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 |

Внутримолекулярная циклизация 1-s,s-диалкил(арил)–n-(9,10-антрахинон-1-ил)сульфоксимидов в нафто[1,2,3-cd]индол-6(2h)-оны

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

КАРГИНА ОЛЬГА ИВАНОВНА

Внутримолекулярная циклизация

1-S,S-диалкил(арил)N-(9,10-антрахинон-1-ил)сульфоксимидов

в нафто[1,2,3-cd]индол-6(2H)-оны

02.00.03 — органическая химия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата химических наук

Томск 2013

Работа выполнена на кафедре химии в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Красноярский государственный педагогический университет им. В.П. Астафьева»

Научный руководитель: доктор химических наук, профессор

Горностаев Леонид Михайлович

Официальные оппоненты: Юсубов Мехман Сулейман оглы,

доктор химических наук, профессор, Сибирский государственный медицинский университет (г.Томск), кафедра химии, зав. кафедрой

Колесник Василий Дмитриевич, кандидат химических наук, ООО «НИОСТ» (г. Томск), лаборатория нефтехимического синтеза, зав. лабораторией

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«Кемеровский государственный университет»

Защита состоится « 22 » мая 2013 года в 14 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 212.269.04 Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Национальный Исследовательский Томский политехнический университет» по адресу: 634050, Томск, пр. Ленина, 43а, 2-й корпус ТПУ, Малая химическая аудитория.

С диссертацией можно ознакомиться в Научно-технической библиотеке Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Национальный Исследовательский Томский политехнический университет» по адресу: 634050, Томск, ул. Белинского, 55.

Автореферат разослан «___» апреля 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат химических наук, доцент Гиндуллина Т.М.

Общая характеристика работы

Актуальность. Гетероциклические производные хинонов вследствие своеобразия их строения, широкого спектра физических и химических свойств, а также проявления некоторыми из них биологической активности, широко исследуются в российских и зарубежных лабораториях. Особый интерес вызывают 9,10-антрахиноны, конденсированные в положениях 1,9 с пяти- и шестичленными азотистыми гетероциклами. Многие из таких соединений нашли широкое применение в качестве флуоресцентных красителей, биологически активных соединений. В последние годы производные нафто[1,2,3-cd]индол-6(2Н)-она предлагают использовать в качестве компонентов электролюминесцентных композиций. Производные антра[1,9-cd]пиразол-6(2Н)-она много лет используются в качестве противораковых препаратов. Таким образом, наряду с традиционными перспективами использования подобных групп веществ в качестве красителей, азотистые гетероциклические производные 9,10-антрахинонов в настоящее время находят всё новые области и перспективы практического использования. Нафто[1,2,3-cd]индол-6(2Н)-оны обладают комплексом интересных и полезных свойств, однако, их широкому исследованию препятствует невысокая доступность. Поэтому необходимым, на наш взгляд, является поиск простых способов получения таких веществ, а также углубленное изучение их свойств.



Диссертация выполнена на кафедре химии Красноярского государственного педагогического университета им В.П. Астафьева при финансовой поддержке грантов Красноярского государственного педагогического университета им. В.П. Астафьева (2009г – 12-09-1/НШ; 2011г – 01-11-1/НП; 2012г – 01-12-1/НП) и Министерства образования и науки РФ (2009-2011г – рег. № 1.1.08; 2012-2013г – рег. № 3.3999.2011).

Цели работы.

  • Разработка эффективных способов получения нафто[1,2,3-cd]индол-6(2Н)-онов путём 1,9-гетероциклизации 1-S,S-диалкил(арил)-N-(9,10-антрахинон-1-ил)сульфоксимидов.
  • Изучение путей функционализации нафто[1,2,3-cd]индол-6(2Н)-онов с участием пиррольного кольца и карбоциклов.
  • Изучение фотохимических превращений некоторых нафто[1,2,3-cd]индол-6(2Н)-онов.

Научная новизна.

