WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

В последнее время интенсивно развивается химия функционально замещенных пиридинов. Это обусловлено как теоретическим интересом к указанному классу органических соединений, так и чрезвычайно широким диапазоном практического использования производных пиридинового ряда. Высокий практический потенциал производных пиридина стимулировал разработку таких методов их синтеза, которые позволили бы обойти инертность пиридинового ядра, получать замещенные пиридины. Одним из возможных классов для получения пиридиновых систем явились достаточно доступные 5-арил-3-арилметилиден-3Н-фуран(пиррол)-2-оны. Известно, что наиболее простые и удобные методы синтеза функционально замещенных пиридинов основаны на использовании в качестве реагента малононитрила.

Взаимодействие 5-арил-3-арилметилиден-3Н-фуран(пиррол)-2-онов с малононитрилом было изучено в различных условиях, показано что в зависимости от условий проведения реакции, используемого растворителя, характера заместителя в арилметилиденовом фрагменте фуран-2-она были получены различные продукты реакции.

Взаимодействие 5-арил-3-арилметилиден-3Н-фуран(пиррол)-2-онов 2,7,19,20 с малононитрилом при нагревании реагентов в растворе абсолютного спирта, в присутствии триэтиламина, приводит к образованию 4-арил-2R-фуро[2,3-b]пиридин-5-карбонитрилов (21, 23) и 4-арил-2R-пиррол[2,3-b]пиридин-5-карбонитрилов (22, 24).

2, 21 R = p-Tol, X = O, Ar=C6H4-Cl-2; 7, 22 R = p-Tol, X=NH, Ar=C6H4-Cl-2.

19, 23 R = Ph, X = O, Ar=C6H4-Cl-2; 20, 24 R = Ph, X=NH, Ar=C6H4-Cl-2;

В спектрах ЯМР1Н отмечены: синглет протона фуранового (пиррольного) кольца при 5.63-6.43 м.д., серия сигналов протонов ароматического заместителя при 6.53-7.82 м.д. Отсутствие в сильном поле сигналов протонов характерных для этоксигруппы, также подтверждает предложенную структуру. Количество и положение сигналов в спектрах ЯМР13С полностью соответствуют структуре соединений 21-24.

Под действием органического основания происходит генерация карбаниона малононитрила с присоединением его по экзоциклической двойной связи С=С, с образованием аддукта Михаэля.

Дальнейшая активация интермедиата под действием основания способствует реакции по типу Торпа-Циглера, последующая гетероциклизация приводит к образованию фуро(пиррол)пиридинов.

С целью сохранения функциональных групп и более полного изучения данного взаимодействия, нами был заменен растворитель протонный полярный и реакционноспособный этанол на апротонный полярный диметилсульфоксид.

Взаимодействие 5-арил-3-арилметилиден-3Н-фуран(пиррол)-2-онов с малононитрилом осуществляли в растворе диметилсульфоксида в присутствии триэтиламина. По данным ИК, ЯМР1Н-спектроскопии продукты реакции охарактеризованы как 6-амино-4-арил-2R-4Н-фуро[2,3-b]пиран-5-карбонитрилы (27,29,31) и 2-амино-4-арил-4,7-дигидро-6R-пирано[2,3-b]пиррол-3-карбонитрилы (28, 30,32), которые выделены с выходом до 88%.

2, 27 R=p-Tol, Ar=C6H4-Cl-2, X=O; 7, 28 R=p-Tol, Ar=C6H4-Cl-2, X=NH;

19, 29 R=Ph, Ar=C6H4-Cl-2, X=O; 20, 30 R=Ph, Ar=C6H4-Cl-2, X=NH;

25, 31 R=С6Н4-ОСН3-3, Ar=C6H4-Cl-2, X=O; 26, 32 R=С6Н4-ОСН3-3, Ar=C6H4-Cl-2, X=NH.

ЯМР1Н спектры соединений 27-32 содержат: сигнал протонов аминогруппы в сильном поле при 1,64-2,20 м.д. (2Н, с), сигнал протона при третичном атоме углерода при 4,80-5.20 м.д., а также сигналы протонов ароматических заместителей в слабом поле.

Взаимодействие 5-арил-3-арилметилиден-3Н-фуран(пиррол)-2-онов с малононитрилом в присутствии триэтиламина протекает по схеме каскадной гетероциклизации. Первоначально происходит присоединение карбаниона малононитрила по активированной С=С связи еноновой системы исследуемых соединений с образованием продуктов присоединения. Далее происходит нуклеофильная атака атома кислорода по атому углерода цианогруппы с образованием продукта О-гетероциклизации (интермедиата А), образующийся имин стабилизируется в форме енамина 27-32.

Впервые синтезированные фуропираны 27, 29, 31 в свою очередь являются полифункциональными соединениями, обладающие высокой химической активностью и разнообразным биологическим действием, что обуславливает интерес к поиску эффективных методов синтеза соединений этого ряда. В связи с этим нами разработаны методы синтеза данных соединений, основанные на использовании в качестве аддентов конденсации Михаэля 5-R-3Н-фуран-2-онов.

