3-benzoilamino-2H-piran-2-oni, uporabljeni v nadaljnji reakciji z

V prvi skupini (1a, 1f, 1g, 1h) so elektronsko bogatejši 2H-piran-2-oni, ki imajo kot R3 substituent v obroču vezano 2-furilno oz. 2-tienilno skupino, kar jim daje bolj aromatski

značaj. V drugi skupini (1b, 1c, 1d, 1e) pa so elektronsko revnejši 2H-piran-2-oni s karbonilnimi spojinami. V obeh skupinah se kot substituent pojavi tudi šibko elektron donorska metilna skupina. Izhajal sem tako iz precej raznovrstnega nabora tako elektronsko bogatih kot elektronsko revnih 2H-piran-2-onov.

3.2 Biciklo[2.2.2]okteni, pripravljeni z maleinanhidridom

Pripravil sem osem različno substituiranih biciklo[2.2.2]oktenskih sistemov z uporabo maleinanhidrida kot dienofila in 2H-piran-2-onskih sistemov kot dienov po postopku dvojne Diels–Alderjeve cikloadicije, opisane v literaturi [1]. Splošna reakcija poteka po shemi 3.1.

Shema 3.1: Sinteza substituiranega biciklo[2.2.2]oktenskega sistema z benzoilaminsko skupino na mostnem ogljiku iz substituiranega 3-benzoilamino-2H-piran-2-ona in maleinanhidrida.

Za izhodne spojine sem izbral različno substituirane 3-benzoilamino-2H-piran-2-one, ki so se med seboj razlikovali po substituentih R1 (na 4. mestu na obroču), R2 (na 5.

mestu) in R3 (na 6. mestu). Pri prvih dveh reakcijah sem uporabil 4 mmol izhodnega 2H-piran-2-ona, pri vseh nadaljnjih pa po 8 mmol. Pri vseh primerih sem uporabil dvakratni prebitek maleinanhidrida (16 mmol in 32 mmol). Reaktante sem raztopil v 12–24 mL tetralina in segreval pod refluksom od 2 do 4 ure.

Biciklo[2.2.2]oktenski produkt se je v trdni obliki začel nabirati na stenah bučke že med segrevanjem in dajal videz strjene rjave smole. Po končanem segrevanju reakcijske zmesi sem od trdnega ostanka v zmesi previdno oddekantiral preostanek topila in ga zavrgel. Surovemu produktu sem nato dodal par kapljic metanola ter ga mehansko postrgal s stene posode in homogeniziral. Nečistoče so dajale produktu rjavkast videz in grudasto teksturo. Iz zmesi sem odstranil vrelne kamenčke ter produkt odnučal in spiral z metanolom, acetonom in v nekaterih primerih tudi z dietil etrom, da je posvetlel.

Potek reakcij sem preveril z metodo TLC. Za mobilno fazo uporabil zmes etil acetat : petrol eter 90:10. Pri vseh analizah sem za primerjavo poleg čistih produktov (oz.

reakcijskih zmesi) na TLC ploščice nanesel tudi ustrezne izhodne 2H-piran-2-one; v

vseh primerih sem po razvijanju dobil eno samo liso za reaktante (kar kaže, da so bili čisti); tudi za produkte je bila v vseh primerih vidna ena sama lisa (z Rf vrednostjo, drugačno kot za izhodne spojine), kar kaže na to, da so reakcije potekle v celoti (s popolnimi konverzijami).

Pri nekaterih TLC je bila vidna blaga pika na mestu nanosa produktov (na startu), ki bi jo lahko pripisal nekoliko manj učinkovitemu čiščenju v teh primerih.

Strukturo produktov sem dodatno potrdil z IR spektroskopijo in MS (ESI). Na podlagi literature, kjer je bila struktura enakih in podobnih aduktov potrjena z NMR

spektroskopijo, gre v vseh primerih za simetrične ekso, ekso adukte [10].

