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 | 4 |

Моно- и полиядерные гетероциклические соединения с фрагментами экранированного фенола. синтез и применение

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

АБУ-АММАР ВАЛИД МОЛХЕМ


МОНО- И ПОЛИЯДЕРНЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ С ФРАГМЕНТАМИ ЭКРАНИРОВАННОГО ФЕНОЛА.

СИНТЕЗ И ПРИМЕНЕНИЕ

02.00.03 – Органическая химия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора химических наук

Москва – 2007г.




Работа выполнена в Российском Государственном Университете нефти и газа им. И.М. Губкина

Научные консультанты: доктор химических наук, профессор

доктор химических наук, профессор

Кошелев Владимир Николаевич

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор

Дорогов Михаил Владимирович

доктор химических наук, профессор

Шевелев Святослав Аркадьевич

доктор химических наук, профессор

Шуталев Анатолий Дмитриевич

Ведущая организация: Московский государственный текстильный университет им. А.Н. Косыгина

Защита состоится "__5_" __ноября_____ 2007г. в ______ час. в ауд. _____ на заседании диссертационного совета Д 212.200.12 при Российском Государственном Университете нефти и газа им. И.М. Губкина по адресу: 119991, ГСП-1, Москва В-295, Ленинский проспект, д. 65.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Университета.

Автореферат разослан "____" _____________ 2007г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

к.т.н. доцент Иванова Л.В.





Актуальность темы. Актуальность исследований в области соединений, содержащих фрагменты пространственно-затрудненных (экранированных) фенолов, обусловлена как особенностями их строения и поведения в химических превращениях, так и широким диапазоном их применения в ряде отраслей промышленности, в том числе для решения задач обеспечения жизне­деятельности и здоровья человека.

Пространственно-затрудненные фенолы являются эффективными ингибиторами свободно-радикальных процессов, чем обусловлено их использование для защиты различных органических материалов от окислительной и термической деструкции. Большое значение приобрело использование производных экранированного фенола в качестве антиокислительных компонентов моторных и реактивных топлив, смазочных масел, пищевых продуктов. Соединения этого ряда обладают высоким индексом биологической активности, среди которых найдены высокоэффективные антиоксиданты, малотоксичные противовоспалительные нестероидные средства, антигипертензивные, антиаллергические, кардиологические и антимикробные препараты. Большое значение приобретает использование соединений экранированного фенола как компонентов полимерных и текстильных материалов. Создание эффективных текстильных вспомогательных веществ для модификации и защиты современных волоконных и нетканых материалов от окислительной деструкции, биоповреждений и других негативных воздействий, для создания текстильных изделий специального назначения является актуальной задачей химии и химической технологии в настоящее время.



Вместе с тем, несмотря на достигнутые успехи в этой области химии, на современном этапе развития промышленности новые материалы и технологические процессы требуют создания высокоэффективных препаратов с антиоксидантной активностью, обладающих комплексом утилитарных свойств, что ставит актуальную задачу синтеза и изучения свойств новых представителей ряда пространственно-затрудненных фенолов. Анализ исследований в этой области позволяет утверждать, что наиболее перспективный подход в направлении создания новых материалов состоит в объединении в одной органической молекуле фрагмента экранированного фенола с активными функциональными группами или, что лучше, гетероциклическими соединениями. Результаты некоторых исследований уже подтвердили, что сочетание в молекуле функционально-замещенного фрагмента и пространственно-затрудненной фенольной группы может привести к созданию новых соединений, обладающих комплексом полезных свойств, в том числе проявляющих биологическую активность. На наш взгляд, наиболее актуальное направление развития химии соединений экранированного фенола состоит в разработке методов синтеза полиядерных азотсодержащих гетероциклических соединений, в состав которых входят два и более фрагментов экранированного фенола.

Цель работы заключается в разра­бот­ке общих подходов к синтезу моноядерных и – на их основе - конденсированных азотсодержа­щих гетероциклических соединений с фрагментом экранирован­но­го фенола, а также в поиске веществ с полезными свойствами среди синте­зи­ро­ван­ных сое­ди­нений. В рамках диссертационной работы решались следующие задачи:

1. Разработка ряда общих методов функционализации производных экранированного фенола - синтонов азотсодержащих гетероциклических соединений.

