Замещение других уходящих групп

11.3.2. Замещение других уходящих групп

Все галогеносодержащие диазины, за исключением 5-галогенопиримидинов, легко реагируют с «мягкими» нуклеофильными агентами, такими, как амины, тиоляты и анионы производных малоновых кислот, с замещением атома галогена. Во всех случаях галогеносодержащие производные диазинов более реакционоспособны, чем 2-галогенопиридины; по своей реакционной способности эти соединения можно расположить в следующий ряд:

Рисунок 1. Раздел 11.3.2. Замещение других уходящих групп

Ниже приведены примеры реакций нуклеофильного замещения атома галогена в производных диазинов [28]:

Рисунок 2. Раздел 11.3.2. Замещение других уходящих групп

Нуклеофильное замещение атомов галогенов аммиаком [29] и аминами [30] проходит быстрее в присутствии кислот, чем в их отсутствие, поскольку протонированные диазины проявляют более высокую реакционную способность в таких процессах, чем нейтральные гетероциклы [31]. Атом галогена можно легко удалить в результате каталитического гидрогенолиза: так, например, при гидрировании 2,4-дихлорпиримидина, легко доступного из урацила, в присутствии палладиевого катализатора или при действии на него иодоводорода образуется незамещённый пиримидин [32].

Различия в реакционной способности атомов галогена в положения 2 и 4 пиримидина относительно невелики, и обсуждение селективности процесса нуклеофильного замещения в 2,4-дихлорпиримидине (важном в синтетическом плане соединения) весьма поучительны.

Рисунок 3. Раздел 11.3.2. Замещение других уходящих групп

Реакция 2,4-дихлорпиримидина с метилатом натрия в метаноле проходит с высокой селективностью для атома в положении 4 [33], при этом взаимодействие с 2-(триметилсилил)этилатом лития также высоко региоселективно, но замещению подвергается атом хлора в положении 2 [34]. Первый результат соответствует порядку реакционной способности атомов галогена в реакциях нуклеофильного замещения [35] — атом галогена в положении 2 более реакционоспособен, чем в положении 4. Исключение, проявляющееся во втором примере, связано с сильной координацией лития и большей основностью атома азота N(1) в неполярном растворителе, что приводит к дополнительной активации положения 2 к нуклеофильной атаке и, вероятно, обеспечивает возможность реализации внутримолекулярного процесса. В присутствии кислот образуется смесь двух возможных метоксипроизводных приблизительно в равных количествах.

В этом случае протонирование атома N(1) повышает активность положения 2 к нуклеофильному замещению. Селективность других реакций нуклеофильного замещения зависит от природы нуклеофильного реагента и условий проведения процесса.

Такие реакции также чувствительны как к электронному, так и стерическому влиянию заместителей, присутствующих в гетероцикле, причём это влияние способно иногда приводить к полному обращению типичного порядка реакционной способности [36] также, как это наблюдается при использовании различных нуклеофильных агентов: например, замещение в 2,4-дихлорпиримидине под действием три-н-бутилстанниллития проходит по положению 2 [37]. Возможно также селективное восстановление [38].

Рисунок 4. Раздел 11.3.2. Замещение других уходящих групп

При проведении реакций нуклеофильного замещения в пиримидинах и пуринах часто атом галогена сначала замещают третичным амином, так как образующаяся при этом соль обладает гораздо лучшей уходящей группой, чем атом галогена [39].

Рисунок 5. Раздел 11.3.2. Замещение других уходящих групп

Производные пиримидинов, содержащие не только атом галогена, но и электронодонорные заместители, вступают в реакции нуклеофильного замещения значительно труднее. Один пример, демонстрирующий возможность преодоления таких сложностей, связан с применением O,N-диметилгидроксиламина, обладающего очень сильными нуклеофильными свойствами; последующий гидрогенолиз образующегося при этом продукта приводит к соответствующему амину [40].

Рисунок 6. Раздел 11.3.2. Замещение других уходящих групп

Возможно также замещение метансульфонильной группы (в виде метансуль-финатной) во всех соответствующих производных диазинов [41]. Нуклеофильное замещение этой группы обычно проходит лучше, чем атома хлора, иногда даже настолько, что, например, реакция 3-метансульфонилпиридазина с метилат-ионом проходит в 90 раз быстрее, чем с 3-хлорпиридазином. Сульфинаты можно использованы в качестве катализаторов нуклеофильного замещения атома хлора; действие этого катализатора связано с промежуточным образованием соответствующего сульфона [42].

Рисунок 7. Раздел 11.3.2. Замещение других уходящих групп

Известны примеры нуклеофильного замещения даже метоксигруппы [43]

Рисунок 8. Раздел 11.3.2. Замещение других уходящих групп

Монозамещение в 2,6-дииодпиридазине проходит достаточно легко; применение к получаемому при этом продукту монозамещения различных катализируемых палладием процессов сочетания (см. разд. 11.5.2.) обеспечивает удобный подход к синтезу 2,6-дизамещенных пиридазинов [44].

Рисунок 9. Раздел 11.3.2. Замещение других уходящих групп

Для производных пиридазина, содержащих заместитель в положении 3, возможно высоко региоселективное викариозное нуклеофильное замещение. Так, образование дицианометиленового илида происходит исключительно с участием положения N(1), поскольку подход к атому N(2) стерически затруднён. Образование такого илида приводит к специфической активации пространственно затруднённого положения C(4) [45].

Рисунок 10. Раздел 11.3.2. Замещение других уходящих групп


11.3.2. Замещение других уходящих групп

Список литературы к главе 11

Упражнения к главе 11

Глава 11

Дополнительно:


Основы количественной теории органических реакций / В данной книге обобщены и систематизированы некоторые аспекты современной количественной теории реакционной способности органических соединений и представлений о механизмах органических реакций. В книге рассмотрены важные теоретические проблемы, связанные с обоснованием и использованием корреляционнОсновы количественной теории органических реакций
В данной книге обобщены и систематизированы некоторые аспекты современной ...
Полиолефиновые волокна / В книге излагаются основные принципы синтеза полиолефинов (полипропилен, полиэтилен) и наиболее важные их свойства, оказывающие влияние на процесс получения полиолефиновых волокон. Описываются реологические характеристики расплавов полимеров, процессы формования волокна, вытягивания и термофиксации Полиолефиновые волокна
В книге излагаются основные принципы синтеза полиолефинов (полипропилен, ...
Разделение клеточных частиц и макромолекул / В книге известного шведского биохимика описаны теория и применение разработанного в лаборатории автора нового метода разделения биополимеров и различных биологических частиц, вплоть до целых клеток. В этом методе впервые используются водные растворы полимеров, дающие возможность фракционировать и выРазделение клеточных частиц и макромолекул
В книге известного шведского биохимика описаны теория и применение ...
Основные законы химии (комплект из 2 книг) / Учебное пособие к изучению основных законов и представлений общей химии. Автор — известные американские учёные и педагоги, перу которых принадлежат и другие, снискавшие уже популярность учебные пособия. Главное внимание в данном издании уделено современным теоретическим представлениям, меньше — традОсновные законы химии (комплект из 2 книг)
Учебное пособие к изучению основных законов и представлений общей химии. Автор — ...