Cтраница 3
В случае, когда карбонильное соединение существует в виде водородносвязанного комплекса ( растворы в серной кислоте), образуется несколько меньше 2 4-дизамещенного. Однако методическая простота и возможность выделения целевого продукта из образующейся смеси делают в некоторых случаях предпочтительным проведение реакции в серной кислоте, например, для получения 4-нитрозамещенных 2-ацетотиенона и 2-тиофенальдегида. [31]
Однако если не принимать соответствующих мер предосторожности, то при действии хлористого алюминия на тиофен образуются смолообразные продукты. Так как тиофен является весьма реакционноспособным веществом, то в качестве конденсирующих агентов можно применять менее активные агенты, чем хлористый алюминий; так, например, при применении четыреххлористого олова [118 - 122] или четырех-хлористого титана [123] такие кетоны, как 2-ацетилтиофен ( 2-ацетотиенон) и 2-бензоилтиофен ( 2-бензотиенон), были получены с превосходными выходами. В случае четыреххлористого олова и четыреххлористого титана в качестве растворителя применяется бензол, так как указанные неорганические хлориды не способны вызывать реакцию между бензолом и хлорангидридом кислоты. [32]
То обстоятельство, что ( С1СН2) аО является более слабым основанием, чем СН3ОСН2С1, объясняет не только отмеченную выше большую избирательность хлорметилирования, но и отсутствие реакции при использовании 1 моля А1С13 в случае бисхлорметилового эфира: будучи очень слабым основанием, последний неспособен разрушить комплекс А1С13 с карбонильным соединением состава 1: 1, так что реакция не идет из-за отсутствия свободного катализатора. В спектре комплекса 2-ацетотиенона с А1С13 сигналы, всех протонов смещены в сторону слабого поля по сравнению со. В спектре смеси эквимолярных количеств 2-ацетотиенона, СН3ОСН2С1 и А1С13 положение сигналов, отвечающих 2-ацетотиенону, практически совпадает с таковым для образуемого им комплекса, однако сигналы метиленовых и метильных протонов монохлорметилового эфира тоже несколько смещены в слабое поле по сравнению со свободным эфиром. Если же заменить монохлорметиловый эфир бисхлор-метиловым ( образец 8), то положение сигнала протонов ( С1СН2) 2О остается практически тем же, что и у свободного эфира. ПМР-спектр смеси эквимолярных количеств моно -, бисхлорметилового эфира и А1С13 ( образец 9) показывает, что весь хлористый алюминий связан с монохлорметиловым эфиром. [33]
То обстоятельство, что ( С1СН2) аО является более слабым основанием, чем СН3ОСН2С1, объясняет не только отмеченную выше большую избирательность хлорметилирования, но и отсутствие реакции при использовании 1 моля А1С13 в случае бисхлорметилового эфира: будучи очень слабым основанием, последний неспособен разрушить комплекс А1С13 с карбонильным соединением состава 1: 1, так что реакция не идет из-за отсутствия свободного катализатора. В спектре комплекса 2-ацетотиенона с А1С13 сигналы, всех протонов смещены в сторону слабого поля по сравнению со. В спектре смеси эквимолярных количеств 2-ацетотиенона, СН3ОСН2С1 и А1С13 положение сигналов, отвечающих 2-ацетотиенону, практически совпадает с таковым для образуемого им комплекса, однако сигналы метиленовых и метильных протонов монохлорметилового эфира тоже несколько смещены в слабое поле по сравнению со свободным эфиром. Если же заменить монохлорметиловый эфир бисхлор-метиловым ( образец 8), то положение сигнала протонов ( С1СН2) 2О остается практически тем же, что и у свободного эфира. ПМР-спектр смеси эквимолярных количеств моно -, бисхлорметилового эфира и А1С13 ( образец 9) показывает, что весь хлористый алюминий связан с монохлорметиловым эфиром. [34]
Вероятной причиной такого поведения сложного эфира является недостаточно высокая электроноакцепторная способность про-тонированной или связанной в комплекс метоксикарбонильной группы, о чем подробнее будет сказано далее. Этот результат позволяет предположить, что в сернокислотных растворах мы имеем дело не с истинными протонированными формами, а с водородносвязанными комплексами. С такой точкой зрения согласуются данные ( табл. 7) по бромированию комплексов 2-тиофенальдегида и 2-ацетотиенона с HSbCle [167], которые следует рассматривать как истинные протонированные формы. [35]