Tabela 3.1: Mase produktov, izkoristki, molske mase, tališča in reakcijski časi za produkte m1–m8 glede na substituente R1, R2, R3.

Rezultati sintez so prikazani v tabeli 3.1. Z najboljšimi izkoristki so nastali produkti, pri katerih so izhodni 2H-piran-2-oni vsebovali heterociklične aromatske obroče kot

substituente R3 in metilno skupino kot substituent R1 na obroču. Tako tienilni kot furilni obroč sta povečala izkoristek reakcije, kar potrjuje potek reakcije skladno z normalnimi elektronskimi zahtevami. Prisotnost tienilnega obroča je vplivala tudi na videz produkta, saj mu je dala intenzivno rumeno barvo, značilno za mnoge žveplove heterociklične spojine. Aromatska skupina produktov je nastala z dobrimi izkoristki nad 60% (v tabeli 3.1 produkti m1, m6, m7, m8). Izjema je le produkt m7, ki je v

primerjavi z ostalimi aromatskimi produkti, nastal z le približno polovičnim izkoristkom v primerjavi z ostalimi (33,4%).

# R1; R2; R3 m [g] µ [%] M

Reakcija je najtežje potekla v primerih m2 in m3, ko sta na obroču bili prisotni zgolj estrski funkcionalni skupini (vezani prek karbonilnega C atoma in zato z elektron akceptorsko vlogo) kar potrjuje nizek izkoristek, dobljen v teh dveh primerih. Težave so se pojavile tudi pri izolaciji produkta, saj ob izvedbi običajne izolacije (dodatek

metanola ali acetona), ki je bila uspešna v preostalih primerih, oborina ni nastala; enako neuspešno so se izkazale tudi mnoge druge uporabljene kombinacije topil različnih polarnosti. Uporabil sem med drugim metanol, aceton, dietil eter in etil acetat.

Produkt se je bodisi popolnoma raztopil (aceton, metanol, etil acetat), bodisi ostal neraztopljen (dietil eter, petrol eter : etil acetat 10:1).

Prisotnost metilne skupine v izhodnih 2H-piran-2-onskih derivatih je v vseh primerih izboljšala izkoristek reakcije. Metilni substituent je šibko elektron donorska skupina, ki vendarle nekoliko poveča elektronsko gostoto diena in s tem tudi njegovo reaktivnost za elektronsko revne dienofile, kakršen je tudi maleinanhidrid. Zanimiv je predvsem produkt m4, ki ima v primerjavi s produktom m2 kot R3 substituent na obroču namesto etoksikarbonilne funkcionalne skupine vezano metilno skupino. Ta sprememba ne le, da izboljša izkoristek reakcije, ampak tudi povsem spremeni topnost produkta, saj je produkt m4 namreč popolnoma netopen v acetonu, kar je izredno olajšalo izolacijo in čiščenje tega produkta. Izpadli so povsem čisti kristali produkta m4, kar sem tudi potrdil z analizo TLC.

Rezultati kažejo, da Diels–Alderjeve reakcije v vseh raziskanih primerih potekajo z normalnimi elektronskimi zahtevami, saj cikloadicija veliko lažje poteka v primerih, ko so na 2H-piran-2-onskem obroču prisotne elektron donorske skupine, najtežje pa v primerih, ko so prisotne zgolj karbonilne (torej elektron akceptorske) skupine. 2H-piran-2-oni z vezanimi aromatskimi skupinami dajejo v splošnem produkte z boljšimi izkoristki, kar kaže na možnost vpliva resonančne stabilizacije prehodnega stanja in s tem vpliva tudi na izkoristek reakcije. Po drugi strani pa 2H-piran-2-onski derivati na katere so vezani substituenti preko karbonilne skupine, dajejo produkte v splošnem s slabšimi izkoristki. V obeh skupinah pa prisotnost metilne skupine na obroču močno izboljša izkoristek reakcije.

