авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Синтез и химические превращения новых азагетероциклических соединений на основе замещенных 2-арил-1-цианоэтенов (

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

НОСАЧЕВ СВЯТОСЛАВ БОРИСОВИЧ

СИНТЕЗ И ХИМИЧЕСКИЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ НОВЫХ АЗАГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ НА ОСНОВЕ ЗАМЕЩЕННЫХ 2-АРИЛ-1-ЦИАНОЭТЕНОВ

(02.00.03 – ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата химических наук

Астрахань – 2011

Работа выполнена на кафедре неорганической и биоорганической химии ФБГОУ ВПО «Астраханский государственный университет»

Научный руководитель: доктор химических наук, доцент

Тырков Алексей Георгиевич

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор

Аксенов Александр Викторович

доктор химических наук, доцент

Голиков Алексей Геннадьевич

Ведущая организация: Кубанский государственный

Технологический университет

Защита диссертационной работы состоится «____»_________2011 г. в ___00 часов на заседании объединенного диссертационного совета по защите докторских и кандидатских диссертаций ДМ 307.001.04 при Астраханском государственном техническом университете (АГТУ) по адресу: 414025, г. Астрахань, ул. Татищева, 16, АГТУ, корпус 2, ауд. 201.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке АГТУ (ул. Татищева, 16, АГТУ, главный учебный корпус).

Автореферат разослан «___»_________2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат химических наук, доцент Шинкарь Е.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одним из направлений современной органической химии является разработка путей синтеза новых полифункциональных соединений, которые находят применение как в качестве промежуточных аддуктов в синтезе целевых продуктов, так и биологически активных соединений. Перспективными с этой точки зрения могут стать малоизученные замещенные 2-арил-1-цианоэтены, сочетающие в молекуле два конкурирующих реакционных центра – этеновую связь и цианогруппу. Такое сочетание диполярофильных центров может позволить вовлекать их в многочисленные превращения, приводящие к широкому ассортименту продуктов гетероциклического и алифатического рядов. Кроме того, изучение химических превращений замещенных 2-арил-1-цианоэтенов дает возможность, во-первых, изучать закономерности 1,3-диполярного циклоприсоединения с различными активными 1,3-диполями, во-вторых, разрабатывать методы синтеза новых представителей ранее известных типов гетероциклических соединений или более короткие способы получения труднодоступных веществ, в-третьих, вводить в органические соединения фрагменты, придающие им биологическую активность. Помимо синтетических перспектив замещенные 2-арил-1-цианоэтены можно рассматривать как удобные модели для изучения ряда теоретических проблем: конкурирующее влияние различных диполярофильных центров (этеновая связь и цианогруппа) по отношению к 1,3-диполям, взаимное влияние различных по природе геминальных заместителей (группы CN, NO2, Br) при этеновой связи на направление протекания процесса циклоприсоединения. Всё вышесказанное и определяет актуальность исследований. Диссертационная работа выполнена в русле указанных проблем и соответствует части плановой научной работы кафедры неорганической и биоорганической химии Астраханского государственного университета по теме «Получение и изучение свойств новых материалов на основе азагетероциклических соединений и полупродуктов лекарственного назначения» (номер государственной регистрации 01201051979).



Цель работы заключалась в выявлении закономерностей реакции 1,3-диполярного циклоприсоединения замещенных 2-арил-1-цианоэтенов с различными 1,3-диполями, изучении химических превращений продуктов циклоприсоединения, а также в исследовании росторегулирующей и противогрибковой активности у ряда новых соединений.

Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:

  • разработка способа получения новых представителей азагетероциклических соединений на основе замещенных 2-арил-1-цианоэтенов;
  • выявление синтетических возможностей реакций функционализации азагетероциклических соединений;
  • изучение биологической активности некоторых новых соединений.

Научная новизна. Изучено поведение замещенных 2-арил-1-цианоэтенов в реакциях с различными азотистыми 1,3-диполями и выявлены закономерности этих превращений в зависимости от природы диполярофила и условий проведения реакций. Исследовано взаимодействие замещенных 1-арилтетрагидро-1Н-пирролизин-2,2(3Н)-дикарбонитрилов с соляной кислотой и спиртовым раствором гидроксида калия, которое протекает неоднозначно и в зависимости от природы исходных пирролизинов приводит к 6-карбокси-7-фенил-2,3,5,7а-тетрагидро-1Н- или 1,3-диарил-2-карбокси-5,6,7,7а-тетрагидро-1Н-пирролизи-нам. Выявлены закономерности гетероциклизации замещенных 2-арил-1-цианоэтенов к N-фенацил- и N-ацетонилизохинолиний бромидам, приводящие к получению либо тетрагидропирролоизохинолинов с 1,1-дикарбонильной функцией, либо к 2,3-дигидропирроло[2,1-а]изохинолин-1-карбонитрилу. Найдено, что тетрагидропирролоизохинолины с бензоильной или ацетильной функциями реагируют с гидразин-гидратом с образованием триазиноиндолизинкарбонитрилов. Разработаны методы алкилирования, сульфонилирования по положению N1 гетероцикла замещенных 4-фенил-1Н-пиразол-5-карбонитрилов и 4-фенил-2,4-дигидро-3Н-пиразол-3,3-дикарбонитрила. Осуществлена гетероциклизация 1-аллил-4-фенил-1Н-пиразол-5-карбонитрила N-окисью 4-метокси-бензонитрилом или диазометаном по этеновой связи. Продемонстрирована возможность формирования 1,2,4-оксадиазольного цикла по положению С5 4-фенил-1Н-пиразол-5-карбонитрила.

