WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 |

На правахрукописи

ЧАНЫШЕВА АЛИЯРАФАЭЛЕВНА

СИНТЕЗ ДИКАРБОНОВЫХКИСЛОТ В РЕАКЦИЯХ
ОКИСЛИТЕЛЬНОГО СОЧЕТАНИЯ ИНУКЛЕОФИЛЬНОГО
ЗАМЕЩЕНИЯ СУЧАСТИЕМ ЕНОЛЯТ-АНИОНОВ
АЦИЛАТОВ ЛИТИЯ

Специальность02.00.03 –Органическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации насоискание ученой степени

кандидата химическихнаук

Уфа-2009

Работавыполнена в ГОУ ВПО «Уфимскийгосударственный нефтяной техническийуниверситет».

Научныйруководитель

докторхимических наук, профессор

Зорин ВладимирВикторович.

Официальные оппоненты:

докторхимических наук, профессор

Абдрахманов ИльдусБариевич;

кандидат химическихнаук, с.н.с.

Колбин АлександрМихайлович.

Ведущая организация

Башкирский государственныйуниверситет.

Защита состоится «22»декабря 2009 года в 15-00 на заседании совета позащите докторских и кандидатскихдиссертаций Д 212.289.01 при ГОУ ВПО «Уфимскийгосударственный нефтяной техническийуниверситет» по адресу:450062, Уфа, ул. Космонавтов,1.

С диссертацией можноознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО«Уфимский государственный нефтянойтехнический университет».

Авторефератдиссертации разослан« » ноября 2009года.

Ученый секретарь совета

Сыркин А.М.

ОБЩАЯХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.Енолят-анионы и дианионы,генерируемые из кетонов, карбоновых кислот и ихпроизводных под действием различныхметаллирующихагентов, являются доступнымипромежуточными продуктами, которые широкоиспользуются в органическом синтезе. Ихреакции нуклеофильного замещения,присоединения по кратным C=C-, C=N-, C= O-связям, окислительного сочетания иперегруппировки лежат в основе построенияуглеродных скелетов сложных органическихсоединений. В литературе описано множествопримеров реакций нуклеофильного замещения иприсоединения, протекающих с участиеменолят-анионов. Реакции окислительногосочетания с участием енолят-анионов и,особенно, дианионов являются менееизученными, хотя обладаютвысоким синтетическим потенциалом и могут бытьиспользованы при создании исовершенствовании методовобразования новых углерод-углеродныхсвязей, а также синтезепрактически ценных моно-, би- иполифункциональных органическихсоединений.Реакции нуклеофильного замещения,протекающие сучастием енолят-анионовацилатов лития, представляют значительный интересдля функционализации карбоновых кислот и введенияоксикарбонилалкильных групп в сложные органическиесоединения, содержащие электрофильныецентры. Эти реакции перспективны, в частности, для создания методовполучения дикарбоновых кислот нормального иразветвленного строения,широко используемых в медицинской,фармакологической, пищевой и другихотраслях промышленности.

В связи сэтим исследование реакцийнуклеофильного замещения и окислительного сочетания с участием енолят-анионов ацилатовлития, генерируемых металлированием карбоновыхкислот, сцелью создания методов синтеза дикарбоновых кислот, представляетсяактуальной задачей и перспективнымнаправлениемнаучных исследований.

Диссертационная работавыполнена в соответствии с заданиемМинистерстваобразования и науки по тематическому плануНИР УГНТУ «Разработка перспективных методовсинтеза би- и полифункциональныхорганических соединений на основе фундаментальныхисследований свойств новых реагентов,катализаторов и нетрадиционных методовинтенсификации химических реакций» (2006–2010 гг.)и в соответствии саналитической ведомственной целевойпрограммой«Развитие научного потенциала высшейшколы»(2009–2010 гг.) по проекту № 2.1.2/5048.

Цель работы. Исследование реакцийнуклеофильного замещения и окислительногосочетания с участием енолят-анионов ацилатовлития для созданияметодовсинтеза дикарбоновых кислот.

Исходя из поставленнойцели, в работе решались следующиезадачи:

–изучение возможности использованияреакции окислительного сочетания дианионовкарбоновых кислот, содержащихС-анионоидные центры у первичного, вторичного итретичного -атомов углерода под действиеммолекулярного иода в синтезе дикарбоновыхкислот;

–поиск условийэффективногопротекания реакции окислительного сочетанияенолят-анионовацилатов лития, приводящей к образованиюдикарбоновых кислот;

– исследованиевозможностииспользованиядоступных трет-бутилгипогалогенитов в качестве реагентов в реакцииокислительного сочетанияенолят-анионовацилатов лития;

–исследованиеметодов синтеза дикарбоновыхкислот вреакциях нуклеофильного замещения,протекающих сучастиеменолят-анионовацилатов лития различного строения, 1,2-дибромалканови 1,2-дихлорэтана,1,4-дибромбутана и 1,8-дибромоктана,а такжевлияния строения карбоновых кислот на выходы дикарбоновых кислот;

– разработка методаполучениянесимметричных 2-заме­щенных янтарныхкислот наосновепромышленно-доступногопродукта – хлорацетата натрия и металлированныхкарбоновых кислот.

