Tez No İndirme Tez Künye Durumu
142681 Bu tezin, veri tabanı üzerinden yayınlanma izni bulunmamaktadır. Yayınlanma izni olmayan tezlerin basılı kopyalarına Üniversite kütüphaneniz aracılığıyla (TÜBESS üzerinden) erişebilirsiniz.
Alfa, beta - konjuge ketonların diazo bileşikleriye verdiği 1,5 - kapanma reaksiyonlarına sübtitüent etkisi / Substutient effect on the 1,5-cyclazation reactions of alfa, beta conjugated ketones with diazo compounds
Yazar:ÇİĞDEM KAHVECİ
Danışman: PROF.DR. OLCAY ANAÇ
Yer Bilgisi: İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü
Konu:Kimya = Chemistry
Dizin:
Onaylandı
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
124 s.
a,p-KONJUGE KETONLARIN DİAZO BİLEŞİKLERİYLE VERDİĞİ 1,5- KAPANMA REAKSİYONLARINA SÜBSTİTÜENT ETKİSİ ÖZET a,P-Konjuge keton ve aldehitlerin bazı diazobiskarbonil bileşikleriyle (dimetildiazomalonat : dmdm) olan reaksiyonlan bir karbonil ylid üzerinden yürür ve çoğu kez çeşitli halka kapanma ürünleri verir. Araştırma grubumuz yakın zamanlada a,|3-konjuge ketonların çeşitli diazobiskarbonil türevleriyle olan raksiyonlarmı incelemektedir ve bu genel kapsamda çeşitli tezler ve projeler gerçekleştirilmektedir. oc,P-Konjuge aldehitler, ağırlıklı olarak sadece aldehit fonksiyonu üzerinden yürüyen yani konjuge çift bağın reaksiyonda aktif rol oynamadığı ürünlere neden olmaktadır. Bu reaksiyonlarda ilk aşamada oluşan karbonil ylid farklı şekillerde aldehit karbonuna yönelmekte, epoksit (3) ve dioksol (4) türevi bileşikler oluşturmaktadır. R O R O R O^ (s-transoid) ^ (3) (4) CQO* 0) Şekil 1: a,P-konjuge aldehitler' in bir diazobiskarbonil bileşiği ile aldehit fonksiyonu üzerinden verdiği farklı halka kapanma reaksiyonlan a,P- Konjuge ketonlar ise sterik yapılan uygunsa bir karbonil ylid üzerinden perisiklik 1,5-kapanma reaksiyonu ile dihidrofuran türevlerini (6) oluştururlar. Perisiklik IXreaksiyonun bilinen gereksinimleri nedeniyle cc,p-konjuge ketonun ağırlıklı s-cisoid (tek bağa göre alken ve karbonil fonksiyonlarının cis konumda bulunması) olması ayrıca 1,5 kapanmasına sterik olarak engel olmaması için alken ucundaki cisoid konumdaki sübsitüentin hidrojen olması gerekmektedir. R' R (s-cisoid) (5) (2) /*^C02CH3 * lX_C02CH3 Transition State Şekil 2 : a,p- Konjuge ketonlar' m diazobiskarbonil bileşikleri ile bir karbonil ylid üzerinden perisiklik 1,5- halka kapanma reaksiyonu ile dihidrofuran türevi bileşikleri oluşturması Bu dihidrofuran türevleri (6) çift bağın yeni bir karben/karbenoid'le reaksiyonuna engel olabilecek sterik hacimlerdeki R, R1, R2 gruplan içeriyorlarsa yüksek verimlerle ve tek cins ürün olarak elde edilebilirler. Fakat çift bağ etrafındaki öncelikle R ve R, ikincil önemde olarak R yeterince hacimli gruplar değilse bu kez oluşmuş dihidrofuran türevinin alken fonksiyonuna yeni bir karben/kabenoid'in 1,3-dipolar yapısı şekilsel bir [3+2] ürünü verecek şekilde katılır. Bu ikinci aşama reaksiyonda bir furanofuran türevi oluşacaktır (Şema 3). Diğer taraftan dihidrofuran türevi (6) veya furonofuran türevi (8) çok kolaylıkla nem kapabilir ve buna tekabül eden (7) ve (9) izomerlerini verebilir HjCOjC.,^,,X02CHj Hs H3C02C^,,-c02CHj H. H3C02C^ ^°2CH3 a°=c OCH, H3C02Cw,.