WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Мы предполагаем, что при взаимодействии метиламина и его хлористоводородной соли с 16a-e первоначально возникают иминиевые производные краунсодержащих бензальдегидов 18, которые в большей степени активированы к нуклеофильному замещению в пара-положение, чем исходные соединения. Затем, повидимому, происходит присоединение MeNH2 в пара-положении к иминиевой группе 18 с образованием -комплекса Мейзенгеймера 19 и уход алкоксильного остатка. При обработке образовавшегося поданда 20 разбавленной кислотой иминиевая группа гидролизуется и получаются целевые соединения 17.

Было найдено, что выходы N-метилтиаазаподандов 17a-e зависят от размера макроцикла исходного бензокраун-эфира 16a-e. Максимальные выходы наблюдались для подандов 17b,e полученных из бензотиа-15-краун-5-эфиров, при этом существенных различий в реакционной способности соединений 16b и 16e мы не обнаружили. При увеличении или уменьшении размера макроцикла 16a,c,d выходы подандов уменьшаются.

3.2. Исследование циклизации производных тиаазаподандов Для циклизации азаподандов 17a-e в бензотиаазакраун-эфиры 21 необходимо было осуществить оптимальную модификацию их гидроксильной группы, т.е.

заменить ее на легко уходящую группу. Поэтому нами были получены тозильное производное 22 и хлорпроизводные 23b,c,e взаимодействием подандов 17b,c,e с TsCl или SOCl2 в присутствии пиридина с выходами 30% и 79-95%, соответственно.

X HO Me Me NH Z NH Z SOCl2 или TsCl n n Py O Y O Y OHC OHC Z Z 17b,c,e 22,23b,c,e NaH I Me Me Z N NH Z Y n O OHC O Y OHC Z Z n 21 17,23: X = Cl, Z = S, Y = O, n = 1 (b), 2 (c); X = Cl, Z = O, Y = S, n = 1 (e) 22: X = TsO, Z = O, Y = S; n = Нам не удалось получить иодпроизводные подандов 24 из-за их неустойчивости.

К сожалению, попытка осуществить циклизацию тозильных и хлорпроизводных под действием гидрида натрия не увенчалась успехом.

Таким образом, высокая реакционная способность производных тиаазаподандов содержащих легко уходящие группы, по-видимому, препятствует реакции циклизации из-за активного протекания побочных процессов, что делает необходимым для синтеза бензотиаазакраун-эфиров поиск или разработку новых нестандартных подходов.

4. Синтез нитропроизводных дибензодиазакраун-эфиров 4.1. Синтез исходных соединений В качестве исходных соединений мы использовали смесь структурных изомеров динитродибензо-18-краун-6-эфира 25a,b, которую получали по описанной методике нитрованием дибензо-18-краун-6-эфира.

Ранее в ЦФ РАН была изучена реакция раскрытия макроцикла 4’,4”(5”) динитродибензо-18-краун-6-эфиров 25a,b под действием метиламина, которая приводила к образованию азотсодержащих подандов 26a,b. Этим способом в качестве исходных соединений были получены два азаподанда 26a,b соответствующих раскрытию транс- и цис-изомеров 25a,b, с выходами 44% и 52%.

Нами было исследовано взаимодействие 4’,4”(5”)-динитродибензо-18-краун-6эфиров 25a,b с MeONa. В результате этой реакции были выделены два поданда 27a,b с выходами 45% и 55%, соответственно, в мольном соотношении (1 : 0.6).

O O NOO O O O + O O O2N O O O2N NOO O 25a 25b 2 MeNH2 или 2 MeONa MeNH2 или 2 MeONa X X X O O O OH O2N NOO2N O O 26,27a 26,27b 26a,b X = MeNH; 27a,b X = MeO Благодаря количественному протеканию изученную реакцию можно рассматривать, как перспективный способ оценки состава продуктов нитрования дибензо-18-краун-6-эфира.