Практическая значимость. Разработаны способы получения ранее неизвестных полифункциональных гетероциклических соединений на основе 2-арил-1-цианоэтенов, которые могут представлять интерес для широкого круга специалистов в области тонкого органического синтеза и фармакологов, занимающихся поиском новых лекарственных средств. Найдено, что производные 4-фенил-1Н-пиразол-5-карбонитрилы и 3-арил-5-фенил-4,4(5Н)-изоксазолди-карбонитрилы проявляют росторегулирующую и противогрибковую активность.

На защиту автор выносит:

  • закономерности гетероциклизации и особенности реакционной способности замещенных 2-арил-1-цианоэтенов в реакциях с различными 1,3-ди-полями, приводящие к формированию различных гетероциклов (пиразольного, пирролидинового, пирролизинового, пирролоизохинолинового, изоксазольного, 1,2,3-триазольного, азиридинового);
  • новые производные 4-фенил-1Н-пиразол-5-карбонитрила и 4-фенил-2,4-дигидро-3Н-пиразол-3,3-дикарбонитрила с алкильными, сульфонными и гетероциклическими функциями;
  • представители пиразолов и изоксазолинов, обладающие росторегулирующей и противогрибковой активностью.

Апробация работы. Отдельные части работы докладывались на II, III, IV, V Международной конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы современной химии» (Астрахань, 20082011 гг.), научной конференции «Карбонильные соединения с синтезе гетероциклов» (Саратов, 2008 г.), Всероссийской научной конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы современной химии и материаловедения» (Махачкала, 2008 г.), I Международной конференции «Новые направления в химии гетероциклических соединений» (Кисловодск, 2009 г.), VII Всероссийской конференции с молодежной научной школой «Химия и медицина, ОРХИМЕД-2009» (Уфа, 2009 г.), Всероссийской конференции по органической химии, посвященной 75-летию со дня основания Института органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН (Москва, 2009 г.), IV Международной конференции «Современные аспекты химии гетероциклов» (Санкт-Петербург, 2010 г.), Всероссийской научной молодежной школы-конференции «Химия под знаком «СИГМА»: исследования, инновации, технологии» (Омск, 2010 г.), XLVI Всероссийской конференции по проблемам математики, информатики, физики и химии (Москва, 2010 г.), 4-й Всероссийской с международным участием научно-методической конференции «Фармобразование 2010» «Пути и формы совершенствования фармацевтического образования. Поиск новых физиологически активных веществ» (Воронеж, 2010 г.), Всероссийской научной конференции (с международным участием) «Успехи синтеза и комплексообразования» (Москва, 2011 г.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 28 работ: 7 статей в журналах по перечню ВАК, 2 патента, 16 статей в сборниках научных конференций и тезисы 3 докладов на конференциях и семинарах.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 170 страницах машинописного текста, состоит из введения, литературного обзора, обсуждения результатов, экспериментальной части, списка использованных источников из 164 наименований, приложения. Диссертационную работу дополняют 25 схем, 16 таблиц и 27 рисунков.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность кандидату сельскохозяйственных наук Антипенко Н.И. (ВНИИОБ, г. Камызяк) за помощь при проведении исследований росторегулирующей активности пиразолов и доктору медицинских наук, профессору Дегтяреву О.В. (Астраханская государственная медицинская академия) за помощь при проведении исследований противогрибковой активности изоксазолов и обсуждение полученных результатов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В литературе исследованы реакции 1,3-диполярного циклоприсоединения -, -динитростиролов, ,-динитростиролов, а также ,-галогеннитростиролов с различными 1,3-диполями, которые позволяют получать новые представители ранее известных гетероциклических соединений. Однако химия замещенных 2-арил-1-цианоэтенов, сочетающих в молекуле два диполярофильных центра (этеновая связь и цианогруппа) не изучена. Данный тип соединений можно рассматривать в качестве моделей для изучения конкурирующего влияния этих диполярофильных центров в реакциях с различными 1,3-диполями. В этой связи мы поставили основной задачей исследование синтетических возможностей реакций 1,3-диполярного циклоприсоединения замещенных 2-фенил-1-цианоэтенов с азотистыми диполями: диазоалканами, дифенилнитрилиминами, азометинилидами, N-фенацил-, N-ацетонилизохинолиний бромидами, N-окисями ароматических нитрилов и арилазидами.

