WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

На правах рукописи

Полоник Никита Сергеевич

СИНТЕЗ 6,7-ЗАМЕЩЕННЫХ 3-АМИНО-2-ГИДРОКСИНАФТАЗАРИНОВ И ИХ ТРАНСФОРМАЦИЯ В ПРИРОДНЫЕ ПИГМЕНТЫ МОРСКИХ ЕЖЕЙ И ИХ АНАЛОГИ

02.00.03 – органическая химия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Владивосток–2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Тихоокеанском институте биоорганической химии им. Г.Б. Елякова ДВО РАН

Научный консультант: кандидат химических наук, старший научный сотрудник Полоник Сергей Георгиевич

Официальные оппоненты: Каминский Владимир Абрамович доктор химических наук, профессор, Дальневосточный федеральный университет, профессор кафедры органической химии Школы естественных наук.

Горностаев Леонид Михайлович доктор химических наук, профессор, Красноярский педагогический университет им. В.П. Астафьева, заведующий кафедрой химии.

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН

Защита состоится «1» июня 2012 г. в 1200 часов на заседании диссертационного совета Д 005.005.01 при Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Тихоокеанском институте биоорганической химии им. Г.Б. Елякова ДВО РАН по адресу: 690022, г. Владивосток, проспект 100 лет Владивостоку, 159, ТИБОХ ДВО РАН. Факс: (423) 231-40-50, e-mail:

dissovet@piboc.dvo.ru

С диссертацией можно ознакомиться в филиале Центральной научной библиотеки ДВО РАН (г. Владивосток, проспект 100 лет Владивостоку, 159, ТИБОХ ДВО РАН).

Текст автореферата размещен на сайте совета http://www.piboc.dvo.ru Автореферат разослан 27 апреля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, к.б.н. Черников О.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Морские ежи Scaphechinus mirabilis, Strongylocentrotus nudus являются богатыми источниками гидроксилированных нафтохинонов, в основном ряда нафтазарина (5,8-дигидрокси-1,4-нафтохинона). На основе одного из них - эхинохрома в ТИБОХ им. Г.Б. Елякова ДВО РАН создан лекарственный препарат ГистохромR для лечения инфаркта миокарда, травм и ожогов глаз. Однако, широкое применение ГистохромаR затруднено вследствие ограниченности запасов сырья, трудностей его добычи и больших экономических затрат, связанных с получением фармакопейного эхинохрома. Единственным вариантом удовлетворения потребностей медицины в эхинохроме является его полный органический синтез. Кроме того, синтез позволяет получать и другие пигменты этой группы для последующего исследования их биологической активности. В лаборатории органического синтеза природных соединений ТИБОХ уже свыше 20 лет ведутся работы по синтезу полигидроксилированных нафтазаринов, в основе которых лежит формирование нафтазаринового ядра путем циклоацилирования замещенных п-гидрохинонов дихлормалеиновым ангидридом c последующим замещением атомов хлора на метоксилы системой реагентов CsF/MeOH/Al2O3. В ходе проведения этих исследований были синтезированы различные замещенные 2,3-дихлорнафтазарины, представляющие самостоятельный интерес в качестве субстратов для превращения их в различные природные и синтетические соединения с полезными свойствами.

Помимо гидроксилированных нафтазаринов из морского ежа Scaphechinus mirabilis недавно были выделены первые природные аминогидроксинафтазарины – азотистые аналоги эхинохрома – эхинамины А и В. Встречный синтез эхинаминов позволил подтвердить их структуру, получить образцы этих соединений и установить наличие у них выраженных антиоксидантных свойств.

Цель работы. Основной целью диссертационной работы являлась разработка нового подхода к синтезу природных эхинаминов А и В, и их аналогов – 6,7-замещенных 3-амино-2-гидроксинафтазаринов из доступных 2,3-дихлорнафтазаринов, а также метода кислотно-катализируемой трансформации 6,7-замещенных 3-амино-2-гидроксинафтазаринов в природные 6,7-замещенные 2,3-дигидроксинафтазарины и родственные им соединения. Для достижения поставленных целей необходимо было решить следующие задачи: изучить взаимодействие 6,7-замещенных 2,3-дихлорнафтазаринов с нитритом натрия, синтезировать серию 6,7-замещенных 2-гидрокси-3-нитронафтазаринов, установить строение вновь полученных соединений и оптимизировать условия их синтеза.

Исследовать восстановление нитрогруппы 6,7-замещенных 2-гидрокси-3нитронафтазаринов, разработать удобные методы получения эхинаминов А и В.

Разработать эффективный метод конверсии 6,7-замещенных 3-амино-2гидроксинафтазаринов в 6,7-замещенные 2,3-дигидроксинафтазарины и синтезировать этим методом природные спиназарины, эхинохром и их аналоги.

Научная новизна. Впервые систематически изучено взаимодействие 6,7замещенных 2,3-дихлорнафтазаринов с нитритом натрия в различных условиях и показано, что эта реакция приводит к образованию 6,7-замещенных 2-гидрокси-3нитронафтазаринов. Синтезирована группа ранее неизвестных 6,7-замещенных 2гидрокси-3-нитронафтазаринов. Исследовано восстановление нитрогруппы 6,7замещенных 2-гидрокси-3-нитронафтазаринов различными реагентами. Разработан четырехстадийный способ синтеза эхинаминов А и В, в котором исходят из доступного 6-гидрокси-2,3-дихлор-7-этилнафтазарина.

Установлено, что взаимодействие 7-алкил-6-гидрокси-2,3-дихлорнафтазаринов с нитритом натрия в диметилформамиде протекает региоселективно и приводит к 7алкил-2,6-дигидрокси-3-нитронафтазаринам. На основе этой реакции осуществлен двухстадийный препаративный способ синтеза эхинамина А и его метильного гомолога.

Разработан удобный способ конверсии 6,7-замещенных 3-амино-2-гидроксинафтазаринов в природные 6,7-замещенные 2,3-дигидроксинафтазарины и их аналоги.

Практическая ценность работы. В ходе проведения исследования был разработан четырехстадийный способ синтеза эхинаминов А и В – природных пигментов морского ежа Scaphechinus mirabilis, обладающих высокой антиоксидантной активностью. Разработан двухстадийный препаративный метод синтеза эхинамина А. Получены две новые ранее неизвестные группы соединений: 2гидрокси-3-нитронафтазарины и 3-амино-2-гидроксинафтазарины, структурные аналоги эхинаминов А и В. Предложен и разработан общий эффективный способ синтеза 6,7-замещенных 2,3-дигидроксинафтазаринов из 2,3-дихлорнафтазаринов, использующий доступные и дешевые реагенты. На основе данного способа осуществлен синтез спиназарина, этилспиназарина и эхинохрома – пигментов морского ежа Scaphechinus mirabilis, а также метилспиназарина – пигмента бактерий рода Streptomyces. Синтезированы 2,3-дигидрокси-6-метокси-7-этилнафтазарин и 2,3дигидрокси-6-хлор-7-этилнафтазарин – вещества, необходимые в качестве стандартов для контроля качества в производстве синтетического фармакопейного эхинохрома.

Апробация работы. Результаты исследований по теме диссертации были представлены в виде устных докладов на XII Всероссийской школе-конференции по актуальным проблемам химии и биологии, 7-14 сентября 2009 г, г. Владивосток, XII Молодежной конференции по органической химии, 7-11 декабря 2009 г, г. Суздаль.

