WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 |

На правах рукописи

ЕГОРОВ СЕРГЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

Синтез и строение N,O- содержащих гетероциклических соединений на основе несимметричных диеноновых производных циклопентана и циклогексана

02.00.03-органическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени

кандидата химических наук

Саратов - 2009

Работа выполнена на кафедре органической и биоорганической химии
ГОУ ВПО “Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского”

Научный руководитель: кандидат химических наук, доцент

Голиков Алексей Геннадьевич

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор

Древко Борис Иванович

кандидат химических наук, ассистент

Щелочкова Оксана Анатольевна

Ведущая организация: Самарский государственный университет (г.Самара)

Защита состоится 19 марта 2009 года в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д 212.243.07 при Саратовском государственном университете имени Н.Г. Чернышевского по адресу:

410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83, корп. I, химический факультет СГУ.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке

Саратовского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского

Автореферат разослан 2009г.

Ученый секретарь диссертационного совета Сорокин В.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Кросс-сопряжённые диеновые производные циклических кетонов симметричные и несимметричные ( в зависимости от наличия одинаковых или разных заместителей в -положениях к оксо-группе) являются объектами теоретической химии, обладают ценными свойствами и широко используются для построения на их основе различных карбо- и гетероциклических систем в том числе и практически значимых.

Основное внимание исследователей уделено симметричным и несимметричным (гетарилметиленарилметилензамещённым) диенонам циклогексанового ряда, особенно их реакциям с N,N- нуклеофильными реагентами.

Их гомологи циклопентанового ряда, а также диарилметиленциклогексаноны с различными заместителями в бензольных циклах рассматриваются несоизмеримо меньше, в том числе и их реакции с N- и С- нуклеофилами. Остаются открытыми вопросы сравнительной реакционной способности диенонов указанного типа, региохимии их реакций в зависимости от размера центрального кольца, периферических замещающих групп, природы нуклеофильного реагента.

В русле решения указанных проблем выполненая настоящая работа, посвященна изучению реакций несимметричных диенонов с центральным циклогексановым и циклопентановым ядром с N- и С- нуклеофильными реагентами.

Работа является частью плановых научных исследований, проводимых на кафедре органической и биоорганической химии Саратовского государственного университета имени Н.Г.Чернышевского по теме «Физико-химическое исследование молекулярных, супрамолекулярных систем и создание новых материалов с заданными свойствами» (№ госрегистрации 0120.0 6035509), работ, выполненных при финансовой поддержке Федерального агентства по науке и инновациям (грант № 02.513.11.3028).

Цель и задачи работы Синтез пяти-, шестичленных N-,O-содержащих гетероциклов на основе реакций несимметричных диенонов циклогексанового и циклопентанового ряда с N- и С- нуклеофильными реагентами.

Научная новизна. Впервые синтезированы диеноны циклопентанового ряда, содержащие фурильный и арильный заместители. Установлено, что их реакции с гидразинами и динитрилом малоновой кислоты, приводят к образованию циклопентапиразолов и 2-амино-3-цианоциклопентапиранов.

Диеноновые производные циклогексана с различными периферическими заместителями при взаимодействии с гидразинами(гидразингидрат,фенилгидразин) образуют региоизомерные транс-гексагидроиндазолы в различных соотношениях в зависимости от типа заместителя в бензольном цикле.

Реакции диенонов, содержащих фурильный и арильные фрагменты, с гидроксиламином протекают, как присоединение – замещение регионаправленно с участием экзоциклической двойной связи арилметиленового заместителя и оксо-группы алицикла, с образованием гидроксиламинооксимов.

С-нуклеофильные реагенты (динитрил малоновой кислоты, ацето-уксусный эфир) взаимодействуют с циклогексадиенонами по типу конденсации Михаэля с последующей внутримолекулярной О-гетероциклизацией, и образованием 2-амино-3-цианотетрагидрохроменов и 2-гидроксигексагидрохроменов.

