Получение и использование в органическом синтезе бициклопропилидена и его производных тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.03, доктор химических наук в форме науч. докл. Кожушков, Сергей Иванович

• Кожушков, Сергей Иванович
• доктор химических наук в форме науч. докл.
• 1998

Заключение диссертации по теме «Органическая химия», Кожушков, Сергей Иванович

ВЫВОДЫ

1. Разработан новый синтетический подход к получению бициклопропилидена, позволяющий осуществлять лабораторный синтез последнего в мультиграммовых количествах.

2. Предложена и апробирована синтетическая стратегия для получения спироциклопропанированных бициклопропилиденов.

3. Найден метод получения функциональных производных бицихлопропшшдена и изучены их взаимопревращения.

4. Синтезированы димеры бициклопропилидена, а также предложены методы стереоселективного восстановления кратных связей в них.

5. Исследованы структурные закономерности бициклопропилиденов. Обнаружено существование двух полиморфных структур бициклопропилидена с различными геометрическими параметрами. Предложена аддитивная схема для оценки длин связей в спироциклопропанированных бишшгопропшшденах и метиленциклопропанах.

6. Найдена уникальная реакция количественного присоединения тиолов по двойной связи в бишклопропилидене, протекающая без раскрытия трехчленного цикла.

7. Изучены реакции присоединения разнообразных карбенов, в том числе функционально замещенных, к бициклопропилидену. На основании полученных результатов разработан ряд синтетических стратегий для получения разветвленных триангуланов.

8. Исследованы химические и кинетические закономерности реакции злектрофильного присоединения к бициклопропилидену.

9. Изучены внутримолекулярные реакции [4+2] циклоприсоединения бициклопропилидена к замещенгшм фуранам, а также их кинетические и стереохимические аспекты.

10. Изучены реакции 1,3-циклоприсоединения нитронов и нитрилоксилов к бициклопропилидену. На основе данной реакции разработан препаративный метод получения замещенных пиперидонов, содержащих спироциклопропановый фрагмент и обладающих потенциальной биологической активностью.

11. Получен ряд стабильных комплексов бициклопропилидена с переходными металлами. Изучены структурные закономерности некоторых из них.

12. Обнаружен ряд уникальных трансформаций бициклопропилидена в присутствии металлических катализаторов. На этой основе разработаны методы получения функционально замещенных спироциклических и каркасных структур.

13. Найдена необычная перегруппировка металлоорганических производных бициклопропилидена, приводящая к образованию замещенных аллилвденциклопропанов, а также спироциклопропанированного тетрагидро-пиридина. Обнаружено интересное таутомерное превращение последнего.

14. Осуществлен синтез ряда аналогов природных аминокислот, содержащих бицикдопропилиденовый фрагмент, с целью исследования их биологической активности.

Основные научные результаты диссертации изложены в следующих публикациях:

1. де Майере А., Кожушков С. И., Хлебников А. Ф. Химия бициклопропилидена. // Журнал орг. Химии 1996, Т. 32, Вып. 11, С. 1607-1626.

2. de Meijere A., Kozhushkov S. From spiropentan to linear and angular oligo-and polytrianguianes. In Halton, B. (ed.), Advances in Strain in Organic Chemistry, Vol. 4, JAI Press Ltd., London, 1995, pp. 225-282.

3. Kozhushkov, S. I.; de Meijere, A. Cyclopropanes from cyclopropanes by rearrangement. In Houben-Weyl, de Meijere. A. (ed.), Vol. E 17b, Thieme, Stuttgart, 1997, pp. 1695-1701.

4. de Meijere A., Kozhushkov S. I., Spaeth Т., Zefirov N. S. A new general approach to bicyclopropylidenes. // J. Org. Chem. 1993, vol. 58, N° 2, pp. 502-505.

5. de Meijere A., Kozhushkov S. I., Zefirov N. S. Preparation of functionally substituted bicyclopropylidenes. // Synthesis 1993, M 7, pp. 681-683.

6. de Meijere A., Kozhushkov S. I., Spaeth T. Bicyclopropylidene. // Org. Synthesis 1998, in press.

7. Boese R., Haumann Т., Kozhushkov S. I., Jemmis E. D., Kiran В., de Meijere, A. Geometries of three-membered rings in trianguianes and spirocyclopropanated becyciopropylidenes: experimentai studies and a general bond increment scheme. // Lieb. Ann. 1996, No 6, pp. 913-919.