Публикация результатов исследования. Содержание диссертации изложено в трех статьях, одном патенте и в четырех тезисах докладов в сборниках трудов научных конференций.

Структура диссертации. Диссертация изложена на 104 страницах машинописного текста, содержит 48 схем, 5 таблиц и состоит из введения, литературного обзора, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов и списка использованных источников (152 ссылки). Во введении приводится обоснование актуальности исследования, сформулирована его цель и полученные результаты. Литературный обзор посвящен описанию основных подходов получения 6,7-замещенных 2,3-дигидроксинафтазаринов на примере эхинохрома, нахождению в природе производных аминобензо- и аминонафтохинонов, методам синтеза аминонафтазаринов и родственных аминонафтохинонов.

Благодарности. Автор выражает благодарность своему научному руководителю к.х.н. Полонику С.Г. за помощь в работе; сотрудникам ТИБОХ им. Г.Б. Елякова ДВО РАН к.х.н. Денисенко В.А., к.ф.-м.н. Глазунову В.П., к.х.н. Дмитренку П.С., Моисеенко О.П. за запись ЯМР-, ИК-, и масс-спектров. Автор выражает благодарность организациям, оказавшим финансовую поддержку данной работы:

Фонду содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (программа У.М.Н.И.К. проект № 10240) и Международному научно-техническому центру, проект № 4009.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Полигидроксилированные нафтохиноны ряда нафтазарина (5,8-дигидрокси-1,4нафтохинона) 1 – широко распространенная в природе группа соединений, представители которой выделены из растений, грибов, микроорганизмов и животных.

К таким веществам относятся природные пигменты спиназарины 2-4, эхинохром 5 и спинохромы 6, 7. Нафтазарины 2, 4-7 были выделены ранее из морских ежей и являются хорошо изученной группой природных соединений. Бактерии рода Streptomyces продуцируют метилспиназарин 3. Эхинохром 5 является действующим началом препарата ГистохромR, использующегося в медицине для лечения инфаркта миокарда, травм и ожогов глаз. Уникальными представителями природных аминонафтазаринов являются эхинамины A и B 8, 9, недавно выделенные сотрудниками ТИБОХ ДВО РАН из плоского морского ежа Scaphechinus mirabilis (Рис. 1).

Рисунок OH O OH O OH O R2 OH R2 OH R1 OH R1 NHOH O OH O OH O 2 R1=R2=H (спиназарин) 8 R1=OH; R2=Et (эхинамин A) 3 R1=Me; R2=H (метилспиназарин) 9 R1=Et; R2=OH (эхинамин B) 4 R1=Et; R2=H (этилспиназарин) 5 R1=OH; R2=Et (эхинохром) 6 R1=OH; R2=H (спинохром D) 7 R1=R2=OH (спинохром E) Для синтеза эхинаминов и структурно родственных аминогидроксинафтазаринов нами была предложена схема получения 3-амино-2-гидроксинафтазаринов, основанная на реакции нуклеофильного замещения атомов хлора в доступных 6,7-замещенных 2,3-дихлорнафтазаринах нитритом натрия (Схема 1).

Схема OH O OH O OH O OH O R2 Cl R2 OH R2 OH R2 OH [H] H+ NaNOR1 Cl R1 NO2 R1 OH R1 NHOH O OH O OH O OH O Эта схема позволяет уже на первой стадии ввести в нафтазариновое ядро одновременно, как гидроксильную, так и нитро функции. Дальнейшее восстановление нитрогруппы в 2-гидрокси-3-нитронафтазаринах открывает путь к 3амино-2-гидроксинафтазаринам, которые, в свою очередь, могут быть конвертированы в практически полезные 2,3-дигидроксинафтазарины.

Хотя о взаимодействии 2,3-дихлор-1,4-нафтохинона с нитритом натрия впервые сообщалось еще в XIX веке, мы не нашли в литературе работ, описывающих подобное взаимодействие в ряду хлорзамещенных нафтазаринов. Ввиду отсутствия других методов получения 2-гидрокси-3-нитронафтазаринов сведения о свойствах этой группы веществ также были неизвестны.

1. Взаимодействие 2,3-дихлорнафтазарина с нитритом натрия.

Синтез 2,3-дигидроксинафтазарина (спиназарина) Первым этапом наших исследований стало изучение взаимодействия модельного 2,3-дихлорнафтазарина 10 с нитритом натрия в различных условиях и оптимизация синтеза целевого 2-гидрокси-3-нитронафтазарина 11. Кроме того, на этом субстрате мы хотели проверить принципиальную осуществимость предложенной нами схемы получения 3-амино-2-гидроксинафтазаринов и их трансформации в 2,3дигидроксинафтазарины на примере синтеза природного пигмента спиназарина 2.

Специфической особенностью нитрит аниона NO2, который применяется для введения нитрогруппы в хиноидное ядро, является его амбидентность, то есть способность участвовать в реакции замещения как в качестве N-нуклеофила, так и в качестве O-нуклеофила. При атаке реакционного центра атомом азота образуется нитросоединение, а при атаке атомом кислорода происходит образование неустойчивого нитрозоэфира, который в дальнейшем превращается в гидроксипроизводное. Взаимодействие модельного 2,3-дихлорнафтазарина 10 с нитритом натрия представлено на схеме 2. Взаимодействие 2,3-дихлорнафтазарина с нитритом натрия, как и ожидалось, привело к образованию смеси двух продуктов реакции: 2-гидрокси-3-нитронафтазарина 11 (80%) и 2-гидрокси-3-хлорнафтазарина 12 (3%).

Путь образования обоих продуктов реакции показан на схеме 2. В результате атаки нитрит-аниона на 2,3-дихлорнафтазарин происходит замещение атома хлора на нитрогруппу, и образуется интермедиат А. На следующей стадии нитрит анион выступает в роли О-нуклеофила и замещает атом хлора в интермедиате А, что в результате дает Схема OH O OH O OH O OH O Cl O-N=O O-N=O Cl NaNONaNONaNO- NaCl - NaCl - NaCl Cl Cl NO2 NOOH O OH O OH O OH O B D A NaNO2 -N2ONaNO2 - N2OOH O OH O OH O ONa OH OH HCl NO2 - NaCl NO2 Cl OH O OH O OH O C нитрозоэфир B. Под действием избытка нитрита натрия нестабильный нитрозоэфир B распадается и образуется натриевая соль гидроксинитронафтазарина С. Последующая обработка промежуточного соединения С соляной кислотой дает целевой 2-гидрокси3-нитронафтазарин 11. В том случае, когда нитрит анион взаимодействует на первой стадии с 2,3-дихлорнафтазарином, как О-нуклеофил, образуется нитрозоэфир D, который, распадаясь, превращается в гидроксихлорнафтазарин 12.

