Ацетализация - диолов карбонильными соединениями

Более удобным и универсальным методом синтеза 1,3-диоксациклоалканов 3 является ацетализация 1,2-,1,3- или 1,4-диолов 1 карбонильными соединениями 2 в присутствии, как кислотных катализаторов, так и кислот Льюиса, соединений и комплексов переходных металлов, оксида графена и других. Применение катализаторов позволяет существенно расширить синтетические возможности реакции и получить пяти-, шести - или семичленные гетероциклы соответственно (Схема 1.2) [10-17].

1 2 3

n = 0, 1, 2 R¹=Н, R²= СН₃

Схема 1.2

Данный метод оказался удобным для получения 2-фтор замещенных 1,3- диоксанов 6 (схема 1.3). Так, взаимодействием фторальдегидов 5 с диолами 4 в присутствии каталитических количеств пара-толуолсульфокислоты получены 1,3-диоксаны 6 с выходами 52-79% [18-19].

4 5 6

R=H, CH₃, трет-С₄H₉; R¹, R²=H, CH₃, F, CFH₂, CF₂H; R³= CF₃, CF₂H, CFH₂

Схема 1.3

Используя фторсодержащие диолы 8 в конденсации с альдегидами 7 и кетонами в присутствии католических количеств концентрированной серной кислоты получены соответствующие циклические ацетали 9 (схема 4) [20-23].

7 8 9

R¹=CClF₂, CF₃, C₃F₇; R²=H, CH₃, CF₃; R³=алкил, CH₂Cl, CH₂OH, n=0, 1

Схема 1.4

Использование этого метода позволило получить 1,3- диоксаны, содержащие винильный заместитель во 2-ом положении. Циклоконденсация RCO(CH₂)₂Ts 11 с различными замещенными 1,3- и 1,2-диолами 10 в присутствии пара-толуолсульфокислоты приводит к 2-арил-2-винил-1,3- диоксоланам 13 и 1,3-диоксанам (схема 1.5)[24].

10 11

9 13

R=H, C₆H₅, 4-CH₃OC₆H₄, 2-ClC₆H₄ и др.; R¹,R²,R³,R⁴=H,CH₃, C₂H₅;

n=0, 1

Схема 1.5

Данным способом были получены фотоабильные ацетали, содержащие гидрохиноновый фрагмент, которые широко применяются в органическом синтезе, биохимии и биотехнологии [25]. Так, катализируемое кислотами ацетилирование альдегидов и кетонов 14 гликолем 15 в присутствии триэтилортоформата привело к образованию 4-(2,5-диметоксифенил)-1,3-диоксоланов 16 (схема 1.6). Окислительное деметилирование последнего в присутствии реагента AgO/HNO₃ привело к образованию (1,3- диоксалан-4-ил)-1,4-бензохинонов 17 с хорошим выходом.

14 15 16 17 18

R=, R`=

Схема 1.6

Реакция обратима и значительно ускоряется в присутствии водоотнимающих средств или при азеотропном отделении образующейся в ходе реакции воды. Одной из разновидностей этой реакции является взаимодействие карбонильных соединении 20 с α- и β - окисями олефинов 19, которые исключает необходимость отделения реакционной воды (схема 1.7) [9].

19 20 21

R=

Схема 1.7

Конденсацией гексафторацетона 22 с оксиранами 23 и оксетанами 24 в присутствии бромида тетраэтиламмония синтезированы 2,2-дитрифторметил- 1,3-диоксоланы 26 с выходом 40-90% (схема 1.8, 1.9) [26].

22 23 24

R¹= CH₃, C₆H₅, CH₂Cl; R², R³, R⁴ = H, CH₃

Схема 1.8

22 25 26

R¹ - R⁶ = H, CH₃

Схема 1.9

Фторсодержащие эпокиси 27 реагируют с карбонильными соединениями 28 в присутствии эфирата трехфтористого бора с образованием 2,2,4-замещенных 1,3-диоксоланов 29 (схема 1.10) [27].

27 28 29

R= перфторалкил; R¹, R²= H, CH₃-C₃H₇; R³, R⁴=H, алкил, арил, алкилен.

Схема 1.10