-c02CH3 (3+21 H3C02C H3CO2CJS-S y~ /A H3CO OH (9) Şekil 3: Bir dihidrofuran türevinin yeni bir karben / karbenoid ile reaksiyonuAraştırma gurubumuz bu tezde konu ile ilgili iki farklı amaca yönelik ön çalışmalar yapmıştır. i) 1,5-Elektrosiklik kapanma reaksiyonu üzerinden sadece furan türevi verecek fakat sonraki furanofuran oluşumuna engel olacak uygun sterik yapılardaki cc,P- konjuge ketonları hazırlamak ve bunların dimetildiazomalonat ile katalitik reaksiyonlarının incelenmesi amaçlanmıştır. ii) Esterlerin karbonil guruplarının ketonlara göre daha zor karbonil ylid oluşturduğu bilinmektedir. Bu bağlamda, bir ilk olarak uygun sterik yapıardaki a,p - konjuge esterlerin benzeri 1,5-elektrosiklik kapanma reaksiyonuna karşı reaktivitelerini sorgulamak hedeflenmiştir. Bu nedenle, bu yüksek lisans tezi çerçevesinde ilk aşamada R= -CöHs ; R1 = -CH 3 ve - CH(CH3)2; R2 = -C2H5 ve -CH2CH(CH)2 olan iki adet a,p - konjuge keton bileşiği, uygun bileşiklerinden çıkılarak, aldol kondenzasyon reaksiyonuyla sentez edilmiştir. Ürünler E+Z karışımları şeklindedir. o »o CHjCHjCCHjCHj 00 /=, A ai (13) O 1/ o (CHjJzCHCCHrtCH,^ II A U2) " /=\_CH=c''^CH2CH(CH3)2 «-» ^CHfCHıl» CH(CH3)2 (M) H,"' R- C=C, Şekil4:R=-C6H5;R1 = -CH3ve-?H(CH3)2;R --C2H5 ve - CH2CH(CH)2 olan iki adet a,p - konjuge keton bileşiğinin uygun bileşiklerinden çıkılarak aldol kondenzasyon reaksiyonuyla sentez edilmesi 13 ve 14 nolu a, P - konjuge enon bileşikleri orjinaldir. Dallanmış yapılardaki bu özel enonlann hazırlanmasındaki amaç diazobiskarbonil bileşiğiyle verecekleri reaksiyonlarda ana ürün olarak 1,5- dihidrofuran türevlerinin ele geçebilmesini sağlamaktır. XIHazırlanan a-benzilidendietilketon ve a-benzilidendiisopropilketon bileşikleri Cu(II) asetilasetonat katalizörlüğünde, benzen çözücüsünün kaynama sıcaklığında dimetildiazomalonat ile reaksiyona sokulmuştur. Reaksiyonlar, diazo pikine ait bant İR de tükeninceye denk sürdürülmüştür. Katalizörün giderilmesi ve benzen çözücüsünün vakumda uzaklaştırılmasından sonra ham ürünlerin içeriği gaz kromatografisi ve gaz kütle kromatografisi ile incelenmiştir. Daha sonra kolon ve ince tabaka kromatografisi çalışmaları ile ham üründeki bileşikler saflaştınlmaya çalışılmıştır. Saf/zenginleştirilmiş bileşikler İR, 'H-NMR,,3C-NMR, I3C-APT teknikleri ile ve MM2 hesaplamalarıyla tanımlanmıştır. o ti Vtf C2HS, NjCCCOjÇHjh v-°"°""> \,A <=°^>=( *-* uw (H3O2HC (M) CHzCH^CHafe E-/s-cisoid 00», H3C0,COjCHa H (2|)CH,CH3" "" ~^2 J*t (HjCIjHG CH2CH(CH3İ2 Şekil 5 : a-benzilidendietilketon ve a-benzilidendiisopropilketon bileşiklerinin Cu(II) asetilasetonat katalizörlüğünde, benzen çözücüsünün kaynama sıcaklığında dimetildiazomalonat ile reaksiyonu Deneysel bulgular bu özel seçilmiş E-enonlann dimetildiazomalonat ile verdikleri reaksiyonların 1,5-kapanma aşamasında kaldıklarını göstermektedir. (16ve 20 nolu bileşikler ) 1,5-elektrosiklik kapanma reaksiyonu ile ele geçen ve çift bağa bağlı hacimli XIIsübstitüentler içeren bu dihidrofuran türevleri yeni bir karbenle olası [3+2] katılma reaksiyonlarını artık sterik olarak verememektedirler. Unutulmamalıdır ki ikinci aşamadaki [3+2] siklokatılma reaksiyonlarının hızı ilk aşamadaki [l,5]-halka kapanması reaksiyonlarına göre daha fazladır. Bu nedenlerle reaksiyonu ilk aşamada tutabilmek sterik engelli bu modellerde mümkün olabilmektedir. Çalışmamızdaki çıkış enonlar Z- izomerleri de içermektedir. Bu Z- izomerlerinin, alkenin p karbonuna, eletrosiklik 1,5-kapanma reaksiyonu sterik olarak mümkün değildir. Deneysel bulgularımız Z- enonlann da