Tališča čistih biciklo[2.2.2]oktenskih aduktov sem izmeril z aparaturo Optimelt s hitrostjo segrevanja 3 °C/min. Vsi produkti so se raztapljali zelo počasi in

neenakomerno, kar se odraža v zelo širokih talilnih intervalih, prikazanih v tabeli 3.1.

Produkti se niso lepo stalili, temveč je pri vseh (zaradi zelo visokih tališč) zelo verjetno potekal tudi vzporeden razpad. Produkti so spreminjali barvo in, ko so se začele

pojavljati prve kapljice, postali tudi vidno zažgani (so počrneli). Sumim, da je pri segrevanju na temperature blizu tališča začel potekati razpad produktov, razpadni produkti so pa se nato stalili, vendar, ker so tako nastale nedefinirane zmesi, so bili dobljeni talilni intervali tudi preširoki, da bi bili veljavni, čeprav so bili izmerjeni za TLC-čiste in posušene produkte. Za produkte m1, m6, in m7 sem podatke našel v literaturi [10]. Za ostale produkte pa v času nastanka tega magistrskega dela v literaturi nisem dobil podatkov o tališčih, zato sem bil primoran uporabiti izmerjene.

3.3 Molekulsko modeliranje prehodnega stanja prve stopnje reakcije

V nadaljevanju sem želel raziskati ali je v prvi stopnji cikloadicije maleinanhidrida na 2H-piran-2-on preferiran endo ali ekso napad. To bi lahko ocenil tako, da bi izračunal energijsko bariero, ki ustreza energiji prehodnega stanja reakcije za vsakega od obeh možnih napadov ter tudi stabilnost endo in ekso produktov, saj endo napad vodi do endo produkta, ekso napad pa do ekso produkta. Reakcija poteka po shemi 3.2. Produkt prve stopnje reakcije, 7-oksabiciklo[2.2.2]oktenski sistem, je sicer v praksi zelo kratkoživ, saj pod termičnimi reakcijskimi pogoji skoraj vedno takoj sledi eliminacija molekule CO2 (shema 3.2), ki lahko poteka z retro-hetero-Diels–Alderjevo reakcijo ali pa po kakšnem drugem mehanizmu (polarnem ali biradikalskem). Pomembno je tudi omeniti, da primarni cikloadukt 7-oksabiciklo[2.2.2]oktenski sistem lahko nastane kot endo ali pa ekso produkt (sukcinanhidridni obroč in CO2 mostiček sta lahko v anti ali pa v sin položaju).

Shema 3.2: Prva stopnja Diels–Alderjeve cikloadicije maleinanhidrida na 2H-piran-2-on; prikazan je nastanek ekso-7-oksabiciklo[2.2.2]oktenskega derivata.

Za računsko študijo sem izbral tri različno substituirane (furil-4-metil-,

6-etoksikarbonil-5-etoksikarbonilmetil- oz. 5-etoksikarbonil-6-metil-) 2H-piran-2-one, na katerih sem izvedel iskanje prehodnega stanja za prvo stopnjo reakcije (torej za

cikloadicijo do primarnega 7-oksabiciklo[2.2.2]oktena, ki bi sicer po odcepu CO2 vodila do produktov m8, m2 in m4) (slika 3.2). Za vse tri izbrane produkte je iz literature znano, da potečejo do končnega ekso,ekso produkta, zato lahko predhodno ocenim, da bo preferiran ekso napad [10].

Slika 3.2: Produkti prve stopnje cikloadicijske reakcije, uporabljeni v nadaljnjih izračunih.

Za vsak primer sem postopek ponovil dvakrat, in sicer za endo in ekso napad. V programu sem sestavil molekule reaktantov in produktov, jih energijsko minimiziral z metodo PM6 in odmeril izračunano tvorbeno energijo.

