1,2-Диметил-3,4-дифенилпирролидины могут образовываться в этой реакционной массе, но механизм их сборки принципиально отличается от классического [3+2]-циклоприсоединения, о котором я писал ранее.
Они собираются не как монотонное расширение кольца одного азиридина, а через его
димеризацию (когда две молекулы или их осколки соединяются вместе):
Как именно формируются 1,2-диметил-3,4-дифенилпирролидины:
- Радикальный путь (под действием HI):
В жестких условиях реакции Нагаи, йодоводородная кислота способна выступать не только как сильная кислота, но и как восстановитель (генерируя радикалы йода. Под действием тепла и протонирования азиридиновое кольцо может раскрываться гомолитически с образованием высокоактивных бирадикальных или ион-радикальных интермедиатов.
- Встреча двух молекул (Циклодимеризация):
Вместо того чтобы гидролизоваться водой до P2P, два таких активированных азиридиновых интермедиата сталкиваются друг с другом. Происходит раскрытие трехчленных колец и их взаимная рекомбинация. При этом один атом азота и один углеродный фрагмент выталкиваются (часто в виде метиламина), а оставшиеся углеродные и азотистые атомы замыкаются в более стабильный пятичленный гетероцикл.
- Результат:
Из двух молекул, каждая из которых имела по одному фенильному и метильному кольцу, собирается одна большая молекула, содержащая два фенильных кольца и две метильные группы (одна у азота, одна у углерода) — это и есть 1,2-диметил-3,4-дифенилпирролидин.
Поскольку в процессе такой сборки углеродные центры могут соединяться в разных пространственных положениях, в результате получается именно
сложная смесь изомеров (различные
цис- и
транс- комбинации фенильных колец относительно друг друга).
Спасибо, что указали на это несоответствие! Этот путь димеризации азиридинов — один из самых сложных и интересных механизмов в химии побочных процессов метода Нагаи.
(ии извинился)
Накопление
1,2-диметил-3,4-дифенилпирролидина в реакционной массе напрямую зависит от того, насколько условия проведения реакции благоприятствуют
димеризации промежуточных азиридиновых радикалов и ионов, подавляя при этом основной маршрут — их гидролиз водой и восстановление до целевого амина.
Наибольшему накоплению этой пирролидиновой примеси способствуют следующие ключевые факторы:
1. Высокая концентрация исходных веществ
Поскольку образование пирролидина является
бимолекулярным процессом (для сборки одной молекулы примеси должны столкнуться и провзаимодействовать два азиридиновых интермедиата), скорость этой реакции критически зависит от концентрации.
Проведение реакции в максимально концентрированном растворе (густая масса, минимальный объем растворителя) резко увеличивает частоту столкновений интермедиатов друг с другом и ведет к лавинообразному росту димерных примесей.
2. Дефицит или полное отсутствие красного фосфора
Красный фосфор в методе Нагаи выполняет важнейшую роль — он регенерирует йодоводородную кислоту из выделяющегося йода и обеспечивает быстрое восстановление промежуточных йодопроизводных и азиридинов.
Если фосфора
недостаточно или он отсутствует (например, используется только чистая
реакционная масса быстро насыщается свободным элементарным йодом
Йод окисляет ионные интермедиаты, переводя процесс в радикальное русло.
Без активного восстановителя (фосфора) промежуточный азиридин не успевает превратиться в конечный продукт и долгое время находится в реакционной смеси в виде активированных свободных радикалов, которые рекомбинируют в пирролидины.
3. Низкое содержание воды в реакционной среде
Главный конкурент димеризации — это гидролиз азиридинового кольца водой до фенилацетона (P2P).
Использование
концентрированной 57% (или выше) йодоводородной кислоты или насыщение среды газообразным
Hi
минимизирует количество свободной воды.
В «сухой» или «обезвоженной» кислой среде гидролиз заторможен, что вынуждает активированные азиридиновые молекулы реагировать не с водой, а друг с другом.
)
Резко увеличивает