dimetildiazomalonat ile yine bir karbonil ylid oluşturduğu göstermektedir. Bu karbonil ylidlerin ise bu kez karbonil karbonuna yine 1,5-elektrosiklik kapanma reaksiyonu ile dioksol (18 ve 22 nolu bileşikler) türevlerini oluşturduğu gözlenmektedir. Tezin ikinci aşamasında a, (3 - konjuge ester olarak trans-etilkrotonat alınmış ve hem ilk dihidrofuran türevini hem de ikinci aşamada oluşabilecek furanofuran türevini gözlemlemeye uygun özgün bir reçete ile dimetildiazomalonat ile katalitik reaksiyona sokulmuşun Reaksiyonlarda oluşan furan türevinin kolayca nem kaptığı ve sonrada etilalkol çıkmasıyla laktona dönüştüğü gözlenmiştir. Furan türevlerininde lakton türevleri gibi benzeri özgün bileşiklerin sentezinde bir yöntem olabileceği fikri doğmuştur. Yine çalışmada ikinci aşama ürünü furanofuranlar ve bunların su katılma türevleri gözlenmiştir 0 HjCOjC COjOHj k ^C- OCjH, ColIlK""»). H,C^ /\ " "" - co en _' \. H \ / H*Q * r.H» ?v H3C (23) "CX>. Hmı-24400*H> H-j(-OC,Hj (24) HjOOjC-C^ ^0 h3co' m HjCO,C COjOH, " \/ -C-H.C 1-» Hı° H3C02Cv ^.COjCHa H3CO1C COaCHa H \ / H,CO,Cv COjCHj H"7 Si ""7T0C.H, N^P <"> OCHa ou=3« (26) Şekil 6: trans-Etilkrotonat'm Cu(II) asetilasetonat katalizörlüğünde, benzen çözücüsünün kaynama sıcaklığında dimetildiazomalonat ile reaksiyonu xııı
EFFECT OF THE SUBSTİTUENTS ON THE 1,5- RİNG CLOSURE REACTION OF a,p- CONJUGATE KETONES WITH DİAZOBİSCARBONYL COMPOUNDS SUMMARY When treated with a,p-diazo-biscarbonyI compounds (e.g. dimethyl diazo malonate, ethyl acetodiazoacetate, etc.), cc,P-unsaturated ketones/aldehydes react via carbonyl ylide intermediates yielding ring closure products most times. Our research group has been investigating the reactions of a,p-unsaturated ketones with a,p-Unsaturated aldehydes mainly yields products which forms via incorporation of the several diazo-biscarbonyl compounds and many projects and dissertations had been realized on the aforementioned topic.aldehyde function only, i.e. the unsaturation not taking place in the ring closure. In these reactions, the ylide intermediate binds itself to the carbonyl carbon in two different ways to produce epoxyde (3) and dioxole (4) derivatives (figure 1). Carbonyl-ylide only go to the aldehyde carbon, because of the strong electronegative effect of aldehyde carbon and transoid forms of a,p-Conjugate aldehydes are effective. K \> R O K O-^ (s-transoid) (J) (3) (4) CO^ (1) Figure 1: Reaction of a,p-conjugate aldehydes with several diazo-biscarbonyl compounds which yields different ring closure products XIVOn the other hand, the ylides from a,P-unsaturated ketones with appropriate sterical demands usually realize a pericyclic 1,5-closure to yield dihydrofuran derivatives (6). For the reaction to be geometrically allowed, it is necessary that the a,P-unsaturated ketone to be mainly in cisoid conformation without a substituent on the cisoid position of the olefinic terminus (figure 2). * f * "f"*»'* =%" R' R (s-cisoid) (5) (2) * I^-C02CH3 <£. H> Transition State [1,51 H3C02CV ^CQ2CH3 Hs Figure 2: 1,5- Ring closure reaction of a,P-unsaturated ketones with appropriate sterical demands usually realize a pericyclic to yield dihydrofuran derivatives These dihydrofuran derivatives (6) can be obtained in high yields as the only (major) products provided that they possess sterically hindering R, R1 and R2 groups which can prevent a second molecule of a carbene/carbenoid's approach. If the R1 and R2 groups (and the R group whith secondary importance ) are not enough hindrace, than the olefenic site of the newly formed dihydrofurari yields a formal [ 3+2] adduct with the carbenic species, thus giving rises in formation of second step furanofuran derivatives (8). On the other hand, the dihydrofuran 6 can easily react with traces of moisture to produce isomeric mixtures of (7). H,C02C^....