2.5.13. ПРИГОТОВЛЕНИЕ БИ- И ПОЛИАРИЛОВ

Ранее уже упоминались некоторые реакции, приводящие к образованию биарилов. Так, в разд. 2.5.11 обсуждалась окислительная конденсация фенолов. Недавние работы, направленные на разработку окислительной конденсации нефенольных аренов, завершились успешно. Отметим два подхода. Было показано, что очень удобным для препаративных целей является электрохимическое окисление [164]. Так, окисление (-лауданозина на платине в ацетонитриле в присутствии карбоната натрия в ячейке с тремя отделениями при 1,1 В дает О-метилфлавинантин с выходом 52%. Выход повышается до 62% в присутствии -дийхлорида. Успехи, достигнутые в окислительном сочетании одноатомных фенолов с использованием , побудили применить его в качестве окислителя при внутримолекулярной конденсации нефенольных арильных остатков. На примере того же (-лауданозина было показано, что после проведения сочетания при в метиленхлориде, содержащем фторсерную кислоту и трифторуксусную кислоту [165], можно выделить (-глауцин с выходом 43%. Этот метод был использован на ключевой стадии (уравнение 214) при синтезе стеганона — предшественника бифенильного лигнанового лактона, обладающего противолейкемическим действием [166].

Для синтеза биарилов имеется в распоряжении ряд классических методов. Ниже приведен краткий обзор этих методов, причем особое внимание уделено вариантам, разработанным недавно. Считается, что симметричные биарилы легко получаются по реакции Ульмана, а несимметричные арилы — по реакции Гомберга — Бахманна — Хея, однако это не совсем оправдано.

Замещение диазониевой группы в арендиазониевых солях на арильный остаток в щелочных условиях известна как реакция Гомберга — Бахманна—Хея [167]. Внутримолекулярный вариант этой реакции известен как реакция Пшорра [168].

Механизм этой реакции подробно обсуждается в гл. 2.8.

Диазотирование ариламина можно провести обычным путем (см. гл. 6.3 и гл. 6.5), за исключением того, что следует использовать минимальное количество воды. Раствор подщелачивают, используя гидроксид натрия и/или ацетат натрия, и холодный концентрированный раствор интенсивно перемешивают с жидким ароматическим соединением. При этом часто получают довольно плохие выходы продуктов (уравнение 215), однако, поскольку арил-амины обычно доступны в больших количествах, то эта реакция нашла широкое распространение. Обычная реакция идет через стадию образования -метилфенильного радикала из ангидрида (178) (уравнение 215а) [169].

Удобный вариант представляет апротонное диазотирование ариламина с использованием алкилнитрита, такого как пентилни-трит (амилнитрит), а в качестве растворителя — арена, который предполагается арилировать [170]. Таким путем был получен -метоксибифенил с выходом 33%. В качестве предшественников арилрадикалов используют другие соединения, содержащие связи , например, триазены, азосоединения и -нитрозоамиды. В последнем случае реакции иногда проходят сложно (см. гл. 2.8) [171] и могут привести к продуктам, получающимся из арилрадикалов (и аринов. В этом случае предполагают также участие арилкатионов в реакции [172].

Поскольку в реакции участвуют обычно арилрадикалы, то влияние присутствующих в арене заместителей на место введения арильного заместителя будет иным, чем об этом говорилось в разд. 2.5.7. Почти все заместители способствуют ориентации в орто- и -положения. Именно потому, что неизменно образуется смесь продуктов (уравнение 216), необходимо, чтобы арен, в который вводится заместитель, имел возможно более простое строение. Очевидно, что можно использовать «симметрично» замещенные арены.

Реакция Пшорра в своем первоначальном варианте применялась для синтеза производных фенантрена, ключевой стадией которого была стадия, приведенная в уравнении (217). Далее она была распространена, например, на синтез флуоренона и его производных и на приготовление -алкилфенантридонов (уравнение):

Были получены интересные результаты относительно спиродие-нильных радикалов [173]. Природа продуктов, образующихся при диазотировании аминов, часто зависит от соблюдения точных условий реакции. Результаты, полученные при использовании 2-амино-алкилбензанилидов, не составляют исключения в этом отношении. Продукты термического разложения при водного раствора диазонийсульфата, приготовленного из , показаны в уравнении (219). Эти условия благоприятствуют гетеролитическому механизму. С другой стороны, разложение диазоииевой соли в присутствии порошка меди в ацетоне при благоприятствует гомолитическому механизму и приводит к двум главным продуктам (уравнение 218). Разложение диа-зониевой соли из 2-амино-о-терфенила приводит к трифенилену с хорошим выходом (уравнение 220). Наилучший выход (94%) был достигнут при проведении реакции в кислой среде, что указывает на промежуточное образование арил-катиона [174].

Был изучен также фотохимический вариант циклизации по Пшорру с использованием , который оказался в широком смысле слова подобным процессу, представленному в уравнении (218). Опять-таки для объяснения реакции

Пшорра были привлечены два основных механизма — один с участием арилкатионов, а другой — арилрадикалов. Недавно [175] в качестве альтернативы был предложен межмолекулярный одноэлектронный окислительно-восстановительный механизм. Так, например, электролитическое восстановление диазониевых солей позволяет лучше понять эту проблему. Разложение диазониевой соли из 2-аминобензофенона в присутствии иодид-ионов приводит главным образом (95%) к 2-иодбензофенону; одновременно образуется немного флуоренона. С другой стороны, в пространственно более благоприятном случае (схема уравнений 221) основным продуктом (90%) является производное флуорена.