2. Разработка препаративных методов получения моноядерных гетероциклов с фрагментом экранирован­но­го фенола, способных к дальнейшим реакциям пристройки новых циклов.

3. Поиск путей синтеза различных азотсодержащих конденсированных гетероциклических систем с фрагментом экранированного фенола.

4. Поиск путей практического применения полученных соединений.

Постановка задач настоящего исследования обусловлена стремлением к созданию системного подхода в области поиска перспективных промышленных материалов нового поколения на основе экранированных фенолов.

Научная новизна. В ходе выполнения исследования, направленного на синтез и изучение свойств неописанных в литературе моноциклических и конденсированных азотсодержащих гетероциклических соединений с фрагментами экранированного фенола, впервые:

- установлено, что азометины ряда пространственно-затрудненного фенола под действием дииодида самария подвергаются димеризации в вицинальные диамины, содержащие 4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутил-фенильные группировки

- производные пространственно-затрудненного фенола с C=N-группировками (азометины, иминоэфиры, гидразиды, N-ацилгидразоны, семикарбазоны тиосемикарбазоны, дитиокарбазаты) использованы в качестве универсальных синтонов при получении различных азотсодержащих гетероциклических соединений с фрагментами экранированного фенола – производных имидазола, тиазола, оксазола, 1,2,4- и 1,3,4-оксадиазола, 1,2,4-триазола, пиперидина, хиназолина, сим-триазина

- получен ряд аннелированных гетероцикличских систем, содержащих 1 и более фрагментов экранированного фенола

- показано, что 2-имидазолины с фрагментом экранированного фенола подвергаются циклизации в 2,3-дигидропирроло[1,2-a]имидазолы и 2,3,5,6,7,7a- гексагидроимидазо[2,1-b]-окса­золы при взаимодействии с галогенметил­кетонами и оксиранами.

- 1,2,4-триазол-5-тионы с фрагментом экранированного фенола использованы для получения тиазоло[2,3-c]1,2,4-триазолов и 5,6-дигидротиазоло [2,3-c]1,2,4-триазолов, разработан метод встречного синтеза тиазоло[2,3-c]1,2,4-триазолов, исходя из тиазолил-2-гидразина.

- иминоэфиры и их соли с фрагментом экраниро­ванного фенола, использованы для получения конденсированных гетероциклических соединений

- проведены широкие исследования прикладных свойств синтезированных функционально-замещенных и гетероциклических соединений, показана перспективность их применения в качестве эффективных присадок к углеводородным топливам, смазочным маслам, текстильных вспомогательных материалов. Среди полученных гетероциклов с фрагментом экранированного фенола найден ряд видов биологической активности: биоцидная, противовоспалительная, радиопротектроная, противоопухолевая и антилейкимическая, антимутагенная.

Практическая ценность. Разработаны новые препаративные методы получения различных моноциклических и полиядерных азотсодержащих гетероциклов на основе реакционноспособных соединений с фрагментом экраниро­ванного фенола, которые обеспечивают высокий выход и чистоту целевых продуктов. К очевидным достоинствам этих методов следует отнести универсальность, заключающуюся в возможности использования большого числа азотсодержащих синтонов для получения гетероциклов; простые схемы синтеза (2-3 стадии) из доступных исходных веществ; возможность широкой модификации заместителей с целью изменения в желаемом направлении свойств синтезируемых гетероциклов, а также исключительно высокую региоспецифичность реакций. Таким образом, разработка указанных методов открыла новые возможности для направленного синтеза гетероциклических соединений с заранее заданной структурой.

Среди синтезированных в данной работе соединений в результате направленного биоскрининга выявлены вещества, проявляющие высокую антимикробную, противогрибковую, антиоксидантную, противовоспалительную, противоопухолевую, радиопротекторную и антимутагенную активность при умеренной либо низкой токсичности.