Схема 2 показывает, что при введении в нафтазариновое ядро нитрогруппы (интермедиат А), соседний атом хлора становится активным к нуклеофильному замещению и легко взаимодействует с нитрит анионом, как с O-нуклеофилом, а в случае образования нитрозоэфира D атом хлора остается неактивным к дальнейшему замещению. Полученные нами экспериментальные данные и наблюдения за ходом реакции хорошо согласуются с приведенной выше схемой 2. Для эффективной конверсии 2,3-дихлорнафтазарина 10 в 2-гидрокси-3-нитронафтазарин 11 необходимо было использовать как минимум трехкратный молярный избыток нитрита натрия. Мы нашли, что оптимальным является соотношение 5-6 моль нитрита натрия на 1 моль дихлорнафтазарина. После удаления растворителей остаток обрабатывали концентрированной соляной кислой для превращения соли гидроксинитронафтазарина С в целевой 2-гидрокси-3-нитронафтазарин 11. В продуктах реакции помимо 2-гидрокси-3-нитронафтазарина 11 был найден также 2гидрокси-3-хлорнафтазарин 12 (3%). Строение 2-гидрокси-3-нитронафтазарина было установлено методами ЯМР-, ИК-спектроскопии и масс-спектрометрии.

В спектре ЯМР Н 2-гидрокси-3-нитронафтазарина 11, записанном в СDCl3, в области слабого поля при 11.60 и 12.30 м.д. наблюдали сигналы протонов -ОН групп, при 7.33 и 7.40 м.д. – дублеты сигналов ароматических протонов. Сигнал -ОН группы в спектре ЯМР Н проявлялся в области слабого поля в виде широкой диффузной полосы и перекрывался сингалами -ОН групп. В ИК-спектре при 33см-1 наблюдалась характеристическая полоса поглощения -гидроксильной группы.

Карбонильные группы нафтазаринового ядра поглощали при 1620 см-1. Наличие нитрогруппы подтверждено присутствием в ИК-спектре полос колебаний нитрогруппы при 1546 и 1321 см-1. Масс-спектр и масс-спектр высокого разрешения подтверждали брутто-формулу C10H5NO7, предложенную для 2-гидрокси-3нитронафтазарина. Побочный продукт реакции – 2-гидрокси-3-хлорнафтазарин был выделен, его структура была установлена методами ЯМР- и ИК-спектроскопии и масс-спектрометрии и сравнением с заведомым образцом.

К началу наших исследований было известно, что 2,3-дихлор-1,4-нафтохинон реагирует с нитритом натрия при кипячении в водном растворе этанола. Успешно применив эти условия для конверсии 2,3-дихлорнафтазарина 10 в 2-гидрокси-3нитронафтазарин 11, мы обнаружили, что 2-гидрокси-3-нитронафтазарин 11 очень хорошо растворим в воде и его выделение из реакционной массы связано с большими трудностями (Опыт 1). Он удовлетворительно экстрагировался этилацетатом из водного раствора лишь при подкислении до рН=1 и высаливании хлоридом натрия. В связи с этим, мы провели поиск оптимальных условий замещения атомов хлора на модельном 2,3-дихлорнафтазарине 10. Результаты наших опытов представлены в таблице 1.

Как видно из данных табл. 1, 2,3-дихлорнафтазарин 10 не реагировал с нитритом натрия в ацетоне при кипячении в течение 3 часов (Опыт 2). В диметилформамиде реакция полностью завершалась при комнатной температуре за 1 час, но выход нитронафтазарина 11 после упаривания ДМФА составил всего 45% (Опыт 3). В этом опыте было отмечено появление полярных продуктов разложения нитронафтазарина после подкисления реакционной смеси. При проведении реакции в ацетонитриле в течение 2 часов конверсия исходного 2,3-дихлорнафтазарина в 2-гидрокси-3нитронафтазарин не превышала 20%, а выход 2-гидрокси-3-нитронафтазарина составил 15% (Опыт 4). По видимому, этот результат можно объяснить плохой растворимостью нитрита натрия в ацетонитриле.

Таблица 1. Условия и результаты реакции 2,3-дихлорнафтазарина (1.0 ммоль) с нитритом натрия (5.0 ммоль) в протонных и апротонных растворителях Выход (%) Опыт Растворитель, Время Нитрохинон Гидроксихлор Возврат № (объем, мл) реакции, хинон 12 исходного час хинона 1 Этанол-вода(1:1 v/v, 20мл) 1 80 3 2 Ацетон1 (20 мл) 3 н/р2 0 3 ДМФА (10 мл)3 1 45 - 4 Ацетонитрил1 2 15 - (20мл) 5 Этанол1 (20 мл) 1 75 3 6 МеОН1 (20 мл) 1 80 3 7 Ацетон-МеОН(1:1 v/v, 30мл) 1 87 3 1 2 Кипячение с обратным холодильником. Исходный хинон не реагировал. Реакцию проводили при 25С.

Взаимодействие 2,3-дихлорнафтазарина 10 с нитритом натрия при кипячении в этаноле и метаноле приводило к 2-гидрокси-3-нитронафтазарину 11 с выходами 75 и 80%, соответственно (Опыты 5, 6). Наилучшие результаты были получены при использовании в качестве реакционной среды метанола, этанола и бинарной системы ацетон-метанол. Применение бинарной системы ацетон-метанол (1:1 v/v), в которой хорошо растворялся как исходный дихлорнафтазарин, так и нитрит натрия, позволило поднять выход нитрохинона до 87% (Опыт 7). Подобрав оптимальные условия для синтеза гидроксинитронафтазарина, мы приступили к восстановлению нитрогруппы в 2-гидрокси-3-нитронафтазарине 11.

Наша первоначальная идея состояла в том, чтобы восстановить нитрохинон с помощью классического метода восстановления, основанного на кипячении нитросоединений в минеральных кислотах в присутствии порошка железа. Мы рассчитывали, что образовавшийся 3-амино-2-гидроксинафтазарин 13 в условиях кислотного катализа будет легко превращаться в спиназарин 2. Успешное осуществление сочетанного восстановления/кислотно-катализируемой трансформации позволило бы синтезировать спиназарин 2 непосредственно из 2гидрокси-3-нитронафтазарина 11 без выделения промежуточного 3-амино-2гидроксинафтазарина 13 (Схема 3).

Схема OH O OH O OH O OH OH OH Fe/H2SO4 H+ NOOH NHOH O OH O OH O С этой целью раствор 2-гидрокси-3-нитронафтазарина 11 в 30% водной H2SOперемешивали с порошком железа при 100С в течение 4 часов, контролируя ход процесса путем отбора проб и их анализа ТСХ с заведомым образцом спиназарина 2.

К сожалению, мы наблюдали образование объемного осадка солей железа, который содержал непрореагировавший исходный нитрохинон 11, аминогидроксинафтазарин 13, следовые количества спиназарина 2 и полярные продукты их разложения.

Разделение реакционной массы методом препаративной ТСХ (ПТСХ) было крайне затруднено вследствие наличия в ней солей и оксидов железа, образующих комплексы с нафтазаринами. В результате нам удалось выделить из продуктов реакции аминогидроксинафтазарин 13 (~50%) и следовые количества спиназарина (~2%).

Потерпев неудачу при сочетанном восстановлении/кислотно-катализируемой трансформации нитронафтазарина в кислой среде, мы применили для восстановления нитрогруппы дитионит натрия. Учитывая хорошую растворимость исходного нитрохинона и дитионита натрия в воде, восстановление проводили путем постепенного прибавления Na2S2O4 к водному раствору нитронафтазарина.

