:30:0.5, о гексан, 20-25 С, 6 ч) образуется смесь циклических и ациклических алюминийорганических соединений 44-46 и гомоциклотример циклооктина - трис(гексаметилен)бензол 41a, содержание целевого алюминациклопентена 44 в которой не превышает ~10% (схема 15).
Схема [Zr] + + + Et3Al Al AlEtAlEt2 Et Et 44 45 46 41a [Zr] = Cp2ZrClВ ходе изучения различных факторов, влияющих на выход и состав продуктов реакции обнаружили, что при взаимодействии циклооктина с Et3Al в алифатических или ароматических растворителях в отсутствие катализатора наблюдается лишь образование алюминийорганических соединений ациклической структуры, полученных в результате некаталитического 1,2-карбоалюминирования исходного ацетилена с помощью Et3Al - соединение 45 и продукта межмолекулярного карбоалюминирования 46, который может быть получен реакцией 45 с циклооктином (схема 16), а также гомоциклотримера циклооктина 41a.
В случае использования пассивированного Et3Al за счет комплексообразования с эквимольным количеством Et3N или ТГФ в присутствии Cp2ZrCl2 (10 мол.%) удается добиться значительного увеличения содержания 9-этил-9-алюминабицикло[6.3.01,8]ундец1(8)-ена 44 (~35%) в реакционной смеси и избежать образования побочных продуктов 46, 41a.
Низкая селективность образования алюминациклопентена 44, по-видимому, связана с высокой реакционной способностью тройной связи циклооктина, поэтому было высказано предположение, что увеличение размера цикла исходного ацетилена приведет к увеличению доли целевых бициклических АОС по отношению к побочным продуктам реакции некаталитического карбоалюминирования.
Схема AlEtEt3Al hexane Et AlEtEt 45......
AlEt[Zr] +.
Et3Al THF Et Al.
Et3Al Et3N 44 Et В результате обнаружено, что циклоалкины (циклодецин, циклододецин, циклотридецин) реагируют с Et3Al (1:3) в присутствии каталитических количеств Cp2ZrCl(5 мол.%) в алифатических или ароматических растворителях, приводя к неописанным ранее бициклическим алюминациклопентенам 47 с выходами 87Ц92% (схема 17) без образования побочных ациклических АОС.
Схема Et3Al D3O+.........
[Zr] ( )n D D ( )n Al ( )n Et [Zr] = Cp2ZrCl2, n = 3 (a), 5 (b), 6 (c) На основе непредельных бициклических АОС разработаны эффективные однореакторные методы синтеза бифункциональных, а также карбо- и гетероциклических соединений, в том числе спирановой структуры, реакциями замещения, кросс-сочетания и карбоциклизации (схема 18).
Схема BrCH2OMe CO89% 84% ( )( )O 49......
( )Al I ISe 47b Et Se I ( )5 93% 74% ( )В продолжение этих исследований осуществлены реакции циклических алкадиинов с Et3Al в присутствии катализатора Cp2ZrCl2.
С учетом полученных результатов по каталитическому циклоалюминированию дизамещенных ацетиленов на примере циклододека-1,7-диина, циклотетрадека-1,8-диина и циклогексадека-1,9-диина разработаны условия (циклоалкадиин:Et3Al:[Zr] = 1:6:0.1, гексан, о 20-22 С, 6ч), в которых указанные циклоалкадиины вступают в реакцию циклоалюминирования с Et3Al в присутствии Cp2ZrCl2 по двум тройным связям с получением изомерных трициклических АОС 53 и 54 в соотношении 1:1 с выходом 65-91% (схема 19).
Схема Et ( )n Al ( )n ( )n Et3Al + [Zr] Al Al ( )n ( )n ( )n Al Et Et Et 53ac 54ac [Zr] = Cp2ZrCl2; n = 2 (a), 3 (b), 4 (c) Для идентификации структуры новых алюминийорганических соединений 53 и выполнены одномерные (1H, C, Dept 135) и двумерные (HSQC, HMBC и HH COSY) эксперименты ЯМР.
Для более надежного доказательства структуры АОС 53 и 54, а также установления возможности синтеза на их основе труднодоступных или ранее неописанных непредельных карбо- и гетероциклов, осуществлен ряд превращений синтезированных in situ трициклических АОС 53b и 54b с участием селена и диметилсульфата (схема 20).
Схема Al Al Se Se Me2SOSe Et Et 53b + + + Et 93% 69% Se Al Se Al 56 Et 54b Для соединения 58 удалось вырастить монокристалл и провести рентгеноструктурное исследование. Кристалл принадлежит орто-ромбической системе с пространственной группой симметрии Рbca. На рис. 1 приведена структура региоизомера 58.
Молекула в кристаллическом состоянии стабилизирована в конформации ванна-ваннаванна-ванна относительно зеркально-поворотной оси симметрии Sn, проходящей через середину связей С(5)ЦС(6). Аксиально расположенная метильная группа С(19) занимает трансоидное положение относительно С(2) углеродного атома циклопропанового фрагмента с диэдральным углом С19, 4, 3, 2=141.7о.
Рисунок 1. Структура соединения 58 в кристалле.
Таким образом, впервые осуществлено циклоалюминирование циклических моно- и диацетиленов с помощью Et3Al, катализируемое Cp2ZrCl2. Разработаны эффективные методы получения новых классов замещенных алюминациклопентенов, которые могут быть использованы в синтезе практически важных карбо- и гетероциклических, а также бифункциональных соединений.
1.5. Межмолекулярное цикло- и 1,4-диалюминирование циклоалкинов моно- и дигалогеналанами, катализируемое Cp2ZrClРанее было показано, что дизамещенные ацетилены вступают в реакцию с EtAlCl2 в присутствии металлического Mg и катализатора Cp2ZrCl2 с образованием тетразамещенных алюминациклопента-2,4-диенов.
С использованием данной реакции из диалкил-, диарил-, алкиларил-, арилаллилацетиленов были синтезированы соответствующие 2,3,4,5-тетразамещенные алюминациклопента-2,4-диены. Оставалось неясным, как поведут себя в данной реакции циклические ацетилены, поэтому для выяснения возможности циклоалюминирования циклоалкинов, а также с целью синтеза новых типов непредельных трициклических АОС, исследовали взаимодействие циклических ацетиленов с RAlCl2 (R = Et, R'O, R' N) в присутствии Cp2ZrCl2, широко применяемого в качестве эффективного катализатора реакции каталитического циклоалюминирования непредельных соединений (реакция Джемилева).
Установлено, что в разработанных условиях (20С, ТГФ, 6 ч) реакция циклооктина с EtAlCl2 в присутствии Cp2ZrCl2 и Mg (порошок), взятых в соотношении циклооктин : [Al] :
Mg : [Zr] = 10:7:25:1, приводит к трициклическому АОС 59a с выходом 59% (схема 21).
Схема R2AlCl RAlCl.....
[Zr], Mg [Zr], Mg ( )n ( )n Al ( )n ( )n ( )n AlR2 62R2Al 59R n = 1 (59, 62), 2 (60, 63), 3 (61, 64); R = Et (a), Bui (b), Cl (c), MeO (d), BuO (e), Pr2N (f) Аналогично, циклодецин и циклододецин вступают в катализируемую Cp2ZrClреакцию межмолекулярного циклоалюминирования с помощью RAlCl2, в разработанных выше условиях, с образованием 2-этил-2-алюминатрицикло[8.11.01,13.03,12]-ункоза1(13),3(12)-диена 60a и 2-этил-2-алюминатрицикло[10.13.01,15.03,14]пентакоза-1(15),3(14)диена 61a с выходами 60-80%.
Применение i-BuAlCl2, а также амидов и алкоксидов алюминия RAlCl2 (где R = OMe, OBu, Pri N) вместо EtAlCl2 в реакции межмолекулярного циклоалюминирования позволяет получать соответствующие циклические АОС 59-61 с выходами 69-82% (схема 21).
Замена дигалогеналкилаланов на моногалогеналаны [R2AlCl (R = Et, Bui), (RO)2AlCl, (R2N)2AlCl] в присутствии металлического Mg и каталитических количеств Cp2ZrClприводит к соответствующим 1,4-диалюминиевым соединениям (62-64).
Для надежного доказательства структуры синтезированных алюминийорганических соединений, а также изучения реакционной способности полученных алюминациклопента2,4-диенов на примере АОС 59b, осуществлены трансформации с участием I2, метилиодида и аллилхлорида в присутствии каталитических количеств CuCl (10 мол.%) (схема 22).
Схема I2, CuCl 74%.....
I I Cl [CuCl] Al MeI, [CuCl] 68% 67 59b Bui 56% Me Me Вероятный механизм циклоалюминирования циклоалкинов с помощью RnAlCl3-n и металлического Mg в присутствии Cp2ZrCl2 включает генерацию цирконоцена "Cp2Zr", с образованием цирконациклопропенового и цирконациклопентадиенового интермедиатов.
Каталитический цикл завершается переметаллированием цирконациклопентадиена с помощью R2AlCl или RAlCl2 с получением целевых трициклических АОС 59-61 или 1,4димагниевых соединений 62-64 и регенерацией Cp2ZrCl2.
На основании полученных результатов можно сделать вывод, что разработанная реакция межмолекулярного циклоалюминирования и 1,4-диалюминирования циклических ацетиленов в присутствии катализатора Cp2ZrCl2 имеет общий характер и в эту реакцию наряду с RAlCl2 или R2AlCl (R = Et, Bui) могут быть вовлечены галогеналкильные производные амидов и алкоксидов алюминия.
1.6. Катализируемое Zr циклометаллирование ,-диацетиленов с помощью BuMgBr и EtnAlCl3-n (n = 1, 3) В развитие исследований по межмолекулярному циклоалюминированию ацетиленов, а также для изучения возможности проведения внутри- и межмолекулярного циклометаллирования ,-диацетиленов с получением би- и макроциклических МОС, нами изучены реакции каталитического циклоалюминирования и цикломагнирования ,диацетиленов с помощью RnAlCl3-n и RMgR' в присутствии Cp2ZrCl2.
В качестве объектов исследования были выбраны ,-бис(триметилсилил, метил, фенил)диацетилены, а также доступные алкильные и алкилгалогенидные производные Mg и Al.
На начальном этапе, на примере ,-бис(триметилсилил)диацетиленов, исследовали циклоалюминирование и цикломагнирование с помощью алкилгалогеналанов и реактивов Гриньяра, катализируемых Cp2ZrCl2.
Установили, что в результате реакции 1,8-бис(триметилсилил)окта-1,7-диина с EtAlClв присутствии 10 мол.% Cp2ZrCl2 в условиях (диин:EtAlCl2:Mg:Cp2ZrCl2 = 10:40:80:1, 22 С, ТГФ, 8-72 ч) происходит внутримолекулярная циклизация по двум ацетиленовым связям с образованием 8-этил-7,9-бис(триметилсилил)-8-алюминабицикло[4.3.01,6]-нона-1(9),6(7)диена 68b. Кислотный гидролиз и дейтеролиз АОС 68b дает 1,2бис(триметилсилилметилиден)-циклогексан 69b и 1,2бис(триметилсилилдейтерометилиден)циклогексан 70b с выходами ~79% (схема 23).
R Схема EtAlCl2 (AlCl3) Al-Et(Cl) R [Zr], Mg ( )n R H+ (D+) X R 68af ( )n.....
X R ( )n R R BuMgBr Mg 70аf X = H [Zr] 71аf X = D ( )n R 69аf n = 1, R = TMS (a); n = 2, R = TMS (b); n = 3, R = TMS (c); n = 4, R = TMS (d); n = 2, R = Me, (e); n = 2, R = Ph (f) Аналогичный результат получен при циклоалюминировании 1,8бис(триметилсилил)окта-1,7-диина с помощью Et3Al в присутствии 5 мол.% Cp2ZrCl2. В этих опытах целевой алюминациклопентадиен 68b образуется с выходом 34%.
Исходя из собственных экспериментальных и имеющихся в литературе данных предположили, что образование бициклических АОС 68, в зависимости от исходных реагентов, может быть представлено двумя вероятными маршрутами (схема 24). Так, циклоалюминирование ,-диинов (А) с помощью EtAlCl2 или AlCl3, предполагает восстановление цирконоцендихлорида с помощью Mg до цирконоцена 72, который, в свою очередь, способен координировать две ацетиленовые группы молекулы исходного диина с получением соответствующего цирконациклопентадиенового интермедиата 73.
Переметаллирование последнего EtnAlCl3-n (n = 0, 1) приводит к АОС 68 с одновременной регенерацией Cp2ZrCl2.
Второй путь (В), реализующийся в случае использования Et3Al, основан на предположении о первоначальном образовании в ходе реакции Zr,Al-биметаллического комплекса 74, который при взаимодействии с исходным диином дает семичленный комплекс с мостиковой связью Zr-Cl-Al 75, последующие внутримолекулярные трансформации которого приводят к целевым бициклическим алюминациклопентадиенам 68 с регенерацией цирконоценэтилхлорида 76, который, вступая в реакцию с Et3Al, дает исходный биметаллический комплекс 74.