4.2. Реакции конденсации 1 + Первым подходом, который был изучен с целью получения нитропроизводных дибензодиазакраун-эфиров, была попытка провести реакцию конденсации 1 + полученного поданда 26b с дигалогенидами диэтиленгликоля 28а,b в присутствии сильного основания. Нами было показано, что под действием оснований и в различных условиях при варьировании количества дигалогенида диэтиленгликоля от 20%-ного до 10 кратного мольного избытка реакция конденсации не приводит к образованию динитродибензодиазакраун-эфира 29.

Me Me O O Me Me 28a,b XX NN NH HN O2NNOO O O2NNOO O a,b,c,d O O 26b X = Cl (а), I (b).

Реагенты: a) NaOH, диоксан; b) KOH, диоксан; c) NaH, диоксан; d) NaH, ДМФА Второй подход заключался в получении 4’,4’’-динитродибензодиазакраун-эфира 30b при нагревании диметоксиподанда 27b с 1,3-диаминопропаном в EtOH в условиях аналогичных синтезу динитродибензодиазакраун-эфиров из 4’,4”(5”)динитродибензо-18-краун-6-эфиров (см. раздел 4.3). Выход 30b составил лишь 5%.

OMe MeO NH2 NH2 N N H H NOO2N O O O2N NO2 EtOH O O O O 27b 30b (5%) Эти результаты наглядно демонстрируют ограничения возможностей конденсации 1 + 1 в синтезе динитродибензодиазакраун-эфиров.

4.3. Реакция трансформации макроцикла нитропроизводных дибензокраунэфиров Третьим подходом к синтезу дибензодиазакраун-эфиров стала реакция трансформации макроцикла цис-изомера 25b из полученной нами смеси цис- и трансизомеров 4’,4’’(5’’)-динитродибензо-18-краун-6-эфиров 25а,b в динитродибензодиазакраун-эфиры 30a-с. Было найдено, что реакция с образованием 30a-с протекает под действием динуклеофилов, в качестве которых были использованы диамины 31a-с.

n O NH2CH2(CH2)nCH2NHO O N N 31a-c H H NOO2N O O O2N NO2 O O O O 25b 30a-c n = 0 - Оптимальным для проведения реакции является 5%-ный этанольный раствор диамина, взятый в 20-ти кратном мольном избытке по отношению к краун-эфиру 25b, а температура реакционной смеси 130 °C.

Взаимодействие 25b в найденных условиях с этилендиамином, пропандиамином и бутандиамином приводит к образованию неописанных ранее динитродибензодиазакраун-эфиров 30a-c с выходами 17%, 31% и 19%, соответственно. То есть, изученная реакция является общей для 25b и диаминов с различной длиной полиметиленовой цепочки.

Мы предполагаем, что реакция трансформации макроцикла протекает по следующему механизму.

HO O n O NH2CH2(CH2)nCH2NHO O NH31a-c NH O O O O2N NOO O O O 25b O2N NOn O N N OH HO H H NOO2N O O O 30a-c n = 0- На первой стадии, по-видимому, происходит атака атомом азота диаминоалкана по атому углерода, находящемуся в пара-положении по отношению к нитрогруппе бензольного цикла, в результате которой происходит раскрытие макрогетероцикла с образованием поданда. Второй стадией реакции трансформации макроцикла является внутримолекулярное нуклеофильное замещение второго конца остатка диалкоксигруппы. В результате образуется целевой продукт - динитродибензодиазакраун-эфир 30a-c и диэтиленгликоль. Так как увеличение количества диаминоалкана до двадцатикратного мольного избытка не приводит к увеличению степени протекания побочной реакции (замещению по двум бензольным циклам двумя молекулами диаминоалкана), следовательно, можно сделать предположение, что вторая стадия реакции трансформации макроцикла протекает намного быстрее.

Таким образом, разработан новый подход к синтезу нитропроизводных дибензодиазакраун-эфиров из доступных динитродибензокраун-эфира и алифатических диаминов, который заключается в одностадийной трансформации макрогетероцикла.

4.4. Структура нитропроизводных дибензодиазакраун-эфиров В спектрах ЯМР H наблюдается значительное сходство химических сдвигов сигналов орто-протонов H(3) для дибензодиазакраун-эфиров (особенно в случае 30с) и поданда 26b.

