Research on the Reaction of 5-Alkyloxy-3,4-dihalo-2(5H)- furanones with Aliphatic Amines

Abstract

Using KF as catalyst and tetrahydrofuran as solvent, 5-alkyloxy-3,4-dihalo-2(5H)-furanones was reacted with several aliphatic amines. The chemical structures and absolute configurations of the products were confirmed via rotation, UV-Vis, IR, 1 H NMR, 13 C NMR, MS techniques, elemental analysis and X-ray single crystal diffraction. Thirteen new normal products β-amino-2(5H)-furanones were obtained via the tandem Michael addition-elimination reaction as anticipated in most cases. However, the reaction between the larger steric dicyclohexyl amine and 5-alkyloxy-3,4-dihalo-2(5H)-furanones yielded four new abnormal products, (E)-alkyl 2-halo-4-dicyclohexylamino-4-oxobut-2-enoate. The possible mechanism for the formation of 2(5H)-furanone ring-opening products involving in the rearrangement reaction was proposed. Keywords 5-alkoxy-3,4-dihalo-2(5H)-furanone; aliphatic saturated secondary amine; tandem Michael addition-elinmination reaction; β-amino-2(5H)-furanone; ring-opening rearrangement reaction [9,10] , 特别是 3,4-二卤-2(5H)-呋喃酮与各种含氮 [8,11 ～ 15] 、 硫 [2,16～18] 、磷 [19] 、硒 [20] 等亲核试剂的串联加成-消除反 应, 近年来一直是国内外呋喃酮化学研究热点之一.本工作在前期研究 5-烷氧基-3,4-二卤-2(5H)-呋喃 酮与系列伯胺亲核试剂(如 α,ω-二胺 [11] 、α-氨基酸酯 [12] 、 α-氨基酸 [13] 等)串联迈克尔加成-消除反应反应的基础 上, 进一步研究了苄胺及系列脂肪仲胺与 5-烷氧基-3,4-二卤-2(5H)-呋喃酮的反应(Scheme 1), 对所得产物的单 晶测试等结构表征发现, 除得到与前期研究类似的 β-胺 基-2(5H)-呋喃酮类化合物的正常产物 5a～5l 和 5q～5r 外, 还首次发现有异常的开环产物 5m～5p.

Researches on the Reaction of 5-Alkoxy-3,4-dihalo-2(5H)-furanones with Unsaturated Amines

“…反应完毕(一般 4～24 h, 个别 反应时间较长), 用饱和食盐水和二氯甲烷处理, 得到 的有机层用蒸馏水洗涤后, 减压旋干, 柱层析分离, 得 到化合物 5a～5r, 5i', 5q'～5t' [20] . 28] , 其分子式为 C 18 H 26 BrNO 2.4 化合物 5q～5r 与 5q'～5r'的结构确定 虽然 X 射线单晶衍射测试结果证实中间体 5-(S)-孟 氧基-3,4-二卤-2(5H)-呋喃酮(3c～3d)与 4e 的反应结果 是得到开环重排 [20] 的化合物 5s'～5t', 但中间体 5-甲氧 基-3,4-二卤-2(5H)-呋喃酮(3a～3b)与 4e 的反应结果相 对复杂, 得到的分别是预期串联反应产物与异常开环重 排反应产物两种同分异构体的混合物, 即 5q＋5q'和 5r＋5r'. 实验过程中, 我们尝试经过多次柱层析分离提纯, 发现所得产物仍为液体(亦未能冷却固化而培养单晶), 虽然 TLC 显示为一个点(曾经使用 HPLC 分离也未能分 开), 但核磁共振测试显示其同时含有两种异构体.…”

“…但是, 文献 [29,30]报道的分子内亲核取代反应形成的含氮三 元环没有双键. 同时, 结合前面 3a～3b 与 4e 的反应产物的分析测 试结果, 以及前文关于开环重排反应机理的探讨 [20] , 可 以认为: 在 5-烷氧基-3,4-二卤-2(5H)-呋喃酮(3)与 4e 的 反应中, 是否发生重排不仅与亲核试剂的空间位阻有 关, 也与 3 中 5-烷氧基大小引起的空间位阻有关, 而且 后者可能引起不同的重排启动方式(对孟氧基可能是 1,2-加成反应启动, 而甲氧基时是 1,4-加成反应启动 [20] ), 甚至在 1,4-加成启动的反应中存在是否继续重排的竞争 反应(Scheme 3).…”