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
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 |
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.