В спектре NOE дибензодиазакраун-эфира 30b присутствует интенсивный кросспик между орто-протонами H(3) и протонами группы CH2N и отсутствует взаимодействие между H(3) и NH (см. рис. 5).

Эти факты указывают на высокую степень сопряжения атомов азота макроцикла с бензольными циклами и на то, что протоны NH-групп направлены внутрь макрогетероцикла, возможно, образуя водородные связи с некоторыми из краунэфирных атомов кислорода.

Рис. 5. Спектр NOE дибензодиазакраун-эфира 30b (MeCN-d3, 30 °С).

5. Заключение В результате выполненного исследования изучена реакция раскрытия макроцикла бензокраун-эфиров, содержащих электроноакцепторные заместители в бензольном кольце, под действием аминов. Изучены механизмы протекания этой реакции и подобраны оптимальные условия.

R HO X NH X O RNHY O O Y Z Z X X n n Z = NO2, X = Y = O, R = Alk; Z = CHO, X, Y = S, O, R = Me Разработан метод синтеза неизвестных ранее нитропроизводных бензоазакраунэфиров, с различными алкильными группами при атоме азота в макроцикле, основанный на ступенчатой трансформации макроцикла доступных нитробензокраун-эфиров, используемых в качестве синтонов. Схема ступенчатой трансформации макроцикла нитробензокраун-эфиров может быть представлена следующим образом:

R HO R O O O NH O N O O O O O O O2N O2N O2N O O n O n n n = 1, 2; R = Et, n-Pr, PhCH2, i-Pr Было показано, что реакция циклизации иодпроизводных азаподандов происходит под действием NaH. Выход целевых продуктов сильно зависит от длины и степени разветвленности радикала при атоме азота. Для получения бензоазакраун-эфиров с разветвленными углеводородными радикалами целесообразно проводить реакцию циклизации в мягких условиях.

Установлена высокая эффективность комплексообразования N-алкильными производными бензоазакраун-эфиров катионов металлов и аммония, обусловленная специфическими свойствами третичного атома азота в составе макроцикла.

Устойчивость полученных комплексов N-алкильных производных бензоазакраунэфиров превосходит устойчивость комплексов фенилазакраун-эфиров, а в отдельных случаях и бензокраун-эфиров, с тем же размером макроцикла.

Предложен новый подход к синтезу неизвестных ранее нитропроизводных дибензодиазакраун-эфиров из легко доступного динитродибензокраун-эфира и алифатических диаминов. Найденная реакция представляет собой первый пример одностадийной трансформации макроцикла краун-эфира в азакраун-эфиры.

n O O O NH2CH2(CH2)nCH2NHN N H H NOO2N O O O2N NO2 O O O O Разработанные подходы открывают широкие возможности для синтеза новых перспективных групп комплексообразователей, экстрагентов ионов металлов, ионселективных красителей и флуороионофоров.

ВЫВОДЫ 1. Предложен метод синтеза функциональных производных по атому азота нитробензоазакраун-эфиров, который заключается в ступенчатой трансформации макроцикла бензокраун-эфиров в N-алкилбензоазакраун-эфиры. Найдены условия и реагент для циклизации под действием оснований иодпроизводных Nалкилазаподандов в нитро-N-алкилбензоазакраун-эфиры.

2. Разработан метод синтеза N-алкилаза- и N-метилтиаазаподандов, основанный на нуклеофильном региоселективном раскрытии под действием алкиламинов макроцикла нитро- и формильных производных бензо-, бензотиа- и бензодитиакраун-эфиров. Установлено, что протекание реакции зависит от длины углеводородных радикалов и их степени разветвленности.

3. Разработаны пути синтеза хлор-, иод- и тозильных производных N-алкилаза- и N-метилтиаазаподандов, содержащих в бензольном цикле нитро- или формильную группу, которые позволяют их получать с высокими выходами.

4. На примере синтеза нитропроизводных бензоаза-15(18)-краун-5(6)-эфиров продемонстрирована возможность проведения реакции N-деметилирования нитроN-метилбензоазакраун-эфиров под действием мягких кислых агентов.

5. Разработан новый подход к синтезу нитропроизводных дибензодиазакраун-эфиров из доступных динитродибензокраун-эфира и алифатических диаминов, который заключается в одностадийной трансформации макрогетероцикла.