8. Тимофеева Л. П., Кузнецова Т. С., Кожушков С. И., Лукин К. А. Термохимические свойства углеводородов содержащих трехчленный цикл. // ХП Всесоюзная конференция по химической термодинамике и калориметрии: Тез. докл., Горький 1988, часть 1, С.62.

9. Лукьянова В. А., Пименова С. М., Колесов В. П., Кузнецова Т. С., Кокорева О. В., Кожушков С. И., Зефиров Н. С. Энтальпии образования некоторых спиросочлененных циклопропановых углеводородовю // Журнал физ. химии 1993, Т. 67, № б, С. 1145-1148 ¡1 Russ. J. Phys. Chem. 1993, vol. 67, Na6, pp. 1023-1025.

10. Beckhaus H.-D., Ruchardt C., Kozhushkov S. I., Belov V. N. Verevkin S. P., de Meijere, A. Strain energies in [«jtriangulanes and spirocyclo-propanated cyciobutanes: an experimental study. // J. Am. Chem. Soc. 1995, vol. 117, M 48, pp. 11854-11860.

11. Зефиров H. С., Лукин К. А., Кожушков С. И., Кузнецова Т. С., Домарев, A. ML, Сосонкин, И. М. Синтез спиросочлененных циклопропанов. // Журнал орг. химии 1989, Т. 25, Вып. 2, С. 312-319 И J. Org. Chem. USSR 1989, vol. 25, № 2, pp. 278-284.

12. Лукин К. А., Масунова, А. Ю., Кожушков С. И., Кузнецова Т. С., Уграк, Б. И., Пивень В. А. Зефиров Н. С. Реакция алленов с 1,1-дихлорэтаном и бутиллитием. // Журнал орг. химии 1991, Т. 27, Вып. 3, С. 488-492 // J. Org. Chem. USSR 3.991, vol. 27, № 3, pp. 422-425.

13. Лукин К. А., Масунова, А. Ю., Кожушков С. И., Зефиров Н. С. Реакция алкоголятов непредельных спиртов с 1,1-дихлорэтаном и бутиллитием. // Журнал орг. Химии 1991, Т. 27, Вып. 1, С. 210-211 // J. Org. Chem. USSR 1991, vol. 27, № I, pp. 184-185.

14. Лукин К. А., Кузнецова Т. С., Кожушков С. И., Пивень В. А., Зефиров Н. С. Олигометилинирование бициклопропилидена диазометаном в присутствии ацетата палладия (II). // Журнал орг. химии 1988, Т. 24,

Вып. 8, С. 1644-1648 // J. Org. Chem. USSR 1988, vol. 24, № 8, pp. 14831486.

15. Zefirov N. S., Kozhushkov S. I., Kuznetsova T. S., Kokoreva О. V., Lutein K. A., Urgak В. I., Tratch S.S. Triangulanes: stereoisomerism and general method of synthesis. II J. Am. Chem. Soc. 1990, vol 112. № 21, pp. 77027707.

16. Lukin K. A., Kozhushkov S. I., Andrievsky A. A., Urgak В. I., Zefirov, N. S. The synthesis of branched triangulanes, // J. Org. Chem. 1991, vol. 56, At 21, pp. 6176-6179.

17. Lukin K. A., Kozhushkov S. I., Andrievsky A. A., Urgak В. I., Zefirov N. S. Synthesis of of pentaspiro[2.Q.0.2.0.2.0.0.2.Oltridecane. // Mendeleev Commun. 1992, № 1, pp. 51-52.

18. Zefirov N. S. Kozhushkov S. I., Urgak В. I., Lukin K. A., Kokoreva О. V., Yufit D. S., Struchkov Yu. Т., Zoeltaer S., Boese R. de Meijere, A, Branched triangulanes: the genera! strategy of synthesis. // J. Org. Chem. 1992, vol. 57, № 2, pp. 701-707.

19. Козьмин А. С., Кузнецова Т. С., Кожушков С. И., Лукин К. А., Сурмина Л. С., Садовая Н. К., Зефиров Н. С. Достижения в химии напряженных углеводородов. // XTV Менделеевский конгресс по чистой и прикладной химии: Тез. докл., Ташкент 1989, Т. 1, С. 188.