Практическая значимость Получены ранее неизвестные замещённые гексагидроиндазолы, гидроксиламиноциклогексанооксимы, 2-амино-3-цианотетрагидрохромены, 2-гидроксигексагидрохромены, содержащие фармакафорные фрагменты и группы.

На защиту выносятся результаты исследований по:

  • синтезу несимметричных диеноновых производных циклопентана, содержащих фурильный и арильный заместители;
  • изучению реакций полученных диенонов ряда С5, С6, с N- и С- нуклеофильными реагентами (гидразинами, гидроксиламином, ацетоуксусным эфиром, динитрилом малоновой кислоты), и их регионаправленности;
  • установлению строения образующихся соединений на основании комплексного исследования методами ИК-, ЯМР 1Н и 13С спектроскопии.

Апробация работы. Основные результаты работы представлялись на IV, V, VI Всероссийских конференциях молодых ученых “Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии” (Саратов, 2003,, 2005, 2007), Международной конференции “Органическая химия от Бутлерова и Бейльштейна до современности”, (Санкт-Петербург, 2006), VI Международной научной конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы современной химии в исследованиях молодых ученых» (Астрахань, 2006), XVIII Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Москва, 2007), XI Всероссийской конференции « Карбонильные соединения в синтезе гетероциклов»( Саратов,2008).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ: из них 7 статей, в том числе 1 статья в журнале, рекомендованном ВАК, 6 статей в сборниках научных трудов, 3 тезисов докладов.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 123 страницах машинописного текста, включая введение, три главы, выводы, список использованных источников из 105 наименований, 17 таблиц, 8 рисунков. Благодарность. Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю, кандидату химических наук, доценту СГУ Голикову А.Г.,

Заслуженному работнику высшей школы РФ, доктору химических наук, профессору Кривенько Адель Павловне за научные консультации.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Синтез несимметричных диенонов

Диеноны 1-10, были получены кротоновой конденсацией фурфурола или ароматического альдегида с арилметиленциклопента(гекса)нонами в растворе изопропилового спирта в условиях щёлочного катализа (10%-ный водный раствор NaOH).

Природа заместителя в ароматическом ядре карбонильной компоненты и размер алицикла метиленовой компоненты существенно сказывается на выходах продуктов реакции. Производные циклопентанона получены с большими выходами до (70 %), в отличие от циклогексановых аналогов, что объясняется большой активностью циклопентанового фрагмента, как метиленовой компоненты. Электроноакцепторные заместители, активирующие карбонильную компоненту повышают выход диенонов, электронодонорные заместители вследствие преобладающего +Мэф снижают выход диенонов.

В ИК-спектрах валентные колебания карбонильной группы вследствие сопряжения смещены в область низких частот (1672 - 1687 см-1), колебания С=С связей находятся при 1512 - 1583 см-1. Их большая интенсивность по сравнению с колебаниями связи С=О является аналитическим признаком S-цис-расположения карбонильной группы и этиленовой связи. Наличие полос внеплоскостных деформационных колебаний связи С=СН при 967 - 994 см-1 свидетельствует о Е,Е-конфигурации кетонов.

2. Реакции диенонов с гидразинами

2.1.Синтез и строение циклопентапиразолинов

Взаимодействие арилметиленфурилметиленциклопентанонов с гидразингидратом по сравнению с циклогексановыми аналогами протекает труднее, требует значительного увеличения времени реакции (с 2-х до 12 часов), избытка реагента (с 3 - 5 кратного до 15 кратного) и сопровождается вследствие этого значительным осмолением. Из реакционной смеси удалось выделить и охарактеризовать лишь -6-фурилметилен-2,3,3а4,5,6-гексагидро-3-арилциклопенатапиразолины 11,12.

Циклизация затруднена, так как требует значительного напряжения из-за плоскостного строения циклопентанового кольца. Выходы продуктов реакции невелики(15 - 45%).