R Схема Cp EtnAlCl3-n, Mg Cp2ZrCl"Cp2Zr" Zr ( )m MgCl Cp 72 n = 0, R (A) R R EtnAlCl3-n ( )m.... Al Et(Cl) ( )m Cp2ZrClR R R ( )m (B) 2 Et3Al ZrCpCp2Zr Et Et2AlCl AlEt2 Cl Cl Cp2Zr EtH C2H4 R AlEt2 Cl Et3Al EtH Взаимодействие 1,8-бис(триметилсилил)окта-1,7-диина с RMgBr (R = Et, Bu) в условиях реакции каталитического цикломагнирования дизамещенных ацетиленов (диин:RMgBr:Cp2ZrCl2 = 10:40:1, 22 С, Et2O) за 72 часа проходит с образованием 7,9бис(триметилсилил)-8-магнезабицикло[4.3.01,6]-нона-1(9),6(7)-диена 69b с выходом 72% (схема 6). Образование магнезациклопентадиена 69b, вероятно, проходит с первоначальным формированием в условиях реакции циклического Zr-содержащего интермедиата по схеме, предложенной для цикломагнирования дизамещенных ацетиленов (см. схема 2).
Полученные металлациклы 68b и 69b удалось вовлечь в реакции кросс-сочетания и переметаллирования с целью разработки новых one-pot методов синтеза труднодоступных карбо- и гетероциклических соединений. В частности, осуществлен ряд превращений соединений 68b и 69b с участием I2, аллилбромида и элементной серы (схема 25).
Схема TMS II TMS [CuCl] I TMS S8 (SOCl2) TMS S M........
TMS Br TMS TMS 68b, 69b [CuCl] M = Mg, AlEt 78 TMS В разработанных выше условиях циклометаллирования с помощью BuMgBr или EtAlCl2 исследованы диацетиленовые производные бензола. Установлено, что 1,2-дигепт-2ин-1-илбензол 80a и 1,2-бис(3-триметилсилил-2-пропинил)бензол 80b, так же как и алифатические ,-диины вступают в реакцию циклоалюминирования, катализируемую Cp2ZrCl2, с образованием соответствующих трициклических алюминакарбоциклов 81a (61%), 81b (54%) (схема 26). В реакциях цикломагнирования продукты внутримолекулярной циклизации 82a,b диина 80а,b образуются с меньшим выходом ~35%.
R Схема AlClAl-Cl R [Zr], Mg R H+ (D+) X R 81a,b.........
R X R BuMgBr R Mg 83a,b X = H 80a,b [Zr] 84a,b X = D R 82a,b R = Bu (a), R = TMS (b) В отличие от рассмотренных выше алифатических ,-диацетиленов и ароматических 1,2-диацетиленов, сопряженные алифатические 1,3-диацетилены RЦCCCCЦR, а также 1,4-бис-алкинилбензолы RССС6Н4ССR не образуют соответствующих алюмина(магнеза)циклопентадиенов в указанных выше реакциях.
Как следует из приведенных в этой главе результатов, ,-диины вступают в реакцию внутримолекулярного циклометаллирования с помощью RMgR' или RnAlCl3-n в присутствии катализатора Cp2ZrCl2 с получением непредельных ди- и трициклических (магнеза)алюминакарбоциклов с высокими выходами, представляющих исключительный интерес при разработке методов синтеза би- и трициклических карбо- и гетероциклов.
2. Синтез функционально-замещенных макрокарбоциклов на основе реакций циклометаллирования циклических моно- и диацетиленов Природные макроциклические антибиотики, ионофоры, душистые вещества и другие гетероатомные макроциклические соединения находят широкое применение в медицине, парфюмерной промышленности, супрамолекулярной и синтетической органической химии.
Опираясь на полученные результаты по каталитическому циклометаллированию циклических моно-и диацетиленов, нами разработаны схемы синтеза ряда функциональнозамещенных макрокарбоциклов, в том числе спирановой структуры.
2.1. Каталитическое циклометаллирование циклоалкинов в синтезе макроциклических тетракетонов Предлагаемый подход основан на разработанных нами новых реакциях межмолекулярного циклометаллирования циклоалкинов с помощью BuMgX (X = Cl, Br) и EtnAlCl3-n в присутствии Cp2ZrCl2 (гл. 1.3 и 1.5).
Предположили, что в результате взаимодействия in situ магнезациклопента-2,4-диенов, образующихся в упомянутых выше реакциях, с различными органическими ,дигалогеналканами, могут быть получены соответствующие непредельные три- и тетрациклические соединения с аннелироваными фрагментами, последующее окислительное расщепление которых по двойным связям и приведет к образованию макроциклических поликетонов по приведенной ниже схеме (Схема 27).
Схема O O R'MgX, X X ( )n ( )n OR' AlX3-n R n R [CuCl] [Zr], [Ti] ( )n ( )n ( )n ( )n ( )n M R O O Показано, что при взаимодействии in situ 2-магнезатрицикло[9.6.01,11.03,10]гептадека1(11),3(10)-диена 38a, полученного цикломагнированием циклооктина с помощью BuMgBr в разработанных условиях (Сp2ZrCl2 (10 мол.%), ТГФ, 20Ц23оС, 4ч), с эквимольным количеством ,'-дибром-о-ксилола в присутствии катализатора CuCl (20 мол.%) образуется 3,4-бензотрицикло[12.6.01,14.06,13]эйкоза-1(14),6(13)-диен 43 с выходом 74%. Реакцией последнего с O3 в CCl4, c последующей обработкой Me2S, получен макроциклический Споликетон 85 с выходом ~ 68 % (Схема 28).
Схема Br Br 1. OBuMgBr......
Me2S 2.
[Zr] [Cu] Mg 38a O O HO OH 19 1 NaBH18 20 3 13 10 i 16 Pr OH 14 15 12 85 O O OH OH В развитие этих исследований разработан еще один подход к конструированию макрокарбоциклических тетракетонов с использованием реакции циклометаллирования циклоалкинов. В основу метода положена катализируемая Cp2ZrCl2 реакция внутримолекулярного цикломагнирования 2,2'-диаллил-1,1'-бис(циклоалк-1-ен-1-илов) 67, полученных реакцией кросс-сочетания магнезациклопента-2,4-диенов 38 с аллилгалогенидами, приводящая к получению 8-магнезабицикло[6.3.06,10]ундека-1,3-диенов с аннелироваными непредельными циклическими фрагментами. Кислотный гидролиз синтезированных тетрациклических магнезациклопентанов и последующее расщепление двойных связей с помощью О3 приводит к целевым макроциклическим поликетонам (Схема 29).
Так, 2,2'-диаллил-1,1'-би(циклоокт-1-ен-1-ил) 67a вступает в реакцию с избытком о ВuMgBr (Et2O, 20Ц23 С, 7Ц8 ч) в присутствии катализатора Cp2ZrCl2 (5 мол.%), давая магнезабицикло[6.3.06,10]ундека-1,3-диен 88, который после кислотного гидролиза превращается в 3,4-диметилтрицикло[12.6.01,14.06,13]эйкоза-1(14),6(13)-диен 89 с выходом 89%. Реакцией последнего с озоном в разработанных ранее условиях получен макроциклический тетракетон - 11,12-диметилциклоэйкоза-1,2,9,14-тетраон 90.
RMgX Схема Cl RAlX2 BuMgX [Zr] [Cu] [Zr] ( )n ( )n M ( )n ( )n ( )n n = 1 (a), 3 (b), 5 (c) 38ac M = Mg 67ac 59a,c M = Al O O.....
( )n ( )n ( )n ( )n H+ ( )n ( )n O8489% 6871% 88ac 89ac 90ac O O Mg Таким образом, на основе последовательных реакций межмолекулярного циклометаллирования циклоалкинов, катализируемых Cp2ZrCl2, кросс-сочетания и окислительного расщепления двойных связей в полученных три- и тетрациклических непредельных соединениях, разработаны новые эффективные однореакторные методы синтеза макрокарбоциклических С20ЦС28 кетонов.
2.2. Каталитическое циклоалюминирование циклических диинов в синтезе трициклических дикетонов и тетраспироциклопропановых макрокарбоциклов Циклопентеноны, большое число представителей которых часто встречается в качестве душистых и лекарственных веществ, получают циклизацией по Назарову, реакцией Паусона-Ханда или внутримолекулярной циклизацией диенов, енинов и диинов, катализируемой комплексами Ru, Ir, Rh, Au, Pd, Ni, а также взаимодействием алюминациклопентенов, синтезированных in situ, с СО и СО2.
С целью разработки препаративного, однореакторного метода синтеза трициклических дикетонов, представляющих интерес в качестве исходных соединений для получения ансаметаллоценов,1 проведена карбоциклизация циклических диалюминиевых соединений 53, 54 с помощью СО2 и ClC(O)OEt. На примере циклотетрадека-1,8-диина показано, что смесь алюминациклопентенов 53b и 54b, полученная циклоалюминированием данного диацетилена с помощью Et3Al в присутствии 10 мол.% Cp2ZrCl2, вступает в реакцию с СО H.H. Brintzinger et. al. Angew. Chem., Int. Ed., 1995, 34, 1143Ц1170.
или 6 экв. ClC(O)OEt при комнатной температуре за 12ч с образованием эквимольной смеси региоизомерных дициклопентенонов 91b и 92b с общим выходами 48-72% (схема 30).
Схема ( )n ( )n Al ( )n Al ( )n Et 53ae О 91ae Et О ( )n I II О + Et.... + [Zr] ( )n ( )n ( )n Al ( )n Al ( )n О 54ae 92ae Et [Zr] = Cp2ZrCl2, (I): Et3Al, [Zr], (II): CO2, ClCOOEt n = 2 (a), n = 3 (b), n = 4 (c), n = 5 (d), n = 7 (e) Проанализировав структуру новых трициклических АОС 53, 54 предположили, что эти соединения могут быть использованы для синтеза макрокарбоциклов, содержащих в своей структуре спироциклопропановые фрагменты.
В результате проведенных экспериментов установлено, что полученные трициклические диалюминиевые соединения 53, 54, реагируя с эквимольным количеством бромметилметилового эфира при Ц78оС, дают смесь региоизомерных диметилендиспироцикло-пропановых соединений 94 и 95 с общим выходом 89-93% (схема 31). Обработкой последних циклопропанирующим реагентом Et3Al-CH2I22 с количественным выходом получены тетраспиро[2.0.24.5.212.0.215.53]докозан 97b и тетраспиро[2.0.2.6.2.0.2.6]тетракозан 97с.
Схема Et Al ( )n ( )n I ( )n ( )m II + + Al Al ( )m ( )m Al Al ( )m ( )n Al 53b,c,f,g 54b,c,f,g Et 93f,g Et Et Et Et ( )n ( )n ( )m ( )n III + + ( )n ( )m ( )m ( )m 94b,c,f,g 95b,c,f,g 96f,g 97b,c,f,g n, m = 2, 3, 4; (I): Et3Al, Cp2ZrCl2; (II): BrCH2OMe; (III): Et3Al, CH2I2; n, m = 3 (b); n, m = 4 (c); n = 2, m = 3 (f); n = 3, m = 4 (g) В отличие от симметричных диацетиленов несимметричные диины в реакции циклоалюминирования образуют эквимолярную смесь трех региоизомеров 53f,g, 54f,g, и 93f,g, тем самым, усложняя выделение и анализ продуктов карбоциклизации.
Доказательством образования диметилидендиспироциклопропановых макрокарбоциклов 94f,g 95f,g 96f,g в этих реакциях служат продукты циклопропанирования реагентом Et3Al-CH2I2 тетраспиро-[2.0.2.4.2.0.2.5]генэйкозан 97f и тетраспиро[2.0.2.5.2.0.2.6]трикозана 97g.
I.R. Ramazanov et. al. Tetrahedron Lett., 2010, 51, 6268.
Полученные результаты позволяют сделать вывод, что реакция каталитического циклометаллирования является одним из универсальных и эффективных способов синтеза практически важных бис-циклопентенонов, а также конструирования макроциклов со спироциклопропановыми фрагментами путем карбоциклизации новых трициклических АОС, полученных in situ при взаимодействии соответствующих циклических диацетиленов с Et3Al в присутствии каталитических количеств Cp2ZrCl2.
3. Катализируемое Ti цикломагнирование олефинов и 1,2-диенов различной структуры с помощью реактивов Гриньяра На протяжении длительного промежутка времени с момента разработки реакции каталитического этилмагнирования в 1983 году, а затем каталитического цикломагнирования олефинов 1989 году, -комплексы на основе Zr рассматривались как единственные соединения, способные катализировать упомянутые выше реакции.
С целью расширения области применения каталитического цикломагнирования непредельных соединений с помощью магнийорганических реагентов, а также поиска новых катализаторов, способных проводить эту реакцию, исследовано взаимодействие EtMgR (R=Br, Et) с олефинами (октен-1, аллилбензол, стирол, эндо-дициклопентадиен) в присутствии каталитических систем на основе Тi, Hf, Fe, Co, Ni, Pd и Rh, широко используемых для превращений олефинов, диенов и ацетиленов. В предварительных экспериментах было показано, что наиболее высокие выходы продуктов цикломагнирования олефинов проявляют комплексы Тi, в частности, Cр2ТiCl2. В связи с этим, последующие эксперименты по изучению реакции цикломагнирования упомянутых выше олефинов проводили с применением в качестве катализатора Cp2TiCl2.
3.1. Карбо- и цикломагнирование -олефинов, стирола и норборненов с помощью EtMgR (R = Et, Br), катализируемое Cp2TiClНами установлено, что при взаимодействии EtMgBr или Et2Mg с олефинами в присутствии катализатора Cp2TiCl2, в зависимости от природы олефина, образуются продукты цикло-, карбо- и гидромагнирования. Так, стирол вступает в реакцию с избытком EtMgBr в присутствии катализатора Cp2TiCl2 (20 оС, 20 ч, ТГФ, PhCH=CH2 : EtMgBr : [Ti] = 1 : 2 : 0.05) с образованием смеси моно- и дифенилзамещенных магнезациклопентанов 98100, в соотношении ~ 3:2:1, с общим выходом ~75 %. Применение Et2Mg в тех же условиях приводит к магнезациклопентанам 98:99:100 ~ 5:1:2, c выходом ~54 % (схема 32).
