2.2.1 Механизм образования, строение и реакционная
способность реагента Вильсмейера-Хаака
Современные представления о механизме образования комплекса
диметилформамида с кислотами Льюиса отражает схема 1 [6]. Первоначально
через стадию неустойчивого переходного состояния I образуется соединене
II, представляющее собой сольватно-разделенную ионную пару. В дальнейшем
оно может, в зависимости от электрофильности группы X, претерпевать
превращение в хлорометилениминиевую соль IV. Классический реагент
Вильсмейера-Хаака, содержащий в качестве кислоты Льюися оксихлорид
фосфора, находится приемущественно в форме IV, тогда как комплекс
диметилформамида с тионилхлоридом присутствует в реакционной смеси в
форме II [7].
схема 1
В промышленности в качестве кислоты Льюиса используют более дешевый
фосген, реагирующий с диметил формамидом с выделением СО2 и образованием
соли V [8]:
(СH3)2N+=CH-O-COCl Cl- (СH3)2N+=CH-Cl Cl- +CO2
V
Фосген является более слабой кислотой Льюиса, чем оксихлоридфосфора,
комплекс диметилформамида с ним менее реакционноспособен, слабее
растворим в органических растворителях, чем с РОСl3, и применение
фосгена в синтезе объясняется исключительно его дешевизной.
В работе [9] в качестве формилирующего агента был предложен комплекс
диметилформамида и ангидрида трифторметансульфоновой кислоты:
Соль VI обладает более высокой реакционной способностью, чем
классический реагент: использование ее позволяет вводить в реакцию такие
инертные к обычному реагенту субстраты, как 1,3,5-триметилбензол и
нафталин.
В качестве амида, помимо диметилформамида (ДМФА), часто используют
предложенный еще Вильсмейером N-метилформанилид. Как показали более
поздние исследования, активность комплекса с последним несколько выше,
чем с ДМФА [10], причем введение електронакцепторных заместителей в
фенильное кольцо снижает выход целевого продукта, хотя и повышает
электрофильность реагента. Авторы объясняют это тем, что при снижении
нуклеофильности амида, образование иминиевой соли происходит не
полностью. Наиболее активными реагентами в реакции являются комплексы
N,N-дизамещенных тиоформамидов [11]. Этому факту трудно найти объснение,
поскольку реагирующая частица в комплексах амидов и тиоамидов одна и та
же. Возможно, в случае тиоамидов из-за более высокой нуклеофильности
атома серы образование иминиевой соли протекает полностью, тогда как в
соединении IV в результате диссоциации всегда присутствует исходный
амид.
В качестве растворителей в реакции обычно используют хлорированные
углеводороды: дихлорэтан, хлористый метилен, хлороформ, хлорбензол и
т.д. Применение растворителей ограничивается термической стабильностью
комплекса, который разлагается при длительном нагревании выше 80њC.
Часто реакцию проводят вообще без растворителя, используя избыток ДМФА,
хотя в этом случае активность реагента снижается из-за образования
соединения VII:
2.2.2 Реакции хлорометилениминиевых солей с
ароматическими соединениями
Комплекс ДМФА с оксихлоридом фосфора гладко реагирует с активированными
ароматическими соединениями [12]:
Нафталин и полиметилбензолы в реакцию не вступают. После гидролиза
образующихся бензилиминиевых солей выделяются замещенные бензальдегиды
[14]. Полизамещение в ароматическом ряду обычно не наблюдается, так как
входящая группа является сильным акцептором электронов и дезактивирует
кольцо. Описано лишь два случая дизамещения в реакции
Вильсмейера-Хаака-Арнольда: с N,N,3,5-тетраметиланилином [12] и азуленом
[13].
Пятичленные гетероциклические соединения (пиррол, фуран, тиофен и их
производные) легко вступают в реакцию с иминиевыми солями; замещение
происходит обычно в то же положение, что и в других электрофильных
реакциях гетероциклов [15]:
2.2.3 Реакции хлорометилениминиевых солей с
олефинами
Реагент Вильсмейера может взаимодействовать с некоторыми олефинами с
образованием a,b-ненасыщенных иминиевых солей. При введении в реакцию
стиролов после гидролиза получаются соответствующие коричные альдегиды с
выходами от средних до высоких [16]:
Если в бензольном кольце содержатся электронодонорные заместители, то
может происходить внутримолекулярная циклизация иминиевых солей с
образованием аминоинденов, которые под действием водного NaOH
превращаются в инданоны [17]:
При введении в реакцию олефинов, имеющих протон в аллильном положении,
обычно происходит элиминирование этого протона из a,b-ненасыщенной
иминиевой соли с образованием диенамина [18]:
Поскольку диенамины намного более реакционноспособны, чем исходные
олефины, как правило, реакция на стадии их образования не
останавливается и выделяются полизамещенные продукты [19].
0 комментариев