  • Проведено систематическое исследование реакций 6Н-6-оксоантра[1,9-cd]изоксазолов с различными диалкил(арил)сульфоксидами; найдены удобные условия проведения реакций, позволяющие существенно упростить выделение целевых 1-S,S-диалкил(арил)-N-(9,10-антрахинон-1-ил)сульфоксимидов.
  • Впервые показано, что циклизация 1-S,S-диалкил(арил)-N-(9,10-антрахинон-1-ил)сульфоксимидов в нафто[1,2,3-cd]индол-6(2Н)-оны сопровождается образованием сульфиновых кислот. На основании этого предложен механизм гетероциклизации.
  • Впервые установлено, что при внутримолекулярной гетероциклизации 1-S,S-дипропил- и 1-S,S-дибутил-N-(9,10-антрахинон-1-ил)сульфоксимидов образуются не только 1-этил- и 1-пропилнафто[1,2,3-cd]индол-6(2Н)-оны, но и их гидроксилированные по -углеродному атому производные.
  • Впервые показано, что атом хлора или нитрогруппа, находящиеся в положении 4 1-S,S-диметил-N-(9,10-антрахинон-1-ил)сульфоксимида обладают высокой нуклеофильной подвижностью, что позволяет получать целевые функционализированные нафто[1,2,3-cd]индол-6(2Н)-оны в одну технологическую стадию.
  • Впервые разработаны способы функционализации нафто[1,2,3-cd]индол-6(2Н)-онов по пиррольному циклу. Найдено, что нитрогруппа в 1-нитронафто[1,2,3-cd]индол-6(2Н)-онах замещается под действием N-, S-, O-нуклеофилов. Найдено, что аминометилирование нафто[1,2,3-cd]индол-6(2Н)-она протекает по атому азота.
  • Впервые установлено, что 5-арилоксинафто[1,2,3-cd]индол-6(2Н)-оны обладают фотохромными свойствами. При облучении этих веществ монохроматическим светом с длиной волны 365 нм (436 нм) образуются фотоиндуцированные формы, которым на основании квантовохимических расчётов и спектральных данных приписана структура 6-арилоксинафто[1,2,3-cd]индол-5(2Н)-онов. Обнаружено, что 6-арилоксинафто[1,2,3-cd]индол-5(2Н)-оны при облучении светом с длиной волны 546 нм изомеризуются в исходные 5-арилоксинафто[1,2,3-cd]индол-6(2Н)-оны. Впервые установлено, что фотохромизм данных соединений реализуется только в отсутствие кислорода.

Практическая значимость.

    1. Предложен удобный способ получения и выделения 1-S,S-диалкил(арил)-N-(9,10-антрахинон-1-ил)сульфоксимидов.
    2. Предложен способ получения функционализированных по карбоциклу нафто[1,2,3-cd]индол-6(2Н)-онов.
    3. Разработаны способы получения функционализированных нафто[1,2,3-cd]индол-6(2Н)-онов по гетерокольцу путём нуклеофильного замещения нитрогруппы, находящейся в положении 1, а также путём аминометилирования по атому азота. Полученные продукты перспективны для испытания их биологической активности.

Апробация работы. Результаты настоящей работы были представлены на международной конференции по химии «Основные тенденции развития химии в начале XXI века» (Санкт-Петербург, 2009); «Всероссийской конференции по органической химии, посвящённой 75-летию со дня основания Института органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН» (Москва, 2009); International Symposium «Advanced Science in Organic Chemistry» (Mischor, 2010); XIV молодежной конференции по органической химии (Екатеринбург, 2011); International conference «Current Topics in Organic Chemistry» (Novosibirsk, 2011); II Всероссийской научной конференции (с международным участием) «Успехи синтеза и комплексообразования» (Москва, 2012).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 статьи, материалы 8 докладов, тезисы 5 докладов.

Объем и структура диссертации. Работа изложена на 128 страницах машинописного текста, содержит 17 рисунков. Состоит из введения, литературного обзора, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов, списка цитируемой литературы (102 ссылки) и приложений.

Положения, выносимые на защиту.

  1. Удобный способ получения и выделения 1-S,S-диалкил(арил)-N-(9,10-антрахинон-1-ил)сульфоксимидов из 6Н-6-оксоантра[1,9-cd]изоксазолов.
  2. Синтез нафто[1,2,3-cd]индол-6(2Н)-онов внутримолекулярной циклизацией 1-S,S-диалкил(арил)-N-(9,10-антрахинон-1-ил)сульфоксимидов; полученные экспериментальные данные о механизме изученной гетероциклизации.
  3. Функционализация нафто[1,2,3-cd]индол-6(2Н)-онов и некоторых их предшественников.
  4. Фотоперегруппировка 5-арилоксинафто[1,2,3-cd]индол-6(2Н)-онов в 6-арилоксинафто[1,2,3-cd]индол-5(2Н)-оны.

Основное содержание работы

1. Синтез 1-S,S-диалкил(арил)-N-(9,10-антрахинон-1-ил)сульфоксимидов

Нагреванием 6Н-6-оксоантра[1,9-cd]изоксазолов (1а-ж) с диалкил(арил)сульфоксидами получен ряд 1-S,S-диалкил(арил)-N-(9,10-антрахинон-1-ил)сульфоксимидов (2а-м).

