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 |

Синтез азапиренов на основе реакции азафеналенов с непредельными нитросоединениями

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи






КУМШАЕВА АЛЛА БОРИСОВНА






СИНТЕЗ АЗАПИРЕНОВ НА ОСНОВЕ РЕАКЦИИ АЗАФЕНАЛЕНОВ С НЕПРЕДЕЛЬНЫМИ НИТРОСОЕДИНЕНИЯМИ

02.00.03 органическая химия



Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата химических наук








Астрахань - 2013

Работа выполнена в ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет»

на кафедре химии

Научный руководитель: доктор химических наук, профессор Аксенов Александр Викторович
Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор Рябухин Юрий Иванович (ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет», заведующий кафедрой общей, неорганической и аналитической химии)
кандидат химических наук, старший научный сотрудник Шепеленко Евгений Николаевич (Южный научный центр РАН, отдел физической органической химии)
Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Пермский государственный национальный исследовательский университет»

Защита диссертационной работы состоится « 6 » июня 2013 года в 1200 часов на заседании диссертационного совета Д 307.001.04. при ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет», по адресу: 414025, г. Астрахань, ул. Татищева, 16, АГТУ, 2-ой учебный корпус, ауд. 201

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Астраханского государственного технического университета (ул. Татищева, 16, АГТУ, главный учебный корпус).

Автореферат разослан « 29 » апреля 2013 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор химических наук, доцент Шинкарь Е. В.


Общая характеристика работы


Актуальность проблемы. Одна из важнейших задач, которые решают химики-органики, состоит в поиске новых синтетических путей. Это могут быть методы синтеза, как ранее не известных, так и уже существующих химических соединений. Такие вещества могут быть интересны, как для теоретической, так и прикладной химии. К ним относятся производные азапиренов, которые имеют совершенно уникальное электронное строение, но до последнего времени остаются малоизвестными и, следовательно, малоизученными.



Ряд веществ из небольшого количества полученных представителей этих соединений используются как органические люминофоры, красители, особенно это важно в свете развития в последнее время OLED технологий, вещества, которые обладают высокой биологической активностью.

Нашей научной группой на протяжении последних 8 лет проводились си-стематические исследования в области поиска новых методов пери-аннелирования, что позволило накопить большой опыт в этом направлении. В основе создаваемых методов лежали различные подходы. Ацилирование перимидинов и других азафеналенов системой реагентов, найденной в нашей лаборатории, – 1,3,5-триазины/ПФК. Это позволило разработать простые, одностадийные, общие методы пери-аннелирования различных циклов к феналенам и азафеналенам. Были найдены способы пери-аннелирования карбоциклического, [c,d]пиридинового и пиридазинового ядра. В то же самое время подход не давал возможность разработать методы пери-аннелирования [b,с] пиридинового ядра и других пери-аннелированных соединений, содержащих атом азота, связанный с нафталиновой системой.

Тем не менее, методов, включающих образование в ходе реакции новых связей С-N и С-С с пери-положениями нафталиновой системы, не было. Очевидно, что поиск новых реагентов, позволяющих создавать такие методы, даст возможность существенно расширить арсенал методологии пери-аннелирования. Данные обстоятельства послужили толчком для реализации этой работы.

Работа выполнена в рамках федеральной целевой программы "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009-2013 годы" (грант № 2010-1.2.1-102-020-013) и при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (гранты № 10-03-00193а).

Цель работы. Разработка методов пери-аннелирования [b,c]пиридинового ядра на основе реакции ненасыщенных нитросоединений с азафеналенами в среде полифосфорной кислоты (ПФК).



Задачи исследования.

1. Исследование реакции перимидина и 1,2,3-триазафеналена с ненасыщенными нитросоединениями в относительно «мягких» условиях.

2. Исследование реакции перимидинов с избытком нитростиролов в ПФК.

3. Исследование реакции альдегидов и кетонов перимидинового ряда с ненасыщенными нитросоединениями.

4. Исследование реакции альдегидов и кетонов перимидинового ряда с нитрокетонами;

5. Определение синтетического потенциала 1,8-дигидропиридо [2,3,4-g,h] перимидин-7(6H)-онов.

6. Установление структуры полученных химических соединений.

Научная новизна, теоретическая и практическая значимость.