  1. Реакции замещенных 2-арил-1-цианоэтенов с участием этеновой связи

1.1. Реакция с диазометаном и диазоэтаном. В качестве исходных соединений выбраны 2-арил-1,1-дицианоэтены 13, а также их аналоги – 2-арил-1-нитро-1-цианоэтены 5, 6 и 1-бром-2-фенил-1-цианоэтен 7. Нами установлено, что взаимодействие соединений 13 с диазометаном и диазоэтаном протекает региоспецифично, по механизму 1,3-диполярного циклоприсоединения и завершается образованием ранее неизвестных 4-арил-2,4-дигидро-3Н-пиразол-3,3-дикарбонитрилов 813 (выход 4768 %), схема 1.

Схема 1

Ar = C6H5 (1, 8, 9), 4-(CH3)2NC6H4 (2, 10, 11), 4-CH3OC6H4 (3, 12, 13);

R = H (8, 10, 12), CH3 (9, 11, 13)

Строение пиразол-3,3-дикарбонитрилов 813 установлено методами ИК спектроскопии, 1Н ЯМР. Картина ИК спектров характеризуется появлением уширенного сигнала группы NH при 3550 см-1. В спектрах ЯМР 1Н зафиксирован ряд сигналов гетероцикла: дублеты протона группы СН положения 5 гетероцикла при 6.196.23 м.д. (для соединений 8, 10 и 12) и протона группы СН положения 4 гетероцикла при 4.254.26 м.д. Группа NH проявляется в виде уширенного синглетного сигнала при 8.718.75 м.д.

В отличие от реакции 1,1-дицианоэтенов 13, взаимодействие 2-арил-1-нитро-1-цианоэтенов 5, 6 с диазометаном и диазоэтаном не останавливается на стадии 1,3-диполярного циклоприсоединения, а завершается получением 4-арил-1Н-пиразол-5-карбонитрилов 1417 (выход 4766 %), схема 2.





Схема 2

Ar = C6H5 (5, 7, 14, 15), 4-CH3OC6H4 (6, 16, 17);

R = NO2 (5, 6), Br (7); R1 = H (14, 16), CH3 (15, 17)

Возможно предположить, что вещества 1417 являются продуктами внутримолекулярной трансформации промежуточных пиразолинов А за счет элиминирования азотистой или бромоводородной кислот. Аналогично протекает взаимодействие 1-бром-2-фенил-1-цианоэтена 7 с диазометаном и диазоэтаном. Строение соединений 1417 установлено методами ИК спектроскопии, 1Н и 13С ЯМР. В ИК спектрах зафиксирована уширенная полоса поглощения валентных колебаний группы NH при 3550 см-1, а группа CN проявляется в виде одного сигнала при 2230 см-1. В спектрах 1Н ЯМР сигнал протона группы NH проявляется в более слабом поле (10.810.9 м.д.) по сравнению с пиразолинами 813, а метиновый протон группы СН гетероцикла регистрируется при 7.587.59 м.д. (для соединений 14 и 16). В спектрах 13С ЯМР зафиксированы сигналы атомов С3, С4 и С5 пиразольного цикла в области 113.89–142.85 м.д., что согласуется со спектрами структурноподобных модельных соединений ряда пиразолов.

Таким образом, нами предложен метод синтеза ранее неизвестных представителей 2,4-дигидро-3Н-пиразол-3,3-дикарбонитрила и 1Н-пиразол-5-карбо-нитрила, представляющие собой удобные субстраты, для которых возможна реализация процессов функционализации как по атому водорода иминной, так и по нитрильной группам.

1.2. Реакция с 1,3-дифенилнитрилимином и его производными. С целью изучения природы замещенных 2-арил-1-цианоэтенов на направление их реакции с активными 1,3-диполями мы исследовали взаимодействие дицианоэтенов 1, 4 с 1,3-дифенилнитрилимином и его производными. Установлено, что процесс протекает региоспецифично и завершается образованием ранее неизвестных 1,3,5-трифенил-1,5-дигидро-4Н-пиразол-4,4-дикарбонитрилов 1821 (выход 4863 %), структура которых установлена методами ИК спектроскопии, 1Н ЯМР, схема 3.