-c°zCH3 H« H P+21. HjCO:(V,..C02CH3 Figure 3 : Reaction of dihydrofuran derivatives with a second molecule of a carbene/carbenoid's yielding second step furanofuran derivatives XVIn order to extract general rules from the currently available data, our research group is currently performing several studies including the similar reactions of new carbonyl derivatives. In this thesis, we present the preliminary results of the work of our group which aimed two different purposes: i) Preparations of a,p-conjugated ketones with appropriate steric hindrances so that they would yield only furan derivatives via 1,5-electrocyclic ring closure reactions, and investigations on the metal-catalysed reactions of these new ketones with dimethyl diazomalonate; ii) Investigations on the reactivities of a,(3- conjugated esters in similar 1,5-electrocyclic ring closure reactions, for the first time; esters are known to yield carbonyl ylides more difficultly when compared to ketones. Thus, two a,fi-conjugated ketones (R=C6H5, R1=CH3 and CH(CH3)2, R2=C2H5 and CH(CH3)2) were synthesised by aldol condensation reactions of appropriate starting compounds. The enones ct-benzylidene and a are new compounds. The products are mixtures of E+Z isomers: CH3CH2CCH2CH, (ID CM ?p (10) Q-CH= (13) ^CH3 (CH3)2CHCCH,(CH3)2 (12) o- \\ ^-CH=C. (14) ^CH2CH(CH3)2 OHfCHah H s" R-C=C^ Figure 4: Synthesis of two a,p-conjugated ketones (R=C6H5, R1=CH3 and CH(CH3)2, R2=C2Hs and CH(CH3)2) by aldol condensation reactions of appropriate starting compounds. The purpose in synthesising these branched enones was that they would yield dihydrofuran derivatives as the main products in their reactions with diazo biscarbonyl compounds. These newly synthesised benzylidene diethyl ketone and benzylidene diisopropyl ketone were reacted with dimethyl diazomalonate using Cu(II) acetylacetonate as the catalyst in boiling benzene solution. Reactions were continued until the diazo-specific peak at the IR spectrum disappeared. After removing the catalyst xviand evaporation of benzene under vacuum, the contents of the crude mixtures were investigated using gas chromatography and GC-mass spectrometry. For the separation and purification of the components, column and thin layer chomatography was used. The pure or enriched compounds were identified by IR, 'H-NMR, 13C NMR and 13C- APT spectroscopy, and their structures were supported by MM2 calculations. 0 w \=C>C^C2H5 + Hflcwo, Cu<°T h, H3C°2C\ ^C02CH3 c4 V (2) o,A rH>;CNo z (15) CgH^W °3H (16) C^i H3CO CaHe, I 0/VC02CHî J > CeH5^ v{ \ ?... <*«* h3co2cx/co2ch3 H ma=224ÖC2Hs H»4H"OC2Hs <24> H3C02C-CsN yO,C H3CO ma=374 (25) HjCOjC COjCH, H3C02C P02CH3 H'C^/\ H.n" y\ HjCO.C. -C2HsOH H$ T1 H (28) Z OH H (27) OC2H3 Figure 6 : Reaction of trans- ethyl crotonate with dimethyl diazomalonate using Cu(II) acetylacetonate as the catalyst in boiling benzene solution XVUl