Гетероциклические соединения
Индол
Индол представляет собой конденсированную биядерную систему, состоящую из ядра пиррола и бензола. Систематическое название индола – бензо[b]пиррол. Химические свойства пиррола и индола во многом схожи, но имеются и различия.
Как и пиррол, индол обладает NH-кислотностью (pKa » 17), его N-анион, генерируемый сильными основаниями (EtONa, t-BuOK, и т.д.), проявляет схожую с пиррил-анионом активность: натриевые и калиевые соли алкилируются и ацилируются по азоту, тогда как смешанные магнийгалогенидные N-производные – по атому С(3), т.е. по β-положению, но не по α-углеродному атому, как это происходит в пирроле.
Последнее обстоятельство объясняется тем, что в анионе, как и в нейтральной молекуле индола, отрицательный заряд сосредоточен в большей степени на углеродном атоме в положении 3, чем на С(2)-атоме. Это легко видеть в наборе резонансных структур, описывающих N-анион индола:
Очевидно, что перенос заряда на атом 2 невыгоден (структура IV), потому что при этом нарушается ароматичность бензольного ядра, тогда как структуры I и II содержат ароматическое бензольное кольцо.
Наличие электроноакцепторных заместителей в положении 3 сильно повышает кислотность, и алкилирование можно проводить в присутствии значительно более слабых оснований.
Индол проявляет высокую активность в реакциях с разнообразными электрофилами, причем замещение ориентируется также в положение 3, но не в 2, как в пирроле. Резонансные структуры для σ-комплексов индола с участием α- и β-углеродных атомов приводят к тем же выводам, что вышеприведенная схема для N-анионов: σ-комплекс, образующийся в результате присоединения электрофила к атому 3, наиболее выгоден.
Нитрование
Индолы, не имеющие заместителей в положениях 2 и 3, полимеризуются аналогично пирролу под действием сильных кислот, поэтому нитрование таких соединений проводят слабыми нитрующими реагентами – этилнитратом в присутствии метилата натрия (реагирует анион индола) или бензоилнитратом в нейтральной среде
2-Метилиндол более устойчив в кислой среде, чем индол, поэтому он успешно нитруется в жестких условиях – действием азотной кислоты. В молекулу можно ввести до трех нитрогрупп, однако для синтеза чистого мононитропроизводного следует использовать ацилнитраты.
Интересно протекает реакция 2-метилиндола с нитрующей смесью: ввиду того, что соединение нацело протонировано, реакция по гетероциклическому ядру не идет вовсе, а промежуточный ковалентный аддукт с серной кислотой реагирует в сопряженное с атомом азота положение 5.
Сульфирование
Сульфирование индола, как и пиррола, проводят действием не кислотного реагента пиридинсульфотриоксида. Если в положении 3 присутствует заместитель, например, метильная группа, то реакция ориентируется в положение 2.
Галогенирование
Галогенирование индолов протекает очень легко в положение 3, однако получаемые галогениндолы не устойчивы к действию кислот, поэтому для успешного галогенирования используют реагенты, в ходе реакции с которыми HHal по возможности не выделяется: N-бромсукцинимид (NBS), SO2Cl2, KI3, пербромид пиридиния.
Если при С-атоме в положении 3 стоит заместитель, то первоначально по этому атому образуется катионный аддукт с галогеном, который затем трансформируется в результате нуклеофильной атаки растворителем, что приводит к 2-оксииндолам либо их производным.
Кроме перечисленных выше превращений, индолы способны вступать в реакции электрофильного ацилирования, формилирования по Вильсмайеру, азосочетания и конденсации с карбонильными соединениями. Все реакции идут в мягких условиях и ориентируются преимущественно в положение 3, например:
Замещающая группа в положении 3, как правило, не препятствует электрофильной атаке в это положение, и превращение завершается ее замещением (ипсо-замещение), либо протекает перегруппировка. Например, легко удаляется гидроксиалкильная группа.
|
|
||
|
|
|
|