Реакция Ульмана, при которой две молекулы арилгалогенида реагируют с мелко раздробленной медью с образованием биарилов и галогенида меди(II), была использована для приготовления симметричных и несимметричных биарилов, для проведения циклизации и получения олигофениленов [176]. Метод, очевидно, родственен ряду реакций, при которых медь используют как катализатор или при которых в качестве интермедиатов образуются (или предполагают, что образуются) медьорганические соединения.

Сильные электроноакцепторные группы, такие как нитрогруппы или метоксикарбонильные, в особенности если они находятся в орто-положении, заметно активируют арилгалогениды в реакции Ульмана. Так, например, -динитробифенил можно получить с хорошим выходом из о-хлорнитробензола, а -дибромнитробен-зол реагирует с медью в -диметилформамиде, давая с выходом 76% (уравнение 222).

Присутствие заместителей типа гидрокси-, амино- и карбокси-групп, а также объемистых заместителей в орго-положении к галогену тормозит или препятствует прохождению реакции нормальным путем. Защита гидрокси- и карбоксигрупп этерификацией (в виде простых или сложных метиловых эфиров, соответственно) не представляет особой проблемы, поскольку защитные группы можно удалить.

Интересно отметить, что восстановление водного раствора гидрохлорида медью(I) в водном аммиаке (уравнение 223) дает кислоту с выходом около 80%. Эта реакция эффективно проходит и для ряда других ариламинов.

Анализ результатов, полученных при многочисленных попытках синтеза несимметричных биарилов, приводит к заключению, что наилучшие выходы достигаются, когда один из арилгалогенидов активирован, а другой относительно малореакционноспособен. Хорошо известно, что при реакциях Ульмана особенно трудно воспроизвести выходы. Главная проблема связана, по-видимому, с эффективностью перемешивания в двухфазных реакциях. , который используется как промежуточный продукт для приготовления о-метилдибензофуранийборофторида (реагента Меервейна) [177], получают из о-бромнитробензола и иод-анизола с выходом 58% (уравнение 224) [178]. При использовании медной мешалки, которая охватывала весь объем реакционного сосуда [179], в этой реакции были достигнуты выходы до 80%.

Хотя для объяснения результатов, полученных при реакциях Ульмана, был постулирован механизм с образованием радикалов на поверхности металла, по современным представлениям реакция Ульмана включает стадию образования медьорганических соединений [180]. В медленной стадии реакции происходит обычно замещение галогена во второй молекуле арилгалогенида. Это наводит на мысль, что для проведения смешанной реакции Ульмана наилучший вариант — получать медьорганические соединения каким-либо иным способом и затем проводить реакцию с арилгалоге-нидами. Экспериментальные факты до известной степени подтверждают это предположение, однако быстрый межмолекулярный обмен галоген — металл в некоторых случаях осложняет картину. Пентафторофенилмедь можно получить реакцией бромида с пентафторфенилмагнийбромидом, образовавшееся медьорганическое соединение после реакции с иодбензолом дает -пентафторбифенил с выходом 87% (уравнение 225) [181]. С другой стороны, реакция фенилмеди с иодбензолом приводит к статистическому распределению дейтерия в образующемся бифениле.

Эти результаты свидетельствуют, что, как и в случае литийорганических соединений, истинное положение равновесия между двумя возможными арилмедными соединениями и двумя арилгалогенидами зависит от разности электроотрицательностей арильных остатков.

Диарилкупраты лития также реагируют с арилиодидами в эфире путем конкурентного обмена металл — галоген и конденсации. Высокие выходы продуктов конденсации можно получить, окисляя равновесную смесь кислородом или нитробензолом. Дифенилкупрат лития дает -фенилнафталин с выходом 90%, как показано в уравнении (226) [182].

Биарилы можно также получить с хорошим выходом замещением метоксигруппы в оксазолинах с помощью гриньяровых и литийорганических реагентов [183]; этот метод был распространен на реакции с участием арилмедных производных и с замещением галогена [184]. Альдиминогруппу в орто-положении к меди можно заменить на оксазолинильный остаток и, таким образом, получить биарилы с защищенными альдегидной, сложноэфирной или карбоксильной группами. Два приведенных примера (уравнениями 227 и 228) очерчивают область применения метода.

В ранних работах по получению бифенилена и его производных из -дииодбифенила или предполагалось, что необходимым реагентом является оксид меди и что эта реакция отличается по механизму и по области применения от реакции Ульмана.

В настоящее время известно, что можно использовать также и металлическую медь и что в некоторых случаях при этом получаются лучшие выходы (уравнение 229) [186].

Довольно подробно было изучено арилирование, промотирован-ное медью, например уравнение (230), которое иногда оказывается более удобным, чем традиционная реакция Ульмана [187]. Родственной реакцией является, очевидно, конденсация при декарбокси-лировании в присутствии оксида (уравнения 231 и 232), однако следует отметить, что биарилы могут образоваться не только за счет связывания с положением, из которого уходит карбоксинальная группа [188].

Здесь следует упомянуть также о двух других типах реакций, приводящих к образованию связи арил—арил. Первая из них — бензидиновая перегруппировка (см. гл. 6.5) [189]. Преимуществом этой реакции (уравнение 233) является то, что аминогруппы, которые вводятся в -положения бифенила, можно заменить на другие функциональные группы через тетразониевые соли.

Аминогруппы можно, естественно, и удалить (уравнение 234).

Второй тип реакции включает формальное присоединение арил-карбаниона (обычно гриньяровского или литийорганического реагента) к арину (см. гл. 2.8) [116а]. Когда дегидробензол получают из арилгалогенида с использованием фениллития, подавить полностью присоединение последнего к арилу путем введения в реакцию других нуклеофилов не удается. Первоначальный продукт, 2-литийбифенил, можно «перехватить» электрофилами (уравнения 235 и 236). Реакцию с ариллитием можно использовать для синтезов, например в синтезе трифенилена (уравнение 237).