6. Проведен анализ особенностей структуры полученных нитропроизводных бензоаза- и дибензодиазакраун-эфиров и их комплексов с катионами металлов, установленных с помощью спектроскопии ЯМР и РСА.

7. Изучено комплексообразование нитропроизводных N-алкилбензоазакраун-эфиров с катионами щелочных, щелочноземельных металлов и аммония методами ЯМР 1H-титрования. Найдена способность N-алкилбензоазакраун-эфиров к комплексообразованию, которая значительно превосходит аналогичную способность широко используемых фенилазакраун-эфиров, а в отдельных случаях и бензокраун-эфиров с тем же размером макроцикла.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

1. Громов С. П., Дмитриева С. Н., Ведерников А. И., Чуракова М. В. “Новая методология синтеза бензоазакраун-соединений трансформацией макроцикла бензокраун-эфиров.” // Изв. АН, Сер. хим. – 2004. - № 7. – С. 1362-1371.

2. Dmitrieva S. N., Churakova M. V., Vedernikov A. I., Gromov S. P. “Macrocycle opening in crown ethers. Synthesis of thiazapodands from 4-formylbenzothiazacrown ethers.” //Arkivoc – 2004. – No. 11. – P. 36-42.

3. Дмитриева С. Н., Чуракова М. В., Громов С. П. “Раскрытие макроцикла краунэфиров. Превращение 4’-формилбензотиакраун-эфиров в поданды под действием метиламина.” // ЖОрХ – 2005. – Т. 43. – № 3. - С. 468-471.

4. Громов C. П., Дмитриева С. Н., Чуракова М. В. “Фенилаза- и бензоазакраунсоединения с атомом азота сопряжённым с бензольным циклом.” // Усп. хим. – 2005. – № 5. – С. 503-532.

5. Громов С. П., Чуракова М. В., Дмитриева С. Н. “Новый подход к синтезу дибензодиазакраун-соединений.” // Изв. АН, Сер. хим. – 2005. - № 3. – С. 797-798.

6. Чуракова М. В., Дмитриева С. Н., Курчавов Н. А., Ведерников А. И. “Синтез и комплексообразование функциональных производных по атому азота нитробензоазакраун-эфиров.” // XL Всероссийская конференция по проблемам математики, информатики, физики и химии: Тез. докл. - Москва. - 19-23 апреля 2004. - С. 85-87.

7. Чуракова М. В., Дмитриева С. Н., Курчавов Н. А., Ведерников А. И., Громов С. П.

“Комплексообразующие свойства нитропроизводных монобензоазакраунсоединений.” // IX Международная конференция Проблемы сольватации и комплексообразования в растворах. - Плес. - 28 июня - 2 июля 2004. - С. 173.

8. Churakova M. V., Dmitrieva S. N., Vedernikov A. I., Kurchavov N. A., Gromov S. P.

“Synthesis and complexation of N-functionalized benzoazacrown ethers.” // Third International Symposium. Molecular Design and Synthesis of Supramolecular Architectures. - Kazan. - Russia. - 20-24 September, 2004. - P-15 - P. 68.

9. Громов С. П., Дмитриева С. Н., Чуракова М. В. “Синтез, структура и комплексообразование фенилаза- и бензоазакраун-эфиров с атомом азота, сопряжённым с бензольным кольцом.” // VIII Молодежная научная школаконференция по органической химии - Казань. - 22-26 июня 2005. - С. 19.

10. Курчавов Н. А., Ведерников А. И., Дмитриева С. Н., Чуракова М. В., Тихонова О.

В., Фрейдзон А. Я., Авакян В. Г., Кузьмина Л. Г., Громов С. П. “Исследование комплексообразования фенил- и бензо-15(18)-краун-5(6)-эфиров с катионами металлов и аммония методом ЯМР.” // VIII Молодежная научная школаконференция по органической химии - Казань. - 22-26 июня 2005. - С. 122.

11. Churakova M. V., Strelenko Yu. A., Vedernikov A. I., Kurchavov N. A., Dmitrieva S.

Pages:     | 1 | 2 || 4 |






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