В случае использования ДМСО в качестве реагента реакцию проводили в его избытке; с другими сульфоксидами – в тетраметиленсульфоне, о-дихлорбензоле. Обнаружено, что в качестве побочных продуктов при использовании диалкил(арил)сульфоксидов получаются 1-аминоантрахиноны (3а-ж):

По-видимому, сульфоксимиды (2а-м) получаются путём расщепления изоксазольного цикла с образованием нитрена. Нитрен, находясь в синглетном состоянии, захватывает пару электронов атома серы и даёт сульфоксимиды (2а-м). В результате интеркомбинационной конверсии синглетного нитрена в триплетный и последующего дегидрирования сульфоксида образуются 1-аминоантрахиноны (3а-ж):

Данные предположения были подтверждены в отдельно проведённых опытах. При кипячении изоксазолантрона () с ДМСО в о-дихлорбензоле 1-аминоантрахинон () практически не образовывался, в то время как при кипячении соединения () с ДМСО в бромбензоле получалось около 12% 1-аминоантрахинона ().

Найдено, что удобным растворителем для проведения реакции (12) и облегчения выделения целевых сульфоксимидов (2а-м) оказался тетраметиленсульфон. Использование этого растворителя позволяет после завершения реакции (12) отделить 1-аминоантрахиноны (3а-ж) путём разбавления реакционной массы уксусной кислотой и обработкой нитрозилсерной кислотой. При этом 1-аминоантрахиноны (3а-ж) отделяются в виде водорастворимых продуктов их диазотирования. Таким образом, сульфоксимиды (2а-м) были выделены с высоким выходом без хроматографической очистки.

Таблица 1. Результаты реакций 6Н-6-оксоантра[1,9-cd]изоксазолов с дилкил(арил)сульфоксидами

№ п/п Субстрат Продукт Время реакции, мин Выход, % Температура плавления, оС
1 * 60 81 150-151
2 * 150 71 185-187
3 * 120 88 197-199
4 60 78 168
5 150 83 162
6 * 60 94 261-262
7 120 84 232
8 90 66 170-171
9 180 67 119-121
10 120 70 128-129
11 210 68 102-103
12 210 68 78-79
13 60 68 129-130




*-получены по известной методике

2. 1,9-Гетероциклизация 1-S,S-диалкил(арил)-N-(9,10-антрахинон-1-ил) сульфоксимидов в нафто[1,2,3-cd]индол-6(2Н)-оны

Сульфоксимиды (2а-д, ж, з, и, к) при кипячении в тетрагидрофуране в присутствии метилата натрия превращаются в нафто[1,2,3-cd]индол-6(2Н)-оны (пирролантроны) (4а-з):

Для получения аргументов, позволяющих установить механизм циклизации (24) нами выделены побочные продукты. Так, при гетероциклизации соединения () помимо нафто[1,2,3-cd]индол-6(2Н)-она () была выделена и идентифицирована натриевая соль п-толуолсульфиновой кислоты (5) с выходом 76%. На основании этих данных предложен следующий маршрут данной гетероциклизации:

Тиазин (А), при проведении циклизации (), хроматографически не был обнаружен, вероятно, из-за высокой активности.

Несколько иначе протекала гетероциклизация 1-S,S-дипропил- () и 1-S,S-дибутилсульфоксимидов (). В результате кипячения в тетрагидрофуране в присутствии метилата натрия наряду с ожидаемыми 1-этил- () и 1-пропилпирролантронами () образовывались 1-(1-гидроксиэтил)- () и 1-(1-гидроксипропил)пирролантроны (). Причем соотношение продуктов (6, 7) составляло 3:1, соответственно.

Проведение данной гетероциклизации как в присутствии кислорода воздуха, так и в аргоне не влияло на соотношение продуктов (6, 7). Кроме того, многочасовое кипячение пирролантронов (, б) в условиях циклизации (MeONa, ТГФ) не приводило к их гидроксилированию по -метиленовой группе. На основании данных результатов мы полагаем, что появление гидроксильной группы в положении 1 может быть объяснено внутримолекулярным окислением интермедиата (Б). В таком случае побочным продуктом, получающимся при циклизации (, м6, 7) может быть соответствующая алкилсульфеновая кислота. Хромато-масс-спектрометрическим методом установлено, что при превращении дибутилсульфоксимида () наряду с главными продуктами (, ) образуется дибутилдисульфид, который очевидно получается в результате термического диспропорционирования бутилсульфеновой кислоты.

Таблица 2. Результаты гетероциклизации 1-S,S-диалкил(арил)-N-(9,10-антрахинон-1-ил)сульфоксимидов в нафто[1,2,3-cd]индол-6(2Н)-

№ п/п Субстрат Продукт Время реакции, мин Выход, % Температура плавления, оС
1 * 5 95 251-252
2 * 10 94 312-314
3 90 84 281-282
4 90 98 283-284
5 60 85 >320
6 20 86 317-318
7 20 91 251-252
8 30 84 296-298
9 60 79 345
10 20 66 25 244 278
11 30 73 23 205 255


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.