Схема Ph Ph [Ti].......
+ + + Ph Ph Ph Ph Mg Mg Mg EtMgBr 98 99 1 Взаимодействие эндо-дициклопентадиена с EtMgBr в условиях (20 оС, 50 ч, ТГФ, ДЦПД:EtMgBr:[Ti] = 10:20:0.5) идет по норборненовой двойной связи с образованием региоизомерных (~1:1) по положению двойной связи продуктов карбомагнирования 102а,b с выходом 70 %. Показано, что в присутствии химически активированного магния (ДЦПД:EtMgBr:Mg:[Ti] = 10:20:24:0.5) изменяется хемоселективность реакции и, наряду с продуктами карбомагнирования 102а,b, образуются продукты цикло- 101а,b и гидромагнирования 103а,b с общим выходом ~75 % в соотношении 101а,b:102а,b:103а,b ~ 5:2:2, с сохранением эндо-конфигурации циклопентенового фрагмента (схема 33). Реакция норборнена с EtMgBr в разработанных условиях приводит к образованию циклических и ациклических соединений с общим выходом 82% при соотношении 104:105:106 ~ 6:1:2.
Схема H Et [Ti], Mg +.... + MgBr MgBr Mg EtMgBr R RR RR 103a,b RR 101a,b 102a,b R 104 105 1~ ~ [Ti] = Cp2TiCl2; R = (101103); R = H (104106) При взаимодействии октена-1 или аллилбензола с EtMgBr в присутствии Cp2TiClо (мольное соотношение олефин:EtMgBr:Mg:[Ti] = 10:40:60:0.5) при температуре ~20 С в течение 20 ч в ТГФ образуются продукты цикло- 107, карбо- 108 и гидромагнирования 1в соотношении 107:108:109 = 2:5:6 (схема 34).
R Et Схема [Ti] + + MgBr MgBr R R R......
EtMgR' Mg 107 108 1[Ti] = Cp2TiCl2, R = Hex (a), Bn (b) Не вступивший в реакцию аллилбензол (~30%) изомеризуется под действием катализатора в проп-1-енилбензол с менее активной дизамещенной двойной связью.
При использовании Et2Mg в этой реакции соотношение продуктов гидро-, карбо- и цикломагнирования, а также дейтеролиза 107а:108а:109а составляет 4:7:1.
EtMgBr Схема Cp2TiClCp2TiEt Cp2TiEt.
MgBrCl, C2H5 MgClBr C2H4 + C2HC2HR ''Cp2Ti'' Cp2TiH Et R R Cp2Ti Cp2Ti Cp2Ti R R R Cp2Ti R R.....
EtMgBr Cp2TiEt EtMgBr R R Ti Ti Et Cp Cp Cp Cp Cp2TiEtBrMg EtMgBr BrMg EtMgBr R R R R R = alkyl, Ph R Mg Mg На основании литературных и собственных экспериментальных данных, образование циклических и ациклических МОС можно представить вероятной схемой 35, согласно которой взаимодействие EtMgR с олефинами в присутствии Cp2TiCl2 проходит с формированием таких ключевых интермедиатов, как титанациклопропаны, титанациклопентаны, а также алкильных и гидридных производных титана, переметаллирование которых исходным EtMgX приводит к целевым продуктам.
Таким образом, -олефины и норборнены реагируют с EtMgBr или Et2Mg в ТГФ в присутствии катализатора Cp2TiCl2 с образованием продуктов цикло-, карбо- и гидромагнирования, выход и соотношение которых зависят от структуры исходных реагентов и условий реакции.
3.2. Межмолекулярное цикломагнирование циклических и ациклических 1,2-диенов реактивами Гриньяра в присутствии Cp2TiClК началу наших исследований в литературе отсутствовали сведения по каталитическому цикломагнированию алленов с помощью алкилмагнийгалогенидов с участием в качестве катализаторов комплексов Ti и других переходных металлов. В связи с этим, нами было изучено цикломагнирование алленов под действием доступных реагентов Гриньяра и комплексов Ti.
В ходе проведенных экспериментов было установлено, что при цикломагнировании терминальных алленов с помощью EtMgBr в присутствии химически активированного магния и катализатора Cp2ZrСl2, традиционно применяющегося для этих целей, (ТГФ, ~о С) образуются 2,5-диалкилиденмагнезациклопентаны (5-8%), 2алкилиденмагнезациклопентаны (~30-35%) и продукты карбомагнирования (~30-35%).
Реакция идет неселективно и все попытки повлиять на ход реакции путем изменения температуры, природы растворителя и соотношения исходных реагентов оказались безуспешными. Положительные результаты по селективному цикломагнированию алленов удалось получить лишь при замене катализатора Cp2ZrСl2 на Cp2TiСl2.
Взаимодействие 1,2-алкадиенов с двукратным избытком EtMgBr в присутствии химически активированного Mg и каталитических количеств (5 мол. %) Cp2TiСl2 в условиях o (ТГФ, ~ 20 C, 8 ч) приводит к 2,5-диалкилиденмагнезациклопентанам 110, дейтеролиз которого приводит к 1,6-дидизамещенным-2,5-дидейтеро-1Z,5Z-диенам 111 с выходом >90% (схема 36).
Схема D3O+ R Mg, [Ti] R R.
R.....
R EtMgBr Mg D D 11[Ti] = Cp2TiCl2; R = Am (a); R = Hept (b); R = (CH2)2 (c); R = Bn (d) Селективность и направление цикломагнирования в значительной степени зависят от структуры исходных алленов и эфирного растворителя. Например, реакция EtMgBr с фенилалленом или 3,3-дизамещенными алленами, в присутствии активированного магния и катализатора Cp2TiСl2, в условиях (ТГФ, 20 C, 8 ч) проходит с образованием региоизомерной смеси МОС 112a-114a с выходами, не превышающими 10-15%. Показано, что применение Et2O в качестве растворителя позволяет осуществить цикломагнирование с получением соответствующих 2,5-диалкилиденмагнезациклопентанов 112 с выходами 8194% и селективностью >95% (схема 37).
Схема Ph Ph Ph Ph Ph Ph R' + +.
THF...
Mg Mg Mg Mg, [Ti] R 112a 113a 114a + R R EtMgBr Mg 1Et2O R' R' [Ti] = Cp2TiCl2; R = Ph, R' = H (a); R = Ph, R' = Me (b); R = Am, R' = Me (c), R = R' = Pr (d) Аналогично алифатическим алленам, N- и O-содержащие 1,2-диены способны вступать в реакцию каталитического цикломагнирования с EtMgBr в присутствии металлического Mg (акцептор галогенид ионов) и 5 % мол. Cp2TiCl2 в условиях o (аллен:EtMgBr:Mg:Cp2TiCl2, 10:20:24:0.5, 20-22 C, Et2O, 8 ч) с образованием соответствующих функционально-замещенных 2,5-диалкилиденмагнезациклопентанов 113.
Гидролиз и дейтеролиз магнезациклопентанов 113 приводит к образованию соответствующих непредельных диаминов 114, 115 с цис,цис-конфигурации с выходами 68-82 % (схема 38).
Схема [Ti], Mg NRR2N NRH3O+ R2N R2N EtMgBr.....
.
Mg R' X X R' R' R' 113 114, 1[Ti] = Cp2TiClX = H (114), D (115); R = Et (a), Pr i (b), -(CH2)4- (c), -C2H4-O-C2H4- (d); R = -C2H4-O-C2H4-, R' = Me (e).
Синтезированные 2,5-диалкилиденмагнезациклопентаны 112 содержат высокоактивные Mg-C связи и двойные связи с цис-конфигурацией в алкилиденовом фрагменте, что делает их чрезвычайно перспективными для получения практически важных 1Z,5Z-диенов. С целью изучения возможности получения 1,5-диенов с заданной конфигурацией заместителей при двойных связях на основе полученных магнезациклопентанов, последние ввели в реакции кросс-сочетания с алкил(арил,аллил)галогенидами под действием солей одновалентной меди Cu(I). В результате образуются соответствующие ди- 116, 117 и тетраены 118Ц120 с выходами ~7580% (схема 39).
Схема R R MeI R R Cl R R [Cu] [Cu] Mg 118ac 1116ac I Cl [Cu] Br [Cu] [Cu]...... R R R R R R 119ac 117a 120ac [Cu] = CuCl; R = Am (a); R = Hept (b); R = CH2Ph (c) Для выяснения возможности осуществления описанных выше реакций с участием циклических 1,2-диенов с целью синтеза непредельных трициклических магнийорганических соединений изучено цикломагнирование циклических алленов с помощью реагентов Гриньяра, катализируемое Cp2TiCl2.
Нами установлено, что циклические 1,2-диены, например, 1,2-циклононадиен, вступают в реакцию с EtMgBr в присутствии металлического магния и 5 мол.% катализатора Cp2TiCl2 (Et2O, 4ч, ~22oC), с образованием 2магнезатрицикло[10.7.01,12.03,11]нонадека-3(4),1(19)-диена 121. Кислотный гидролиз и дейтеролиз МОС 121 приводит к образованию 3-(2-циклононенил)-1-циклононена 122 и 2дейтеро-3-(2-дейтеро-2-циклононенил)-1-циклононена 123 с выходами более 85 % (Схема 40).
Схема [Ti], Mg H3O+ (D3O+).
......
EtMgBr Mg X X 121 122, 1[Ti] = Cp2TiCl2; X = H (122), D (123) На основе магнезациклопентана 121 мы разработали ряд перспективных методов синтеза полициклических углеводородов 124, 125 и гетероциклических соединений 128, 1(Схема 41).
Схема CO[Cu] RHlg Mg R R CuClSO 124 1R = allyl (126); Me (127) 125 X = S (128); Se (129) X Таким образом, нами впервые осуществлено межмолекулярное цикломагнирование циклических и ациклических 1,2-диенов, в том числе функционально-замещенных, с помощью реагентов Гриньяра, катализируемое Cp2TiCl2. В результате, с высокими выходами и селективностью, получены ранее неописаные моно- и трициклические МОС, которые, как показано на ряде примеров, могут быть с успехом использованы в синтезе карбо- и гетероциклических, а также бифункциональных соединений заданной структуры и конфигурацией заместителей при двойных связях, исходя из доступных исходных мономеров и реагентов в одну препаративную стадию.
3.3. Межмолекулярное цикломагнирование ,-диалленов в синтезе гигантских углеводородных макроциклов С целью разработки нового, перспективного для практического применения метода синтеза гигантских магнийсодержащих и углеводородных макроциклов впервые исследовали реакцию межмолекулярного цикломагнирования ,-диалленов с помощью EtMgX (X = Cl, Br), катализируемую комплексами Ti.
Мы исходили из предпосылки, что при цикломагнировании ,-диалленов реактивами Гриньяра под действием катализатора Cp2TiCl2 возможно осуществление межмолекулярного цикломагнирования одновременно двух или более молекул исходного диаллена с получением макроциклических магнийорганических соединений, содержащих магнезациклопентановые фрагменты.
При выборе метода синтеза углеводородных макроциклов опирались на открытую нами реакцию каталитического цикломагнирования монозамещенных алленов c помощью RMgX в присутствии катализатора Cp2TiCl2 в 2,5-диалкилиденмагнезациклопентаны 112.
Выбрав в качестве исходных ,-диалленов 1,2,8,9-декатетраен, 1,2,9,10ундекатетраен, 1,2,10,11-додекатетраен, провели цикломагнирование последних с помощью EtMgBr (аллен:EtMgBr = 1:1) в присутствии катализатора Cp2TiCl2 (~10 мол.%) и химически активированного магния (ТГФ, ~20 оС, 1012 ч).
В этих условиях реакция ,-диалленов с EtMgBr приводит к макроциклическим МОС 130, состоящим из пяти молекул исходного аллена. Гидролизом и дейтеролизом МОС 130 с помощью HCl/H2O или DCl/D2O получены углеводородные макроциклы 131, 132, содержащие чередующиеся Z-двойные связи. Гидрирование непредельных макроциклов 131 молекулярным водородом (5 % Pd/C) дает циклопарафин 133 (схема 42).
Схема Mg Mg (CH2)n (CH2)n.
EtMgBr,[Ti], Mg (CH2)n (CH2) Mg n ТГФ, 20 оС, 12 h.
>90% (CH2)n (CH2)n n = 4 (a); 5 (b); 6 (c) Mg Mg 1H3O+ (D3O+) H X X H H H X X (CH2)n (CH2)n (CH2)n H (CH2)n H2, Pd/C X (CH2) (CH2)n.. n X (CH2)n (CH2)n (CH2)n (CH2)n H H X X H H X X H 1X = H (131); D (132) Надо полагать, что образование макроциклов 130a-c проходит путем межмолекулярного цикломагнирования ,-диалленов с помощью RMgX в присутствии УтитаноценаФ, генерируемого из Cp2TiCl2 под действием активированного Mg. При этом, в каждом опыте преимущественно образуются магнийорганические макроциклы, построенные из пяти молекул исходного диаллена и пяти атомов магния.
Эти результаты свидетельствуют о том, что в формировании гигантских магнийорганических макроциклов участвуют полиядерные каталитически активные центры, способные координировать и активировать одновременно пять молекул ,диаллена, что и приводит к целевым гигантским металлакарбо- и макрокарбоциклам.