20. Кожушков С. И., Кузнецова Т. С., Кокорева О. В. Синтез разветвленных триангуланов. // III конференция республик Средней Азии и Казахстана по химическим реактивам: Тез. докл., Ташкент 1990, Т. 1, С. 36,

21. Кожушков С. И., Кузнецова Т. С., Лукин К. А., Кокорева О. В., Трач С. С. Неразветвленные триангуланы: общий метод синтеза. // III конференция республик Средней Азии и Казахстана по химическим реактивам: Тез. докл., Ташкент 1990, Т. 1, С. 37.

22. Kozhushkov, S. I.; Zefirov, N. S.; Lukin, К. A.; Zoeilner, S.; de Meijere, A. Synthetic approaches to branched triangulanes. //' IIIrd IUPAC International conference on heteroatom chemistry : Abstr., Riccione, Italy, 1992., p. 81.

23. Юфит Д. С., Лукин К. А., Кожушков С. И., Стручков Ю. Т., Зефиров Н. С. Кристаллическая и молекулярная структура 1.1-дихлор-тетраспиро[2.0.0.2.0.2.0.1 ]ундекана. //Докл. АН СССР 1991, Т. 320, Ns 3, С. 653-657 // Dokl. Chem. (Engl. Transl.) 1991, vol. 320, N° 3, pp. 288-292.

24. Юфит Д. С., Кожушков С. И., Лукин К. А., де Майере А., Стручков Ю. Т., Зефиров Н. С. Кристаллическая и молекулярная структура 11-(гидроксиметил)тетраспиро{2.0.0.2.0.2.0.1]ундекана. // Докл. АН СССР 1991. Т. 320, Nb 2, С. 357-362 // Dokl Chem. (Engl. Transl.) 1991, vol. 320, No 2, pp. 258-262.

25. Кожушков С. И., Юфит Д. С., Лукин К. А., де Майере А., Бёзе Р., Стручков Ю. Т., Зефиров Н. С. Кристаллическая и молекулярная структура пентаспиро[2.0.0.2.0.2.0.0,2.0]тридекана. // Докл. АН СССР 1991,7: 320, Ns I, С. 104-108 Н Dokl. Chem. (Engl. Transl.) 1991, vol 320, Ns 1, pp. 228-231.

26. Yufit D. S., Struchkov Yu. Т., Kozhushkov S. I., de Meijere A. 15,16-Bis-(dispiro[2.0.2.1]hept-7-ylidene)hexaspiro[2.0.2.0.0.0.2.0.2.0.2.0]hexadecane, C30H32.!I Acta Crystallogr. Sect.C. 1993, vol. 49, Ns 8, pp. 1517-1519.

27. Lukin K. A., Kozhushkov S. I., Zefirov N. S. Additivity scheme for 13C chemical shifts in triangulanes. Magn. Res. Chem. 1991, vol. 29, N 7, pp. 774-776.

28. Lukin K. A., Kozhushkov S. I., Zefirov N. S., Yufit D. S., Struchkov Yu. T. Geometry of three membered rings in triangulanes: an X-ray structural study and additivity scheme for carbon-carbon bond lengths in triangulanes. // Acta Crystallogr. Sect.B 1993, vol. 49, Ns 4, pp 704-708.

29. Юфит Д. С., Лукин К. А., Кожушков С. И., Стручков Ю. Т., Зефиров Н. С. Кристаллическая и молекулярная структура ¡.¡-дихлор-тетраспиро[2.0.0.2.0.2.0.1 ]у ндекана. //Докл. АН СССР 1991, Т. 320, Ns 3, С. 653-657 // Dokl. Chem. (Engl. Transl.) 1991, vol. 320, Ns 3, pp. 288-292.

30. Юфит Д. С., Кожушков С. И., Лукин К. А., де Майере А., Стручков Ю. Т., Зефиров Н. С. Кристаллическая и молекулярная структура 11-(гидроксиметил)тетрас1шро[2.0.0.2.0.2.0.1]ундекана. // Докл. АН СССР

1991, Т. 320, № 2, С. 357-362 // Dokl. Chem. (Engl. Tremsl) 1991, vol. 320, № 2, pp. 258-262.

31. Кожушков С. И., Юфит Д. С., Лукин К. А., де Майере А., Безе Р., Стручков Ю. Т., Зефиров Н. С. Кристаллическая и молекулярная структура пентаспиро[2.0.0.2.0.2.0.0.2.0]тридекана. /У Докл. АН СССР 1991, Т. 320, Ms 1, С. 104-108 Н Dokl. Chem. (Engl. Transl.) 1991, vol. 320, N2 1, pp. 228-231.

