分子内1,3-偶极环加成反应的研究 IV: 某些硝酮偶极体系的热及光化学反应及区域选择性

研究了1,3-偶极硝酮的热化学和光化学反应以及区域选择性, 探讨了取代基效应对环加成反应的影响, 利用色谱法定量地研究了取代基的电子效应与区域选择性间的关系, 关对肉桂醛的构型及有关的反应作了研究. 用λ>=302nm的UV汞灯辐照硝酮1形成氮氧杂环丙烷化合物后者加热分子内环加成反应形成氮氧杂二环辛烷衍生物, 实验结果表明文献记载的肉桂醛肟的熔点与构型间的关系是不正确的.     

分子内1,3-偶极环加成反应的研究

近几年来,人们对于1,3-偶极环加成反应的理论研究及其在合成上的应用已给予广泛的兴趣和重视。我们曾详细地研究了4-取代苯基(N-4-戊烯基)硝酮的热化学反应性能和其区域选择性以及呋哺偶极体系的热和光化学反应。本文进一步探讨了取代基效应对环加成反应的影响,利用色谱法定量地研究了取代基的电子效应与区域选择性间的关系,并对肉桂醛肟的构型及有关的反应作了研究。     

1,3-偶极环加成反应在有机合成方面的新进展

1,3-偶极环加成是新近被用于杂环和天然产物合成的重要反应。本文主要综述1,3-偶极环加成反应在有机合成方面的研究现状和发展趋势,着重介绍基于硝酮,腈氧化物等偶极体系的合成策略和实例。     

氧化腈与丙炔1,3-偶极环加成反应中区域选择性的理论研究

用密度泛函(DFT)B3LYP/6-311＋＋G**方法研究了氧化腈(RCNO, R＝F, NO₂, OCH₃, OH, COOCH₃, CHO, CONH₂, H, CH₃)与丙炔的1,3-偶极环加成反应, 并且计算了不同温度下的反应速率常数, 讨论了氧化腈上不同取代基R的取代效应和温度对反应区域选择性的影响. 结果显示, 氧化腈与富电子亲偶极体——炔烃反应, 5-取代反应占优势; 氧化腈上取代基R为强吸电子基团时或在较高温度下, 有利于4-取代反应的进行.     

C-甲基硝酮与丙烯腈1,3-偶极环加成反应从头算研究

用从头算方法在MP2 / 6 31G(d)水平上研究了C 甲基硝酮与丙烯腈 1,3 偶极环加成反应 ,该反应可生成endo 4,exo 4,endo 5 ,exo 5四种不同的产物 ,反应势垒分别为 8.35、17.2 3、-0 .18和 4.88kJ/mol。在C 甲基硝酮与丙烯腈接近的过程中 ,首先生成 3个不同的氢键复合物 ,相对能量为 -4 7.8、-4 6 .6和 -33 .7kJ/mol。由这 3个不同的氢键复合物导致了 4个不同的过渡态而形成 4个不同的产物     

手性Lewis酸催化硝酮与烯烃的1,3-偶极环加成反应

综述了近年来利用手性Lewis酸催化剂对映选择催化硝酮与1,2-二取代烯烃的1,3-偶极环加成反应的研究进展.     

微波促进的葡萄糖烯与硝酮的1,3-偶极环加成反应

在微波辐射下, 葡萄糖烯(1)与硝酮2环加成反应的效率大大提到, 在乙二醇二甲醚溶液中, 200 ℃封管反应2 min, 环加成反应产物的收率可高达96%, 而且反应的立体选择性无明显变化. 利用环加成产物可进一步合成各种含官能团的碳糖苷衍生物, 找到了一种合成碳糖苷衍生物中间体的简便有效方法.     

由全氟烷基联烯砜和硝酮偶极加成反应生成的一类特殊环加成产物

研究了全氟烷基联烯砜和硝酮的偶极加成反应。与不含氟的联烯砜不同，由于氟烷基的强吸电子性，使得全氟烷基联烯砜和硝酮在室温下即可发生反应，以很高的收率得到一类新颖的内盐环状产物。产物结构通过谱学数据和X-射线单晶衍射分析确定。     

Cu(Ⅱ),Zn(Ⅱ)-手性二噁唑啉配合物催化硝酮与烯烃环加成反应立体选择性的理论研究

用理论计算方法研究了Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)-手性二恶唑啉络合物与N-苄基-α-乙氧酰基硝酮形成的反应前驱体与乙基乙烯基醚的1,3-偶极环加成反应过程.讨论了反应前驱体的前线轨道和优化的分子结构对环加成反应的速度和立体选择性的影响,对手性金属催化剂存在下的1,3-偶极环加成反应的立体选择性进行合理解释.还讨论了催化反应和非催化反应速度对反应立体选择性的影响.     