Научнаяновизна. Выполнено целенаправленноеисследование по разработке методов синтезадикарбоновых кислот нормальногостроения стерминальнымикарбоксильнымигруппами иих моно-,ди- итетра--замещенныхпроизводных в реакцияхокислительногосочетания инуклеофильногозамещения сучастиеменолят-анионов ацилатовлития, генерируемых металлированиеммонокарбоновых кислотдиизопропиламидомлития (LDA).

Показано, чтоокислительное сочетание металлированныхкарбоновых кислот под действиеммолекулярного иода при 20–25 °С в ТГФ в инертнойатмосфере,приводящее к образованию дикарбоновыхкислот, является общей реакцией енолят-анионов ацилатовлития с анионоидным центромпри первичном, вторичном и третичном -атоме углерода.Установлено, что выходы дикарбоновых кислотувеличиваются при переходе отенолят-анионов ацилатов лития санионоиднымцентром при первичном -атоме углерода ктретичному и вторичному.

Найдено, что трет-бутилгипогалогениты (ButOX, где X=I, Br, Cl) могутвыступать в качестве реагентовокислительного сочетания енолят-анионов ацилатов лития и их эффективность возрастает вряду ButOCl<ButOBr<ButOI.

Впервые установлено,что в реакции енолят-анионовацетата лития с
1,2-дибромэтаном при 20–25 °С в ТГФ винертной атмосфере параллельно образуются адипиновая иянтарная кислоты, являющиеся продуктамиреакций нуклеофильного замещения иокислительного сочетания. Привзаимодействии енолят-анионовацилатов лития, содержащиханионоидные центры при вторичном итретичном -атомах углерода, с1,2-дибромэтаном и1,2-дибромалканамиобразуютсядикарбоновые кислоты, являющиесяисключительно продуктами окислительногосочетания исходных енолят-анионов ацилатов лития.

Установлено, что вотличие от 1,2-дибромалканов привзаимодействии енолят-анионовацилатов лития сдибромалканами с удаленнымибромметильными группами (1,4-дибромбутан,1,8-дибромоктан), протекает реакциянуклеофильного замещения с образованиемсоответствующих дикарбоновых кислот.Выходы продуктов практическине зависят от длины цепи дибромалканов иопределяются строением енолят-анионовацилатов лития. С бльшим выходом протекает реакция енолят-анионовацилатов лития с анионоидным центром увторичного и особенно третичного -атома углерода именее эффективно – у первичного.

Найден новый подход ксинтезу янтарной кислоты и ее 2-моно- и
2,2-дизамещенныхпроизводных, основанный на взаимодействииенолят-анионов ацилатовлития с хлорацетатом натрияпри 20–25 °С вТГФ в инертной атмосфере.

Показанапринципиальная возможность синтеза моно- идикарбоновых кетокислот в реакции енолят-анионовкетонов с хлорацетатом натрия.

Практическая ценность.Разработаны методы синтезапрактически ценных дикарбоновых кислот нормального иразветвленного строения, основанные нареакциях окислительного сочетания инуклеофильного замещения, протекающих с участиеменолят-анионов ацилатовлития, генерируемых изкарбоновых кислот, и других доступныхреагентов: иода, трет-бутилгипогалогенитов, дигалогеналканов стерминальными бромметильными группами ихлорацетата натрия.

В результате испытанийполученных дикарбоновых кислотбыло установлено, что 2,3-диэтилянтарная,2-фенилянтарная и2,2,11,11-тетраметилдодекан-диоваякислоты проявляютантибактериальнуюактивность по отношению к грамположительным играмотрицательным бактериям.

Результаты научныхисследований используются в учебномпроцессе при выполненииучебно-исследовательских работ студентови в лабораторном практикуме по специализации «Технологиябиоорганического синтеза»специальности 240901 «Биотехнология» на кафедребиохимии и технологии микробиологических производствУфимского государственного нефтяноготехнического университета.

Апробацияработы. Основные результатыдиссертационной работы докладывались наследующих конференциях и семинарах:59-й и 60-йнаучно-техническойконференции студентов, аспирантов имолодых ученых УГНТУ (Уфа, 2008, 2009); VI Республиканскойнаучно-практическойконференции «Научное иэкологическое обеспечение современныхтехнологий» (Уфа,2009); Международной научнойстуденческойконференции по естественнонаучным итехническимдисциплинам «Научному прогрессу – творчествомолодых»(Йошкар-Ола, 2009); VII Всероссийскойконференции с молодежной научной школой«Химия и медицина, Орхимед-2009» (Уфа,2009).

Публикации. По теме диссертацииопубликовано 8 работ, в томчисле
3статьи в журналах,рекомендованных ВАК Минобрнауки России,и материалы 5 докладов конференций.

