Реакция, открытая в 1939 году Г. Меервейном, отличается от рассмотренного синтеза биарилов тем, что радикальному арилированию подвергается ненасыщенное соединение, содержащее электроноакцепторный заместитель.
Рисунок 1.
Для этой реакции также доказан радикальный механизм с участием арил-радикала в качестве интермедиата. Более общий метод арилирования любых ненасыщенных соединений с помощью диазосоединений заключается в кросс-сочетании алкенов и борфторидов арендиазония на катализаторах на основе палладия.
Рисунок 2.
Арилирование функционализированных пирролов и тиофенов
При взаимодействии 2-пиролкарбальдегида 1 и 1-метил-2-пиролкарбальдегида 3 с ароматическими солями диазония в условиях купрокатализа происходит арилирование в $\alpha$-положение пирольного кольца. 5-Арил-2-пиролкарбальдегид 2 образуются только при использовании тетрафлуороборатов с электроноакцепторными заместителями. Зато 1-метил-2-пиролкарбальдегид 3 хорошо арилируется как хлоридами, так и тетрафлуороборатами арендиазония; в обоих случаях выходы примерно одинаковы (30-57%). Стоит отметить успешное использование арендиазониевих солей с электронодонорными заместителями. Реакции проводят в водно-ацетоновая растворе в присутствии $CuCl_2$ и $MgO$ с нейтрализацией диазосоли ацетата натрия.
Рисунок 3.
2: $R^1 = H$; $R_2 = 4-NO_2$, $2,4-Cl_2$, $2,5-Cl_2$, $3,4-Cl_2$ ($X = BF_4$)
4: $R^1 = CH_3$; $R^2 = H$, $4-CH_3$, $4-F$, $2-Cl$, $3-Cl$, $4-Cl$, $4-Br$, $3-CF_3$, $3-NO_2$, $4-NO_2$, $2-Cl-4-NO_2$, $2,5-Cl_2$, $3,5-Cl_2$, $2-Cl-5-CF_3$ ($X = Cl$, $BF_4$)
Арендиазоний хлориды взаимодействуют с 1-метил-2-ацетилпиролом 5 в присутствии $CuCl_2$ и $MgO$, что позволяет получить 5-арил-1-метил-2-ацетилпиролы 6 с выходами ~ 30%.
Рисунок 4.
$R = 2-Cl$, $3-CF_3$, $2,4-Cl_2$, $2,5-Cl_2$.
Арилирование метилового эфира 2-пиролкарбоновой кислоты проходит успешно только в случае использования арендиазоний хлоридов с электроноакцепторными заместителями. Полученные эфиры 5-арил-2-пиролкарбонових кислот 7 переведены щелочным гидролизом в соответствующие кислоты 8. Ефиры 7$d, e$ без выделения омыляются до кислот 8$d, e.$
Рисунок 5.
7, 8: $R = 2-NO_2$ ($a$), $4-NO_2$ ($b$), $2,4-Cl_2$ ($c$), $2-Cl$ ($d$), $2,5-Cl_2$($e$).
При взаимодействии арендиазоний хлоридов с метиловым эфиром 1-метил-2-пиролкарбоновой кислоты 9 в присутствии $CuCl_2$, что происходит арилирование в положение 5, причем эфиры 10 дают выходы порядка 30-50%. Арилирование проводят в водно-ацетоновом растворе в присутствии магний оксида с нейтрализацией диазосоли ацетата натрия. Реакция проходит хорошо, как для арендиазоний хлоридов с электронодонорными, так и с электроноакцепторными заместителями. Использование 5-кратного избытка субстрата повышает выходы продуктов арилирования примерно на 20%. Такой подход целесообразен в тех случаях, когда избыток замещенного пиррола легко регенерировать.
Рисунок 6.
$R = H$ ($a$), $4-Me$ ($b$), $4-OMe$ ($c$), $2-Cl$ ($d$), $3-Cl$ ($e$), $4-Cl$ ($f$), $4-F$ ($g$), $4-Br$ ($h$), $2- NO_2$ ($i$), $3-NO_2$ ($j$) $4-NO_2$ ($k$), $2-CF_3$ ($l$), $3-CF_3$ ($m$), $2,4-Cl_2$ ($n$), $2,5-Cl_2$ ($o$), $2,6-Cl_2$ ($p$), $2-Cl-5-CF_3$ ($r$), $4-COCH_3$ ($s$), $4-COOH$ ($t$), $4-SO_2NH_2$ ($u$).
Арилирование 2-замещенных пирролов
Арилирование 2-замещенных пирролов арендиазониевыми солями происходит региоселективно - в положение 5. При взаимодействии эфира 9 с 2,4-дихлоробензолдиазоний хлоридом, по данным хромато-масспектрометрии, кроме соединения 10n (53%) в реакционной смеси проявляется минорный продукт - метиловый эфир 3 (2,4-дихлорофенил) -2-пиролкарбоновой кислоты (1%).
Введение заместителя в положение 4 пирольного кольца не влияет на регионаправленность реакции. При взаимодействии эфиров 4-хлор (бром) -1-метил-2-пиролкарбоновых кислот 12 с арендиазониевыми солями образуются продукты арилирования в положение 5 (соединения 13) с выходами до 35%.
Рисунок 7.
$X = Cl$, $R = 4-Cl$, $3-CF_3$
$X = Br$, $R = 4-Cl$, $2-NO_2$, $4-NO_2$, $2,5-Cl_2$, $2-NO_2-4-Cl$
Альтернативой арилированию эфиров пиролкарбоновых кислот могло бы быть арилирование 2-трихлорацетилпиролов - промежуточных продуктов в синтезе эфиров пиролкарбонових кислот. Но, как выяснилось, 1-метил-2-трихлорацетилпирол 14 малоактивный в этой реакции: продукт арилирования (15, 28%) удалось получить лишь при использовании 4-нитробензолдиазоний хлорида.
Рисунок 8.
Арилирование производных тиофена по реакции Меервейна
5-Арил-2-тиофенкарбальдегиды используют в качестве реагентов в тонком органическом синтезе. Чаще всего их получают формилированием арилтиофенов или палладий-каталитическим арилированием 2-тиофенкарбальдегиду. Препаративные привлекательным является синтез этих соединений реакцией Меервейна. Арилирование 2-тиофенкарбальдегид 16 арендиазоний хлоридами проходит в присутствии катализатора $CuCl_2$ при комнатной температуре в водно-органической среде с образованием соединений 17. Как органический растворитель используют ацетон, ацетонитрил, ДМФА, ДМСО. Соединения 17 с лучшими выходами (30-50%) получают при использовании диметилсульфоксида.
Рисунок 9.
17: $R = 3-CF_3$ ($a$), $4-Cl$ ($b$), $3-NO_2$ ($c$), $4-NO_2$ ($d$), $2,4-Cl_2$ ($e$), $2,5-Cl_2$ ($f$), $SCHF_2$ ($g$).
Тиофен-3-карбальдегид 19, в котором оба $\alpha$-положения свободные также арилируется региоселективно. Арильный радикал вступает в положение 2, в результате чего образуются 2-арил-3-тиофенкарбальдегиды 20a-c. Изомерных альдегидов 21a-c (продуктов арилювання в положение 5) не обнаружено.
Рисунок 10.
20: $R = 4-Cl$ ($a$), $4-Br$ ($b$), $4-NO_2$ ($c$)
