Четырёхчленные циклы

27.3. Четырёхчленные циклы

Производные азета известны только как неустойчивые интермедиаты реакций.

Оксетан и азетидин обладают значительно меньшей реакционной способностью, чем их трёхчленные аналоги (оксетан реагирует с гидрокси-анионом в 10³ раз медленнее, чем оксиран), но, тем не менее, они подвергаются подобным реакциям с раскрытием цикла: например, оксетан реагирует с литийорганическими реагентами [22] в присутствии трифторида бора или с купратами [46], а раскрытие азетидинового цикла происходит при нагревании с концентрированной соляной кислотой.

Среди четырёхчленных систем наибольшее значение имеет β-лактамный цикл [47], который присутствует в пенициллиновых и цефалоспориновых антибиотиках и обусловливает их биологическую активность. β-Лактамный цикл очень легко расщепляется при атаке по карбонильному атому углерода, что представляет полную противоположность пятичленным аналогам (пирролидонам) или ациклическим амидам, которые относительно устойчивы к нуклеофильной атаке по карбонильному атому углерода.

Кроме того, β-лактамы гидролизуются под действием специфического фермента β-лактамазы, в результате образования которой бактерии приобретают резистентность к подобным антибиотикам. Несмотря на то, что β-лактамный цикл легко раскрывается под действием нуклеофилов, как N-, так и C-алкилирование (по α-положению к карбонильной группе) может быть осуществлено при использовании оснований для депротонирования, возможно даже проведение реакции Виттига по «амидной» карбонильной группе без раскрытия цикла [48]. Замещение ацетоксигруппы в 4-ацетоксиазетидиноне под действием нуклеофилов представляет собой важный синтетический метод, в ходе реакции имин или иминиевый интермедиат образуется прежде, чем происходит прямое замещение [49].

β-Лактоны (пропиолактоны) [50] также легко подвергаются атаке по карбонильному атому углерода; например, они особенно легко гидролизуются, кроме того, второй тип нуклеофильной атаки — S_N2-замещение карбоксилата в результате атаки по положению C₍₄₎ — наблюдается под действием многих нуклеофилов [51]. Приведённый ниже пример показывает использование гомохирального лактона, полученного из серина:

Глава 27

• 27. Насыщенные и частично ненасыщенные гетероциклические соединения: реакции и методы синтеза
• 27.1. Пяти- и шестичленные циклы
• 27.1.1. Пирролидины и пиперидины
• 27.1.2. Пираны и восстановленные фураны
• 27.2. Трёхчленные циклы
• 27.2.1. Трёхчленные циклы с одним гетероатомом
• 27.2.2. Трёхчленные гетероциклы с двумя гетероатомами
• 27.3. Четырёхчленные циклы
• 27.4. Металлирование
• 27.5. Синтезы кольца
• 27.5.1. Насыщенные азотсодержащие гетероциклы
• 27.5.2. Насыщенные кислородсодержащие гетероциклы
• 27.5.3. Насыщенные серосодержащие гетероциклы

Дополнительно:

• Предисловие
• Введение
• Используемые сокращения