32. Yufit D. S„ Struchkov Yu. Т., Kozhushkov S. I., de Meijere A. 15,16-Bis-(dispLro[2.0.2.1 ]hept-7-yiidene)hexaspiro[2.0.2.0.0.0.2.0.2.0.2.Ojhexadecane, C30H32. II Acta Crystallogr. Sect.C. 1993, vol. 49, № 8, pp. 1517-1519.

33. Yufit D. S., Struchkov Yu. Т., Kozhushkov S. I., de Meijere A. Ethyi Penta-spiro[2.0.2.0.0.2.0.2.0. l]tetradeca-14-ylidenecar boxy late, С^ЬзСК. // Acta Crystallogr. Sect.C. 1995, vol. 51, pp. 1325-1327.

34. Yufit D. S., Kozhushkov S. I., de Meijere A. Trans-3-methyl-2-{[dispiro-[2.0.2. l]hept-7-yl3-caxbonyl]-p-propiolactone, C|2H1403.11 Acta Crystallogr. Sect.C. 1995, vol. 51, pp. 948-950.

35.- Kozhushkov S. I, Haumann Т., Boese R., de Meijere A. Perspiro-cyclopropaniertes [3JRotan - Ausschnitt aus einem Kohlenstoffhetzwerk mit Spirocyclopropan-Eintheiten? 11 Angew. Chem. 1993, Bd. 105, № 3, S. 426429 // Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1993, vol. 32, № 3, pp. 401-403.

36. de Meijere A., Kozhushkov S. I., Yufit D. S., Boese R., Haumann Т., Pole D. L., Sharma P. K., Warkentin, J. Cyclopropyl building blocks for organic synthesis, 36. Unprecedented addition of dialkoxycarbenes to tetrasubstituted alkenes: bicyclopropylidene and 2-chiorocycio-propylideneacetate. // Lieb. Ann. 1996, Ns 4, pp. 601-612.

37. Brandi A., Goti A., Kozhushkov S., de Meijere A. Nitrone and nitrile oxide cycloadditions to bicyclopropylidene. Rearrangement of the isoxazoiidine adducts to 3-spirocyclopropane-4-pyridone derivatives. // J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1994, M 18, pp. 2185-2186.

38. Goti A., Anichini В., Brandi A., Kozhushkov S., Gratkowski, C., de Meijere, A. Thermal rearrangement of nitrone and nitriie oxide cycloadducts to bicyclopropylidene. Synthesis of 3-spirocyclopropane-4-pyridone and fiiro[2,3-e]pyridine derivatives. // J. Org. Chem. 1996, vol. 61, № 5, pp. 1665-1672.

39 Anichini В., Goti A., Brandi A., Kozhushkov S. I., de Meijere A. versatile synthetic approaches towards aza-analogues of üludin and ptaquilosm sesquiterpenes. // Synlett 1997, № 1, pp. 25-26.

40 Anichini В., Goti A., Brandi A., Kozhushkov S. I., de Meijere A. 1,3-dipolar cycioadditions to methylenespiro[2.2]pentane: a complementary access to spiro cyclopropanated azaheterocycles. // Chem. Commun. 1997, № 2, pp. 261-262.

4L Heiner Т., Kozhushkov S. I., Noltemeyer M., Haumann Т., Boese, R. de Meijere A. Intramolecular Diels-Alder reactions of furans with a merely strain-activated tetrasubstituted alkene: bicyclopropylidene. // Tetrahedron 1996, vol. 52, №37, pp. 12185-12196

42. Buback M., Heiner Т., Hermans В., Kowolik С., Kozhushkov S. I., de Meijere A. Kinetics of strain-activated intramolecular Diels-Alder reactions between furan and bicyclopropylidene as well as methylenecyclopropane moieties. II Eur. J. Org. Chem. 1998, Ml, 107-112.

43. Yufit D. S., Mallinson P. R., Muir K. W„ Kozhushkov S. I., de Meijere A. Experimental charge density study of 7-dispiro[2.0.2. IJheptane carboxylic acid. // Acta Crystallogr. Sect. B. 1996, vol. 52, pp. 668-676.

44. Späth Т., Kozhushkov S. I., Fiebig Т., Galland D., Ruasse M.-F., Albrecht K., Apeloig Y., de Meijere Reactivity of double bonds in methyienetriangulanes and spirocyclopropanated bicyclopropylidenes towards electrophiles and relative stability of the corresponding cyclopropyl cations. //J. Org. Chem. 1998, in press.