Нерастворимый в воде аминонафтазарин 13 выпадал в осадок по мере образования и был выделен фильтрованием. Мы обнаружили, что взаимодействие 2-гидрокси-3нитронафтазарина 11 с 4.5 моль дитионита натрия в течение часа дает не только целевой 3-амино-2-гидроксинафтазарин 13 с выходом 78%, но и продукт восстановления двойной связи аминохинона – дигидроамин 14 (10%) (Схема 4). Наши попытки получить исключительно аминохинон 13 путем уменьшения количества добавляемого дитионита натрия привели к смеси исходного нитрохинона 11 (11 %), аминонафтохинона 13 (52 %) и дигидроамина 14 (5%).

Строение 3-амино-2-гидроксинафтазарина 13 было установлено методами ЯМР-, ИК-спектроскопии и масс-спектрометрии. В ИК-спектре соединения 13 в области 3512-3399 см-1 наблюдали полосы поглощения валентных колебаний амино- и гидроксильной групп нафтазарина. Деформационные колебания аминогруппы проявлялись в виде интенсивной полосы поглощения при 1563 см-1. Карбонильные группы нафтазаринового ядра имели максимум поглощения при 1600 см-1. В спектре ЯМР 1Н, записанном в CDCl3, при 12.03 и 11.92 м.д. наблюдали сигналы протонов ОН групп, два дублета ароматических протонов при 7.14 и 7.10 м.д. с КССВ 9.4 Гц.

Сигнал -гидроксильной группы наблюдался в виде уширенного однопротонного синглета при 6.40 м.д., а сигнал аминогруппы – как уширенный двухпротонный синглет при 4.78 м.д. Масс-спектр и масс-спектр высокого разрешения также подтверждают брутто-формулу C10H7NO5, соответствующую 3-амино-2гидроксинафтазарину 13.

Схема OH O O OH OH O OH OH OH Na2S2O+ NO2 H2O NHNHOH O O OH OH O 14 (10%) 11 13 78% При кипячении 3-амино-2-гидроксинафтазарина 13 в 30% растворе серной кислоты в течение 1.5-2 часов с выходом 80% был получен спиназарин 2, полностью идентичный природному образцу. Таким образом, мы показали, что предложенная нами схема может быть использована как для получения 3-амино-2гидроксинафтазаринов, так и для синтеза природных 2,3-дигидроксинафтазаринов и их аналогов.

2. Взаимодействие 6,7-замещенных 2,3-дихлорнафтазаринов с нитритом натрия В ходе работ по синтезу эхинохрома и других природных нафтазариновых пигментов в лаборатории органического синтеза ТИБОХ ДВО РАН были разработаны методы получения, и синтезирована большая коллекция 6,7-замещенных 2,3-дихлорнафтазаринов 15-29. Недавно было установлено, что 6-гидрокси- и 6алкоксидихлорнафтазарины способны региоселективно взаимодействовать с азидом натрия. Полученные в результате этой реакции азидонафтазарины были в дальнейшем использованы для синтеза эхинамина А. Мы предполагали, что 6гидрокси и 6-алкоксидихлорнафтазарины также селективно будут реагировать и с нитритом натрия, что позволит нам получить соответствующие гидроксинитронафтазарины - полупродукты в синтезе эхинаминов.

При кипячении 6,7-замещенных 2,3-дихлорнафтазаринов 15-27 в течение 2.часов с пятикратным мольным избытком нитрита натрия в смеси метанол-ацетон (1:1v/v) с выходами 65-92% были получены 6,7-замещенные 2-гидрокси-3нитронафтазарины 30a,b-42a,b (Таблица 2). Для дихлорнафтазаринов 18, 20, с R1=R2, получили индивидуальные 2-гидрокси-3-нитронафтазарины 33, 35, а для остальных хинонов, имеющих разные заместители в бензоидном ядре (R1R2), были получены трудноразделимые смеси изомеров 30a,b-32a,b, 34a,b, 36a,b-42a,b. Соотношение региоизомеров для нитрохинонов с алкоксильными заместителями в бензоидном ядре варьирует в пределах от ~3:2 до 4:1. Для остальных нитрохинонов соотношение региоизомеров составляет ~4:5. Мы также нашли, что в этих условиях 7-алкил-6гидрокси-2,3-дихлорнафтазарины 28, 29, имеющие в нафтазариновом ядре гидроксильные группы, не реагировали с нитритом натрия даже при кипячении в течение 5 часов и увеличении избытка нитрита натрия до 10 ммоль на 1 ммоль дихлорнафтазарина.

Полученные 6,7-замещенные 2-гидрокси-3-нитронафтазарины были охарактеризованы методами ЯМР-, ИК-спектроскопии и масс-спектрометрии. В ИКспектрах этих соединений при 3377-3359 см-1 наблюдали полосы поглощения гидроксильных групп, а при 1627-1612 см-1 – характеристические полосы поглощения карбонильных групп нафтазаринового ядра. Наличие нитрогруппы подтверждено присутствием в ИК-спектрах полос валентных колебаний нитрогруппы при 1549-15и 1332-1264 см-1.

В ЯМР Н спектрах всех 2-гидрокси-3-нитронафтазаринов в области слабого поля при 11.5-12.5 м.д. находятся синглеты протонов -гидроксильных групп. Для хинонов 33 и 35 (R1=R2) наблюдали два синглета протонов -гидроксильных групп интенсивностью 1Н, в то время как для остальных нитрохинонов c (R1R2) наблюдали две пары сигналов –гидроксильных групп различной интенсивности, что указывало OH O OH O OH O R2 Cl OH R2(R1) OH NaNO2 R2(R1) + R1 Cl R1(R2) NO2 R1(R2) Cl OH O OH O OH O Таблица 2 Результаты реакции 6,7-замещенных 2,3-дихлорнафтазаринов с нитритом натрия в смеси ацетон-метанол Выход (%) № Дихлор- R1 RГидрокси- Гидрокси- опыта нафтазарин нитрохинон хлорхинон 1 15 Me H 30a,b (83) (5) 2 16 Et H 31a,b (85)1 (3) 3 17 t-Bu H 32a,b (85)1 (4) 4 18 Me Me 33 (78) (5) 5 19 Cl H 34a,b (84)1 (4) 6 20 Cl Cl 35 (82) (3) 7 21 Me Cl 36a,b (84)1 (3) 8 22 Et Cl 37a,b (75)1 (5) 9 23 OMe H 38a,b (83)1 (3) 10 24 OMe Me (2,6) 39a,b (92)11 25 OMe Et (1,6) 40a,b (91)12 26 OEt Me 41a,b (81)1 (3) 13 27 OEt Et 42a,b (65)1 (4) 14 28 OH Me н/р2 - 15 29 OH Et н/р2 - Смеси региоизомеров.

Не реагировал в данных условиях.

на образование двух региоизомерных гидроксинитронафтазаринов. Для хинонов 30a,b-32a,b, 34a,b, 36a,b-42a,b также наблюдали по два сигнала ароматических протонов, проявляющихся в области 7.1-7.4 м.д. Сходная картина «сдвоенных» сигналов алкильных (алкоксильных) групп наблюдалась для соединений, несущих алкильный (алкоксильный) радикал. Масс-спектры и масс-спектры высокого разрешения соответствуют предложенным структурам.