Nato sem sestavil približek prehodnega stanja. Novonastale vezi med dienom in dienofilom sem fiksiral, podaljšal na 2 Å in model prehodnega stanja znova energijsko minimiziral. Modelu prehodnega stanja sem nato izračunal vibracijski spekter. V izračunanem vibracijskem spektru je prisotna ena negativna (imaginarna) frekvenca, ki predstavlja nihanje v smeri reakcijske koordinate (slika 3.3). Negativne IR frekvence so zgolj računski pojav, ki predstavljajo nihanje v smeri razpada sistema.

Slika 3.3: Izračunan vibracijski spekter endo intermediata m2p. V spektru je prisotna ena imaginarna frekvenca pri valovni dolžini –801 cm^–1.

Iz nihanja sem razvil reakcijski profil reakcije. Iz enega modela sem tako dobil

zaporedje modelov, pri katerih se dolžina novonastalih vezi (in s tem tvorbena energija prehodnega stanja) spreminja. Model, ki je bil najbližje prevojni točki profila reakcije, je ustrezal prehodnemu stanju (slika 3.4). Tako sem izračunal energijo aktivacije ter spremembo energije med reaktanti in produkti.

Pri primerih m8p in m2p so rezultati pokazali nižjo energijo aktivacije pri endo aduktu.

Endo produkt se je izkazal tudi za rahlo bolj stabilnega. Razlika je bila 14,78 kJ/mol za prvi in 34,23 kJ/mol za drugi primer. Pri primeru m4p so bile razlike med energijo aktivacije in reakcije zanemarljive. Rezultati tako kažejo na rahlo kinetičo endo selektivnost reakcije pri primerih m8p in m2p, pri primeru m4p pa kinetične selektivnosti ni.

Rezultati, prikazani v tabeli 3.2, so pokazali na rahlo kinetično in termodinamsko endo selektivnost v prvi stopnji reakcije pri primerih izhodnih spojin, ki so imeli večje funkcionalne skupine R3. Razlog za selektivnost je tako verjetno sterična oviranost pri ekso konformaciji. Eksperimentalni podatki iz literature kažejo, da celotna reakcija vodi skoraj izključno do simetričnega dvojnega ekso adukta [10]. Po prvi stopnji reakcije pride do retro-Diels–Alderjevega odcepa molekule CO2 in posledično izgubo enega elementa asimetrije, kar zmanjša možno število stereoizomernih produktov iz dveh parov enantiomerov na samo en par enantiomerov cikloheksadienskega intermediata.

Selektivnost pri prvi stopnji reakcije tako nima bistvenega vpliva na strukturo končnega produkta. V drugi cikloadicijski reakciji ima dienofil zopet enako možnost napada tako iz endo kot iz ekso strani glede na maleinanhidrid in pa iz sin in anti strani glede na sukcinanhidridni obroč. Prevladujoč ekso,ekso produkt tako nastane, če druga stopnja cikloadicije poteka na endo-anti način [13].

Tabela 3.2: Izračunane tvorbene energije reaktantov, prehodnih stanj in intermediatov ter energija aktivacije za endo in ekso prehodna stanja produktov m8, m2 in m4.

Metodo, ki sem jo izbral, pa sem moral nekoliko poenostaviti zaradi kompleksnosti računa. Model reakcije poteka v vakuumu, zato v izračun niso všteti morebitni vplivi topila. Moja sklepanja slonijo na izračunanih tvorbenih entalpijah posameznih molekul produkta. Takšno obravnavanje pa gotovo zanemari marsikateri vpliv okolice na reakcijo.

# Produkt E reaktantov

[kJ/mol] E prehodnega

stanja [kJ/mol] E produkta

[kJ/mol] E

Slika 3.4: Reakcijski profil reakcije (tvorbena energija molekule v odvisnosti od reakcijske koordinate) za ekso (zgoraj) in endo (spodaj) produkt m2p. Označena točka je najbližje prevojni točki krivulje in tako

ustreza prehodnemu stanju.