45. Кузнецова Т. С., Кожушков С. И., Лукин К. А., Гришин, Ю. К., Баженов, Д. В., Козьмин, А. С., Зефиров Н. С. Ацетоксимеркурирование метиленциклопропанов //Журнал орг. химии 1991. Т. 27, Вып. I, С. 7883 // J. Org. Chem. USSR 1991, vol. 21, № /, pp. 67-71.

46. Kozhushkov, S. I.; Brandl, M.; de Meijere, A. A.Cyclopropyl Building Blocks for Organic Synthesis, 44. An unprecedent addition of thiols on a double bonds of bicyclopropylidene and methylenecyclopropanes. Eur. J. Org. Chem. 1998, in press.

47 Kozhushkov S. I., Brandl M., Yufit D. S., Machinek R., de Meijere A. Cyclopropyl building blocks for organic synthesis, 42. An unprecedented mode of ring opening of methyienecyciopropane moieties - reactions of methylenecyclopropanecopper reagents with an eiectrophilic glycine equivalent. // Lieb. Ann/Requell 1997. MsJl. pp. 2197-2204.

48. Brandl, M.; Kozhushkov, S. I.; Brase, S.; de Meijere. A. Cyclopropyl building blocks for organic synthesis, 43. Ring opening of methyienecyciopropane moieties in the palladium-catalyzed cross-coupling of methyienecyclopropyi bromides with metaliated CH-acidic compounds. // Eur. J. Org. Chem. 1998, №3, 453-457.

49. ' Foerstner L, Kozhushkov S. I., Binger P., Wedemarm P., de Meijere A.,

Butenschon H. The first metal complexes of bicyclopropylidene, a unique tetrasubstituted alkene ligand. // Chem. Commun. 1998, in press.

50. Binger P., Wedemann P., Kozhushkov S. I., de Meijere A. Palladium(O)- and nickel(0)-catalyzed [3+2] co-cyclization reactions of bicyclopropylidene with alkenes. 4 Eur. J. Org. Chem. 1998, Ml, 113-119.

51. Kozhushkov, S. I.; Haumann, Т.; Scott, L. Т.; de Meijere, A. Completely spirocyclopropanaied macrocyclic polvacetylenes. The exploding [njrotanes. // XII IUPAC International conference on physical organic chemistry. Padova, Italy, 1994, p. 236 (suppiementar).

52. de Meijere A., Kozhushkov S. L, Knieriem В., Haumann T. Boese R. Cyclic dehydrooligomers of 2-cyclopropylthiophene - a crown of thiophenes? // VTII

International symposium of novel aromatic compounds (ISNA-8). Braunschweig, Germany, 1995, p. P34.

53. De Meijere A., Kostikov R. R., Khlebnikov A. F., Kozhushkov S. I. First Synthesis of an Optically Active [4]-Triangu!ane. // Шестая международная конференция «Химия карбенов и родственных ингермедиатов»: Тез. докл., Санкт-Петербург, 1998, С. 88.

54. De Meijere A., Kozhushkov S. I., Yufit D. S. Intriguing Modes of Addition of l,3,4-TriphenyI-4,5-dihydro-l#-l,2,4-triazol-5-ylidene to Bicyclopropyli-dene. // Шестая международная конференция «Химия карбенов и родственных интермедиатов»: Тез. докл., Санкт-Петербург, 1998, С. 87.

53. Kozhushkov S. I., Brandl М„ Yufit D. S., Machinek R„ de Meijere A. An Unprecedented Mode of Ring Opening of Methylenecyclopropane Moieties -Reactions of Methylenecyclopropanecopper Reagents with an Electrophilic Glycine Equivalent. // IX IUPAC symposium on organometalilic chemistry (OMCOS-9): Abstr., Gottingen, Germany, 1997, p. 194.

54. De Meijere A., Heiner Т., Kozhushkov S., Anichini В., Goti A., Brandi A., Becker H., Brase S., Khlebnikov A. New aspects of an unusual tetrasubstituted alkene: novel transformations and reactions of bicyclopropylidene. Н Международный симпозиум «Напряженные циклы: синтез и свойства»: Тез. докл., Санкт-Петербург, 1996, С. 47—49.

55. Brandl М.,Kozhushkov, S. I.; Yufit, D. S., de Meijere, A. Convenient Preparations of a-Amino Acids with Bicyclopropylidene and Other Methylenecyclopropanes Moieties. Eur. J. Org. Chsm. 1998, in press.