В этой связи, а также учитывая обнаруженные различия в соотношении изомеров, образующихся из 2-тиофеналь-дегида и 2-ацетотиенона, следует рассмотреть вопрос об относительной электроноакцепторной способности ацетильной и формильной групп, а также их протонированных форм. Обычно считается, что формильная группа является более сильным л-ориентан-том, чем ацетильная. Так, Гроновиц в своем обзоре [5], ссылаясь на данные Тируфле и Фурнари [75], определивших соотношение 4 - и 5-изомеров, образующихся при нитровании 2-тиофеналь-дегида ( 75: 25) и 2-ацетотиенона ( 52: 48), утверждает, что эти соотношения согласуются с величинами ст-констант Гаммета для СНО - и CHgCO-групп и иллюстрируют более сильные электроно-акцепторные свойства первой из них. [36]
Подобные производные тиофена легко ме-таллируются, а содержащие галоид - замещают его на литий без того, чтобы при этом изменилась ацетальная группировка ( см. стр. Этому обстоятельству впервые было придано особое значение в исследованиях путей синтеза полифункциональных замещениях тиофена, проводимых в лаборатории гетероциклических соединений ИОХ АН СССР. Металлированием диэтилкеталя 2-ацетотиенона и реакцией с диыетилформамидом получен 5-фор-мил - 2-ацетотиенон. [37]
Подобные производные тиофена легко ме-таллируются, а содержащие галоид - замещают его на литий без того, чтобы при этом изменилась ацетальная группировка ( см. стр. Этому обстоятельству впервые было придано особое значение в исследованиях путей синтеза полифункциональных замещениях тиофена, проводимых в лаборатории гетероциклических соединений ИОХ АН СССР. Металлированием диэтилкеталя 2-ацетотиенона и реакцией с диыетилформамидом получен 5-фор-мил - 2-ацетотиенон. [38]
Всего 15 - 20 лет назад не было известно ни одного достоверного случая получения 2 4-изомера в качестве главного и, тем более, единственного продукта в реакциях 2-замещенных тиофена. В 1955 г. Спет и Джермен [85] изопропилированием 2-ацетотие-нона в присутствии избытка хлористого алюминия получили смеси 4 - и 5-замещенных, содержащие, в зависимости от условий реакции, от 78 до 99 % 4-изомера. Учитывая сказанное выше о способности к изомеризации алкилзамещенных, что особенно относится к изо-пропил - и трет. Однако приводимые ниже данные, относящиеся к бромированию и хлорметилированяю, дают основание считать, что по крайней мере основная часть 4-изопропил - 2-ацетотиенона могла образоваться при непосредственном замещении в положении 4 тиофенового кольца. [39]
К раствору 3-тиениллития, полученному при - 70Э С из 300 мл 0 95 N раствора бутиллития в эфире и 40 0 г; ( 0.25 моля) 3-бромтиофена, прибавляют раствор 28 г ( 0 205 моля) хлористого цинка в ] эфире. От реакционной смеси отгоняют эфир до объема 200 мл. Затем при охлажде - I нии прибавляют 19 0 г ( 0 24 моля) хлористого ацетила в 100 мл сухого бензола. Даль -; нейшую обработку проводят, как описано выше при получении ацетофенона. Изучение инфракрасных спектров показало, что смесь содержит 65 % 2-ацетотиенона и 31 % 3-ацетотиенона. [40]
В дальнейшем мы обсудим вопрос о том, в каком состоянии ( в протонированной форме или в виде водородносвязанного комплекса) существуют рассматриваемые карбонильные соединения в сернокислотном растворе. Здесь же отметим, что для этого явления - изменения направленности электрофильного замещения - различие между протонированной формой и водородносвязанньш комплексом имеет скорее количественный, нежели качественный характер. Поэтому ниже мы для краткости будем говорить только о протонированной форме, в которой электроноакцепторная способность заместителя должна быть усилена в максимальной степени по сравнению с непротонированной формой. Что касается водородносвязанного комплекса, то он занимает в этом отношении некое промежуточное положение. Протонирование является обратимым процессом. Поэтому нитрованию могут подвергаться как протонированные, так и непротонированные формы карбонильных соединений, причем с увеличением кислотности среды может быть достигнуто такое положение, когде в реакцию вступает практически только протонированная форма. Зная величины рАа 2-тиофенальдегида и 2-ацетотиенона [190] и значения функции кислотности Н0 [200], легко определить, что в 90 и 100 % - ной H2S04 соотношение концентраций протонированной и непротонированной форм должно быть порядка 103: 1 и 105: 1 соответственно. [41]