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 α-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 CuCl2 и MgO с нейтрализацией диазосоли ацетата натрия.
Рисунок 3.
2: R1=H; R2=4−NO2, 2,4−Cl2, 2,5−Cl2, 3,4−Cl2 (X=BF4)
4: R1=CH3; R2=H, 4−CH3, 4−F, 2−Cl, 3−Cl, 4−Cl, 4−Br, 3−CF3, 3−NO2, 4−NO2, 2−Cl−4−NO2, 2,5−Cl2, 3,5−Cl2, 2−Cl−5−CF3 (X=Cl, BF4)
Арендиазоний хлориды взаимодействуют с 1-метил-2-ацетилпиролом 5 в присутствии CuCl2 и MgO, что позволяет получить 5-арил-1-метил-2-ацетилпиролы 6 с выходами ~ 30%.
Рисунок 4.
R=2−Cl, 3−CF3, 2,4−Cl2, 2,5−Cl2.
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 7d,e без выделения омыляются до кислот 8d,e.
Рисунок 5.
7, 8: R=2−NO2 (a), 4−NO2 (b), 2,4−Cl2 (c), 2−Cl (d), 2,5−Cl2(e).
При взаимодействии арендиазоний хлоридов с метиловым эфиром 1-метил-2-пиролкарбоновой кислоты 9 в присутствии CuCl2, 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−NO2 (i), 3−NO2 (j) 4−NO2 (k), 2−CF3 (l), 3−CF3 (m), 2,4−Cl2 (n), 2,5−Cl2 (o), 2,6−Cl2 (p), 2−Cl−5−CF3 (r), 4−COCH3 (s), 4−COOH (t), 4−SO2NH2 (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−CF3
X=Br, R=4−Cl, 2−NO2, 4−NO2, 2,5−Cl2, 2−NO2−4−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 CuCl2 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−CF3 (a), 4−Cl (b), 3−NO2 (c), 4−NO2 (d), 2,4−Cl2 (e), 2,5−Cl2 (f), SCHF2 (g).
Тиофен-3-карбальдегид 19, в котором оба α-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−NO2 (c)