4. Синтез пятичленных металлакарбоциклов на основе Al и Mg перекрестным каталитическим циклометаллированием алленов и ацетиленов с непредельными соединениями различной структуры Механистические представления о реакциях межмолекулярного цикломагнирования и циклоалюминирования в присутствии цирконоцена или титаноцена сводятся к координации двух молекул непредельного соединения на центральном атоме катализатора с промежуточным образованием трех- и пятичленных металлакарбоциклов на основе переходных металлов, находящихся в состоянии непрерывного лигандного обмена до момента переметаллирования атома переходного металла на непереходный с образованием целевых магнеза- и алюминакарбоциклов.
В то же время, из общих представлений о координационном связывании непредельных соединений с центральным атомом катализатора известно, что олефины, аллены и ацетилены имеют различную степень связывания с металлом и способность к вытеснению из координационной сферы металла, как между перечисленными классами соединений, так и внутри каждого класса, в зависимости от природы заместителей.
Исходя из этих предпосылок нами была выдвинута идея о возможности конструирования металлакарбоциклов путем перекрестного циклометаллирования смеси двух непредельных соединений в условиях реакций гомо-цикломагнирования или циклоалюминирования непредельных соединений с помощью реактивов Гриньяра или алкилкалогеналанов, катализируемых комплексами Ti и Zr.
4.1. Перекрестное цикломагнирование дизамещенных алкинов с алленами и циклическими ацетиленами Для проверки выдвинутой идеи о возможности синтеза несимметричных металлакарбоциклов путем совместного циклометаллирования различных классов непредельных соединений, первоначально исследовали на примере межмолекулярного цикломагнирования эквимольных количеств дизамещенных ацетиленов циклической и ациклической структуры с алленами или алкинам с помощью BuMgHlg (Hlg = Cl, Br) в присутствии катализатора Cp2ZrCl2. В разработанных для гомоцикломагнирования дизамещенных ацетиленов условиях реакция смеси дизамещенного ацетилена (гексин-3, октин-4) и 1,2-диена (1,2-октадиена, 3-фенил-1,2-пропадиена) с избытком BuMgBr (ацетилен:аллен:BuMgBr = 1:1:4) в Et2O в присутствии 10 мол.% Cp2ZrCl2 за 2 ч позволяет получать 2,3-диалкил-5-гексил(бензил)иденмагнезациклопент-2-ены 134 с выходами 4652% (схема 43). В минорных количествах (до 5%) образуется 2,3,4,5тетраалкилмагнезациклопента-2,4-диены 32.
R Схема R R R BuMgX, [Zr] H3O+(D3O+) R' R' + R........
R.
X X Mg R 134ac 135ac [Zr] = Cp2ZrCl2; X = Br, Cl R = Et, R' = Am (a, 46 %); R = Pr, R' = Am (b, 52 %); R = Pr, R' = Ph (c, 48 %).
Смешанное межмолекулярное цикломагнирование циклических ацетиленов с ациклическими дизамещенными ацетиленами в условиях (циклоалкин:дизамещенный o ацетилен:BuMgBr:[Zr] = 10:11:22:1, 20-22 C, 4 ч, ТГФ) приводит к новому классу бициклических магнезациклопента-2,4-диенов 136 с выходами 56Ц86% (Схема 44).
Схема R....... R R ( )n [Zr] + R' ( )n Mg + ( )n Mg ( )n + R' R' BuMgBr Mg R R' 136 38a,b [Zr] = Cp2ZrCl2; n = 2; R = R' = Et (a, 64%);
R = R' = Pr (b, 59%); R = R' = (c, 55%); R = Bu, R' = TMS (d, 56%); n = 6: R = R' = Et (e, 45%).
Таким образом, межмолекулярное гомоцикломагнирование алкинов с алленами или дизамещенными ацетиленами с помощью алкилгалогенидных производных магния в присутствии комплексов на основе Zr можно использовать для синтеза новых типов моно- и бициклических 5-алкилиденмагнезациклопентенов и магнезациклопента-2,4-диенов.
4.2. Межмолекулярное каталитическое цикломагнирование циклических и терминальных 1,2-диенов Основываясь на положительных результатах по межмолекулярному цикломагнированию циклических 1,2-диенов осуществлено перекрестное цикломагнирование циклических и ациклических 1,2-диенов с помощью реагентов Гриньяра под действием катализатора Cp2TiCl2, приводящее к неописанным ранее бициклическим алкилиденмагнезациклопентанам.
Взаимодействием 1,2-циклононадиена и 1,2-алкадиенов с избытком EtMgBr в присутствии Mg и катализатора Cp2TiCl2 в соотношении (1,2-циклононадиен:1,2o алкадиен:EtMgBr:Mg:Cp2TiCl2 равном 10:10:40:24:1) в условиях (Et2O, 4ч, ~ 20Ц22 C) получены бициклические 11-алкил(бензил)иден-12-магнезабицикло[7.3.01,9]додец-1(2)-ены 137 с выходами 70-88% (Схема 45). В качестве минорной компоненты ~8Ц10 %, наблюдается образование продуктов гомоцикломагнирования исходных субстратов 112, 121.
Схема [Ti], Mg D3O+ R.
.
R +....
EtMgBr D D Mg R' 137af 138af R' R R' [Ti] = Cp2TiCl2; R = Bu, R' = H (a); R = Hex, R' = H (b); R = Ph, R' = H (c); R = Bn, R' = H (d);
R = Am, R' = Me (e); R = Ph, R' = Me (f) Нами осуществлены некоторые синтетические превращения полученных новых бициклических алкилиденмагнезациклопентанов 137 с использованием реакций кросссочетания с различными органическими галогеналканами и S8. Показано, что указанные выше реакции проходят одновременно по двум активным MgЦC-связям с образованием бифункциональных, а также гетероциклических соединений 138Ц141 (Схема 46).
Схема [Cu] S8, Se Bu Me Bu RHlg R R Mg X R = Me (138), Allyl (139) 137a X = S (140), Se (141) Межмолекулярное цикломагнирование циклических и ациклических 1,2-диенов с помощью реактивов Гриньяра, катализируемое Cp2TiCl2, с высокой селективностью приводит к непредельным бициклическим МОС, которые в одну препаративную стадию могут быть трансформированы в практически важные карбо- и гетероциклические, а также бифункциональные соединения заданной структуры.
4.3. Цикло- и 1,4-диалюминирование циклических алленов и ацетиленов с помощью RnAlCl3-n, 1,2-дигалогенэтана или этилена, катализируемое комплексами Ti и Zr Согласно литературным данным3, совместное межмолекулярное циклоалюминирование дизамещенных ацетиленов с этиленом, который генерируется in situ в условиях реакции из дихлорэтана и активированного Mg, является эффективным методом синтеза пятичленных алюминакарбоциклов, свободным от использования крайне пирофорного Et3Al. При этом, последний удается заменить на менее пирофорные EtAlCl2, AlCl3 или соответствующие амиды и алкоксиды алюминия.
В результате проведенных экспериментов осуществлено совместное циклоалюминирование циклических 1,2-диенов (циклонона-1,2-диен, циклотридека-1,2диен) или циклоалкинов (циклооктин, циклодецин, циклотридецин) и этилена с помощью EtAlCl2 в присутствии металлического Mg и катализатора Cp2ZrCl2, приводящее к бициклическим АОС 17, 47 с выходами до 85 %. В этих опытах наблюдается образование в минорных количествах продуктов межмолекулярного гомоциклоалюминирования исходных соединений (схема 47).
Схема RAlClEt2AlCl ( )n AlEt2 AlEt2 [Ti], Mg ( )n Al [Zr], Mg.
R 147 17a,b ( )n.......
.
C2H4Hlg2 + Mg ( )n ( )m ( )n Al RAlCl2 RnAlCl3-n ( )m Al CH2 CH[Ti], Mg [M], Mg R R 47a,b 1n = 0; [Zr] = Cp2ZrCl2, Cp2TiCl2; R = Et, Bui, Cl, MeO, BuO, Pr2N При изучении влияния природы переходного металла в этих реакциях обнаружено, что замена Cp2ZrCl2 на Cp2TiCl2 способствует изменению региоселективности реакции. Так, при проведении реакции межмолекулярного циклоалюминирования циклических 1,2-диенов и этилена с помощью EtnAlCl3-n в присутствии Мg и катализатора Cp2TiCl2 (5 мол. %) в ТГФ в мягких условиях за 3Ц4 ч образуется 10-этил-10-алюминабицикло[7.3.01,9]додец-1(2)-ен 1или 1,4-диалюминиевое соединение 147 с выходом более 80% (схема 47).
Показано, что наряду с EtAlCl2 или Et2AlCl указанные выше реакции могут быть осуществлены с помощью различных дигалогеналанов общего вида RAlCl2 (R= MeO, n U. M. Dzhemilev, A.G. Ibragimov. Catalytic Cyclometalation Reaction of Unsaturated Compounds in Synthesis of Magnesa- and Aluminacarbocycles, J. Organomet. Chem., 2010, 695, 1085-1110.
BuO, i-Pr2N) с выходами 40Ц81%. Описанные выше реакции проводились с подачей газообразного этилена в реакционную массу, так и генерированием этилена in situ из 1,2дигалогенэтана и магния.
Так, перекрестное межмолекулярное циклоалюминирование циклических 1,2-диенов или алкинов и этилена с помощью алкилгалогенидных производных алюминия в присутствии комплексов на основе Zr и Ti позволяет получать непредельные бициклические алюминациклопентаны или алюминациклопентены, а также соответствующие 1,4-диалюминиевые соединения с достаточно высокими выходами.
4.4. Катализируемое Zr и Ti перекрестное циклоалюминирование циклических 1,2диенов и алкинов с олефинами, терминальными алленами и дизамещенными ацетиленами Опираясь на успешно реализованную идею синтеза бициклических АОС с использованием реакции совместного межмолекулярного циклоалюминирования циклических 1,2-диенов или алкинов и этилена с помощью RnAlCl3-n в присутствии комплексов Ti и Zr, нами было выдвинуто предположение о возможности конструирования би- и полициклических АОС путем совместного циклоалюминирования циклических алленов с непредельными соединениями различной структуры.
В результате проведенных исследований впервые осуществлено межмолекулярное циклоалюминирование циклических алленов с -олефинами или норборненом с помощью EtAlCl2, катализируемое Cp2ZrCl2 (аллен:олефин:[Al]:Mg:[Zr] = 10:12:24:36:1.1), приводящее за 3 часа к непредельные би- 148 и полициклическим АОС 149 с выходом 70% (схема 49).
Показано, что совместное межмолекулярное циклоалюминирование циклических 1,2диенов с дизамещенными ацетиленами (аллен:алкин:[Al]:Mg:[Zr] = 10:11:15:22:2, 20-22 oC, ТГФ, 8ч) или терминальными алленами (циклический аллен:терминальный 1,2диен:[Al]:Mg:[Ti] = 10:10:12:24:1, 20-22 oC, ТГФ, 4 ч) с помощью EtAlCl2, катализируемое комплексами Zr и Ti, приводит к получению новых классов непредельных бициклических алюминациклопентанов 151, алюминациклопентенов 150-152 с выходом ~70-80% (схема 48).
Схема R ( )n ( )n 1EtAlClR' R R' Al Al.......
[Zr], Mg Et Et 1( )n.
R R.
R ( )n R ( )n Al + 1EtAlClEtAlClAl Et [Ti], Mg [Zr], Mg ( )n Et 1R Al [Zr] = Cp2ZrCl2, [Ti ] = Cp2TiCl2 1Et На основании полученных результатов можно сделать вывод, что впервые осуществлено перекрестное циклоалюминирование циклических 1,2-диенов с -олефинами, норборненами, дизамещенными ацетиленами и терминальными алленами с помощью EtAlCl2, катализируемое комплексами Zr и Ti. Разработаны эффективные методы получения новых классов непредельных бициклических алюминациклопентанов, алюминациклопентенов и алюминациклопентадиенов заданной структуры.
Разрабатываемая концепция конструирования пятичленных металлакарбоциклов заданной структуры путем межмолекулярного циклоалюминирования различных классов непредельных соединений позволила получать труднодоступные или ранее неописанные алюминациклопентаны, алюминациклопентены и алюминациклопентадиены.
В развитие этих исследований осуществлены реакции межмолекулярного циклоалюминирования циклоалкинов с -олефинами, дизамещенными ацетиленами и 1,2диенами различной структуры с применением новых классов АОС - би- и полициклических алюминиациклопента-2,4-диенов 153-156.
Схема R EtAlClR R'....... ( )m ( )m R [Zr], Mg Al Al 1Et Et 1R.
R R ( )n EtAlClEtAlClR [Ti], Mg [Zr], Mg ( )m ( )m Al Al 153 1Et Et Таким образом, нами впервые осуществлено межмолекулярное циклоалюминирование циклических алленов или ацетиленов с -олефинами, норборненом, дизамещенными ациклическими ацетиленами и терминальными алленами с помощью EtAlCl2, катализируемое комплексами Ti и Zr. Разработаны эффективные методы получения ранее неописанных классов непредельных би- и полициклических алюминациклопентанов, алюминациклопентенов и алюминациклопентадиенов, в том числе алкилидензамещенных.
5. Реакция каталитического циклометаллирования напряженных метилиденциклоалканов с синтезе спиросоединений Исследования реакции каталитического циклоалюминирования, проведенные в последние 10-15 лет, показали, что она имеет общий характер и может быть распространена на -олефины, аллены, ацетилены и норборнены. В результате впервые удалось разработать оригинальные методы синтеза различных классов АОС - алюминациклопропаны, алюминациклопропены, алюминациклопентаны, алюминациклопентены, алюминациклопентадиены, алюминамакрокарбоциклы.