5-R-3H-Фуран-2-оны являются многоцентровыми соединениями, что делает перспективным использование их в различного рода реакциях, в том числе в тандемных реакциях, которые могут служить основой для направленного органического синтеза. Наиболее простыми и удобными синтонами для данного типа взаимодействий являются непредельные нитрилы. Наличие в молекулах этих соединений нескольких реакционных центров обуславливает разнообразие их химических превращений.

Нами было изучено взаимодействие незамещенных 5-R-3Н-фуран-2-онов (32 - 34) с непредельными нитрилами.

27, 32 R= p-Tol; 29, 33 R=Ph; 31, 34 R=С6Н4-ОСН3-3

Взаимодействие проводилось в среде диметилсульфоксида в присутствии органического основания (триэтиламин). Вероятно, первоначально происходит присоединение по Михаэлю к активированной двойной связи непредельного нитрила, после чего следует нуклеофильная атака на атом углерода цианогруппы, что приводит к формированию пиранового кольца, с образованием соединений 27, 29, 31.

Особый интерес представляют многокомпонентные каскадные реакции, как методы синтеза полифункциональных карбо- и гетероциклических соединений, потенциально обладающих биологической активностью. С целью увеличения выходов продуктов реакции нами был осуществлен трехкомпонентный синтез. Субстраты, используемые в трехкомпонентной конденсации, содержат несколько реакционных центров, что делает возможным различные комбинации попарных реакций всех компонентов. Однако выделить интермедиат нам не удалось, что затрудняет выбор первоначального направления реакции.

Вероятно, на начальной стадии происходит конденсация Кневенагеля ароматического альдегида с динитрилом малоновой кислоты с последующей реакцией фуран-2-она с непредельным нитрилом. Дальнейшая циклизация приводит к 6-амино-4-арил-2R-4Н-фуро[2,3-b]пиран-5-карбонитрилам 27, 29, 31.

Возможен и другой путь, по которому первоначально происходит взаимодействие альдегида с фуран-2-онам, с образованием 3-арилметилен-3Н-фуран-2-онов, дальнейшее присоединение к нему динитрила малоновой кислоты и гетероциклизация. Физико-химические характеристики соединений полученных на основе (арилметилиден)фуран-2-онов и с использованием мультикомпонентных реакций полностью совпадают.

В реакцию с малононитрилом были введены 5-R-3-(2-гидроксифенилметилиден)-3Н-фуран(пиррол)-2-оны. Условия реакции аналогичны выше описанным. На основании данных физико-химических методов исследования продукты реакции охарактеризованы как 5-имино-6-амино-2R-11bH-3,4,7-триоксоциклопента[c]фенантрены 37, 38 и 5-имино-6-амино-2R-3,11b-дигидро-4,7-диоксо-3- азациклопента[c] фенантрены 39,40.

33, 37 R=Ph, X=O; 34, 38 R=p-Tol, X=O; 35, 39 R=Ph, X=NH; 36, 40 R=p-Tol, X=NH

ЯМР1Н спектры соединений 37-40 содержат: синглет протона при третичном атоме углерода в области 4.22-4.40 м.д., а также синглеты протонов амино- и иминогрупп при 7.93-8.92 м.д. и 7.67-7.92 м.д. соответственно. В спектрах ЯМР13С (для соединений 37, 40) отмечены: сигнал третичного атома углерода в области 25.91-37.34 м.д., в слабом поле отмечена серия сигналов sp2-гибридных атомов углерода в области 116.55-137.69 м.д., также в слабом поле отмечены сигналы sp2-гибридных атомов углерода иминогруппы в области 168.95-179.56 м.д. и атома углерода при аминогруппе в области 144.76 - 157.99 м.д.

Соединения 37-40 могут существовать в различных таутомерных формах (а, b), однако, сделать заключение о преобладании одной из них на основании спектральных данных и данных квантово-химических расчетов не представляется возможным.

Вероятно на первой стадии протекает присоединение динитрила малоновой кислоты по активированной С=С связи замещенного фуран(пиррол)-2-она, с образованием аддукта Михаэля. Дальнейшая стабилизация которого может осуществляться по нескольким направлениям: либо с участием гидроксильной группы ароматического заместителя, что приводит к образованию замещенных хроменов (путь a), однако на этой стадии реакция не останавливается и дальнейшее взаимодействие цианогруппы и карбонильной группы гетерокольца (путь b) приводит к образованию конечного продукта реакции. Не исключалось первоначальное взаимодействие цианогруппы с карбонильной группой гетерокольца, с образованием фуропирановых систем, однако стабилизация последних также приводит к образованию конечных продуктов реакции.

2 Изучение химических свойств вновь синтезированных соединений.

Впервые полученные 6-амино-4-арил-2R-4Н-фуро[2,3-b]пиран-5-карбонитрилы 37-40 являются важным классом гетероциклических соединений, представляющим значительный интерес вследствие разнообразных химических превращений и возможности практического применения.

Эти бифункциональные соединения, содержащие в вицинальном положении нитрильную и аминогруппы являются перспективными исходными соединениями для получения труднодоступных аннелированных гетероциклических систем.