1,3-偶极环加成反应合成1-(取代苄基)-1,2,3-三唑类化合物

利用苄氯和取代苄氯与叠氮化钠的亲核取代反应合成了一系列苯环上带有不同取代基团的苄基叠氮化合物,亲核取代反应速率受苯环上取代基的影响:吸电子基团的存在,可以促使反应更容易进行.合成的叠氮化合物与苯乙炔经1,3-偶极环加成反应得到了相应的取代苄基1,2,3-三唑类化合物,反应条件温和.这些1,2,3-三唑类目标化合物具有对热稳定的优点.用红外、核磁、元素分析、质谱等对合成的叠氮化合物和1,2,3-三唑类化合物的结构进行了表征,重点研究了1,3-环加成反应的规律.加成反应速率取决于叠氮化合物(偶极物)的极性,即与取代基的电负性有关:苯乙炔(亲偶极物)易于与缺电子的叠氮反应,反之亦然.同时在反应过程中观察到空间位阻效应:反应可以生成两种同分异构体,其中4-苯基-1,2,3-三唑是主要产物.     

Preparation and stereoselectivity of 1,3-dipolar cycloaddition ofD-glucose-derived nitrones to N-arylmaleimides

Summary Nitrones2 derived fromD-glucose oxime and benzaldehydes without employing any protection of hydroxyl group were isolated in pure state. The 1,3-dipolar cycloaddition of2 to N-arylmaleimides gave predominantly theanti isoxazolidines3 and was rationalized byZ/E isomerization of N-glycosylnitrones2. The structure and steric configuration of the products have been assigned on the basis of¹H- and¹³C-NMR spectroscopy. AM1 calculations of the nitrones and MM2 calculations of the adducts were performed.

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Darstellung und Stereoselektivität der 1,3-dipolaren Cycloaddition vonD-Glucose-abgeleiteten Nitronen an N-Arylmaleimiden

Zusammenfassung Die Nitrone2 wurden ausD-Glucoseoxim und Benzaldehyden ohne Schutz von Hydroxylgruppen in reinem Zustand erhalten. Die 1,3-dipolare Cycloaddition von2 an N-Arylmaleimiden ergab bevorzugt dieanti-Isoxazolidine3; dies wurde über eineZ/E-Isomerisierung der N-Glycosylnitrone2 rationalisiert. Struktur und Stereochemie wurden auf Basis von¹H- und¹³C-NMR-Spektroskopie ermittelt. Außerdem wurden AM1-Berechnungen an den Nitronen und MM2-Rechnungen an den Addukten ausgeführt.

     

Stereoselectivity in the 1,3-dipolar cycloaddition of nitrones to 1-substituted 3,3-methylene-5,5-dimethyl-2-pyrrolidinones

Summary The stereoselectivity of the nitrone cycloaddition with 1-substituted 3,3-methylene-5,5-dimethyl-2-pyrrolidinones1 is discussed. C,N-Diarylnitrones give mixtures of diastereomeric spirocycloadducts3 and4, in which3 always dominates. In contrast, N-methylnitrones react under the formation of4 as major products. Cycloaddition of C-benzoyl nitrones7 with1 affords exclusively single isoxazolidines8. Semi-empirical quantum mechanical methods (AM1) were used to rationalize the regio- and stereoselectivity of the reactions.

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Stereoselektivität der 1,3-dipolaren Cycloaddition von Nitronen an 1-substituierte 3,3-Methylen-5,5-dimethyl-2-pyrrolidinone

Zusammenfassung Die Stereoselektivität der Cycloaddition von Nitronen mit 1-substituierten 3,3-Methylen-5,5-dimethyl-pyrrolidinonen (1) wird diskutiert. C,N-Diarylnitrone ergeben Mischungen der diastereomeren Spirocycloaddukte3 und4, wobei3 immer überwiegt. Im Gegensatz dazu entsteht bei der Reaktion von N-Methylnitronen4 als Hauptprodukt. Die Cycloaddition von C-Benzoylnitronen (7) mit1 liefert ausschließlich Isoxazolidine vom Typ8. Zum besseren Verständnis der Regio- und Stereoselektivität der Reaktionen wurden semiempirische quantenmechanische Berechnungen (AM1) durchgeführt.

     

The 1,3-dipolar cycloaddition of adamantine-derived nitrones with maleimides

Abstract

Adamantane-derived aldo- and ketonitrones react with maleimides giving corresponding isoxazolidines. In the case of aldonitrones reactions proceed giving the diastereomeric mixtures. The ratio of isomers is changing during the reaction process due to the reversibility of the cycloaddition reaction. The cytotoxic and virus-inhibiting activity against influenza virus was investigated for selected adducts.     