К моменту начала наших исследований было известно, что ациклические и циклические 1,3-диены, а также 1,1- и 1,2-дизамещенные олефины в реакцию с Et3Al вовлечь не удается.
Нами было высказано предположение о том, что в отличие от ациклических олефинов с малоактивной 1,1-дизамещенной двойной связью, напряженные циклические непредельные соединения с активированной метилиденовой связью, например, метилиденциклобутаны или метилиденциклопропаны, удастся вовлечь в реакцию с Et3Al, катализируемую комплексами переходных металлов с получением соответствующих спироалюминациклопентанов. Кроме того, при успешном осуществлении данной реакции, как мы полагали, можно будет получать алюминациклопентаны со спироциклобутановыми или спироциклопропановым фрагментами, которые потенциально могут быть использованы в синтезе напряженных спирокарбо- и гетероциклов.
5.1. Циклоалюминирование замещенных метилиден- и алкилиденциклопропанов с помощью Et3Al в присутствии Cp2ZrClС целью синтеза новых классов алюминийорганических соединений спирановой структуры и разработки на их основе эффективных лоднореакторных методов конструирования спиро[2.3]гексанов и спиро[2.4]гептанов нами исследовано взаимодействие метилиденциклопропанов различной структуры с Et3Al в присутствии Cp2ZrCl2.
Установили, что при циклоалюминировании 2-пентил- и 2-гептил-1метилиденциклопропанов 157а,b с помощью Et3Al (1:2) в присутствии 5 мол.% Cp2ZrCl2 в гексане за 4 часа в каждом опыте образуется смесь из двух региоизомерных алюминациклопентанов со спироциклопропановыми фрагментами в - 158а,b и положении 159аb к атому алюминия с выходами ~75% (схема 55).
Схема R Et3Al +.......
R [Zr] Al Al R 157а,b Et 158а,b 159а,b Et [Zr] = Cp2ZrCl2, R = Am (a), R = Hept (b) В результате изучения влияния природы заместителей в метилиденциклопропанах обнаружили, что 2-фенил- 157c, 2-метил-2-фенилметилиденциклопропаны 157d в o разработанных условиях (метилиденциклопропан:Et3Al:[Zr]=10:20:0.5, 4ч, 20-22 C) вступают в реакцию каталитического циклоалюминирования с образованием единственного региоизомера, в котором соответствующий спироциклопропановый заместитель находится в -положении к атому алюминия 158с,d (Схема 56).
Схема Et3Al H3O+ (D3O+) Ph........
[Zr] Al X X Ph Ph R R Et R 157c,d 158c,d X = H (160c,d) [Zr] = Cp2ZrCl2, R = H (c), Me (d) X = D (161c,d) Наряду с фенилзамещенными циклопропанами, высокая региоселективность образования алюминаспиро[2.4]гептанов 158e,f наблюдается и в случае циклоалюминирования метилиденциклопропанов, аннелированных к циклоалкану - 7метилиденбицикло[4.1.0]гептана 157e и 9-метилиден-бицикло[6.1.0]нонана 157f (схема 57).
Схема Et3Al H3O+ (D3O+) Al X.......
[Zr] Et X ( )n ( )n ( )n 157e,f 158e,f X = H (160e,f) [Zr] = Cp2ZrCl2, n = 1 (e), n = 3 (f) X = D (161e,f) В развитие исследований по изучению реакции катализируемого Cp2ZrClциклоалюминирования метилиденциклопропанов с помощью Et3Al, нам представлялось интересным изучить влияние заместителей на выход и селективность реакции не только по циклопропановому фрагменту, но и при метилиденовой связи. Кроме того, в литературе отсутствовали сведения о возможности циклоалюминирования тризамещенных олефинов.
Взяв в качестве исходных объектов гексилиден-, октилиден- и бензилиденциклопропаны 162а-с, осуществили синтез в условиях (МЦП:Et3Al:[Zr] = 10:12:0.5, гексан, 20-22 oC, 4 ч) 4-этил-7-алкил(бензил)-4-алюминаспиро[2.4]гептанов 163ас с выходами 90-94%, которые в результате кислотного гидролиза и дейтеролиза превращаются в углеводороды 164а-св и частично дейтерированные 165а-с замещенные циклопропаны (Схема 58).
R R Схема R Et3Al H3O+ (D3O+).......... [Zr] Al X X Et 162a-c 163а-c X = H (164а-c) X = D (165а-c) [Zr] = Cp2ZrCl2, R = Am (а), Hex (b), Ph (c) Таким образом, нами впервые осуществлено циклоалюминирование метилиден- и алкилиденциклопропанов с помощью Et3Al в присутствии катализатора Cp2ZrCl2 с получением неописанных ранее АОС спирановой структуры - замещенных алюминаспиро[2.4]октанов с выходами 65-95%.
5.2. Взаимодействие метилиденциклобутанов с Et3Al, катализируемое Cp2ZrClПоказав возможность циклоалюминирования 1,1-дизамещенной двойной связи на примере взаимодействия метилиде- и алкилиденциклопропанов с Et3Al в присутствии Cp2ZrCl2 мы обратили свое внимание на следующую группу соединений - метилиденциклобутаны.
В результате проведенных исследований установили, что при взаимодействии метилиденциклобутана с двукратным избытком Et3Al в условиях (10 мол.% Cp2ZrCl2, 4 ч, гексан), образуется АОС 166, которое после кислотного гидролиза и дейтеролиза реакционной массы дает 1-метил-1-этилциклобутан 167 и 1-дейтерометил-1-(2дейтероэтил)циклобутан 168 с выходом ~93% (Схема 59).
Et Схема H3O+ Me 1Cp2ZrCl+ CH2D........
Al CH2D AlEt3 (EtH) D3O+ 1Et 1 Для дополнительного подтверждения структуры полученного АОС 166 и демонстрации возможностей разработанной реакции в синтезе спиранов, содержащих циклобутановый фрагмент, нами осуществлен ряд трансформаций 6-этил-6алюминаспиро[3.4]октана 166 в реакциях кросс-сочетания, карбоциклизации и переметаллирования (схема 60).
Схема Cl S8, SOCl[Pd] Se 62% 90% 169 X 1Al X = S, Se 11.
HCO2Me, [Cu] 1.
HCO2Me, [Cu]........
Et 2. OH- 2. H+ BuLi-[Cu] 1.
76% 81% 74% 2. Cl 170 1OH ( )2 ( )2 171 OFm На следующем этапе мы осуществили циклоалюминирование замещенных метилиденциклобутанов. На примере 3-пентил-, 3-гептил-, 3-фенил- и 3бензилметилиденциклобутанов 174a-d показано, что разработанная реакция имеет общий характер и может быть использована в синтезе замещенных алюминаспиро[3.4]октанов 175a-d. В продолжение исследований циклоалюминирования замещенных метилиденциклобутанов в реакцию с Et3Al, катализируемую Cp2ZrCl2, вовлекли метилиденциклобутаны, аннелированные к циклоалканам 176a,b или каркасным углеводородам 177, 178 (схема 61).
Схема Et Et Et Al Al Al 178 1Et3Al [Zr]....
181 1R R ( )n Al 176a,b 174a,b R = Am (a) Et (b) Hept n = 1 (a) ( )n Al Ph (c) 179a,b n = 3 (b) 175a-d Bn (d) Et Таким образом, нами впервые показано, что метилиденциклобутаны способны вступать в реакцию каталитического циклоалюминирования с помощью Et3Al в присутствии Cp2ZrCl2 с образованием замещенных 6-этил-6-алюминаспиро[3.4]октанов с высокими выходами. Полученные металлакарбоциклы без предварительного выделения могут быть превращены в карбо- и гетероциклические соединения спирановой структуры и бифункциональные углеводороды, содержащие циклобутановый фрагмент.
5.3. Разработка метода синтеза спиро[2.3]гексанов и спиро[3.3]гептанов с применением реакции циклоалюминирования метилиденциклоалканов В развитие проводимых нами исследований по синтезу алюминийорганических соединений спирановой структуры разработали принципиально новый однореакторный метод синтеза спиро[2.3]гексанов и спиро[3.3]гептанов с выходами до 95%. Метод основан на проведении в одну препаративную стадию последовательных реакций каталитического циклоалюминирования метилиденциклопропанов или метилиденциклобутанов различной структуры, взятых в соотношении метилиденциклоалкан:AlEt3, равном 1:1.2, под действием катализатора Сp2ZrCl2 (5 мол.%) в условиях (20Ц22оС, 4 ч, гексан) и последующей карбоциклизации образующихся in situ алюминаспиро[2.4]гептанов или алюминаспиро[3.4]октанов с помощью аллилхлорида в присутствии каталитических количеств Pd(acac)2 (2Ц3 мол %) в диэтиловом эфире при температуре 20Ц22оС и продолжительности реакции 6 часов (Схема 62).
Схема Cl, [Pd] Et3Al [Zr] Al R R R Et Cl, [Pd] Et3Al [Zr] Al Et Et Cl Et3Al, [Zr] Al, [Pd] 91 % 90 % Et Al Cl [Pd] Et3Al, [Zr], R R R 90-95% ~90% Et Al Cl Et3Al, [Zr] [Pd]...., 91% 89% Et Al Et Cl Al [Pd] Et3Al, [Zr], 77% 85% [Zr] = Cp2ZrCl2, [Pd] = Pd(acac)2, R = alkyl, aryl Таким образом, нами показано, что реакция циклоалюминирования метилиденциклопропанов и метилиденциклобутанов с помощью Et3Al, катализируемая Cp2ZrCl2, может быть с успехом использована в лоднореакторном синтезе труднодоступных замещенных спиро[2.3]гексанов и спиро[3.3]гептанов.
6. Реакции каталитического цикломагнирования и циклоалюминирования в синтезе феромонов насекомых и душистых веществ Разработанные в рамках данной диссертационной работы новые реакции на основе Mg- и Al-органических соединений с участием металлокомплексных катализаторов использованы в синтезе практически важных феромонов восточной персиковой листовертки Grafolita molesta, полового феромона комнатной мухи Musca domestica, контактного феромона Drosophila melanogaster, аттрактанта розового коробочного червя хлопчатника Pectinophora gossypiella, а также высокосортных душистых веществ - racмускон и экзальтон и противоопухолевого препарата cis-Solamin.
6.1. Реакция каталитического цикломагнирования 1,2-диенов в синтезе 8Z-додецен1-илацетата - компонент феромона восточной персиковой листовертки Grafolita molesta Цикломагнированием 2-(дека-8,9-диен-1-илокси)тетрагидро-2Н-пирана 182 с помощью Et2Mg, катализируемым Cp2ZrCl2, получен магнезациклопентан 183, который после кислотного гидролиза с выходом 88% дает 2-[(8Z)-додец-8-ен-1-илокси]тетрагидро2Н-пиран 184. Обработка последнего ацетилхлоридом приводит к 8Z-додецен-1-илацетату с выходом 94% - компоненту феромона восточной персиковой листовертки Grafolita molesta.
Схема. Et2Mg, Cp2ZrCl2, Et2O H3O+ THPO-(CH2)THPO-(CH2)88% Mg 182 1O....
H3C Cl AcO-(CH2)THPO-(CH2)94% 183 184 (83%) 6.2. Реакция каталитического циклоалюминирования 1,2-диенов в синтезе полового феромона комнатной мухи Musca domestica Нами осуществлен синтез полового феромона комнатной мухи исходя из 1,2гексадекадиена 185 через стадию образования алюминациклопентана 186. Кросссочетанием 187 с аммилцинкхлоридом в присутствии катализатора тетракистрифенилфосфина палладия получен целевой (9Z)-трикоз-9-ен 188 с конечным выходом 81%.
Схема Me(CH2). Et3Al, Cp2ZrCl2, CH2Cl2 I2, THF Me(CH2)Al 90% 11Et........
Me(CH2)4ZnCl I Me(CH2)12 Me(CH2)12 (CH2)7Me Pd(Ph3P)187 2 мол.% 16.3. Реакция каталитического межмолекулярного цикломагнирования в синтезе контактного феромона Drosophila melanogaster Межмолекулярным перекрестным цикломагнированием 1,2-эйкозадиена и 1,2нонадиена (1:1.2) с помощью EtMgBr, катализируемым Cp2TiCl2, в одну препаративную стадию получен (7Z,11Z)-нонакоза-7,11-диен 189 - контактный феромон Drosophila melanogaster по следующей схеме:
Схема.
H3O+ EtMgBr, [Ti], Mg Me(CH2)(CH2)5Me Me(CH2)+ (CH2)5Me Mg.
.....
[Ti] = Cp2TiCl2; 20 oC, THF, 6 h, 89% (CH2)5Me Me(CH2)C20H38 : C9H16 : EtMgBr : Mg : [Ti] = 10:12:24:26:1.1 6.4. Синтез аттрактанта розового коробочного червя хлопчатника Peсtinophora gossypiella Разработанный нами метод межмолекуклярного цикломагнирования 1,2-диенов положен в основу нетрадиционного подхода к получению аттрактанта розового коробочного червя хлопчатника Peсtinophora gossypiella 190 по следующей схеме:
Схема.
H3O+ EtMgBr, [Ti], Mg THPO-(CH2)THPO-(CH2)6 (CH2)3Me + (CH2)3Me Mg.
O....