2.1 Взаимодействие 6-амино-4-арил-2R-4Н-фуро[2,3-b]пиран-5-карбонитрилов с ацетоуксусным эфиром

Реакция 6-амино-4-арил-2R-4Н-фуро[2,3-b]пиран-5-карбонитрилов с ацетоуксусным эфиром при нагревании в этаноле приводит к образованию этиловых эфиров 5-амино-4-арил-7-метил-2R-4Н-1,9-диоксо-8-аза-циклопента[b]нафталин–6-карбоновых кислот 41-43.

27, 41 R=C6H4-CH3-3, Ar =C6H4-Cl-2; 29, 42 R=C6H5, Ar =C6H4-Cl-2;

31, 43 R=C6H4-ОCH3-3, Ar=C6H4-Cl-2;

В ЯМР1Н спектрах соединений 41-43 отмечено появление новых сигналов: синглет протонов метильной группы сложноэфирного заместителя проявляется при 1.30-1.35 м.д., мультиплет протонов метиленовой группы сложноэфирного фрагмента расположен при 4.40-4.47 м.д., синглет протонов метильной группы отмечены 2.58-2.62 м.д. В спектрах ЯМР13С число и положение сигналов соответствует предложенной структуре.

Учитывая наличие нескольких реакционных центров в исходных соединениях, можно было ожидать образование различных продуктов. В условиях основного катализа происходит генерация карбаниона ацетоуксусного эфира и дальнейшее его присоединение по атому углерода нитрильной группы с образованием -енаминового фрагмента инермедиата А, который претерпевает внутримолекулярную гетероциклизацию за счет атаки аминогруппой карбонильного атома углерода ацетоуксусного эфира с образованием пиридинового кольца – структура 41-43 (путь а).

Не исключалась первоначальная атака по аминогруппе субстрата с участием оксогруппы ацетоуксусного эфира и образованием аминокротоната В, с последующей циклизацией с участием цианогруппы субстрата, однако, и этот путь реакции (путь b) приводит к соединениям 41-43.

Альтернативный путь – атака аминогруппой в положении 2 пиранового фрагмента с образованием пиридиновой структуры С в изученных условиях не реализуется.

2.2 Рециклизация 6-амино-4-арил-2R-4Н-фуро[2,3-b]пиран-5-карбонитрилов под действием алкоголята натрия.

Изучено поведение фуропиранов под действием сильного нуклеофильного реагента – алкоголята натрия. Реакция алкоголята натрия и фуропиранов, при нагревании в растворе этанола приводит к 4-арил-6-этокси-2R-фуро[2,3-b]пиридин – 5-карбонитрилам 44-46.

27, 44 R=C6H4-CH3-4, Ar =C6H4-Cl-2; 29, 45 R=C6H5, Ar =C6H4-Cl-2;

31, 46 R=C6H4-ОCH3-4, Ar =C6H4-Cl-2;

В спектрах ЯМР1Н соединений 44-46 наблюдается появление серии сигналов протонов этоксигруппы при 1.42-1.47 м.д. и 4.20-4.30 м.д. Спектр ЯМР13С (соединения 45) содержит два сигнала sp3-гибридизованных атомов углерода в сильном поле при 13.53 м.д. и 66.15 м.д., в слабом поле отмечена серия сигналов sp2-гибридных атомов углерода, в области 100.08-135.45 м.д., также в слабом поле отмечен сигнал sp2-гибридного атома углерода, находящегося в -положении пиридинового кольца при 161.75 м.д..

Образование пиранового цикла соединений 27, 29, 31 за счет внутримолекулярного взаимодействия гидроксильной и цианогрупп является обратимым процессом. При определенных условиях, под действием нуклеофильных реагентов пирановый цикл может раскрываться с последующей циклизацией и ароматизацией в пиридиновую структуру за счет атаки атома азота аминогруппы. По-видимому, первоначально происходит нуклеофильное присоединение алкоголят-аниона по -углеродному атому пиранового цикла, что сопровождается раскрытием пиранового кольца.

Дальнейшая атака неподеленной электронной пары атома азота по электронодефицитному атому углерода лактонной системы, циклизация и ароматизация приводит к образованию фуропиридиновых структур 44-46.

3 Взаимодействие 5-R-3-арилметилиден-3Н-фуран(пиррол)-2-онов с N,N- и N,S-бинуклеофильными реагентами

Арилметилиденовые производные 3Н-фуран(пиррол)-2-онов представляют интерес, главным образом, как промежуточные продукты, которые сочетают в себе свойства сложных эфиров и непредельных карбонильных соединений и способны реагировать с веществами, имеющими подвижные атомы водорода.

Известно, что соединения, имеющие в своем составе триазольное и бензимидазольное кольца, обладают широким диапазоном практического использования. Введение данных фрагментов в структуру синтезируемых соединений значительно расширяет области применения впервые полученных соединений на их основе.

3.1 Взаимодействие 5-R-3-арилметилиден-3Н-фуран(пиррол)-2-онов с 3-амино-1,2,4-триазолом

Pages:     | 1 || 3 | 4 |






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