Файл: Фрейманис, Я. Ф. Химия енаминокетонов, енаминоиминов, енаминотионов.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 17.10.2024

Просмотров: 140

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

1. ТАУТОМЕРИЯ ЕНАМИНОВ

33

1. ТАУТОМЕРИЯ ЕНАМИНОВ

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Р-АМИНОВИНИЛКЕТОНЫ

Теоретически fS-аминовинилкетоны (I) могут существовать в трех таутомерных формах — кетоенаминной (IА), иминоенольной (Ш) и иминокетонной (Ш):

гЦ

I J 1 I

\

i ■,

t y . l . I

) n - c = c - c = o

 

X N=C -C=C - OH

4N = C - C H - C = 0

R

ft

 

p

(i

iA

Большинство исследователей на основании ИК- и ПМР-спект- ров считают, что АВК имеют кетоенаминное строение (IA) (напр., [152, 377, 772] и многие др.). К этому выводу приходят также авторы обзора [237]. Фактический материал по колеба­ тельной спектроскопии АВК обобщен ниже, в главе IV. Здесь только отметим, что удобным методом определения структуры соединения является сравнение его ИК-спектра со спектром по­ глощения структурно подобных фиксированных модельных ве­ ществ, соответствующих кетоенаминному, иминоенольному или иминокетонному изомерам.

Например, сравнивались ЕЩ-спектры гидрированного способ­ ного к таутомерии хинолона II с ИК-спектрами фиксированных моделей [482]. Ниже приводятся формулы соединений с ука­ занием волновых чисел образцов в области 6 мкм (в среде

хлористого метилена):

I

 

са

 

Н _

 

С2Н5

 

 

М

 

 

 

1610

см-1

1600

см->

1648 см-1

1580

см-1

1550

см -1

 

Уже из характера поглощения очевидно, что хинолон II имеет кетоенаминную, а не иминоенольную структуру. Этот вывод с такой же наглядностью подтверждается УФ-спектрами упомя­ нутых соединений [482].

Другим примером являются инденовые АВК с их производ­ ными. Это системы с N-алкильными заместителями [21, 191,

3 - 2 5 6


34 ГЛАВА II. ХИМИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ И ИЗОМЕРИЯ ЕНАМИНОКЕТОНОВ

198] (см. формулы ниже) или с одной N-арильной группой [85, 191, 198].

 

HI

6 С2Н5

iv О

v О

 

VI о

 

 

1624

 

1600п

1670.

1598

П71

 

1605

1715

1649

1599

1,0

0,6 ’

60 ’

64 ’

21

37 ’

88 ’

73 ’

57

1591

1492

1564.

1499п

1572

1539

 

 

 

0,8

1 ^ (Х М )

7 0 ,’

сл.

-(ДХ) 61

,

"2Г<ДХ)

(ВМ) [180]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ХМ —• хлористый метилен, ДХ — дихлорэтан в качестве растворителей, ВМ — вазелиновое масло.

Под формулами помещены характеристики ИК-спектров в об­ ласти 6 мкм в виде дроби — волновые числа полос в числи­

теле и процент поглощения в знаменателе. Спектры соединений IV и V близки по типу и резко отличаются от ИК-спектров иминоенолыюй (III) или иминокетонной (VI) систем соответст­ венно.

Кетоенаминное строение АВК однозначно доказано также при помощи спектров ПМР. Отсутствие сигнала от протонов при насыщенном а-углероде указывает на то, что иминокетонный изомер в растворах может присутствовать в количестве не более 5%. Если в рассматриваемом соединении IA R = CH2R',

то главным доказательством наличия формы IA является сверх­ тонкое взаимодействие протонов в NH- и CH2R/-rpynnax. Сиг­ нал от последних расщепляется на дублет с У » 6—7 гц [8, 337,

413, 414, 415, 571]. Если же R p=H , то, кроме того, наблюда­ ется сверхтонкое взаимодействие этого протона с водородом при азоте [50, 326, 337, 450, 523].

В енаминах, имеющих изотоп 15N, сигнал протона в группе

NH расщеплен на дублет с 7=91—93 гц [325, 413, 450] или

V = 85—89 гц [8].

Вопрос об иминоенольной форме (1Б) чаще всего возникал тогда, когда изомеры IA и 1Б могли образовывать внутримоле­ кулярную водородную связь и весь процесс таутомерного пре­ вращения мог быть представлен как обращение этой связи

(VII) [78, 179, 324, 426, 482]. Дудек и Холм [415] на осно­ вании энергетических подсчетов также полагают, что оба тау­ томера — VIIA и VI1Б — обладают сравнимой выгодностью.


1. ТАУТОМЕРИЯ ЕНАМИНОВ

35

R

УДА УДБ

Тем не менее все попытки экспериментального доказатель­ ства существования иминоенольной формы были неудачными. Все изменения свойств образцов во времени [43, 78 и др.] впо­ следствии оказывались результатом цис-транс-изомеризащт ке-

тоенаминной формы IA (VIIA). Малую выгодность иминоеноль­ ной формы 1Б, по-видимому, можно объяснить тем, что атом

азота, где только это возможно, стремится образовывать с дру­

гими атомами простые, а не кратные связи

[415].