Таким образом, мы установили, что реакция протекает нерегиоселективно, химическая природа заместителя оказывает слабое влияние на региоизбирательность нуклеофильного замещения нитрит-ионом в исследованных нами 2,3дихлорнафтазаринах 15-27. Помимо 2-гидрокси-3-нитронафтазаринов из реакционной смеси были выделены побочные продукты реакции – гидроксихлорхиноны (выходы 1,6-5%) (Табл. 2).

3. Сравнительное изучение восстановления 6,7-замещенных 2гидрокси-3-нитронафтазаринов дитионитом натрия и сульфидом натрия. Синтез 6,7-замещенных 3-амино-2-гидроксинафтазаринов В разделе 2 было показано, что восстановление 2-гидрокси-3-нитронафтазарина 11 дитионитом натрия протекает с образованием дигидроамина 14 – продукта восстановления двойной связи хиноидного ядра. Было обнаружено, что нитрохиноны, несущие заместители в бензоидном кольце, не дают таких побочных продуктов восстановления, и для них с выходами 63-83% образуются исключительно 3-амино-2гидроксинафтазарины 43a,b-55a,b. При взаимодействии 2-гидрокси-3нитронафтазаринов 34a,b-38a,b, 41a,b, 42a,b с дитионитом натрия получали вязкие OH O OH O R2(R1) OH R2(R1) OH [H] R1(R2) NOR1(R2) NHOH O OH O Таблица 3 Результаты сравнительного изучения восстановления 6,7-замещенных 2-гидрокси-3-нитронафтазаринов под действием Na2S2O4 и Na2S № Выход (%) Нитрохинон R1 R2 Аминохинон Na2S2O4 Na2S 1 11 H H 13 78 2 30a,b1 Me H 43a,b1 79 3 31a,b1 Et H 44a,b1 76 4 32a,b1 t-Bu H 45a,b1 83 5 33 Me Me 46 80 6 34a,b1 Cl H 47a,b1 65 н/р7 35 Cl Cl 48 63 н/р8 36a,b1 Me Cl 49a,b1 74 9 37a,b1 Et Cl 50a,b1 77 10 38a,b1 OMe H 51a,b1 80 11 39a,b1 OMe Me 52a,b1 н/и3 12 40a,b1 OMe Et 53a,b1 н/и3 13 41a,b1 OEt Me 54a,b1 79 14 42a,b1 OEt Et 55a,b1 75 Смеси региоизомеров.

Были выделены только нерастворимые продукты.

Восстановление в этих условиях не изучалось.

осадки амаминонафазаринов, а выходы хлорзамещенных 3-амино-2-гидроксинафтазаринов 47a,b, 48 были умеренными (63-65%). С целью поиска более эффективной методики восстановления нитрогруппы в ряду гидроксинитронафтазаринов и упрощения процедуры выделения аминогидроксихинонов, мы использовали другой, более селективный восстановитель – сульфид натрия. Результаты восстановления 6,7-замещенных 2-гидрокси-3нитронафтазаринов обоими реагентами представлены в таблице 3.

Процедуру восстановления нитрогруппы сульфидом натрия вначале опробовали на модельном 2-гидрокси-3-нитронафтазарине 11. Сульфид натрия восстанавливал 2гидрокси-3-нитронафтазарин 11 с высоким выходом (91%) без образования дигидроамина 14. Реакция протекала в водном растворе при рН=11-12 в течение часов, но для полного восстановления нитрогруппы потребовался большой избыток сульфида натрия (10 ммоль на 1 ммоль хинона). В этих условиях аминогидроксинафтазарин 13 хорошо растворялся и по завершении процесса после осторожного подкисления реакционной смеси 5% HCl до pH=7,5-8,0 выпадал в осадок в виде крупных, хорошо фильтрующихся хлопьев. Применив новый метод для восстановления других 6,7-замещенных 2-гидрокси-3-нитронафтазаринов, мы нашли, что использование сульфида натрия позволяет поднять выход аминонафтазаринов на 5-15% и значительно упростить их выделение. К нашему сожалению, восстановление хлорированных 2-гидрокси-3-нитронафтазаринов 34a,b, 35 сульфидом натрия дало только нерастворимые продукты.

Вновь синтезированные 3-амино-2-гидроксинафтазарины 13, 41a,b-53a,b представляют собой черно-коричневые порошкообразные вещества, растворимые в спирте, этилацетате, уксусной кислоте, диметилсульфоксиде и нерастворимые в воде.

3-Амино-2-гидроксинафтазарины были охарактеризованы методами ЯМР-, ИК- спектроскопии и масс-спектрометрии. В ИК-спектрах этих соединений в области 3512-3343 см-1 наблюдали полосы поглощения валентных колебаний амино- и -гидроксигрупп с перекрыванием полос поглощения гидроксилов. Поглощение -ОН групп нафтазаринового ядра проявлялось в виде очень широкой диффузной полосы в области от 3400 до 2200 см-1. Полосы поглощения карбонилов нафтазаринового ядра наблюдали в области 1630-1596 см-1. В спектрах ЯМР 1Н аминохинонов 43a,b-45a,b, 47a,b, 51a,b, наблюдали следующие характеристические сигналы: синглеты гидроксильных групп при 11.88-13.48 м.д., синглеты ароматических протонов при 6.40-7.47 м.д. Область проявления сигналов протонов -гидроксила и аминогруппы сильно зависит от растворителя, используемого при записи спектров. В растворе CDCl3 синглеты -гидроксильной группы наблюдали при 6.35-6.53 м.д., а сигналы аминогруппы – в виде уширенных синглетов при 4.70-4.78 м.д. В спектрах этих соединений, записанных в ДМСО-d6, сигналы -гидроксильной группы наблюдали при 9.60-9.95 м.д., а сигналы аминогруппы в виде уширенных синглетов при 6.21-6.м.д. В масс-спектрах всех аминогидроксинафтазаринов наблюдались пики соответствующих молекулярных ионов высокой интенсивности. Масс-спектры высокого разрешения также соответствуют предложенным структурам.

4. Синтез эхинаминов А и B Логическим продолжением наших работ по синтезу 3-амино-2гидроксинафтазаринов стала разработка удобного метода получения эхинаминов А и B 9. Очевидно, что проблема синтеза эхинаминов легко разрешается при наличии соответствующих изомерных нитрохинонов. Для получения этих полупродуктов в синтезе эхинаминов мы использовали трудноразделимую смесь региоизомерных 2гидрокси-3-нитро-7-этил-6-этоксинафтазарина 42a и 2-гидрокси-3-нитро-6-этил-7этоксинафтазарина 42b, полученных нами ранее, с соотношением изомеров ~3:(Схема 5).

Схема Me OH O Me OH O Me OH O OH OH OH [H] HO NOEtO NO2 HO NHOH O OH O OH O 56 (62%) HBr/HCOOH 42a + + OH O OH O OH O HO OH EtO OH HO OH [H] NONONHOH O Me OH O Me OH O Me 42b 57 (32%) Наши первоначальные попытки применить известный метод деалкоксилирования нафтазаринов путем кипячения этоксинафтазаринов 42a,b в смеси бромоводородной и уксусной кислот, оказались безуспешными. После обработки нитрохинонов 42a,b в HBr/AcOH в течение 6 часов из реакционной смеси были выделены только исходные соединения. Лучшие результаты были получены при замене уксусной кислоты на муравьиную кислоту.