Схема 3

Ar = C6H5 (1, 18, 19, 20), 4-ClC6H4 (4, 21); R = H (18, 21), Cl (19), CH3O (20)

В ИК спектрах соединений 1821 частоты валентных колебаний группы CN (2245, 2247 см-1) смещены в длинноволновую область по сравнению с исходными гем-дицианоэтенами (2209 см-1), а интенсивность меньше, что, вероятно, связано с увеличением пространственных препятствий в пиразолах 1821. В спектрах 1Н ЯМР кроме мультиплетных сигналов протонов бензольных колец фиксируются синглетные сигналы протонов группы СН пиразолинового цикла при 4.30 м.д. Замена в гем-дицианоэтенах 1, 4 одной нитрильной группы на нитро­группу способствует более глубокому протеканию процесса. Так, реакция 1-нитро-2-фенил-1-цианоэтена 5 с замещенными 1,3-дифенилнитрилими­нами не останавливается на стадии образования циклоаддукта А, а завершается получением замещенных 1Н-пиразол-4-карбонитрилов 22, 23 (выход 42 и 68 %, соответственно), схема 4.

Схема 4

R = H (22), 4-CH3O (23)

Возможно, что процесс протекает с отщеплением HNO2 от промежуточных циклоаддуктов А, образующихся на начальной стадии реакции. Аналогичные продукты 22, 23 получены встречным синтезом из 1-бром-2-фенил-1-цианоэтена 7 и 1,3-дифенилнитрилимина. В ИК спектрах соединений 22, 23 в отличии от их восстановленных аналогов 1821 удалось зафиксировать сигнал фрагмента С=С пиразольного цикла при 1635 см-1, а полоса поглощения группы CN резонирует при 2230 см-1 в виде одного сигнала. Спектры 13С ЯМР характеризуются присутствием сигналов атомов С3, С4 и С5 пиразольного цикла в диапазоне 94.6151.9 м.д., что согласуется с литературными данными.

Таким образом, нами предложен способ получения ранее неизвестных представителей пиразолинов и пиразолов, которые можно рассматривать в качестве аддуктов, открывающих перспективы их дальнейшей функционализации.

1.3. Реакция с азометинилидами. Поскольку замещенные 2-арил- 1-цианоэтены оказались реакционноспособными по отношению к диазоалканам и нитрилиминам, нами была предпринята попытка расширить спектр 1,3-дипо-лей, вводимых в реакцию с изучаемыми диполярофилами. Исследована трехкомпонентная гетероциклизация 2-фенил-1,1-дицианоэтена 1 с альдегидами и N-замещенными аминокислотами, приводящая к получению замещенных 3,3-пирроли-диндикарбонитрилов 2427 (выход 4657 %), схема 5.

Схема 5

R = 3,4-(CH3O)2C6H3 (24, 26), H (25, 27); R1 = CH3 (24, 25), C6H5 (26, 27)

Возможно, в процессе термолиза 3,4-диметоксибензальдегида или параформа с N-метил- или N-фенилглицином генерируются соответствующие активные азометинилиды А. Последние, в результате 1,3-диполярного циклоприсоединения к молекуле диполярофила 1 стабилизируются в замещенные пирролидины 2427, структура которых подтверждена методами ИК спектроскопии и 1Н ЯМР. Замена в молекуле диполярофила 1 одной цианогруппы на нитрогруппу 5 или бром 7 способствует более глубокому протеканию процесса. В данном случае трехкомпонентная гетероциклизация фенилэтенов 5 или 7, 3,4-ди-метоксибензальдегида или параформа с N-метил- или N-фенилглицином завершается образованием замещенных 4-фенил-4,5-дигидро-1Н-пиррол- 3-карбонитрилов 28, 29 (выход 58, 67 %) (в случае использования 3,4-ди-метоксибензальдегида) или замещенных 4-фенил-2,5-дигидро-1Н-пиррол- 3-карбонитрила 30, 31 (выход 49, 54 %) (в случае использования параформа), схема 6.

Схема 6

R = NO2 (5), Br (7); R1 = CH3 (28, 30), C6H5 (29, 31)

Возможно предположить протекание процесса через образование интермедиатов А, которые стабилизируются в конечные продукты в результате отщепления HNO2 или HBr. Направление процесса, вероятно, обусловлено образованием структур с более эффективным сопряжением. Строение веществ 2831 установлено методами ИК спектроскопии, 1Н ЯМР, электронной спектроскопии, масс-спектрометрии. В спектрах 1Н ЯМР соединений 28, 29 сигналы протонов при атомах С4 и С5 гетероцикла фиксируются в области 3.733.98 м.д., а в веществах 30, 31 сигналы протонов при атомах С5 и С2 резонируют при 3.954.22 м.д. соответственно. В масс-спектрах веществ присутствуют пики фрагментов [M-1]+, диссоциативной ионизации по типу ретро-1,3-диполярного циклоприсоединения, протекающей с разрывом связей N1C2, C2C3 или C3C4, N1C5 (для соединений 28, 29) или С2С3, С4С5 (для соединений 30, 31).



Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.