Структура и объемработы. Диссертационная работа состоит извведения,литературного обзора, обсуждения результатов,экспериментальной части,выводов,списка литературы и приложения. Материалдиссертации изложен на 115 страницах машинописного текста,содержит 10 рисунков и 4 таблицы. Список литературы включает139 наименований.

СОДЕРЖАНИЕРАБОТЫ

Дикарбоновые кислотынаходят широкое применение в различных отрасляхпромышленности. В медицине они используются дляприготовления различных кремов, мазей,отдушек, дляполучения полиамидов, полиэфиров иполиуретанов, которые применяются дляпроизводства широкого спектра товаров для медицины.Дикарбоновые кислоты применяются для профилактики множествазаболеваний иявляются стимуляторами многих функцийорганизма, обладают антиоксидантнымисвойствами, антибактериальной ифунгицидной активностью. Дикарбоновые кислоты также применяютсядля производства пластификаторов, синтетических смазочныхматериалов,клеев, красок, лаков и др.

Нами с целью созданияметодов синтеза дикарбоновых кислотисследованыреакции нуклеофильного замещения иокислительного сочетания, протекающие с участиемдианионов, генерируемых металлированиемкарбоновых кислот.

1 Синтездикарбоновых кислот в реакцияхокислительного сочетания енолят-анионовацилатов лития

Известно, что вреакцииметаллированных принормальных условиях этиловых эфиров ацетоуксуснойимасляной кислот с иодом в эфире образуются соответствующиепродуктыокислительногосочетания. Влитературетакже приведеныпримеры сочетания металлированныхLDA при -78°С карбоновыхкислот (изомасляной,циклопропан- и циклобутанкарбоновых кислот), содержащих третичный -атом углерода.

Сцелью изучения влияниястроениямонокарбоновыхкислот навыходы дикарбоновыхкислот вреакцияхокислительногосочетания енолят-анионовацилатов лития былиисследованыметаллирование карбоновыхкислот, содержащих первичный,вторичный итретичный -атомы углерода, и сочетание образующихся енолят-анионовацилатов лития поддействиеммолекулярного иода.

Приподборе условий металлированиякарбоновых кислот и окислительногосочетанияобразующихсядианионов поддействиеммолекулярного иода в ТГФварьировалитемпературу ивремя реакцияв интервалах
-10 - +60°С и 0,5-24 часа, соответственно.В результатепроведенных исследованийбыли подобраны наиболееблагоприятныеусловия,обеспечивающие достаточную глубинупревращениясубстратов ивыходы дикарбоновых кислот.

Установлено, чтовзаимодействие металлированных LDA (1) уксусной (2), масляной (3), изомасляной (4),валериановой (5),изовалериановой (6), капроновой (7),энантовой (8) ифенилуксусной (9) кислот скристаллическим иодом(10) при мольномсоотношенииреагентов (1):(2-9):(10)=2:1:1в ТГФ в атмосфере аргона принормальных условиях (20-25 °С) приводит к образованию литиевых солейсоответствующихдикарбоновых кислот, приобработке которыхсолянойкислотойвыделяютсясоответственно:янтарная кислота (11) иее 2,3-ди- и2,2,3,3-тетразамещенныепроизводные: 2,3-диэтил(12)-,2,2,3,3-тетраметил (13)-, 2,3-ди-пропил (14)-,2,3-диизопропил (15)-,2,3-ди-бутил (16)-,2,3-диамил (17)-и 2,3-дифенил(18)-янтарныекислоты свыходами 40-90%(Таблица 1).

Формально данноепревращение можно представить какокислительно-восстановительный процесс,приводящий к образованию дикарбоновыхкислот (11-18)– продуктамокислительного сочетания енолят-анионовацилатов лития (2а-9а), генерируемых из монокарбоновыхкислот (2-9).

Образование продуктовреакции (11-18) можно представитьпо схеме, включающей одноэлектронноеокисление дианионов (2а-9а) доанион-радикалов (2b-9b), взаимодействие которых с енольной формойдианионов(2а-9а) приводит к спин-аддуктам (11а-18а) и далее черезодноэлектронное окисление ипротонирование к целевым продуктам.Последние также могут образовываться прирекомбинации анион-радикалов (2b-9b).

Не исключается игетеролитический механизм образованиялитиевых солей янтарной (11b) и другихдикарбоновых кислот (12b-18b), включающийиодирование енолят-анионов ацилатов лития(2а-9а)молекулярным иодом (10) с образованием литиевых солей-иодкарбоновых кислот и последующеенуклеофильное замещение иода на -оксикарбонилалкильныеостатки.

Однако при анализеспектров ЯМР 1Н и 13Собразующихся в изученных условияхпродуктов реакции предполагаемые -иодкарбоновыекислоты не были обнаружены.

Таблица 1 – Выходыдикарбоновых кислот в реакцииокислительного
сочетанияенолят-анионов ацилатов лития поддействием молекулярного иода

(t=20–25 °C, растворитель -ТГФ, инертная атмосфера (Ar), молярное
соотношение (2-9):(10)=1:1, =2ч)

Pages:     || 2 | 3 | 4 |






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