Таблица 4 Условия и результаты гидролиза этоксинитронафтазаринов 42а и 42b смесью бромоводородной и муравьиной кислот Опыт Соотношение Время Выход (%) № HBr/HCOOH (v/v, реакции, ч Нитрохинон 56 Нитрохинон мл) 1 2/10 5.0 35 2 2/10 4.0 35 3 2/10 3.5 48 4 2/8 3.5 62 Мы обнаружили, что образующиеся в ходе реакции нитрохиноны 56, 57, особенно нитрохинон 57, были нестабильны, и их выходы сильно зависели от температурного режима, соотношения реагентов и времени проведения реакции (Табл. 4).

Оптимальная температура для проведения реакции составляла 112-117°C. Уже при температуре 120-125°C наблюдалось резкое падение выходов нитрохинонов 56, 57. В конечном итоге, тщательный подбор условий позволил нам получить нитронафтазарины 56, 57 с почти количественными выходами (62% для 56 и 32% для 57, соответственно). Разделение региоизомерных нитрохинонов 56, 57 методом ПТСХ не представляло труда, поскольку они сильно отличались друг от друга по хроматографической подвижности.

Полученные соединения были охарактеризованы методами ЯМР-, ИКспектроскопии и масс-спектрометрии. В ЯМР Н1 и ИК-спектрах нитронафтазаринов 56, 57 наблюдаются те же характеристические полосы и сигналы, которые были отмечены и обсуждены нами ранее для более простых 2-гидрокси-3нитронафтазаринов. Для окончательного установления структуры нитронафтазаринов 56 и 57 мы провели восстановление нитрогруппы в этих соединениях и сравнили характеристики полученных 3-амино-2-гидроксинафтазаринов с природными эхинаминами.

Мы обнаружили, что нитрогруппа в нитронафтазаринах 56 и 57 не восстанавливается под действием сульфида натрия (Схема 6). Восстановление нитрогруппы не происходило даже при использовании 25 ммоль сульфида натрия на 1 ммоль исходного хинона и увеличении времени реакции до 20 часов. При использовании дитионита натрия получили трудноразделимые смеси продуктов реакции – эхинаминов A и B и исходных нитрохинонов 56 и 57. Выходы эхинаминов в этом случае не превышали 50%. Эти результаты объясняются низкой конверсией исходного нитрохинона, вызванной соосаждением нитрохинона на поверхности образующегося осадка аминохинона. Для повышения выхода эхинаминов мы применили специальную методику восстановления нитронафтазаринов в бинарной Схема Me OH O Me OH O Me OH O Na2S OH OH OH Na2S2OX NHHO NO2 82% HO HO NHOH O OH O OH O OH O OH O OH O HO OH OH Na2S HO OH Na2S2O4 HO X NO2 86% NHNHMe OH O Me OH O Me OH O системе растворителей этилацетат-вода (1:1 v/v). Эта смесь хорошо растворяла как исходные нитрохиноны 56, 57, так и образующиеся эхинамины А и В, что позволило вести восстановление в растворе и избежать проблем, связанных с соосаждением эхинамина и исходного нитрохинона. В результате восстановление протекало гладко и приводило к эхинамину А 8 с выходом 82% или к эхинамину В 9 с выходом 86%.

Сравнение синтезированных нами эхинаминов с образцами, выделенными из морского ежа Scaphechinus mirabilis, позволило приписать нитрохинону 56 формулу 2,5,6,8-тетрагидрокси-3-нитро-7-этил-1,4-нафтохинона, а нитрохинону 57 – формулу 2,5,7,8-тетрагидрокси-3-нитро-6-этил-1,4-нафтохинона.

5. Региоселективный синтез эхинамина А и его метильного гомолога В разделе 2 мы показали, что 7-алкил-6-гидрокси-2,3-дихлорнафтазарины 28, 29 не реагируют с нитритом натрия даже при длительном кипячении в системе метанол-ацетон (1:1v/v). Из литературы известно, что хлорированные антрахиноны вступают во взаимодействие с нитритом натрия при нагревании в диметилформамиде. Применив для получения нитронафтазаринов в качестве растворителя ДМФА, мы обнаружили, что 6-гидрокси-2,3-дихлор-7-этилнафтазарин 29 полностью реагировал с пятикратным избытком нитрита натрия при комнатной температуре уже за 2 часа. В результате из реакционной смеси с выходом 40% нами был выделен единственный продукт этой реакции – 2,5,6,8-тетрагидрокси-3-нитро-7этил-1,4-нафтохинон 56. Взаимодействие метилдихлорнафтазарина 28 с нитритом натрия протекало схожим образом и также приводило к единственному нитрохинону Схема OH O OH O OH O OH O R Cl R OH R OH HO OH 1) NaNO2 1) NaNONa2S2O4 6 2 6 X 3 3 2) HCl Cl HO NO2 HO NHR NO2 2) HCl HO OH O OH O OH O OH O 57 R = Et 29 R = Et 56 R = Et (40%) 8 R=Et (82%) 59 R = Me 28 R = Me 58 R = Me (39%) 60 R=Me (89%) 58 с выходом 39% (Схема 7). Полученные нитронафтазарины 56 и 58 были очень близки друг к другу по хроматографической подвижности и спектральным характеристикам.

Мы полагаем, что наблюдаемая региоселективность реакции алкилгидроксинафтазаринов 28, 29 связана с тем, что хиноидные -ОН группы, проявляющие свойства кислот, вступают в реакцию обмена с нитритом натрия. В результате этого образуется натриевая соль -гидроксигруппы (анион А, Схема 8), которая через систему сопряженных связей передает заряд в соседнее кольцо (анион D, Схема 8), что и препятствует замещению атома хлора в положении 2, а наблюдаемые умеренные выходы нитронафтазаринов 56, 58 связаны с их малой устойчивостью при выделении.

Схема O OH OH O OH O OH O R Cl R Cl R Cl R Cl O Cl O Cl O Cl O Cl O OH O OH O OH OH O C D A B Последующее восстановление гидроксинитронафтазарина 58 дало метильный гомолог эхинамина А – аминонафтазарин 60 с выходом 89%. Полученный этим методом эхинамин А полностью соответствовал природному эхинамину А, а его метильный гомолог 60 имел спектральные характеристики близкие к эхинамину А, что позволило приписать ему структуру 3-амино-2,5,6,8-тетрагидрокси-7-метил-1,4нафтохинона.

6. Кислотно-катализируемая конверсия 6,7-замещенных 3-амино2-гидроксинафтазаринов в 2,3-дигидроксинафтазарины. Синтез спиназаринов и эхинохрома Полученные 6,7-замещенные 3-амино-2-гидроксинафтазарины стали удобными субстратами для синтеза 2,3-дигидроксинафтазаринов, в том числе спиназаринов 2-и эхинохрома 5. При проведении конверсии аминонафтазаринов 43a,b, 44a,b в спиназарины 3, 4 путем кипячения в 30% H2SO4, в условиях успешно использованных нами ранее для хинона 13, мы обнаружили, что аминонафтазарины 43a,b, 44a,b плохо растворяются в водных растворах серной кислоты. После кипячения аминохинонов 43a,b, 44a,b в 30% серной кислоте в течение 4 часов были получены спиназарины 2, 3, но выходы не превышали 10%. Кроме того, мы наблюдали образование большого количества продуктов разложения (сажи). Применение соляной кислоты также не привело к образованию спиназаринов с приемлемыми выходами. В фосфорной, уксусной и трифторуксусной кислотах конверсия не происходила вовсе.