Me (CH2)3Me (CH2)3Me Cl THPO-(CH2)AcO-(CH2)[Ti] = Cp2TiCl2; 20 oC, THF, 6 h, 89% 1C20H38 : C9H16 : EtMgBr : Mg : [Ti] = 10:12:24:26:1.6.5. Полный синтез cis-Colamin Этот же подход использован в ходе разработки схемы полного метода синтеза cisSolamina 191, проявляющего высокую противоопухолевую, противомалярийную и иммуносупрессорную активности, выделяемого из растений семейства Annonacea.
Схема.
( )H3O+ EtMgBr, [Ti] OTHP ( )10 ( ).
20 oC, Et2O Mg ( )THPO 1. [Ru]-NaIOOTHP 2. L-Selectride ( )( )OTHP O ( )10 ( )OH OH PhS O O O I H23C( )10 ( )O NaHMDS O O OH OH H H 1HO OH 6.6. Синтез rac-мускона и экзальтона Нами предположены перспективные для практической реализации методы синтеза rac-мускона и экзальтона на основе разработанного эффективного метода синтеза бицикло[10.3.0]пентадец-1(12)-ен-13-она 49 (Гл. 1.4.), с использованием реакции каталитического циклоалюминирования циклододецина по схеме.
Схема O H2\Pd-C 1. H2N-NH2 O( )R R 49 R 2. KOH Py, 0oC ( )5 ( )5 ( )Me O O O ( )R = H, Me Приведенные выше примеры свидетельствуют о том, что катализируемые комплексами переходных металлов реакции циклометаллирования непредельных соединений и последующие целенаправленные превращения полученных in situ Mg- и Alорганических соединений с успехом могут быть использованы в синтезе разнообразных классов органических и металлоорганических соединений, в частности, практически важных феромонов насекомых и природных циклических кетонов.
ВЫВОДЫ 1. Выполнена программа фундаментальных исследований по разработке новых методов построения углеродЦуглеродной, гетероатомЦуглеродной и металЦуглеродной связей, основанных на реакциях каталитического цикломагнирования и циклоалюминирования олефинов, норборненов, циклических и ациклических алленов, моно- и диацетиленов, а также напряженных метилиденциклоалканов под действием металлокомплексных катализаторов с получением пятичленных Mg- и Al-органических соединений заданной структуры, функционализация которых in situ по активной МЦС связи приводит к получению практически полезных непредельных углеводородов с заданной конфигурацией заместителей при двойной связи, циклических спиртов, гетероциклов, полифункциональных макрокарбоциклов.
2. Впервые осуществлены реакции каталитического цикломагнирования и циклоалюминирования циклических 1,2-диенов с помощью реактивов Гриньяра и RnAlCl3-n в присутствии комплексов на основе Ti и Zr с получением новых классов би- и трициклических магний- и алюминийорганических соединений, которые с успехом использованы в синтезе карбо- и гетероциклических, а также бифункциональных соединений заданной структуры и конфигурации заместителей.
3. Впервые проведены реакции каталитического циклометаллирования циклических и ациклических моно- и диацетиленов с помощью простейших Al- и Mg-органических соединений, катализируемых комплексами на основе Zr. На основе полученных металлакарбоциклов разработаны эффективные подходы к синтезу практически важных бис-циклопентенонов, бис-селенофанов, а также макроциклов со спироциклопропановыми фрагментами.
4. Разработаны новые эффективные методы синтеза макроциклических С20ЦСполикетонов, основанные на применении последовательных реакций межмолекулярного циклометаллирования циклоалкинов с помощью RMgR' и RnAlCl3-n, катализируемых Cp2ZrCl2, кросс-сочетания и окислительного расщепления двойных связей в полученных три- и тетрациклических непредельных соединениях.
5. Разработана новая каталитическая система на основе Cp2TiCl2ЦMgЦEtMgHlg, позволяющая в мягких условиях проводить каталитическое цикломагнирование олефинов, норборненов, арилэтиленов, 1,2-диенов в соответствующие магнезациклопентаны с высокими выходами (75-85%).
6. Впервые разработан общий препаративный метод синтеза гигантских Mgсодержащих макрокарбоциклов межмолекулярным цикломагнированием ,-диалленов с помощью реагентов Гриньяра в присутствии катализатора - Cp2TiCl2. Гидролиз полученных in situ непредельных Mg-содержащих макроциклов приводит к углеводородным гигантским макроциклам, содержащим строго чередующиеся цис-дизамещенные двойные связи.
7. Впервые разработаны общие однореакторные методы получения би-, три- и полициклических непредельных алюмина- и магнезакарбоциклов, основанные на проведении перекрестного межмолекулярного циклометаллирования циклических алкинов и 1,2-диенов с олефинами, норборненами, терминальными алленами и дизамещенными ацетиленами с помощью доступных алкилгалогенидных производных магния и алюминия под действием комплексных катализаторов на основе Ti и Zr.
8. Впервые показано, что метилиденциклоалканы способны вступать в реакцию каталитического циклоалюминирования с помощью Et3Al в присутствии Cp2ZrCl2 с образованием замещенных алюминаспиро[2.4]гептанов и алюминаспиро[3.4]октанов с высокими выходами. Полученные металлациклы без предварительного выделения могут быть превращены в карбо- и гетероциклические соединения спирановой структуры и бифункциональные углеводороды, содержащие циклопропановый и циклобутановый фрагменты.
9. Предложены вероятные схемы осуществленных реакций цикломагнирования и циклоалюминирования 1,2-диенов, алкинов и метиленалканов различной структуры с помощью алкильных- и алкилгалогенидных производных Mg и Al, катализируемых комплексами на основе Ti и Zr.
10. Разработанные новые реакции и методы построения углеродЦуглеродной, гетероатомЦуглеродной и металЦуглеродной связей положены в основу синтеза практически важных пяти- и макроциклических соединений, в том числе гигантских карбоциклов, спиро[2.3]гексанов, спиро[3.3]гептанов, спиро[3.4]октанов, гетероциклов, цис,цис-1,5-диенов, 1,4-диенов, а также биологически активных соединений - феромонов восточной персиковой листовертки Grafolita molesta, комнатной мухи Musca domestica, контактный феромон Drosophila melanogaster, розового коробочного червя хлопчатника Peсtinophora gossypiella), а также высокосортных душистых веществ - rac-мускон и экзальтон и противоопухолевого препарата cis-Solamin.
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ РАБОТЫ Монографии 1. DТyakonov V.A. Dzhemilev Reactions in Organic and Organometallic Synthesis. ISBN978-1-60876-683-3. Nova Science Publishers, New-York. - 2010. - 96 р.
2. DТyakonov V.A. Dzhemilev Reaction for the Synthesis of Cyclic and Acyclic Organometallic Compounds. In: Organometallic Compounds: Preparation, Structure and Properties. Ed. H.F.Chin. ISBN-978-1-60741-917-4. Nova Science Publishers, New-York. - 2010. - 425 р.
Статьи 3. Dzhemilev U.M., DТyakonov V.A., Khafizova L.O., Ibragimov A.G. Cyclo- and carbomagnesiation of 1,2-dienes catalyzed by Zr complexes // Tetrahedron. - 2004. - V. 60. - P.
1287Ц1291.
4. Джемилев У.М., Ибрагимов А.Г., Хафизова Л.О., Гилязев Р.Р., Дьяконов В.А. Синтез и превращения металлоциклов. Сообщение 32. Новый метод синтеза циклопентанолов на основе алюмациклопентанов // Известия АН. Сер. хим. - 2004. - № 1. - С. 130Ц133.
5. Джемилев У.М., Дьяконов В.А., Хафизова Л.О., Ибрагимов А.Г. Цикломагнирование олефинов с помощью EtMgR, катализируемое комплексами Ti // Журнал органической химии. - 2005. - Т. 41. - Вып. 3. - С. 363Ц368.
6. DТyakonov V.A., Finkelshtein E.Sh., Ibragimov A.G. Dzhemilev reaction for the synthesis of spiro[3.3]heptane and spiro[3.4]octanes // Tetrahedron Lett. - 2007. - V. 48. - P. 8583Ц8586.
7. Джемилев У.М., Ибрагимов А.Г., Дьяконов В.А., Зиннурова Р.А. Первый пример цикломагнирования ацетиленов с помощью BuMgHal в присутствии комплексов Zr // Журнал органической химии. - 2007. - Т. 43. - Вып. 2. - С. 184Ц188.
8. Джемилев У.М., Ибрагимов А.Г., Дьяконов В.А., Pudas M., Bergmann U., Хафизова Л.О., Тюмкина Т.В. Первый пример однореакторного синтеза углеводородных макроциклов // Журнал органической химии. - 2007. - Т. 43. - Вып. 5. - С. 686Ц689.
9. Дьяконов В.А., Зиннурова Р.А., Ибрагимов А.Г., Джемилев У.М. Стереоселективный синтез тризамещенных олефинов с участием 2,5-диалкилиденмагнезациклопентанов // Журнал органической химии. - 2007. - Т. 43. - Вып. 7. - С. 962Ц966.
10. Дьяконов В.А., Тимерханов Р.К., Ибрагимов А.Г., Джемилев У.М. Первый пример циклоалюминирования 1,2-циклононадиена с помощью Et3Al и EtAlCl2 в присутствии Cp2ZrCl2 // Известия АН. Сер. Хим. - 2007. - № 11. - С. 2156Ц2159.
11. DТyakonov V.A., Makarov A.A., Ibragimov A.G., Khalilov L.M., Dzhemilev U.M. Novel Mg-organic reagents in organic synthesis. Cp2ZrCl2-catalyzed intermolecular cyclomagnesiation of cyclic and acyclic 1,2-dienes using Grignard reagents // Tetrahedron. - 2008. - V. 64. - P.
10188Ц10194.
12. Дьяконов В.А., Макаров М.А., Ибрагимов А.Г., Джемилев У.М. Цикломагнирование циклонона-1,2-диена EtMgR, катализируемое Cp2ZrCl2 // Журнал органической химии. - 2008. - Т. 44. - Вып. 2. - С. 207Ц211.
13. Дьяконов В.А., Галимова Л.Ф., Ибрагимов А.Г., Джемилев У.М. Межмолекулярное циклоалюминирование циклических и ациклических ацетиленов с помощью ЕtnАlСl3-n, катализируемое Сp2ZrCl2 // Журнал органической химии. - 2008. - Т. 44. - Вып. 9. - С.
1308Ц1312.
14. Хафизова Л.О., Зиннурова Р.А., Дьяконов В.А., Халилов Л.М., Ибрагимов А.Г., Джемилев У.М. Алюмина- и магнезациклопентадиены в реакции диенового синтеза // Журнал органической химии. - 2008. - V. 44. - Вып. 9. - С. 1327Ц1331.
15. D'yakonov V.A., Timerkhanov R.K., Tumkina T.V., Popod'ko N.R., Ibragimov A.G., Dzhemilev U.M. Combined cycloalumination of cyclic 1,2-dienes and olefins with EtAlCl2 in the presence of Cp2ZrCl2 catalyst // Tetrahedron Lett. - 2009. - V. 50. - p. 1270-1272.
16. Дьяконов В.А., Трапезникова О.А., Ибрагимов А.Г., Джемилев У.М. Синтез и превращения металлациклов. Сообщение 34. Новый метод синтеза спиро[3.3]гептанов и спиро[3.4]октанов циклоалюминированием метилиденциклобутанов различной структуры с помощью Et3Al в присутствии катализатора Cp2ZrCl2 // Известия АН. Сер. хим. - 2009. - № 5. - С. 926Ц932.
17. Дьяконов В.А., Ибрагимов А.Г., Халилов Л.М., A.A. Макаров, Тимерханов Р.К., Туктарова Р.А. Реакция Джемилева в синтезе S- и Se-содержащих пятичленных гетероциклов // Химия гетероциклических соединений. - 2009. - Вып. 3. - С. 393-403.
18. Дьяконов В.А., Макаров А.А., Джемилев У.М. Цикломагнирование циклоалкинов с помощью RMgR', катализируемое комплексами Zr // Журнал органической химии. - 2009. - Т. 45. - Вып. 11. - С. 1612Ц1617.
19. Дьяконов В.А., Тимерханов Р.К., Тюмкина Т.В., Джемилев У.М. Совместное циклоалюминирование циклических 1,2-диенов, дизамещенных ацетиленов и терминальных алленов с помощью EtAlCl2, катализируемое комплексами Ti и Zr // Известия АН. Сер. хим. - 2009. - № 12. - С. 2378Ц2385.
20. DТyakonov V.A., Makarov A A., Dzhemilev U.M. Synthesis of gigantic macrocyclic polyketones through catalytic cyclometalation of cycloalkynes // Tetrahedron. - 2010. - V. 66. - P. 6685Ц6688.
21. DТyakonov V.A., Tuktarova R.A., Dzhemilev U.M. An efficient one-pot method for the synthesis of mono- and biscyclopentenones via zirconium-catalyzed cycloalumination of cyclic alkynes and diynes // Tetrahedron Lett. - 2010. - V. 51. - P. 5886Ц5888.
22. Дьяконов В.А., Тимерханов Р.К., Джемилев У.М. Региоселективное межмолекулярное циклоалюминирование циклических алленов и этилена с помощью RnAlCl3-n, катализируемое комплексами Ti и Zr // Журнал органической химии. - 2010. - Т.
46. - Вып. 6. - С. 816Ц819.
23. Дьяконов В.А., Туктарова Р.А., Тюмкина Т.В., Халилов Л.М., Джемилев У.М.
