Введение к работе
Актуальность работы. 1,3-Ди- и 1,2,4-трикарбонильные соединения являются одними из основных объектов в органической химии, на которых основывается получение разнообразных соединений, обладающих широким кругом синтетических возможностей. Изменение реакционной способности
-
ди- и 1,2,4-трикарбонильных соединений достигается путем введения дополнительных функциональных групп, например, арилгидразонного фрагмента. 2(3)-Арилгидразоно-1,3-ди(1,2,4-три)карбонильные соединения, обладая несколькими реакционными центрами, служат для синтеза различных гетероциклических соединений с полезными свойствами.
В литературе имеется большое количество публикаций о синтезе и свойствах 2-арилгидразоно-1,3-дикарбонильных соединений. Значительно меньше информации встречается о 3-арилгидразоно-1,2,4-трикарбонильных соединениях. Так, для 3-арилгидразоно-4-арил-2,4-диоксобутаноатов описана внутримолекулярная циклизация, изучены некоторые реакции с динуклеофильными реагентами.
Однако, 3-арилгидразоно-4-алкил-2,4-диоксобутаноаты до наших исследований оставались мало изученными, о синтезе и химических превращениях которых известно по единичным примерам. В частности, имеются отрывочные сведения о взаимодействии 3-арилгидразоно-4-алкил-
диоксобутановых кислот с динуклеофильными реагентами, а именно, гидразингидратом. Отсутствуют сведения о взаимодействии 3-арилгидразоно- 4-алкил-2,4-диоксобутановых кислот с мононуклеофильными реагентами.
3-Арилгидразоно-4-арил-2,4-диоксобутаноаты проявляют значительную анальгетическую и противомикробную активность. Дальнейший поиск новых биологически активных веществ среди 3-гидразонопроизводных 2,4-диоксобутановых кислот является перспективным.
Цель работы. Синтез разнообразных эфиров 4-алкилпроизводных 3-арилгидразоно-2,4-диоксобутановых кислот конденсацией алкил-(или 2-фурил-)метилкетонов с диалкилоксалатами с последующим азосочетанием в одном реакторе, изучение строения синтезированных соединений и некоторых химических превращений.
Для достижения намеченной цели были поставлены следующие задачи:
Разработать способ синтеза эфиров 3-арилгидразоно-4-алкил- 2,4-диоксобутановых кислот и доказать их строение методами УФ, ИК и ЯМР 1Н спектроскопии, масс-спектрометрии и рентгеноструктурного анализа.
Изучить направление реакции азосочетания в системе алкилметилкетоны - диалкилоксалаты в зависимости от условий ее проведения.
Изучить внутримолекулярную циклизацию эфиров 3-арилгидразоно- 4-алкил-2,4-диоксобутановых кислот.
Синтезировать 3-арилгидразоно-4-алкил-2,4-диоксобутановые кислоты.
Изучить взаимодействие эфиров 3-арилгидразоно-4-алкил- 2,4-диоксобутановых кислот с и-толуидином, гидразином и его производными, гидроксиламином, 1,2-диаминобензолом и 2-аминофенолом.
Научная новизна. Впервые получены эфиры 3-арилгидразоно-4-алкил- 2,4-диоксобутановых кислот на основе новой конденсации алкил(гетарил)метилкетонов с диалкилоксалатами в присутствии основания с последующим азосочетанием с хлоридами арилдиазония в одном реакторе. Установлено, что они существуют в арилгидразонной форме, преимущественно в виде одного геометрического изомера, стабилизированного внутримолекулярной водородной связью между атомом водорода #Я-группы и атомом кислорода группы С4=О.
Впервые обнаружено, что при взаимодействии эфиров 3-арилгидразоно- 2,4-диоксопентановых кислот с ариламинами (например, и-толуидином) образуются 1 -(4-толил)-4-арилдиазо-3,5-дигидрокси-5-метил-
2,5 - дигидропиррол-2-оны.
Изучены превращения эфиров 3-арилгидразоно-4-алкил- 2,4-диоксобутановых кислот с 1,2- и 1,4-Х,#-динуклеофилами, в том числе с гидразином и его производными, гидроксиламином, 1,2-диаминобензолом и 2-аминофенолом.
Практическая значимость. Разработан эффективный способ синтеза эфиров 3-арилгидразоно-4-алкил-2,4-диоксобутановых кислот. Установлено противомикробное действие 3-арилгидразоно-2,4-диоксоалкановых кислот и их эфиров в отношении штаммов золотистого стафилококка Staphylococcus aureus и кишечной палочки Escherichia coli. Показана возможность использования этилового эфира 3-(4-нитрофенил)гидразоно-2,4-диоксопентановой кислоты в качестве кислотно-основного индикатора.
Апробация работы. Основные результаты и положения диссертации доложены и обсуждены на V Общероссийской научной конференции «Актуальные вопросы современной науки и образования» (Красноярск, 2010); III Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Научное творчество XXI века» (Красноярск, 2010); Второй Международной научной конференции «Новые направления в химии гетероциклических соединений» (Железноводск, 2011); XIV Молодежной конференции по органической химии (Екатеринбург, 2011); Международной заочной научно-практической конференции «Актуальные проблемы биологии, химии, физики» (Новосибирск, 2011); Второй Всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной 95-летию со дня рождения проф. Н.С. Простакова «Успехи синтеза и комплексообразования» (Москва, 2012); XXII Российской молодежной научной конференции «Проблемы теоретической и экспериментальной химии» (Екатеринбург, 2012); II Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные процессы в области химико-педагогического и естественнонаучного образования» (Оренбург, 2012).
Публикации. Материалы диссертационной работы отражены в 5 статьях, 2 из которых опубликованы в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК, а также 9 тезисах докладов.
Личный вклад автора состоит в постановке исследовательских задач, осуществлении эксперимента, обсуждении полученных результатов и формулировке выводов.
Положения, выносимые на защиту. Синтез новых эфиров 3-арилгидразоно-4-алкил-2,4-диоксобутановых кислот конденсацией алкил(гетарил)метилкетонов с диалкилоксалатами в присутствии основания с последующим азосочетанием с хлоридами арилдиазония в одном реакторе и реакцией натриевых енолятов ацилпируватов с хлоридами арилдиазония; обсуждение особенностей строения полученных соединений на основании данных спектральных методов анализа.
Особенности реакции азосочетания в системе алкилметилкетоны - диалкилоксалаты в зависимости от условий ее проведения.
Внутримолекулярная циклизация эфиров 3-арилгидразоно-4-алкил- 2,4-диоксобутановых кислот.
Результаты изучения нуклеофильных превращений эфиров 3-арилгидразоно-4-алкил-2,4-диоксобутановых кислот с и-толуидином, гидразинами, 1,2-диаминобензолом и 2-аминофенолом.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и выводов, изложена на 128 страницах машинописного текста, содержит 22 таблицы, 25 рисунков, библиографию из 114 наименований и приложение.