Исследована реакция перимидинов и 1H-нафто[1,8-d,e][1,2,3]триазина (1,2,3-триазафеналена) с нитростиролами в зависимости от соотношения реагентов, температуры, содержания оксида фосфора(V) в полифосфорной кислоте. Установлено, что реакция перимидинов с нитростиролами в полифосфорной кислоте с 80 %-ным содержание P2O5 при 65-75 оС приводит к пери-аннелированию пиридинового цикла с образованием неизвестных ранее 1,8-дигидропиридо[2,3,4-g,h]перимидин-7(6H)-онов. Выяснено, что в аналогичных условиях из 1H-нафто[1,8-d,e][1,2,3]триазина (1,2,3-триазафеналена) и нитростиролов образуются производные неизвестной ранее гетероциклической системы 1,2,3,6-тетраазапирена - 3,8-дигидропиридо[2',3',4':4,5]нафто[1,8-d,e][1,2,3]триазин-7(6Н)-оны.

Показано, что использование двукратного мольного избытка по отношению к перимидину соответствующего нитростирола, увеличение температуры реакции до 100-110 оС и использование ПФК с 86 %-ным содержанием Р2О5 приводит к образованию неизвестных ранее 7-гидрокси-1,3,6-триазапиренов.

При увеличении температуры до 140-150 оС наблюдается миграция фенильной группы с образованием 7-фенил-1,3,6-триазапиренов. Эта синтетическая последовательность представляет собой неизвестную ранее домино-реакцию: присоединение по Михаэлю – электрофильное ацетамидирование – 1,2-сдвиг фенильной группы – дегидратация. Разработан метод синтеза 8-фенил-7-хлор-1,3,6-триазапиренов, основанный на реакции 8-фенил-7-гидрокси-1,3,6-триазапиренов с хлорокисью фосфора. Показано, что восстановление этих хлорпроизводных цинком в уксусной кислоте приводит к 8-фенил-1,3,6-триазапиренам.

Разработаны методы синтеза 7-нитро-1,3-диазапиренов, основанные на реакции альдегидов и кетонов перимидинового ряда с нитростиролами. Показано, что реакция 1,3,5-триазинов с перимидинами и нитростиролами в полифосфорной кислоте является новой мультикомпонентной реакцией.

В ходе выполнения работы разработаны методы пери-аннелирования [b,c]пиридинового ядра и карбоциклического ядра, содержащего нитрогруппу, к азафеналенам, синтезированы представители двух неизвестных ранее классов гетероциклических соединений.

Методология и методы. Использовались классические методы синтетической органической химии, а также современные физико-химические.

На защиту выносятся.

1. Эффективный метод пери-аннелирования [b,c]пиридинового ядра к перимидинам реакцией с 1H-нафто[1,8-d,e][1,2,3]триазином и нитростиролами или нитроспиртами.

2. Неизвестный ранее домино – процесс, включающий присоединение по Михаэлю непредельных нитросоединений к аренам, внутримолекулярное ацетамидирование нитросоединениями в ПФК по Аксенову, 1,2-сдвиг арильной группы.

3. Методы синтеза ранее неизвестных 7-нитро-1,3-диазапиренов, как, исходя из альдегидов и кетонов перимидинового ряда, так и самих перимидинов.

4. Новые синтетические возможности продуктов пери-аннелирования [b,c]пиридинового ядра - 1,8-дигидропиридо-[2,3,4-g,h]перимидин-7(6H)-онов.

Достоверность полученных результатов. Строение полученных соединений подтверждено с помощью 1H, 13С ЯМР (в том числе COSY и HMQC) и ИК-спектроскопии, данными элементного анализа.

Апробация работы. Отдельные результаты работы докладывались на I и II Международной конференции «Новые направления в химии гетероциклических соединений» (Кисловодск, 2009 г. и Железноводск, 2011 г.); X Международном семинаре по магнитному резонансу (спектроскопия, томография и экология) (Ростов-на-Дону, 2010 г.); II международной конференции «Техническая химия. От теории к практике» (Пермь, 2010 г.); Международной конференции «Advanced Science in Organic Chemistry» (Мисхор, 2010 г.); III Международной конференции «Химия гетероциклических соединений», посвященной 95-летию со дня рождения проф. А.Н. Коста (Москва, 2010 г.); I и II Всероссийской научной конференции с международным участием «Успехи синтеза и комплексообразования» (Москва, 2011, 2012 г.); 54-57 научных конференциях преподавателей и студентов Ставропольского государственного университета, 2009-2012 г.

Публикации1. Основное содержание работы опубликовано в 3 статьях в журналах, рекомендованных ВАК РФ для опубликования основных результатов кандидатских и докторских диссертаций, 1 статье и 7 тезисах докладов международных и всероссийских конференций.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов и списка литературы. Работа изложена на 120 страницах, иллюстрирована 92 схемами, 10 таблицами и 5 рисунками. Библиография содержит 136 литературных ссылок.