В результате проведенных испытаний среди синтезированных гетероциклов выявлены соединения, являющиеся эффективными антиокислительными присадками для реактивных топлив и синтетических смазочных масел, компонентами композиционных присадок для стабилизации компаундированного дизельного топлива и минеральных смазочных масел, полифункциональными присадками к смазочными маслам, маслорастворимыми ингибиторами коррозии, антимикробными присадками к реактивным топливам и смазочным маслам, высокоэффективными защитными присадками, противо­окислительными и биоцидными модификаторами химических волокон.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научном семинаре "Актуальные проблемы применения нефтепродуктов" (Псков, 1998), П Международной конференции "Актуальные проблемы химии и химической технологии" (Иваново, 1999), XI Всероссийской и XII, XV и XVI Международной конференциях "Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии" (Уфа, 1998, 2002; Москва, 1999, 2003), III и V научно-технических конференциях "Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России" Москва, 1999, 2003), Всероссийских научно-технической конференциях «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (ТЕКСТИЛЬ-2002, Москва; ТЕКСТИЛЬ-2003, Москва), II и III Всерос­сий­ских научно-практических конференциях «Нефтегазовые и химические технологии» (Самара, 2001, 2003), VI Республиканской научно-технической конференции "Нефтехимия-2002" (Нижнекамск, 2002), Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов-2003" (Москва), 2-ой Всероссийской научно-практической конференции "Нефтегазовые и химические технологии".

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 22 статьи и тезисы 19 докладов.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 496 страницах машинописного текста, включающего 65 таблиц и 14 рисунков, и состоит из введения, литературного обзора, обсуждения результатов в четырех главах, экспериментальной части, выводов и списка цитированной литературы из 598 наименований.


Основное содержание работы

Синтез функционально-замещенных производных пространственно-

затрудненного фенола

Открытые почти 130 лет назад, азометины (основания Шиффа) в ряду экранированных фенолов до сих пор изучены недостаточно. Поэтому было изучено взаимодействие доступных карбонильных соединений этого типа 4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутил­бензальдегида (2.1) и 4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилацетофенона (2.2) с различными аминами и диаминами, гидразином, тиосемикарбазидом и их производными.

Обычно азометины получают взаимодействием эквимолекулярных количеств карбонильного соединения и первичного амина в спиртовом растворе при умеренном нагревании. Однако в случае гидроксибензальдегида (2.1) оказалось, что в указанных условиях реакция гладко протекает только с алифатическими аминами, бензиламином и 4-амино-2,2,6,6-тетраметилпиперидином - при кипячении эквимолекулярных количеств реагентов в этаноле или пропаноле-2 в течение 4-5 час. Целевые азометины (2.3а-в, и-п) образуются с выходами 74-90%.





Азометины (2.3г-м) получены при кипячении реагентов в толуоле или диоксане в присутствии каталитических количеств уксусной кислоты или п-толуолсульфокислоты в течение 12-14 ч с выходами 72-84 %. Различия в протекании реакций для алифатических и ароматических аминов связаны со снижением основности аминогруппы при переходе от алифатических производных к ароматическим и гетероциклическим и с пониженной реакционной способностью карбонильной группы в альдегиде (2.1). Азометины (2.6) и (2.7) получены с выходами 80-82% при кипячении альдегида (2.1) с 4-аминоморфолином или 4-амино-1,2,4-триазолом в спирте. Бисазометины (2.5а-в) образуются с выходом 74 % при кипячении (2 ч) альдегида (2.1) с гидразингидратом, 1,2-этилендиамином или 1,6-гекса­метилендиамином (молярное соотношение 2:1) в пропаноле-2 в течение 1,5 ч. Не получены бисазометины альдегида (2.1) с 2,6-диаминопиридином, 2,4-диамино-6-фенил- и 2,4-диамино-6-додецил-симм-триазином: несмотря на проведенное варьирование условий реакции (температура, продолжительность процесса, растворитель, количество кислотного катализатора и т.д.), из реакционных смесей были выделены только исходные соединения.

Из 4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилацетофенона (2.2) и гексиламина, бензиламина, п-аминофенола, 2-аминотиазола и 2-аминопиридина с выходами 62-73% синтезированы азометины (2.4а-д ; см. табл. 2.3). Азометины (2.4а,б) получены при кипячении эквимолекулярных количеств реагентов в этаноле (3ч), а азометины (2.4в-д) при длительном (14-16 ч) кипячении в толуоле с каталитическим количеством уксусной кислоты.