Синтез и превращения металлациклов. Сообщение 36. Циклоалюминирование циклических диацетиленов с помощью Et3Al, катализируемое Сp2ZrCl2 // Известия АН. Сер. хим. - 2010.
- № 10. - С. 1852Ц1858.
24. DТyakonov V.A., Tuktarova R.A., Trapeznikova O.A., Khalilov L.M. and PopodТko N.R.
One-pot synthesis of small spirocarbocycles through the catalytic cyclometalation reactions of unsaturated compounds // ARKIVOC. - 2011. - (viii). - P. 20Ц33.
25. Дьяконов В.А., Кадикова Г.Н., Халилов Л.М., Джемилев У.М. Циклосодимеризация 1,3,5-циклогептатриена и 7-спироциклопропилнорборна-2,5-диена, катализируемая комплексами Ti // Известия АН, Сер. хим. - 2011. Ц№1. - С.174-126. Дьяконов В.А., Трапезникова О.А., Джемилев У.М. Синтез и превращения металлациклов. Сообщение 37. Катализируемое Сp2ZrCl2 циклоалюминирование замещенных метилиденциклопропанов с помощью Et3Al // Известия АН. Сер. хим. - 2011. - № 1. - С. 103Ц107.
27. Дьяконов В.А., Кадикова Г.Н., Халилов Л.М., Джемилев У.М. Каталитическое циклоприсоединение 1,2-диенов к 1,3,5-циклогептатриену с под действием TiCl4-Et2AlCl // Известия АН, Сер. хим. - 2011. №3. - 489-492.
28. DТyakonov V.A., Kadikova G.N., Dzhemilev U.M. Ti-catalyzed [6+2] cycloadditions of allenes with 1,3,5-cycloheptatriene // Tetrahedron Lett. - 2011. - V. 52. - P. 2780Ц2782.
29. Дьяконов В.А., Туктарова Р.А., Джемилев У.М. Синтез и превращения металлациклов. Сообщение 38. Циклометаллирование ,-диинов с помощью RMgR' или RnAlCl3-n, катализируемое Сp2ZrCl2 // Известия АН. Сер. хим. - 2011. - № 8. - С. 1607 - 1613.
30. DТyakonov V.A., Tuktarova R.A., Khalilov L.M., Dzhemilev U.M. A facile synthesis of spiro macrocarbocycles using the cycloalumination reaction of alkadiynes // Tetrahedron Lett. - 2011. - V. 52. - P. 4602Ц4605.
31. Дьяконов В.А., Галимова Л.Ф., Тюмкина Т.В., Джемилев У.М.
Циклоалюминирование циклоалкинов с помощью Et3Al, катализируемое комплексами Zr // Журнал органической химии. - 2012. - Вып. 47. - № 157 (принята в печать).
32. Дьяконов В.А., Макаров А.А., Макарова Э.Х., Тюмкина Т.В., Джемилев У.М., Синтез и превращения металлациклов. Сообщение 39. Катализируемое комплексами Zr цикломагнирование N-содержащих алленов // Известия АН. Сер. хим. - 2012. - № 13(принята в печать).
Патенты 33. Джемилев У.М., Ибрагимов А.Г., Хафизова Л.О., Гилязев Р.Р., Дьяконов В.А., Майстренко В.В. Способ получения 1,3,4-триалкилциклопентан-1-олов / Патент РФ № 2250892. - Б.И. - 2005. - № 12.
34. Джемилев У.М., Ибрагимов А.Г., Хафизова Л.О., Гилязев Р.Р., Дьяконов В.А., Майстренко В.В. Способ получения транс-3,4-диалкилциклопентан-1-олов / Патент РФ № 2247705. - Б.И. - 2005. - № 7.
35. Джемилев У.М., Ибрагимов А.Г., Хафизова Л.О., Дьяконов В.А., Кунакова Р.В., Прохорова Н.А. Способ совместного получения 2-алкилиденмагнийциклопентанов и 2алкил-3-метилиденмагнийциклопентанов / Патент РФ № 2245885. - Б.И. - 2005. - № 4.
36. Джемилев У.М., Ибрагимов А.Г., Хафизова Л.О., Дьяконов В.А., Майстренко В.В., Прохорова Н.А. Способ получения 1,6-диалкил-2,5-бис(этилмагнеза)-1,5гексадиенов / Патент РФ № 2238942. - Б.И. 2004. - № 30.
37. Джемилев У.М., Дьяконов В.А., Ибрагимов А.Г., Хафизова Л.О., Тюмкина Т.В., Чалых Н.Л., Кунакова Р.В. Способ получения циклоолигомерных 2-метилиден-5алкилиденмагнезацикло-пентанов / Патент РФ № 2268265. - Б.И. - 2006. - № 2.
38. Джемилев У.М., Дьяконов В.А., Ибрагимов А.Г., Хафизова Л.О., Голикова М.Т., Чалых Н.Л., Ушакова З.И. Способ получения макроциклов с чередующимися алка-1Z,5Zдиеновыми фрагментами / Патент РФ № 2269505. - Б.И. - 2006. - № 4.
39. Джемилев У.М., Ибрагимов А.Г., Дьяконов В.А., Зиннурова Р.А., Джемилева Г.А., Халилов Л.М. Способ получения диалкил-2,5бис(триметилсилил)магнезациклопента-2,4-диенов / Патент РФ № 2290405. - Б.И. - 2006. - № 36.
40. Джемилев У.М., Ибрагимов А.Г., Дьяконов В.А., Зиннурова Р.А., Джемилева Г.А., Халилов Л.М. Способ получения 2.3,4,5-тетраалкилмагнезациклопента-2,4-диенов / Патент РФ № 2290406. - Б.И. - 2006. - № 36.
41. Джемилев У.М., Ибрагимов А.Г., Дьяконов В.А., Зиннурова Р.А., Джемилева Г.А., Халилов Л.М. Способ получения 2,3-диалкил-5-алкилиденмагнезациклопент-2енов / Патент РФ № 2291870. - Б.И. - 2007. - № 7.
42. Джемилев У.М., Ибрагимов А.Г., Дьяконов В.А., Пудас М., Халилов Л.М. Способ получения высших циклоалканов / Патент РФ № 2307821. - Б.И. - 2007. - № 28.
43. Джемилев У.М., Ибрагимов А.Г., Дьяконов В.А., Зиннурова Р.А., Додонова Н.Е., Биглова Р.З. Способ получения 2,3,4,5-тетраалкилтиофенов / Патент РФ № 2307835. - Б.И. - 2007. - № 28.
44. Джемилев У.М., Ибрагимов А.Г., Дьяконов В.А., Зиннурова Р.А., Биглова Р.З., Прохорова Н.А. Способ получения 2,3,4,5-тетраалкилтиофенов / Патент РФ № 2310650.
- Б.И. - 2007. - № 32.
45. Джемилев У.М., Ибрагимов А.Г., Дьяконов В.А., Зиннурова Р.А., Додонова Н.Е., Ковтуненко И.А. Способ получения 1,7,8,9-тетраалкил-4-окса-10-магнезатрицикло [5.2.1.02,6]-дец-8-ен-3,5-дионов / Патент РФ № 2313527. - Б.И. - 2007. - № 36.
46. Джемилев У.М., Ибрагимов А.Г., Дьяконов В.А., Зиннурова Р.А., Голикова М.Т., Саламатина Т.П. Способ получения 1,8,9,10-тетраалкил-11-магнезатрицикло[6.2.1.02,7]ундец-9-ен-3,6-дионов / Патент РФ № 2313528. - Б.И. - 2007. - № 36.
47. Джемилев У.М., Ибрагимов А.Г., Дьяконов В.А., Зиннурова Р.А., Голикова М.Т., Саламатина Т.П. Способ получения 1,7,8,9-тетраалкил-4-метил-4-аза-10-магнезатрицикло[5.2.1.02,6]-дец-8-ен-3,5-дионов / Патент РФ № 2313529. - Б.И. - 2007. - № 36.
48. Джемилев У.М., Ибрагимов А.Г., Дьяконов В.А., Зиннурова Р.А., Валямова Ф.Г., Халилов Л.М. Способ получения 1,12,13,14-тетраалкил-15-магнезатетрацикло[10.2.1.02,1104,9]-пентадека-4(9),5,7,13-тетраен-3,10-дионов / Патент РФ № 2313530. - Б.И.
- 2007. - № 36.
49. Джемилев У.М., Ибрагимов А.Г., Дьяконов В.А., Зиннурова Р.А., Шарипова А.З., Тюмкина Т.В. Способ получения 1,2,3,4-тетраалкил-1,4-дийод-1,3-бутадиенов / Патент РФ № 2327679. - Б.И. - 2008. - № 18.
50. Джемилев У.М., Дьяконов В.А., Туктарова Р.А., Ибрагимов А.Г. Способ получения 4,5,6,7-тетраалкил-1,4,6,9-декатетраенов / Патент РФ № 2349570. - Б.И. - 2009. - № 8.
51. Джемилев У.М., Дьяконов В.А., Ибрагимов А.Г., Зиннурова Р.А., Шарипова А.З., Тюмкина Т.В. Способ получения 2,3-диалкил-5-алкилиденмагнезациклопент-2-енов / Патент РФ № 2374255. - Б.И. - 2009. - № 32.
52. Джемилев У.М., Дьяконов В.А., Ибрагимов А.Г., Зиннурова Р.А., Джемилева Г.А., Макаров А.А. Способ получения 1,2,3,4,5,6,8,9,10,11,12,13додекагидродициклоокта-[b,d]магнезациклопентадиенов / Патент РФ № 2342391. - Б.И.
- 2008. - № 36.
53. Джемилев У.М., Дьяконов В.А., Ибрагимов А.Г., Макаров А.А. Способ получения 1,2,3,3а,4,5,6,7,8,9-декагидроциклонона[b]магнезациклопентана / Патент РФ № 2342390. - Б.И. - 2008. - № 36.
54. Джемилев У.М., Дьяконов В.А., Ибрагимов А.Г., Зиннурова Р.А., Джемилева Г.А., Макаров А.А. Способ получения 11,12-диалкил-10-магнезабицикло[7.3.01,9]додека8,11-диенов / Патент РФ № 2342394. - Б.И. - 2008. - № 36.
55. Джемилев У.М., Дьяконов В.А., Ибрагимов А.Г., Макаров А.А. Способ получения 3-алкилиден-4-магнезабицикло[7.3.01,5]додец-5-енов / Патент РФ № 2375365. - Б.И. - 2009. - № 34.
56. Джемилев У.М., Дьяконов В.А., Ибрагимов А.Г., Джемилева Г.А., Макаров А.А.
Способ получения 11-магнезатрицикло[10.7.01,12.02,10]нонадека-9,12-диена / Патент РФ № 2375364. - Б.И. - 2009. - № 34.
57. Джемилев У.М., Дьяконов В.А., Ибрагимов А.Г., Джемилева Г.А., Поподько Н.Р., Макаров А.А. Способ получения 1,2,3,4,5,6,7,9,10,11,12,13,14,15тетрадекагидродициклонона[b,d]тиофена / Патент РФ № 2382775. - Б.И. - 2010. - № 6.
58. Джемилев У.М., Дьяконов В.А., Ибрагимов А.Г., Джемилева Г.А., Закирова Э.Х., Макаров А.А. Способ получения 2-алкил-5,6,7,8,9,10-гексагидро-4Нциклонона[b]тиофенов / Патент РФ № 2382776. - Б.И. - 2010. - № 6.
59. Джемилев У.М., Дьяконов В.А., Ибрагимов А.Г., Зиннурова Р.А., Джемилева Г.А., Тимерханов Р.К. Способ получения 1-этил-1,2,3,3а,4,5,6,7,8,9-декагидроциклонона[b]алюминациклопентадиена / Патент РФ №342393. - Б.И. - 2008. - № 36.
60. Джемилев У.М., Дьяконов В.А., Ибрагимов А.Г., Джемилева Г.А., Тимерханов Р.К. Способ получения 10-этил-11,12-диалкил-10-алюминабицикло[7.3.01,9]додека-8,11диенов / Патент РФ № 2348640. - Б.И. - 2009. - № 9.
61. Джемилев У.М., Дьяконов В.А., Ибрагимов А.Г., Джемилева Г.А., Тимерханов Р.К. Способ получения 11-хлор-11-алюминатрицикло-[10.7.01,12.02,10]нонадека-9,12-диена / Патент РФ № 2349595. - Б.И. - 2009. - № 8.
62. Джемилев У.М., Дьяконов В.А., Тимерханов Р.К., Ибрагимов А.Г., Тюмкина Т.В.
Способ получения 10-алкил-12-этил-12-алюминабицикло-[7.3.01,9]додец-1,2-енов / Патент РФ № 2375368. - Б.И. - 2009. - № 34.
63. Джемилев У.М., Дьяконов В.А., Тимерханов Р.К., Ибрагимов А.Г., Тюмкина Т.В.
Способ получения 3-этил-3-алюминатетрацикло-[12.2.1.02,13.04,12]гептадец-4-ена / Патент РФ № 2375367. - Б.И. - 2009. - № 34.
64. Джемилев У.М., Дьяконов В.А., Тимерханов Р.К., Ибрагимов А.Г., Халилов Л.М.
Способ совместного получения 3-этил-3-алюминапентацикло[12.5.1.02,13.04,12.015,19]икоза-4,16-диена и 3-этил-3-алюминапентацикло[12.5.1.02,13.04,12.015,19]икоза-4,17-диена / Патент РФ № 2375369. - Б.И. - 2009. - № 34.