В первой главе (литературный обзор) рассмотрены литературные данные по методам синтеза азапиренов. Вторая глава – обсуждение полученных результатов, третья – экспериментальная часть.

Основное содержание работы


1. Синтез 8-арил-1,8-дигидропиридо[2,3,4-g,h]перимидин-7(6H)-онов и 8-арил-3,8-дигидропиридо[2',3',4':4,5]нафто[1,8-d,e][1,2,3]триазин-7(6Н)-онов

Несмотря на достигнутый прогресс при создании методов синтеза аза- и полиазапиренов путем пери-аннелирования различных циклов к азафеналенам о методах пери-аннелирования [b,c]пиридинового кольца практически до наших работ известно не было. Следствием этого обстоятельства недоступными оставались большинство производных 1,3,6-три-, 1,2,3,6-тетраазапиренов и родственных им соединений.

Исключение составляют две статьи, опубликованные сотрудниками нашей лаборатории в 2011 году. Методы, представленные в этих работах, включают ряд серьезных недостатков. В одном из них требуется предварительно вводить функциональные группы в перимидин, в другом – реакция не позволяет получить продукт с высоким выходом. Он составляет 26-41%. Поэтому требуется хроматографическое разделение продуктов реакции, что существенно ограничивает область применения.

Такие обстоятельства побудили нас продолжить исследования в данной области, связанной с разработкой новых подходов к синтезу 1,3,6-триазапиренов и их производных. Задача синтеза этих и подобных им соединений сводится к созданию связи углерод-кольцо и азот-кольцо, иначе говоря, последовательности алкилирования и электрофильного аминирования.

Относительно недавно в нашей лаборатории была найдена новая реакция ацетамидирования аренов алифатическими нитросоединениями в полифосфорной кислоте, которая, как выяснилось, может быть эффективной в случае перимидинов.





Этот метод был взят за основу поиска при создании метода пери-аннелирования.

Мы предположили, что, как и все электронодонорные соединения, перимидины 1а-с будут алкилироваться нитростиролами 2а-с, в результате чего можно ожидать образования нитросоединения 3a-i. Полученные продукты алкилирования 3a-i могут вступать во внутримолекулярную реакцию электрофильного ацетамидирования в соответствии со следующим механизмом:

В результате дифосфорилирования нитроновой кислоты образуются катионы 4a-i, которые путем реакции Вильсмайеровского типа превращаются в промежуточные катионы 5a-i. Последние, в результате отщепления молекулы фосфорной кислоты, образуют оксимы ацеперимидинонов 6a-i.

В качестве альтернативы может быть предложен механизм, включающий генерирование фосфорилированных N-оксидов нитрилов 7a-i или фосфорилированных гидроксамовых кислот 8a-i

4-8 a: R1 = H, R2 = Ph; b: R1= Me, R2 = Ph; c: R1= R2 = Ph; d: R1 = H, R2 = 4-BrC6H4;

e: R1 = Me, R2 = 4-BrC6H4; f: R1 = Ph, R2 = 4-BrC6H4; g: R1 = H, R2 = 4-NO2C6H4;

h: R1 = Me, R2 = 4-NO2C6H4; i: R1 = Ph, R2 = 4-NO2C6H4

Независимо от механизма, в результате таких превращений будут образовываться оксимы ацеперимидинонов 6a-i. Как хорошо известно, в этих условиях (нагревание в ПФК) оксимы вступают в перегруппировку Бекмана, образуя после гидролиза соответствующие амиды, в нашем случае 1,8-дигидропиридо[2,3,4-g,h]перимидин-7(6H)-оны 10a-i.

6, 9, 10 a: R1 = H, R2 = Ph; b: R1 = Me, R2 = Ph; c: R1 = R2 = Ph; d: R1 = H, R2 = 4-BrC6H4; e: R1 = Me, R2 = 4-BrC6H4; f: R1 = Ph, R2 = 4-BrC6H4; g: R1 = H, R2 = 4-NO2C6H4; h: R1 = Me, R2 = 4-NO2C6H4; i: R1 = Ph, R2 = 4-NO2C6H4

Как и предполагалось, реакция перимидинов 1a-c с 1.05 кратным молярным избытком -нитростиролов 2а-с в ПФК при 65-75 оС в течение 5 ч приводит к неизвестным ранее 8-арил-1,8-дигидропиридо[2,3,4-g,h]перимидин-7(6H)-онам 10a-i с выходами 71-84 %. Это единственный пример из известных в настоящее время подобных превращений непредельных нитросоединений, представляющий собой «домино» процесс: алкилирование и внутримолекулярное электрофильное ацетамидирование.