3.4 Primerjava rezultatov

Za primerjavo in potrditev rezultatov, dobljenih z metodo molekulskega modeliranja, sem izračunal prehodno stanje za reakcijo, katere produkti in njihove strukture so eksperimentalno znani. Podobni reakciji, kot sem jih raziskoval, sta Diels–Alderjeva cikloadicija etil vinil etra na 3-benzoilamino-6-metil-5-metoksikarbonil-2H-piran-2-on (3a) in Diels–Alderjeva cikloadicija cikloheksil vinil etra na 5-benzoil-3-benzoilamino-6-metil-2H-piran-2-on (3d). Eksperimentalno dobljen produkt obeh reakcij je endo stereoizomer 7-oksabiciklo[2.2.2]oktenskega sistema, ki se ga da uspešno izolirati.

Struktura obeh produktov je bila potrjena z rentgensko difrakcijsko analizo monokristala [14]. Oba produkta sta prikazana v sliki 3.5.

Slika 3.5: Endo stereoizomera dveh 7-oksabiciklo[2.2.2]oktenskih sistemov, ki sta bila uspešno izolirana in karakterizirana z rentgensko difrakcijo [11].

Po enakem postopku sem izvajal izračun tako na endo kot na ekso produktih in rezultate, prikazane v tabeli 3.3, primerjal z znanimi eksperimentalnimi podatki.

Rezultati so bili presenetljivi. Za primer 3a sem dobil negativno aktivacijsko energijo, kar seveda ni smiselno.

Na primeru 3d pa kažejo rezultati na nekoliko bolj ugoden potek za ekso konformacijo produkta. To seveda ne ustreza eksperimentalnim podatkom, ki jasno kažejo, da je endo potek reakcije ugodnejši.

Tabela 3.3: Izračunane tvorbene energije reaktantov, prehodnih stanj in intermediatov ter energija aktivacije za endo in ekso prehodna stanja produktov 3a in 3d.

Takšni rezultati jasno pokažejo, da računskim metodam pogosto ni povsem za zaupati, saj na reakcijo vpliva marsikaj drugega kot samo stabilnost produktov in energijska bariera, ob tem pa povsem zanemarijo topilo, nekatere reakcijske pogoje in celo entropijske prispevke k spremembi energije [29]. Vse metode molekulskega

modeliranja slonijo na poenostavitvah izračuna elektronske gostote sistema, kar pomeni, da dobljeni rezultati posameznih metod sami po sebi vedno odstopajo od dejanskega stanja sistema. Izbira primerne metode glede na obravnavan sistem je tako pomemben dejavnik, ki izboljša točnost rezultata [30].

Zanesljivost rezultatov je obenem tudi odvisna od obravnavanih struktur in

mehanizmov reakcije. Če je predlagana struktura za izračun bodisi preveč kompleksna, bodisi reakcija poteka po kompleksnejšem mehanizmu od predvidenega, ima program lahko težave pri izračunu, kar posledično vodi do napačnih rezultatov. Izračun se lahko tudi zatakne v rešitvi, ki ni smiselna. Lahko pa preprosto nimamo ustrezno močnega računalnika, da bi zahtevane izračune opravili v smiselnem času. Drugo stopnjo cikloadicije maleinanhidrida mi zaradi teh težav po istem postopku molekulskega modeliranja ni uspelo obravnavati.

Kljub temu so računske metode sila uporabne za grobo oceno poteka reakcij, pod pogojem, da imamo eksperimentalne podatke, s katerimi lahko primerjamo rezultate izračunov.

# Produkt E reaktantov

[kJ/mol] E prehodnega

stanja [kJ/mol] E produkta

[kJ/mol] E aktivacije

4 Eksperimentalni del 4.1 Aparature

Masni spektri so bili posneti z masnim spektrometrom Agilent 6624 Accurate Mass TOF LC/MS z uporabo ESI ionizacije. IR spektri so bili posneti na spektrofotometru Bruker Alpha Platinum ATR FT-IR. Podal sem le karakterističnee vrhove IR spektra za posamezen produkt. Tališča so bila izmerjena na avtomatskem merilniku OptiMelt MPA100.