Проанализировав полученные результаты, мы пришли к выводу, что низкие выходы спиназаринов 3 и 4 могут быть объяснены двумя причинами: 1) плохой растворимостью исходных аминохинонов в минеральных кислотах и их растворах; 2) отсутствием в реакционной среде достаточно сильного О-нуклеофила, который необходим для замещения аминогруппы в аминогидроксинафтазаринах. Решением проблемы стало использование в качестве сорастворителя диметилсульфоксида, который хорошо растворял аминонафтазарины. Чтобы избежать образования продуктов разложения (сажи), реакцию проводили в среде органических кислот. При кипячении аминонафтазаринов 43a,b, 44a,b в смеси ДМСО-трифторуксусная кислота или ДМСО-уксусная кислота в течении 4.5 часов реакция не происходила. Однако в смеси ДМСО-муравьиная кислота-вода за ~1.5 ч кипячения аминонафтазарины 43a,b, 44a,b превращались, по данным ЯМР Н в смесь спиназарина 3, 4 и нового окрашенного соединения. Изменяя время проведения конверсии аминохинона 44a,b, нам удалось получить образец продуктов реакции, который состоял главным образом из нового неизвестного соединения.

В Н ЯМР спектре этого соединения, записанном в ДМСО-d6, наблюдали триплет и квартет этильной группы при 1.21 и 2.69 м.д. с КССВ 7.5 Гц, синглет ароматического протона при 7.24 м.д., два сигнала протонов -ОН групп при 11.52 и 11.59 м.д., а также. уширенный синглет протонов при 6.86 м.д интенсивностью ~4Н.

В ИК-спектре, записанном в СНСl3, наблюдали интенсивные характеристические полосы поглощения гидроксильных и карбонильных групп при 3502 и 1658 см-1, и полосы поглощения слабой интенсивности при 1602 и 1581 см-1. Масс-спектр нового вещества имел интенсивный пик с массой 250.15 (100), соответствующий молекулярной формуле С12Н10О6, а общий вид масс-спектра был аналогичен фрагментации известного этилспиназарина 4, что свидетельствовало о близости его строения с этилспиназарином 4. Положение полосы поглощения карбонильной группы, которая наблюдалась при 1658 см-1, указывало на исчезновение сопряжения карбонила с двойной С2=С3 связью, что в совокупности позволило приписать выделенному веществу строение 2,3-дигидро-2,2,3,3,5,8-гексагидрокси-6этилнафталин-1,4-диона Е (R=Et) (Cхема 9).

Отсутствие в масс-спектре этого соединения пика молекулярного иона, соответствующего 2,3-дигидро-2,2,3,3,5,8-гексагидроксинафталин-1,4-диону Е (R=Et) свидетельствует о его нестабильности в условиях ионизации вещества методом электронного удара. По-видимому, для обнаружения молекулярных пиков данной группы соединений необходимо использовать более мягкие методы ионизации.

Вследствие плохой растворимости и близкой хроматографической подвижности продуктов реакции нам не удалось выделить в чистом виде и охарактеризовать 2,3дигидро-2,2,3,3,5,8-гексагидрокси-6-метилнафталин-1,4-дион Е (R=Me). При увеличении времени реакции до 4.5 часов аминохиноны 43a,b, 44a,b конвертировали в спиназарины 3, 4 с выходами 60 и 68%, соответственно.

Образование в ходе реакции соединений типа E указывает на то, что кислотнокатализируемая конверсия аминогидроксинафтазаринов в спиназарины, по-видимому, протекает через тетраоны типа D. Предполагаемый маршрут реакции показан на схеме 9. Мы полагаем, что на первой стадии происходит атака диметилсульфоксида по двойной связи хиноидного ядра А, приводящая к интермедиату В с тетраэдрическим атомом углерода, и последующее протонирование аминогруппы.

После ухода аминогруппы интермедиат С теряет диметилсульфид и превращается в нестабильный тетраон D. Тетраон D в условиях реакции способен либо восстанавливаться в спиназарин 3, 4, либо гидратироваться с образованием 2,3дигидро-2,2,3,3,5,8-гексагидроксинафталин-1,4-дионов типа Е. Мы полагаем, что в данном случае имеет место равновесие между тетраоном D и его гидратированной Схема формой Е, причем равновесие смещено в сторону образования гидратированной формы Е. Гидрат Е нестабилен в условиях реакции и частично разлагается, что и приводит к умеренным выходам некоторых спиназаринов. В пользу предложенного маршрута говорит тот факт, что для полной конверсии необходимо длительное кипячение (~4.5 час) аминонафтазаринов в смеси ДМСО-НСООН-Н2О. Появление в 1 ходе реакции диметилсульфида было подтверждено методом ЯМР Н и С, однако установить происхождение диметилсульфида не представилось возможным, поскольку он выделялся и в холостом опыте, который проводили без внесения аминогидроксинафтазарина.

Применив найденные условия к другим 6,7-замещенным аминонафтазаринам 45a,b-55a,b, мы синтезировали ряд 2,3-дигидроксинафтазаринов 61-71 (Таблица 5, метод А). Выходы 2,3-дигидроксинафтазаринов колебались от 34 до 80%, что, повидимому, связано с различной стабильностью образующихся в ходе реакции интермедиатов. Конверсия эхинамина А 8 и его метильного гомолога 60 в эхинохром 5 и гидроксихинон 72 была особенно легкой и протекала полностью всего за минут.

OH O OH O Метод A: ДMСO-HCOOH-H2O;

R2(R1) OH R2 OH кипячение; 4.5 ч Метод Б: ДМСО-HCOOH-H2SO4-H2O;

R1(R2) NH2 кипячение; 30 мин R1 OH OH O OH O Таблица 5. Результаты кислотно-катализируемой конверсии 6,7-замещенных 3-амино-2-гидроксинафтазаринов в 6,7-замещенные 2,3-дигидроксинафтазарины Выход, % № Аминохинон R1 R2 2,3-дигидрокси- Метод А Метод Бнафтазарин 1 13 H H 2 80 2 43a,b1 Me H 3 60 3 44a,b1 Et H 4 68 4 45a,b1 t-Bu H 61 76 5 46 Me Me 62 80 6 47a,b1 Cl H 63 68 7 48 Сl Cl 64 34 8 49a,b1 Me Cl 65 74 9 50a,b1 Et Cl 66 63 10 51a,b1 ОМе H 67 50 11 52a,b1 OMe Me 68 57 12 53a,b1 OMe Et 69 60 13 54a,b1 OEt Me 70 80 14 55a,b1 OEt Et 71 44 15 60 OH Me 72 633 816 8 OH Et 5 753 8Смеси региоизомеров. 2Реакция завершалась за 30 минут.

Реакция завершалась за 10 минут.

Хотя найденная нами система ДМСО-НСООН-Н2О и позволяет получать 2,3-дигидроксинафтазарины, мы посчитали, что её применение для препаративных целей ограничено ввиду следующих недостатков: 1) использование больших объемов ДМСО усложняет выделение дигидроксинафтазаринов из реакционной смеси; 2) для завершения реакции необходимо длительное время (~4.5 час); 3) выходы некоторых 2,3-дигидроксинафтазаринов (64, 71) являются низкими. Мы продолжили поиск более эффективных условий кислотно-катализируемой трансформации. Чтобы упростить выделение 2,3-дигидроксинафтазаринов из реакционной смеси, мы снизили в десять раз объем используемого в реакции ДМСО. Для облегчения отрыва аминогруппы от интермедиата В реакционную среду подкислили добавлением 30% серной кислоты.

