Реакции с нуклеофильными реагентами

24.6. Реакции с нуклеофильными реагентами

Реакции 2-, 6- и 8-галогенопуринов имеют очень важное значение. Галогенопурины можно получить из окси-, амино- или тиопуринов, а 8-изомеры также образуются при непосредственном галогенировании или через литиевые производные. Наиболее часто используются хлорпурины; бром- и иодпурины реагируют подобным же образом без каких-либо особых преимуществ; фториды более реакционноспособны.

Относительно лёгкое нуклеофильное замещение по механизму присоединения/элиминирования (разд. 2.3.1.) происходит по всем трём положениям при взаимодействии с широким кругом нуклеофилов, таких, как алкоксиды [41], сульфиды, амины, азид-, цианид- и малонат-анионы и родственные им карбанионы [42].

Рисунок 1. Раздел 24.6. Реакции с нуклеофильными реагентами

В 9-замещённых пуринах относительная реакционная способность различных положений изменяется в ряду 8 > 6 > 2, а в 9Н-пуринах эта последовательность несколько видоизменяется: 6 > 8 > 2; изменение реакционной способности положения 8 связано с образованием аниона в пятичленном цикле.

Наоборот, в кислой среде реакционная способность положения 8 к нуклеофильному замещению увеличивается: протонирование по пятичленному циклу облегчает процесс нуклеофильного присоединения [41]. Относительную реакционную способность положений 2 и 6 можно прекрасно проиллюстрировать на примере условий реакции, требуемых для замещения соответствующего хлорида гидразином относительно активным нуклеофилом [43]. В данном случае не наблюдается аналогии между относительной позиционной реакционной способностью галогенопуринов и галогенопиримидинов (4 > 2).

Рисунок 2. Раздел 24.6. Реакции с нуклеофильными реагентами

В 2,6-дихлорпурине реакционная способность положения 6 выше, чем в 6-хлорпурине, что обусловлено индуктивным эффектом второго атома галогена: так, дигалогенид реагирует с простыми аминами при комнатной температуре, тогда как для проведения такой реакции с моногалогенидом требуется нагревание, например, в изопропиловом спирте. Если в молекуле присутствует электронодонорный заместитель, например аминогруппа, это несколько дезактивирует атом галогена к замещению и, наоборот, кислородсодержащие пурины, по-видимому, благодаря их карбонильной таутомерной структуре легко вступают в реакции нуклеофильного замещения [44].

Рисунок 3. Раздел 24.6. Реакции с нуклеофильными реагентами

Образованием N-аниона при депротонировании пятичленного цикла можно объяснить тот факт, что при взаимодействии 8-хлорпурина с амидом натрия образуется аденин (6-аминопурин): невозможность атаки по положению 8 позволяет идти альтернативному присоединению по положению 6, что в конечном счёте и определяет строение основного продукта реакции [45].

Рисунок 4. Раздел 24.6. Реакции с нуклеофильными реагентами

Прямое превращение инозинов в 6-аминопроизводные без промежуточного образования галогенопуринов можно осуществить при нагревании со смесью пентаоксида фосфора и гидрохлорида амина [46].

Замещение атома йода можно проводить в более мягких условиях при катализе солями меди, хотя механизм участия в этом процессе соли металла не ясен [47].

Рисунок 5. Раздел 24.6. Реакции с нуклеофильными реагентами

В качестве других уходящих групп можно назвать сульфоксидную [48], трифлатную [49] и арил- или алкилтиогруппы [50]. Сульфоны проявляют высокую реакционную способность в некоторых реакциях нуклеофильного замещения, а также выступают в качестве активных промежуточных соединений в катализируемых сульфинатами реакциях замещения атома галогена [51].

Рисунок 6. Раздел 24.6. Реакции с нуклеофильными реагентами

Замещение атомов галогенов можно проводить в условиях катализа аминами, например триметиламином, пиридином [52], DABCO (1,4-диазабицикло[2.2.2]октан) [53]. Механизм катализа включает образование интермедиата — четвертичной аммониевой соли, которая обладает большей реакционной способностью в отношении нуклеофилов, чем исходный галогенид. Этот интермедиат, если нужно, может быть выделен. Триметиламин даёт наиболее реакционноспособные четвертичные соли, но использование DABCO более удобно. Относительная реакционная способность к нуклеофильному замещению по положению 6 при использовании различных аминов составляет триметиламин : DABCO : хлорин = 100:10:1 [54]. Таким образом можно получить, например, циано- [55] и фторзамещённые [56] производные.

Рисунок 7. Раздел 24.6. Реакции с нуклеофильными реагентами

Для малоактивных нуклеофилов — ариламинов — можно использовать фтор в качестве уходящей группы [57] или замещение атома брома в присутствии соединений палладия [58].

Рисунок 8. Раздел 24.6. Реакции с нуклеофильными реагентами

Аминогруппы превращаются в хорошо уходящие группы модификацией их в 1,3,4-триазол. Изомерные триазолы образуются при взаимодействии инозина с 1,2,4-триазолом в присутствии фосфорилхлорида и триэтиламина и также служат хорошими уходящими группами [59].

Рисунок 9. Раздел 24.6. Реакции с нуклеофильными реагентами

Нуклеофильное ацилирование можно осуществить при использовании ароматических альдегидов и азолиевой соли в качестве катализатора [60] (см. разд. 21.11.).

Рисунок 10. Раздел 24.6. Реакции с нуклеофильными реагентами


24.6. Реакции с нуклеофильными реагентами

Список литературы к главе 24

Упражнения к главе 24

Глава 24

Дополнительно:


Термическая стабильность гетероцепных полимеров / Книга посвящена вопросам термической стабильности гетероцепных полимеров — алифатических полиамидов, сложных полиэфиров, поликарбонатов, органических высокотермостойких полимеров. В ней изложены современные представления о стойкости гетероцепных полимеров к термической и термоокислительной деструкциТермическая стабильность гетероцепных полимеров
Книга посвящена вопросам термической стабильности гетероцепных полимеров — ...
Новые поликонденсационные полимеры: Сборник переводов и обзоров из иностранной периодической литературы / Синтез полимеров методом поликонденсации представляет значительный интерес при получении материалов с заранее заданными свойствами, например термостойких полимеров. За последние годы разработаны и приобретают большое значение новые методы поликонденсации полимеров, в частности низкотемпературная полНовые поликонденсационные полимеры: Сборник переводов и обзоров из иностранной периодической литературы
Синтез полимеров методом поликонденсации представляет значительный интерес при ...
Бензольное кольцо Российской империи / Брошюра посвящена химико-технологическим и технико-экономическим аспектам кризиса производства взрывчатых веществ в России в начале первой мировой войны и роли академика В. Н. Ипатьева в создании отечественной коксобензольной промышленности на юге России в 1914-1915 гг. Работа основана на широком крБензольное кольцо Российской империи
Брошюра посвящена химико-технологическим и технико-экономическим аспектам ...
Теория периодической системы / В учебном пособии изложена обобщённая теория периодической системы как суперматрицы в бесконечном функциональном пространстве, отражающей упорядоченное множество химических элементов, и квантовомеханическая теория канонической структуры периодической системы химических элементов. Теория включает в сТеория периодической системы
В учебном пособии изложена обобщённая теория периодической системы как ...