IB, то уже

Что касается р-иминокетонной

изомерной формы

в 1930 году Ауверс и Зуземиль

[266] на

основании

рефракто­

метрических исследований считали ее наименее выгодной. Например, выделенные до сих пор фиксированные р-кето-

имины (VI, VIII) [179, 183, 187, 701] в химическом отношении малостабильны и по сравнению с остальными изомерами имеют совершенно иные спектроскопические характеристики. Типич­ ные спектры поглощения инденовых кетоиминов были рассмот­

рены выше и в работах

[179, 183, 187]. p-Иминоэфир VIII

[701]

в отличие от остальных АВК

имеет интенсивный макси­

мум

поглощения только

в далеком

ультрафиолете (см. гла­

ву IV). ИК-спектры этого

соединения: vc=o=1725 см-1; v c = n =

= 1625 см -1.

 

 

нсгн5

'I г*,

VIII

Сделано немало попыток доказать иминокетонное строение АВК, способных к прототропным превращениям (см., напр., [398]). Сообщения об обнаружении иминокетонной формы при помощи ИК-спектров [514, 62] оспаривались другими авторами [398, 772]. Дудек и Холм [414] на основании спектра ПМР за­ мещенного 2-аминопентен-2-она-4 в ацетоне предполагали при­ сутствие иминокетоформы в данном АВК в количестве 22% по

весу. Однако для подтверждения этого результата еще требу- з*


36 ГЛАВА II. ХИМИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ И ИЗОМЕРИЯ ЕНАМИНОКЕТОНОВ

ются специальные исследования. Домбровский и Терпинский [398] допускают существование иминокетоформ в виде незна­ чительной примеси к кетоенамину как промежуточной формы при цис-транс-изомеризации соединений (см. также главу II, раздел 3).

Остальные случаи, когда обсуждается возможность сущест­ вования p-иминокарбонильной формы IB, касаются р-имино-

амидов (IX) [335] или р-иминоэфиров [172],

т. е. соединений,

в которых к углероду кетогруппы присоединен

гетероатом (см.

VII, Х = 0 , N, или IX).

 

 

снэ\

CH=NC6HS

 

О

 

 

IX

 

 

Превращение, например, p-аминокротонатов в эфиры р-ими- номасляных кислот может быть, в зависимости от конфигура­ ции соединений, представлено по push-pull-механизму в не­ скольких вариантах:

 

В

 

 

 

 

 

В

 

R4

/ Н Ч

 

 

R s

,."Н

 

N

 

О

 

 

 

N

 

0

 

 

 

1

 

~

 

1

 

II

 

C H ^ ^ C ^ O R

 

 

сн3

 

 

с ч

 

ВН '

/1

 

 

А

 

н

'

Ч Н

н

 

 

 

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OR

СН3

В

 

'OR

 

СН3

 

1

|

:

 

1

 

 

1

 

с

н

 

С

\

/

Сч

.•

<

/

w

 

=

//

ч

 

О

С

 

N

 

/

1

 

 

н

/

\

Н

1

Н

H R

 

 

 

 

R

 

 

В

 

 

Б

 

 

й

 

Роль переносчика протона могут выполнять многие раство­ рители — спирты, эфиры, кетоны и др. В инертной среде в ка­ честве основания В может выступать также другая молекула того же аминовинилкарбонильного соединения.

Гипотезу о равновесии в аминокротоновом эфире в 1951 году выдвигал Зейер [720] исходя из своих результатов бромомет­ рического титрования р-аминокротонового эфира. Было


1. ТАУТОМЕРИЯ ЕНАМИНОВ

37

найдено, что р-аминокротоновый эфир в этиловом спирте содер­ жит около 80% енаминной формы и лишь 20% иминоэфирного

изомера. Важно, что автор смог сравнить данные, полученные тремя независимыми методами оценки состава таутомерной смеси — спектроскопическим, бромометрическим и рефракто­ метрическим, причем эти данные совпадают удовлетворительно. Часть их приведена в таблице 1 [720].

Таблица 1

с о д е р ж а н и е е н а м и н н о й

ф о р м ы

в

 

ТАУТОМЕРНОЙ СМЕСИ ЭТИЛОВОГО ЭФИ ­

 

РА

Р-АМИНОКРОТОНОВОЙ к и с л о т ы ,

%

 

 

Методы исследования

 

Растворитель

 

Спектры ком­

Бромо-

Рефракто­

 

 

бинационного

метрия

метрия

 

 

 

рассеяния

 

 

 

Расплав

 

63,8

 

60,4

 

Циклогексанон

 

66,0

 

Метанол

 

70,6

69,3

■--

 

а-Метилнафталин

 

74,4

 

.Уксусноэтиловый эфир

77,9

77,8

77,8

 

Этанол

 

80,2

80,5

84,5

 

Ацетон

 

83,5

84,5

 

Судя по данным, приведенным в таблице 1, аминокротоновый эфир содержит существенно больше сопряженного изомера, чем ацетоуксусный, в котором содержание енола достигает 7%. По­ этому в неассоциирующих средах р-амино-а,р-ненасыщенные эфиры должны практически полностью иметь хелатизированное кетоенаминное строение. В пределах погрешности метода это вытекает из данных ИК-спектров соединений (см. табл. 22 в главе IV).

Некоторыми авторами в пользу предполагаемого равновесия «Р-амино-а,р-ненасыщенный эфир — р-иминоэфир» приводились спектрополяриметрические измерения [126, 127], однако в этом случае мутаротация оптически активного [3-аминокротонового эфира (признак изменения равновесного состава со временем) происходит за счет цис-транс-изомеризации молекул (см. гла­

ву II, раздел 3).

Таким образом, существование сопряженных енаминов I пре­ имущественно в кетоенаминной форме доказано многими авто­ рами. Это согласуется с прогнозом М. И. Кабачника о смеще­ нии равновесия в сторону менее основной формы [61], сфор­ мулированным исходя из теории кислотно-основного равновесия таутомерных систем.