Molekulsko modeliranje sem izvajal v programu Spartan14v114. Za izračun

minimizacije geometrije in energij molekul ter iskanja prehodnega stanja sem uporabil semiempirično metodo PM6. Izračune sem izvajal na osebnem računalniku.

4.2 Sinteza biciklo[2.2.2]oktenskih sistemov z maleinanhidridom

4.2.1 Sinteza 2,3;5,6-dianhidrida

1-benzoilamino-2-metil-4-(2-tienil)biciklo[2.2.2]okt-7-en-2ekso, 3ekso, 5ekso, 6ekso-tetrakarboksilne kisline (m1)

V 50 mL bučko sem zatehtal 1,254 g (4,032 mmol) 3-benzoilamino-4-metil-6-(2-tiofenil)-2H-piran-2-ona in 1,518 g (16 mmol) maleinanhidrida. Zmesi sem dodal 12 mL tetralina in raztopino 2 h segreval pod refluksom. Po končanem refluktiranju sem bučko čez noč hladil v hladilniku, da je izpadlo čim več produkta. Odvečni tetralin sem previdno odlil in izpadli oborini nato dodal približno 2 mL metanola ter jo s spatulo mehansko strl. Rumene kristale produkta sem nato odnučal in posušil z metanolom.

Tako sem dobil približno 1,204 g produkta.

IR: (cm^-1) = 3463, 2970, 1856, 1787, 1658, 1513

MS (ESI) = m/z C24H17NO7S (MH+): izračunana 464,0798; izmerjena 464,0799 izkoristek: 1,204 g (64,5 %)

Tt = (272,6–283,4) °C

4.2.2 Sinteza 2,3;5,6-dianhidrida 1-benzoilamino-8-etoksikarbonil-4-etoksikarbonilmetilbiciklo[2.2.2]okt-7-en-2ekso, 3ekso, 5ekso, 6ekso-tetrakarboksilne kisline (m2)

V 50 mL bučko sem zatehtal 1,507 g (4,04 mmol) 3-benzoilamino-5-etoksikarbonil-6-etoksikarbonilmetil-2H-piran-2-ona in 1,508 g (16 mmol) maleinanhidrida. Zmes sem raztopil v 12 ml tetralina in jo 3 h segreval pod refluksom. Ohlajeno zmes sem tri dni hladil v hladilniku in nato odlil preostanek tetralina. Izpadli oborini sem nato dodal približno 2 mL metanola in jo mehansko strl ter homogeniziral s spatulo. Oborino sem nato odnučal in spral z metanolom. Tako sem dobil približno 0,242 g produkta.

IR: (cm^-1) = 3358, 3077, 2982, 1792, 1732, 1708, 1667, 1540

MS (ESI) = m/z C26H23NO11 (MH+): izračunana 526,1344; izmerjena 526,1336 izkoristek = 0,242 g (6,2 %)

Tt = (260,3–294,0) °C

4.2.3 Sinteza 2,3;5,6-dianhidrida 1-benzoilamino-8-metoksikarbonil-4-metoksikarbonilmetilbiciklo[2.2.2]okt-7-en-2ekso, 3ekso, 5ekso, 6ekso-tetrakarboksilne kisline (m3)

V 100 mL bučko sem zatehtal 2,732 g (8 mmol) 3-benzoilamino-5-metoksikarbonil-6-metoksikarbonilmetil-2H-piran-2-ona in 3,049 g (32 mmol) maleinanhidrida. Zmes sem raztopil v 24 mL tetralina in raztopino segreval pod refluksom 3,5 h. Po končanem segrevanju sem zmes hladil tri dni v hladilniku. Zmesi sem nato dodal nekaj metanola in jo s spatulo čim bolj homogeniziral. Oborino sem nato odnučal in spral z metanolom.

Tako sem dobil 0,183 g produkta.