1,3-dipolar cycloaddition of nitrones to free and coordinated nitriles: Routes to control the synthesis of 2,3-dihydro-1,2,4-oxadiazoles

Data on 1,3-dipolar cycloaddition of nitrones to free and coordinated nitriles producing 2,3-dihydro-1,2,4-oxadiazoles (or Δ⁴-1,2,4-oxadiazolines) are summarized. The latter compounds belong to the virtually unknown class of heterocyclic systems. The main factors responsible for the cycloaddition reactions are discussed. Particular attention is given to the role of metal centers in controlling the synthesis of 2,3-dihydro-1,2,4-oxadiazoles. Dedicated to Academician O. M. Nefedov on the occasion of his 75th birthday. Published in Russian in Izvestiya Akademii Nauk. Seriya Khimicheskaya, No. 11, pp. 1803–1815, November, 2006.     

Tricyclic-isoxazolidine analogues via intramolecular 1,3-dipolar cycloaddition reactions of nitrones

The tricyclic-isoxazolidine analogues tetrahydrothiochromenoisoxazoles, hexahydroisoxazolequinolines and tetrahydroisoxazolepyranopyridines were prepared by an intramolecular 1,3-dipolar cycloaddition reaction of a nitrone with an alkene. For N-alkylated hexahydroisoxazolequinolines, reduction of the reaction time from two days to 40 min was achieved using microwave heating. The cyclization to form tetrahydroisoxazolepyranopyridines only proceeded when the alkene was substituted with an electron withdrawing group.     

Synthesis of spiroisoxazolidinyl-benzoisothiazolines by 1,3-dipolar cycloaddition of benzoisothiazole-2,2-dioxide-3-ylidenes with nitrones

The spiroisoxazolidinyl-benzoisothiazoline derivatives were synthesized through a highly diastereoselective 1,3-dipolar cycloaddition of benzoisothiazole-2,2-dioxide-3-ylidenes with nitrones. The regiochemistry of cycloaddition was assigned on the ¹H NMR chemical shift of methane-H in 3 and 5. The relative stereochemistry of cycloadducts was determined from the single-crystal X-ray crystallography.     

The first example of 1,3-dipolar cycloaddition reactions of nitrones to vinylidenecyclopropanes

The first example of 1,3-dipolar cycloaddition reactions of nitrones to vinylidenecyclopropanes is described. The nitrones react with the C1′-C2′ double bond of vinylidenecyclopropanes to give the corresponding 4-cyclopropylidene-isoxazolidines in moderate yields.     

Preparation and stereoselectivity of 1,3-dipolar cycloaddition of C-glycosyl nitrones to N-arylmaleimides

Summary The cycloaddition of 3-hydroxyglycosyl-N-methylnitrone (1) to N-arylmaleimides gave thesyn isoxazolidines6, whereas 3-acetoxyglycosyl-N-methylnitrone (2) afforded theanti isoxazolidines8 and10. The formation of6 was rationalized by anexo attack, stereoelectronically preferred through the hydrogen bond between the pentose hydroxyl group and one of the carbonyl groups of N-arylmaleimide. The sterically preferredendo attack avoiding the repulsions between N-arylmaleimide and sugar moiety was proposed for addition of2. The structure and steric configuration of the products have been assigned on the basis of¹H- and¹³C-NMR spectroscopy, mainly by nuclear Overhauser effect difference spectroscopy. AM1 calculations of the nitrones and MM2 calculations of the adducts were performed.

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Darstellung und Stereoselektivität der 1,3-dipolaren Cycloaddition von C-Glycosyl-Nitronen an N-Arylmaleimiden

Zusammenfassung Die Cycloaddition von 3-Hydroxyglycosyl-N-methylnitron (1) an N-Arylmaleimide gab diesyn-Isoxazolidine6, mit 3-Acetoxyglycosyl-N-methylnitron (2) wurden hingegen dieanti-Isoxazolidine8 und10 erhalten. Die Bildung von6 wurde mit einemexo-Angriff erklärt, der stereoelektronisch wegen einer Wasserstoffbrückenbindung zwischen der Hydroxylgruppe der Pentose und einer Carbonylgruppe des N-Arylmaleimides bevorzugt wird. Für die Addition von2 wurde ein sterisch bevorzugterendo-Angriff vorgeschlagen, da dabei ungünstige Wechselwirkungen zwischen der N-Arylmaleimid- und der Zuckereinheit vermieden werden. Die Struktur und Stereochemie der Produkte wurde mittels¹H- und¹³C-NMR unter Verwendung von NOE-Differenzmessungen ermittelt. Es wurden auch AM1-Rechnungen für die Nitrone und MM2-Rechnungen für die Addukte durchgeführt.