Было установлено, что добавление серной кислоты существенно ускоряло реакцию, и в новых условиях конверсия 3-амино-2-гидроксинафтазаринов в 2,3дигидроксинафтазарины завершалась за 30 минут. В этом варианте конверсии мы не наблюдали образования 2,3-дигидро-2,2,3,3,5,8-гексагидроксинафталин-1,4-дионов типа E для всех исследованных аминонафтохинонов. По-видимому, закисление реакционной среды серной кислотой не только облегчает уход аминогруппы, но и ускоряет восстановление тетраона D в 2,3-дигидроксинафтазарины, препятствуя тем самым его превращению в дигидрат Е, что и приводит в итоге к существенному повышению выходов 2,3-дигидроксинафтазаринов.

Найденная нами система реагентов ДМСО-НСООН-H2SO4-Н2О позволила не только поднять выходы 2,3-дигидроксинафтазаринов до 76-89%, но и сократить время реакции с 4.5 часов до 30 минут (Таблица 5, метод Б). Для эхинамина А 8 и его метильного гомолога 60 конверсия полностью протекала за 10 минут. Используя найденный метод, мы впервые осуществили региоселективные синтезы монометилового эфира эхинохрома 69, спинохрома D 67 и получили хлорхинон 66 – стандартный образец, необходимый для контроля качества продукции при производстве синтетического эхинохрома. Хотя описанная методика выделения 2,3дигидроксинафтазаринов предусматривает их экстракцию этилацетатом, в большинстве случаев 2,3-дигидроксинафтазарины после разбавления водой выпадали из реакционной смеси в виде кристаллов высокой степени чистоты.

В целом, конверсию 3-амино-2-гидроксинафтазаринов в 2,3дигидроксинафтазарины можно представить как каскад окислительновосстановительных реакций, в которых диметилсульфоксид выступает в роли окислителя, а муравьиная кислота – в качестве восстановителя.

ВЫВОДЫ 1. Впервые систематически исследовано взаимодействие 6,7-замещенных 2,3дихлорнафтазаринов с нитритом натрия в протонных и апротонных растворителях.

Установлены оптимальные условия проведения реакции, синтезирован ряд новых соединений – 6,7-замещенных 2-гидрокси-3-нитронафтазаринов.

2. Изучено восстановление нитрогруппы в 6,7-замещенных 2-гидрокси-3нитронафтазаринах в различных условиях. Разработаны методы восстановления нитрогруппы дитионитом натрия и сульфидом натрия. Синтезирована представительная группа 3-амино-2-гидроксинафтазаринов – структурных аналогов эхинаминов А и В.

3. Исходя из доступного 6-гидрокси-2,3-дихлор-7-этилнафтазарина осуществлен четырехстадийный синтез эхинаминов А и В – природных пигментов морского ежа Scaphechinus mirabilis.

4. Разработан двухстадийный препаративный синтез эхинамина А и его метильного гомолога.

5. Разработан новый эффективный способ конверсии 6,7-замещенных 3-амино-2гидрокси-нафтазаринов в 6,7-замещенные 2,3-дигидроксинафтазарины в системе реагентов: муравьиная кислота-вода-серная кислота-диметилсульфоксид.

6. Синтезированы 2,3-дигидрокси-6-метокси-7-этилнафтазарин и 2,3-дигидрокси-6хлор-7-этилнафтазарин – вещества, необходимые в качестве стандартов для контроля качества в производстве фармакопейного синтетического эхинохрома.

7. Разработан новый путь синтеза 6,7-замещенных 2,3-дигидроксинафтазаринов и 6,7-замещенных 3-амино-2-гидроксинафтазаринов – природных биологически активных пигментов морских ежей и их аналогов, исходя из доступных 6,7замещенных 2,3-дихлорнафтазаринов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ 1. Полоник С.Г., Полоник Н.С., Денисенко В.А. Моисеенко О.П., Ануфриев В.Ф.

Синтез и трансформация 2-гидрокси-3-аминонафтазарина // Журн. орган. химии.

2009. Т. 45, № 9. С. 1423-1424.

2. Полоник Н.С, Полоник С.Г., Ануфриев В.Ф. Способ получения 6,7-замещенных 2,3,5,8-тетрагидрокси-1,4-нафтохинонов (спиназаринов) и промежуточные соединения, используемые в этом способе. Пат. РФ. 2437870 // Опубликовано 27.12.2011. Б.И. № 36.

3. Polonik N.S., Anufriev V.Ph., Polonik S.G. Short and regiospecific synthesis of echinamine A – the pigment of sea urchin Scaphechinus mirabilis // Natur. Prod.

Commun. 2011. Vol. 6, № 2. P. 217-222.

4. Polonik N.S., Polonik S.G., Denisenko V.A., Moiseenko O.P. Reaction of dichloronaphthazarins with sodium nitrite as a route to natural pigments echinamines A and B and related aminonaphthazarins // Synthesis. 2011. № 20. P. 3350-3358.

5. Полоник Н.С. Новый путь синтеза полигидрокси-1,4-нафтохинонов – биологически активных пигментов морских ежей // XII Всероссийская молодежная школа-конференция по актуальным проблемам химии и биологии.

МЭС ТИБОХ, Владивосток 7-14 сентября 2009 г.: сборник трудов. Владивосток:

ДВО РАН. С. 58.

6. Полоник Н.С. Новый эффективный синтез 6,7-замещенных 3-амино-2-гидрокси нафтазаринов и их кислотно-катализируемое превращение в биологически активные пигменты морских ежей // XII Молодежная конференция по органической химии. г. Суздаль. 7-11 декабря 2009 г. Материалы конференции.

г. Иваново. С. 149-150.

7. Полоник Н.С. Синтез эхинаминов А и Б - пигментов морского ежа Scaphechinus mirabilis // XIV Молодежная конференция по органической химии.

Екатеринбург, 10-14 мая 2011 г. С. 212-215.

8. Agafonova I.G., Yurchenko E.A., Polonik N.S., Polonik S.G.

Hydroxynitronaphthazarins – the novel group of bio-active compounds structurally related to echinamines and echinochrome – natural pigments of sea urchin // 9th Asia Pacific Meeting of Animal and Plant Toxins. Vladivostok, Russia, September 4-8, 2011. P. 27.

Полоник Никита Сергеевич СИНТЕЗ 6,7-ЗАМЕЩЕННЫХ 3-АМИНО-2-ГИДРОКСИНАФТАЗАРИНОВ И ИХ ТРАНСФОРМАЦИЯ В ПРИРОДНЫЕ ПИГМЕНТЫ МОРСКИХ ЕЖЕЙ И ИХ АНАЛОГИ Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Подписано в печать 20.04.2012 Формат 60х84/Усл. печ. л. 1,27 Уч-изд. 1,Тираж 100 экз. Заказ 2Отпечатано в Типографии ИД ДВФУ 690990, г. Владивосток, ул. Пушкинская,






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

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.