IR: (cm^-1) = 3361, 3088, 2955, 1796, 1737, 1719, 1667, 1603, 1548

MS (ESI) = m/z C24H19NO11 (MH+): izračunana 498,1031; izmerjena 498,1026 izkoristek = 0,183 g (9,8 %)

Tt = (250,0–304,5) °C

4.2.4 Sinteza 2,3;5,6-dianhidrida

1-benzoilamino-8-etoksikarbonil-4-metilbiciklo[2.2.2]okt-7-en-2ekso, 3ekso, 5ekso, 6ekso-tetrakarboksilne kisline (m4)

V 100 mL bučko sem zatehtal 2,413 g (8,01 mmol) 3-benzoilamino-5-etoksikarbonil-6-metil-2H-piran-2-ona in 2,993 g (32 mmol) maleinanhidrida in oboje raztopil v 24 mL tetralina. Zmes sem nato segreval pod refluksom 4 h. Po končanem segrevanju sem zmes ohladil, preostanek tetralina odlil in dodal 2 mL metanola. Izpadlo oborino sem odnučal in spiral z acetonom. Produkt je bil povsem netopen v acetonu, zato sem ga lahko na ta način temeljito očistil. Tako sem dobil 1,808 g produkta.

IR: (cm^-1) = 3352, 3071, 2977, 2938, 1788, 1704, 1651, 1540

MS (ESI) = m/z C23H19NO9 (MH+): izračunana 454,1133; izmerjena 454,1131 izkoristek = 1,808 g (49,8 %)

Tt = (279,4–314,9) °C

4.2.5 Sinteza 2,3;5,6-dianhidrida

1-benzoilamino-4-metil-8-metoksikarbonilbiciklo[2.2.2]okt-7-en-2ekso, 3ekso, 5ekso, 6ekso-tetrakarboksilne kisline (m5)

V 100 mL bučko sem zatehtal 2,297 g (8 mmol)

3-benzoilamino-6-metil-5-metoksikarbonil-2H-piran-2-ona, 3,039 g (32 mmol) maleinanhidrida in raztopil v 20 mL tetralina. Zmes sem segreval pod refluksom 4 h. Po končanem segrevanju sem zmes ohladil in odlil preostanek tetralina. Oborini sem dodal 2 mL metanola ter jo s pomočjo spatule mehansko homogeniziral. Oborino sem odnučal in spral z acetonom. Tako sem dobil 1,624 g produkta.

IR: (cm^-1) = 3354, 3076, 2979, 2947, 1789, 1714, 1653, 1539

MS (ESI) = m/z C22H17NO9 (MH+): izračunana: 440,0976; izmerjena: 440,0972 izkoristek = 1,624 g (46,2 %)

Tt = (274,3–304,8) °C

4.2.6 Sinteza 2,3;5,6-dianhidrida 1-benzoilamino-4-(2-tienil)biciklo[2.2.2]okt-7-en-2ekso, 3ekso, 5ekso, 6ekso-tetrakarboksilne kisline (m6)

V 100 mL bučko sem zatehtal 2,364 g (8 mmol) 3-benzoilamino-6-(2-tiofenil)-2H-piran-2-ona, 3,017 g (32 mmol) maleinanhidrida in raztopil v 20 mL tetralina. Zmes sem segreval pod refluksom 4 h. Po končanem segrevanju sem zmes ohladil in odlil preostanek tetralina. Oborini sem dodal 2 mL metanola in jo mehansko homogeniziral s spatulo. Oborino sem nato odnučal in spral z acetonom. Tako sem dobil 2,187 g

produkta.