Изучено взаимодействие бензальдегида (2.1) и ацетофенона (2.2) с гидразидами -гидроксифенилуксусной (миндальной), 2-фуранкарбоновой (пирослизевой), индолил-3-уксусной, 4-пиридинкарбоновой (изоникотиновой), бензимидазолил-2-уксусной и бензотиазолил-2-тиоуксусной кислот. Установлено, что соответствующие N-ацилгидразоны 4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутил­бензальдегида (2.8а-е) и 4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилацетофенола (2.9а,б) N-ацил-N’-(-R1-4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилбензилиден)гидразины могут быть получены с хорошими выходами при кипячении эквимолекулярных количеств реагентов в пропаноле-2 (5-6 ч) в присутствии каталитических количеств уксусной кислоты.

Конденсация бензальдегида (2.1) с тиосемикарбазидом, 4-фенил –, 4-аллилтиосемикарбазидом в 4-R-тиосемикарбазоны (2.10а-в) также протекает в условиях кислотного катализа с выходами 73-79 % (метод А), а метиловый эфир N-(4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилбензилиден)- дитиокарбазиновой кислоты (2.11) был получен с выходом 86 % в при кипячении эквимолекулярных количеств альдегида (2.1) и метилдитиокарбазата в метаноле в течение 1 ч.

При продолжительном (14-16 ч) кипячении метилового эфира (2.11) с избытком аллиламина, морфолина, 2-аминотиазола или 4-амино-2,2,6,6-тетраметилпиперидина (молярное соотношение 1:2) в бутаноле-1 также получены тиосемикарбазиды 10в-е с выходами 58-66 % (метод Б).

Синтезирован ряд ацилгидразонов (2.13) с одной и двумя группами экранированного фенола на основе гидразида 2-(4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилфенилтио)уксусной кислоты (2.12) и ряда ароматических и гетероциклических альдегидов.

Одним из наиболее изученных химических превращений азометинов является их восстановление до вторичных аминов. В работе исследовано восстановление N-замещенных 4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилбензилиденаминов (2.3б,в,ж,к,м-о) при действии боргидрида натрия в спиртах (метод А), одного из наиболее эффективных и в то же время селективных восстановителей С=N- связи в азометинах различного строения. Установлено, что наиболее целесообразно проводить восстановление азометинов (2.3б,в,ж,к,мо) при кипячении реагентов (молярное соотношение азометин : NaBH4 = 1 : 2) в этаноле в течение 4-5 ч с контролем при помощи ТСХ до исчезновения в реакционной смеси исходного азометина). Целевые N-R-4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилбензиламины (2.14а-ж) образуются с выходами 68-83%. При проведении реакций в метаноле или пропаноле-2 выходы аминов снижаются на 10-15%. Увеличение количества боргидрида натрия до 3-4-х эквивалентов и продолжительности процесса до 6-8 ч не приводит к заметному повышению выходов бензиламинов (2.14а-ж).

Восстановление боргидридом натрия N-(2-гидроксифенил)- (2.3д) и N-(4-гидроксифенил)-4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилбензилиденамина (2.3е) оказались неудачными из реакционных смесей были выделены только исходные азометины (2.3д,е). По-видимому, это связано с тем, что в щелочной среде, которая реализуется в ходе реакции, азометины (2.3д,е) подвергаются таутомерному превращению в соответствующие п- или о- хинонамины, которые инертны по отношению к боргидриду натрия. N-бензил- (2.14б) и N-(2-метоксифенил)-4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутил­бензиламин (2.14в) были также синтезированы с выходами 42-46% каталитическим гидрированием азометинов (2.3в,ж) в присутствии 5% мас. платинового катализатора при атмосферном давлении и температуре 45-500С (1-1,5 ч) в уксусной кислоте (метод Б). Однако при гидрировании азометинов (2.3в,к) в этаноле в присутствии 10% мас. никеля при 400С и давлении 80 атм происходит разложение и сильное осмоление гидрогенизата, из которого не удалось выделить индивидуальные соединения. Восстановлением азометинов (2.3п) и (2.5б) получены производные этилендиамина (2.16) - (2.18) с фрагментами экранированного фенола при атомах азота. Монозамещенный этилендиамин (2.18) был также получен с выходом 55% встречным синтезом алкилированием безводного этилендиамина 4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилбензилхлоридом.

В последние годы бурно развивается применение дииодида самария в качестве мощного агента одноэлектронного переноса. Этот реагент широко используется в восстановительной димеризации карбонильных соединений в виц-диолы, в конденсациях типа пинаколиновой и других.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 

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.