65. Джемилев У.М., Дьяконов В.А., Тимерханов Р.К., Ибрагимов А.Г., Поподько Н.Р., Джемилева Г.А. Способ получения 1,2,3,4,5,6,10,11,12,13,14,15,15а,15b-тетрадекагидродициклонона[b,d]тиофена / Патент РФ № 2378266. - Б.И. - 2010. - № 1.
66. Джемилев У.М., Дьяконов В.А., Ибрагимов А.Г., Зиннурова Р.А., Джемилева Г.А., Галимова Л.Ф. Способ получения 7-хлор-1,2,3,4,5,6,8,9,10,11,12,13-додекагидродициклоокта-[b,d]-алюминациклопентадиена / Патент РФ № 2342394. - Б.И. - 2008. - № 36.
67. Джемилев У.М., Дьяконов В.А., Ибрагимов А.Г., Зиннурова Р.А., Джемилева Г.А., Галимова Л.Ф. Способ получения 1-этил-2,3,4,5,6,7,8,9-октагидро-1Н-циклоокта[b]-алюминациклопентена / Патент РФ № 2342395. - Б.И. - 2008. - № 36.
68. Джемилев У.М., Дьяконов В.А., Галимова Л.Ф., Ибрагимов А.Г., Джемилева Г.А.
Способ получения 9-хлор-10,11-диалкил-9-алюминабицикло[6.3.0]ундека-1(8),10-диенов / Патент РФ № 2355698. - Б.И. - 2009. - № 14.
69. Джемилев У.М., Дьяконов В.А., Галимова Л.Ф., Ибрагимов А.Г., Джемилева Г.А.
Способ получения 9-этил-11-алкил-9-алюминабицикло[6.3.01,8]ундец-1(8)-енов / Патент РФ № 2373214. - Б.И. - 2009. - № 32.
70. Джемилев У.М., Дьяконов В.А., Галимова Л.Ф., Джемилева Г.А., Ибрагимов А.Г.
Способ получения 11-этил-11-алюминатетрацикло-[11.2.1.02,12.04,11]гексадец-3(10)-ена / Патент РФ № 2375366. - Б.И. - 2009. - № 34.
71. Джемилев У.М., Дьяконов В.А., Трапезникова О.А., Ибрагимов А.Г., Халилов Л.М., Тюмкина Т.В. Способ получения трицикло[4.2.1.02,5]нонан-3-спиро-1-бутана / Патент РФ № 2373174. - Б.И. - 2009. - № 32.
72. Джемилев У.М., Дьяконов В.А., Трапезникова О.А., Ибрагимов А.Г. Способ совместного получения тетрацикло[5.4.1.02,6.08,11] додец-3-ен-9спиро(алюмина)циклопентана и тетрацикло[5.4.1.02,6.08,11] додец-4-ен-9-спиро(3-этил-3алюмина)циклопентана / Патент РФ № 2376311. - Б.И. - 2009. - № 35.
73. Джемилев У.М., Дьяконов В.А., Ибрагимов А.Г., Джемилева Г.А. Способ получения 6-этил-6-алюминаспиро[3.4]октана / Патент РФ № 2342392. - Б.И. - 2008. - № 36.
74. Джемилев У.М., Дьяконов В.А., Ибрагимов А.Г., Финкельштейн Е.Ш. Способ получения спиро[3.3]гептана / Патент РФ № 2350595. - Б.И. - 2009. - № 9.
75. Джемилев У.М., Дьяконов В.А., Джемилева Г.А., Ибрагимов А.Г.. Финкельштейн Е.Ш. Способ получения спиро[3,4]окт-6-илформиата / Патент РФ № 2355676. - Б.И. - 2009. - № 14.
76. Джемилев У.М., Толстиков А.Г., Дьяконов В.А., Ибрагимов А.Г., Финкельштейн Е.Ш. Способ получения 6-гидроксиспиро[3,4]октан-6-алкилкарбоксилатов / Патент РФ № 2355677. - Б.И. - 2009. - № 14.
77. Джемилев У.М., Дьяконов В.А., Трапезникова О.А., Ибрагимов А.Г., Халилов Л.М., Тюмкина Т.В. Способ получения трицикло[4.2.1.02,5]нонан-3-спиро-(3-этил-3алюмина)циклопентана / Патент РФ № 2381230. - Б.И. - 2010. - № 4.
78. Джемилев У.М., Дьяконов В.А., Трапезникова О.А., Ибрагимов А.Г., Джемилева Г.А. Способ получения экзо-пентацикло[5.4.0.02,9.03,6.08,10]ундекан-4-спиро-1-(3-этил-3алюмина)циклопентана / Патент РФ № 2404187. - Б.И. - 2010. - № 32.
79. Джемилев У.М., Дьяконов В.А., Трапезникова О.А., Ибрагимов А.Г. Способ получения эндо, экзо-тетрацикло[5.4.1.02,6.08,11]додец-3(4)-ен-9-спиро-1-(3-селена)- циклопентанов / Патент РФ № 2404177. - Б.И. - 2010. - № 32.
80. Джемилев У.М., Дьяконов В.А., Трапезникова О.А., Ибрагимов А.Г. Способ получения трицикло[4.2.1.02,5]нонан-3-спиро-1-(3-селенофана) / Патент РФ № 2408599. - Б.И. - 2011. - № 1.
81. Джемилев У.М., Дьяконов В.А., Трапезникова О.А., Ибрагимов А.Г. Способ получения экзо-трицикло[4.2.1.02,5]нонан-3-спиро-1-(3-тиа)циклопентана / Патент РФ № 2408590. - Б.И. - 2011. - № 1.
82. Джемилев У.М., Дьяконов В.А., Трапезникова О.А., Ибрагимов А.Г. Способ получения экзо-трицикло[4.2.1.02,5]нон-7-ен-3-спиро-1-(3-этил-3-алюмина)- циклопентана / Патент РФ № 2420531. - Б.И. - 2011. - № 16.
Избранные тезисы докладов 83. Дьяконов В.А., Ибрагимов А.Г., Джемилев У.М. Синтез и превращения магнезациклопентанов // Тезисы докладов 4-ой международной конференции молодых ученых Современные тенденции в органическом синтезе и проблемы химического образования (InterCOS-2005). - Санкт-Петербург, Россия. - 2005. - С. 140.
84. Дьяконов В.А., Хафизова Л.О., Ибрагимов А.Г., Джемилев У.М. Одностадийный синтез макроциклических углеводородов с чередующимися цис-двойными связями // Тезисы докладов школы-конференции молодых ученых по нефтехимии. - Звенигород. - 2004. - C. 35.
85. DТyakonov V.A., Khafizova L.O., Ibragimov A.G., Dzhemilev U.M. Catalytic cyclomagnesiation of ,-Diallenes in the Synthesis of Macrocycles // XVI FECHEM Conference on Organometallic Chemistry. - Abstracts. - Budapest, Hungary. - 2005. - P. 65.
86. DТyakonov V.A., Gilyazev R.R., Khafizova L.O., Ibragimov A.G., Dzhemilev U.M. One pot Synthesis of 1-Hydroxycyclopentanecarboxylic Esters // XVI FECHEM Conference on Organometallic Chemistry. - Abstracts. - Budapest, Hungary. - 2005. - P. 66.
87. Зиннурова Р.А., Дьяконов В.А., Ибрагимов А.Г., Джемилев У.М. Однореакторный синтез тетраалкилзамещенных тиофенов // Тезисы докладов международной конференции Химия, химические технологии и биотехнологии на рубеже тысячелетий. - Томск, Россия. - 2006. - Т. 1. - С. 356Ц357.
88. Zinnurova R.A., DТyakonov V.A., Ibragimov A.G., Dzhemilev U.M. The first example of catalytic preparation of tetraalkylmagnesacyclopenta-2,4-dienes // 4th EFCATS School on Catalysis. Catalyst Design - from Molecular to Industrial Level. - Abstracts. - St. Peterburg, Russia. - 2006. - P. 207.
89. Zinnurova R.A., DТyakonov V.A., Ibragimov A.G., Dzhemilev U.M. Synthesis of 2alkylidene-magnesacyclopent-4-enes by catalytic cyclomagnesiation of 1,2-dienes and acetylenes // 4th EFCATS School on Catalysis. Catalyst Design - from Molecular to Industrial Level. - Abstracts. - St. Peterburg, Russia. - 2006. - P. 206.
90. DТyakonov V.A., Zinnurova R.A., Galimova L.F., Ibragimov A.G., Dzhemilev U.M..
Catalytic cyclometallation of cycloalkynes with RnAlCl3-n and RMgX in the presence of Zr complexes // III International Conference Catalysis: Fundamentals and Application dedicated to the 100th anniversary of Academician Georgii K. Boreskov. - Abstracts. - Novosibirsk, Russia. - 2007. - V. 1. - P. 171Ц172.
91. Dyakonov V.A., Zinnurova R.A., Timerkhanov R.K., Ibragimov А.G., Dzhemilev U.M.
Cycloalumination of cyclic 1,2-dienes with RnAlCl3-n catalyzed by Zr complexes // Eighth Tetrahedron Symposium УChallenges in Organic ChemistryФ. - Delegate Manual. - Berlin, Germany. - 2007. - P. [P1.81].
92. Дьяконов В.А., Тимерханов Р.К., Галимова Л.Ф., Ибрагимов А.Г., Джемилев У.М.
Каталитическое гидроалюминирование циклических ацетиленов и алленов - эффективный путь к синтезу карбо-, гетеро- и металлоциклов // Тезисы докладов XVIII Менделеевского съезда по общей и прикладной химии, посвященной 100-летию Менделеевских съездов. - Москва, Россия. - 2007. - Т. 1. - С. 211.
93. Дьяконов В.А., Макаров А.А., Ибрагимов А.Г., Джемилев У.М. Новые методы синтеза циклических негриньяровских магнийорганических соединений с участием катализатора Cp2ZrCl2 // Тезисы докладов XVIII Менделеевского съезда по общей и прикладной химии, посвященной 100-летию Менделеевских съездов. - Москва, Россия. - 2007. - Т. 1. - С. 210.
94. Дьяконов В.А., Трапезникова О.А., Ибрагимов А.Г., Джемилев У.М.. Синтез полициклических алюминийорганических соединений спиранового ряда // Тезисы докладов IX конференция молодых ученых по нефтехимии (к 100-летию со дня рождения академика Х.М. Миначева). - Звенигород. - 2008. - С. 19.
95. Дьяконов В.А., Туктарова Р.А., Галимова Л.Ф., Джемилев У.М. Каталитическое циклоалюминирование циклических моно- и диацетиленов с помощью Еt3Аl в присутствии Сp2ZrСl2 // Тезисы докладов всероссийской конференции по органической химии, посвященной 75-летию со дня основания ИОХ им. Н.Д. Зелинского. - Москва. Ц2009. - С.
173.
96. Дьяконов В.А., Макаров А.А., Джемилев У.М. Эффективный метод синтеза макроциклических поликетонов, основанный на применении реакции каталитического циклометаллирования // Тезисы докладов III российской конференции Актуальные проблемы нефтехимии. - Звенигород. - 2009. С. 148.
97. DТyakonov V.A., Dzhemilev U.M. Мetal complex catalysis in the synthesis of macrocarbocycles // The CRC International Symposium in Moscow. - Abstracts. - Moscow, Russia. - 2009. - P. 34Ц35.
98. Дьяконов В.А., Джемилев У.М. Новая стратегия в конструировании малых, средних и макрокарбоциклов // International Symposium on Advanced Science in Organic Chemistry. - Abstracts. - Miskhor, Crimea. - 2010. - P. У21.
99. Дьяконов В.А., Макаров А.А., Закирова Э.Х., Габбасов З.Ф., Джемилев У.М. Первый пример межмолекулярного цикломагнирования азотсодержащих алленов // International Symposium on Advanced Science in Organic Chemistry. - Abstracts. - Miskhor, Crimea. - 2010.
- P. С65.
100. Дьяконов В.А., Туктарова Р.А., Кульбаева С.А., Трапезникова О.А., Джемилев У.М. Новые подходы к синтезу малых, средних и макрокарбоциклов // Тезисы докладов первой всероссийской научной конференции (с международным участием): УУспехи синтеза и комплексообразованияФ. - Москва, Россия. - 2011. - C. 76.
101. DТyakonov V.A., Tuktarova R.A., KulТbaeva S.A., and Dzhemilev U.M. Efficient method for the synthesis of tetraspirocyclopropane-containing macrocarbocycles // XIX Mendeleev Congress on General and Applied Chemistry. Abstract Book. - Volgograd, Russia. - 2011. - V. 1.
- P. 485.
102. DТyakonov V.A., Makarov A.A., Makarova E.Kh., Gabbasov Z.F., and Dzhemilev U.M.
Сp2TiCl2-catalyzed synthesis of novel Уnon-GrignardФ N,O-containing cyclic organomagnesium reagents // XIX Mendeleev Congress on General and Applied Chemistry. Abstract Book. - Volgograd, Russia. - 2011. - V. 1. - P. 484.
103. DТyakonov V.A., Trapeznikova O.A., and Dzhemilev U.M. Effective one-pot method for the synthesis of spiro[2.3]hexanes and spiro[3.3]heptanes // XIX Mendeleev Congress on General and Applied Chemistry. Abstract Book. - Volgograd, Russia. - 2011. - V. 1. - P. 483.
104. DТyakonov V.A., Dzhemilev U.M. New strategy in design and construction of small, medium and macrocycles // International Congress on Organic Chemistry. - Abstracts. - Kazan, Russia. - 2011. - P. 207.