IR: (cm^-1) = 3374, 3058, 3007, 2985, 1850, 1779, 1767, 1523, 1487

MS (ESI) = m/z C23H15NO7S (MH+): izračunana 450,0640; izmerjena 450,0635 izkoristek = 2,187 g (61,2 %)

Tt = (271,8–287,9) °C

4.2.7 Sinteza 2,3;5,6-dianhidrida 1-benzoilamino-4-(2-furil)biciklo[2.2.2]okt-7-en-2ekso, 3ekso, 5ekso, 6ekso-tetrakarboksilne kisline (m7)

V 100 mL bučko sem zatehtal 2,259 g (8 mmol) 3-benzoilamino-4-(2-furil)-2H-piran-2-ona ter 3,001 g (32 mmol) maleinanhidrida in raztopil v 20 mL tetralina. Zmes sem segreval pod refluksom 4 h. Po končanem segrevanju sem zmes ohladil in odlil odvečen tetralin. Oborini sem dodal 2 mL metanola ter jo s spatulo mehansko homogeniziral.

Oborino sem odnučal in spral z acetonom. Tako sem dobil 1,163 g produkta.

IR: (cm^-1) = 3369, 3067, 2988, 1857, 1782, 1664, 1529, 1489

MS (ESI) = m/z C23H15NO8 (MH+): izračunana 434,0870; izmerjena 434,0865 izkoristek = 1,163 g (33,4 %)

Tt = (275,6–292,6) °C

4.2.8 Sinteza 2,3;5,6-dianhidrida

1-benzoilamino-4-(2-furil)-7-metilbiciklo[2.2.2]okt-7-en-2ekso, 3ekso, 5ekso, 6ekso-tetrakarboksilne kisline (m8)

V 100 mL bučko sem zatehtal 2,381 g (8 mmol) 3-benzoilamino-6-(2-furil)-4-metil-2H-piran-2-ona in 3,018 g (32 mmol) maleinanhidrida. Dodal sem še 20 mL tetralina in raztopino segreval pod refluksom 4 h. Po končanem segrevanju sem zmes ohladil in odlil preostanek tetralina. Oborini sem dodal 2 mL metanola in jo s spatulo mehansko homogeniziral. Oborino sem odnučal in spral z acetonom. Tako sem dobil 2,496 g produkta.

IR: (cm^-1) = 3470, 2971, 1856, 1695, 1662, 1513, 1491

MS (ESI) = m/z C24H17NO8 (MH+): izračunana 448,1027; izmerjena 448,1019 izkoristek = 2,496 g (69,2 %)

Tt = (272,6–283,4) °C

4.3

Izračun energije prehodnega stanja prve stopnje cikloadicije

V programu Spartan14v114 sem za vsak primer sestavil molekule izhodnih spojin in produktov ter jih z uporabo PM6 metode energijsko minimiziral in izračunal njihovo tvorbeno energijo. Nato sem se lotil iskanja prehodnega stanja tako za endo kot za ekso produkt. Novonastale vezi med dienom in dienofilom sem podaljšal in fiksiral na dolžino 2 Å. Približek prehodnega stanja sem znova energijsko minimiziral in uporabil za izračun prehodnega stanja in vibracijskega spektra. V vibracijskem spektru se je pojavila točno ena imaginarna (negativna) frekvenca, ki ustreza nihanju molekule v smeri nastanka oz. razpada prehodnega stanja. Energija pripadajoče strukture ustreza energiji prehodnega stanja. Postopek je enak tako za ekso kot za endo produkt posameznega primera. Izračun sem za vse primere omejil na 100000 ciklov.

4.3.1 Izračun prehodnega stanja prve stopnje cikloadicije maleinanhidrida na 3-benzoilamino-6-(2-furil)-4-metil-2H-piran-2-on

V programu Spartan14v114 sem sestavil molekulo 3-benzoilamino-6-(2-furil)-4-metil-2H-piran-2-ona, jo energijsko minimiziral ter izračunal njeno tvorbeno energijo. Enako sem storil za molekulo maleinanhidrida. Nato sem sestavil končni produkt reakcije, ga energijsko minimiziral ter izračunal tvorbeno energijo. Nato sem novonastale vezi podaljšal na 2,000 Å ter znova poiskal novo energijsko najugodnejšo strukturo

In document MAGISTRSKO DELO (Strani 31-0)