Предшественниками нитростиролов в реакции Henry являются нитроспирты 11а-с.

Во многих случаях отщепление воды от таких соединений представляет собой дополнительную стадию. Это превращение осуществляется, используя ангидриды органических или неорганических кислот.

Мы предположили, что ПФК, которая является реагентом найденной син-тетической последовательности, может выступать в качестве дегидратирующего реагента. Тогда в найденной нами реакции пери-аннелирования пиридинового цикла, вместо нитростиролов 2, можно будет использовать нитроспирты 11, которые являются более доступными.

Действительно, нами было показано, что реакция перимидинов 1a-c с 1.1 кратным молярным избытком 1-арил-2-нитроэтанолов 11а-с в ПФК при 65-75 оС в течение 5 ч приводит к неизвестным ранее 8-арил-1,8-дигидропиридо[2,3,4-g,h]перимидин-7(6H)-онам 10a-c, g-l с выходами 31–67 %

1a: R1 = H; b: R1 = Me; c: R1 = Ph; 11a: R2 = Ph; b: R2 = H; c: R2 = 4-NO2C6H4;

10 a: R1 = H, R2 = Ph; b: R1 = Me, R2 = Ph; c: R1 = R2= Ph; g: R1 = H, R2= 4-NO2C6H4; h: R1 = Me, R2 = 4-NO2C6H4; i: R1 = Ph, R2 = 4-NO2C6H4; j: R1 = R2 = H;

k: R1 = Me, R2 = H; l: R1 = Ph, R2 = H

Затем мы решили распространить этот подход на 1,2,3-триазафенален 12. Оказалось, что эта реакция достаточно эффективна для пери-аннелирования [b,с]пиридинового ядра и к этой гетероциклической системе. Так, в результате реакции 1H-нафто[1,8-d,e][1,2,3]триазина 12 с 1.05 кратным молярным избытком -нитростирола 2а-с в ПФК при 65–70 оС в течение 3 ч образуются производные неизвестной ранее гетероциклической системы 1,2,3,6-тетраазапирена-3,8-дигидропиридо[2',3',4':4,5]нафто[1,8-d,e][1,2,3] триазин-7(6Н)-оны 13a-c.

Далее мы решили определить область применения данной методологии, использовав в качестве исходного 1,2,3-триазафенален 12.

Оказалось, что эта реакция достаточно эффективна для пери-аннелирования [b,c]пиридинового ядра и к такой гетероциклической системе. Выяснилось, в результате реакции 1H-нафто[1,8-d,e][1,2,3]триазина 12 практически с эквимолярным количеством -нитростиролов 2а-с в ПФК при 65–70 оС через 3 ч образуются 3,8-дигидропиридо[2',3',4':4,5]нафто[1,8-d,e][1,2,3]триазин-7(6Н)-оны 13a-c – производные ранее неизвестной гетеро-циклической системы 1,2,3,6-тетраазапирена.

2, 13a: R = Ph; b: R = 4-BrC6H4; c: R = 4-NO2C6H4

Выход составил 23-37 %. Значительное уменьшение выхода, очевидно, является следствием относительно невысокой стабильности 1,2,3-триазафеналена 12 и производных этого гетероциклического соединения в среде полифосфорной кислоты.

Механизм этого превращения, вероятно, аналогичен приведенному выше для перимидинов 1. По всей видимости, как и в предыдущем случае, первой стадией является алкилирование 1,2,3-триазафеналена 12 нитростиролами 2a-c. При этом образуются промежуточные нитросоединения 14a-c. Эти вещества фосфорилируются, после чего в результате реакции Вильсмайеровского типа замыкается пятичленный цикл, образуются интермедиаты 16a-c, и, в результате потери молекулы фосфорной кислоты, происходит образование фосфорилированных оксимов 17a-c. Эти вещества, претерпевая внутримолекулярную перегруппировку Бекмана, дают после обработки реакционной смеси водой производные тетраазапиренов 13a-c:

2, 13-18a: R = Ph; b: R = 4-BrC6H4; c: R = 4-NO2C6H4

Как и в случае перимидинов 1a-c мы показали, что с 1H-нафто[1,8-d,e][1,2,3]триазином 12 можно использовать соответствующие нитроспирты вместо нитростиролов, но тогда выход будет ниже и он составляет 16-19 %.

11, 13 a: R=Ph; с: R= 4-NO2C6H4



Pages:   || 2 |
 

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.