Реакция, как и в случае циклогексановых аналогов, протекает регионаправленно с участием арилметиленового фрагменета с образованием транс- циклопентапиразолинов. С фенилгидразином циклопентановые диеноны не взаимодействуют. В спектре ЯМР 1Н значения химических сдвигов протонов Н3 (4,65 м.д.), H3a (3,25м.д.) и их положение протонов Н3 и H3a свидетельствует об их транс-конфигурации.

В масс-спектре 6-фурилметилен-2,3,3а4,5,6-гексагидро-3-арилциклопенатапиразолина 11 регистрировался пик молекулярного иона m/z 263(10%) слабой интенсивности. Дальнейшая фрагментация протекает с образованием осколочных ионов, сохраняющих фурилметиленовый фрагмент, что указывает на региоселективность реакции (с участием арилметиленового фрагмента).

2.2. Синтез и строение N(R)-гексагидроиндазолов

В отличие от фуриларилсодержащих диенонов циклопентанового (полученных нами) и циклогексанового(ранее описанных) рядов при взаимодействии несимметричных 2,6-диарилметиленциклогексанонов 7 - 10 с гидразинами(гидразингидрат,фенилгидразин), нами были получены смеси региоизомерных транс-3-арил-7-фенил(арил)метилен-3,3а,4,5,6,7-гексагидро-2Н-индазолов с суммарными препаративными выходами 35-87%.

С целью выявления влияния на регионаправленность азациклизации в качестве субстратов были выбраны диеноны, отличающиеся отсутствием (R=H) или наличием электронодонорных (ОМе, N(Me)2), электроноакцепторной (NO2) групп в бензольных кольцах, а в качестве реагентов гидразин и фенилгидразин, отличающиеся по нуклеофильной силе.

Установлено, что в ходе реакции реализуются оба альтернативных направления гетероциклизации независимо от строения реагентов.

В ЯМР 1Н - спектрах смеси региоизомерных гексагидроиндазолов 14,14а;15,15а;16,16а;19,19а;20,20а сигнал протона H3 проявляется в виде дублетов в области 4,44 – 4,62 м.д.

Положение химического сдвига протона Н3 зависит от типа заместителя в ароматическом кольце. В общем случае наличие электронодонорных заместителей несколько смещает сигнал этого протона в сильное поле, электроноакцептоных - в слабое.

На основе анализа интегральной интенсивности этих протонов установлено соотношение региоизомеров. При этом отмечена общая тенденция преобладания фенилзамещённых NH- региоизомеров, независимо от природы замещающей группы (NO2, NMe2) во втором бензольном кольце( 14:14а=1:1,5; 16:16а=1:2), что свидетельствует о предпочтительности азациклизации с участием фенилметиленового заместителя исходного фенилметиленарилметиленциклогексанона.

В случае диенона 9, имеющего замещающие группы в обоих бензольных циклах образование региоизомеров становится практически равновероятным ( 15:15а=1:1,2). Ситуация сохраняется и для замещённых при азоте N-Ph- гексагидроиндазолов(19:19а=1:1,2; 20:20а=1:2).В случае соединений 13,17,18 соотношение региоизомеров установить не удалось из-за наложения сигналов. В таблице 1 приведены данные о соотношении региоизомерных гексагидроиндазолов.

Таблица 1

Соотношение региоизомерных гексагидроиндазолов
(по данным ЯМР 1Н-спектров)

Cоеди

нение

R

R/

R//

Положение сигнала H3 в ЯМР 1Н-спектре,

,м.д.

Соотношение

изомеров

14

Ph

3-NO2C6H4

H

4,56

14:14а=1:1,5

14а

4,48

15

4-OMeC6H4

3-NO2C6H4

Н

4,61

15:15а=1:1,2

15а

4,43

16

Ph

4-NMe2C6H4

H

4,40

16:16а=1:2

16а

4,43

19

4-OMeC6H4

3-NO2C6H4

Ph

4,67

19:19а=1:1,2

19а

4,52

20

Ph

4-NMe2C6H4

Ph

4,48

20:20а=1:2

Pages:     || 2 |






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