Введение к работе
Актуальность проблемы. Широко распространенные и постоянно воспроизводимые в природе монотерпеновые соединения, представленные в основном углеводородами и кислородсодержащими со- единениями, выполняют ряд важнейших биологических функций растений и являются ценным сырьем в синтезе многих биологически активных веществ. Химическая лабильность многих монотерпенои-дов, приводящая к различным перегруппировкам углеводородного скелета, позволяет получать соединения самого разнообразного строения. В то же время, за немногими исключениями, соединения этого класса не находят квалифицированного применения, что связано с отсутствием эффективных методов их превращения в практически ценные продукты. Особый интерес представляют кислотно катализируемые превращения монотерпеновых соединений, поскольку протекающие при^ этом перестройки углеводородного и. глета открывают пути селективного получения ценных труднодоступных веществ. Помимо этого, определение преимущественных направлений превращения терпеноидов в этих условиях имеет важное теоретическое значение, поскольку расширяет научные представления о механизмах химических реакций и относительной реакционной способности соединений различного строения.
' Нуклеофильное присоединение нитрилов карбонових кислот к карбокатионам, известное под названием реакции Риттера, является чрезвычайно удобным методом изучения многоступенчатых скелетных перегруппировок, поскольку присутствие в реакционной среде слабого нуклеофила (нитрила), с одной стороны, создает возможность химической стабилизации образующихся в ходе реакции карбокатионов; с другой стороны, наиболее лабильные и ко-роткоживущие катионы не успевают реагировать со слабым нукле-офилом, в отличие, скажем, от кислотно катализируемте перегруппировок метанолышх растворов терпеноидов. что позеоляот получать относительно простые смеси продуктов, а в некоторых случаях - индивидуальные соединения.
Целью работы является изучение превращений ЩХЧГ?ВОД1ШУ монотерпенов ряда бицикло[2.2.1]- и 13.1 Лігепічім с рдзличч.1*-ми функциональными заместителями в услошпх пііглотіюі'о иягэ«м
за, определение закономерностей протекания реакций и направлений скелетных перегруппировок, установление пространственного строения образующихся соединений и выявление у них биологической активности.
Научная новизна. В результате выполненного исследования установлено, что образование п-ментановых производных являєїся основи' 'ч направлением превращений в условиях кислотного катализа производных пинана с реакционными центрвми при атомах С-2 и С-3, таких, как эпокись а-пинена, 2а-окси-пинан-3-он, оксим 2а-окси-тшан-3-она, изопинокамфеол и 3-фенилпинокамфеол. Показано, что пространственное строение продуктов, образующихся в результате реакции Риттера, определяется термодинамическими 'акторами, что приводит к предпочтительному образованию изомеров с экваториальной ориентацией ациламиногрупш.
Изучение превращений в условиях реакции Риттера изофенхо-на, 5-экэо-этил-норкамфзры, 3-бромизокамфанона и 3-бромкамфа-ры показало, что, за исключением последней, эти соединения реагируют с нитрилами в присутствии серной кислоты по карбонильной группе с образованием новой С-И-связи. Реакция не сопровождается скелетными перегруппировками и приводит к образованию новой группы терпеновых производных - геминальных диамидов.
Впервые изучены превращения оксимов терпенових бицикли-ческих кетонов, таких, как оксимы камфары, изокамфанона, изо-фенхона, пинокамфона, изопинокамфона и цис-вербанона, под действием серной кислоты в среде алифатических нитрилов. Установлено, что названные оксимы в этих условиях селективно превращаются в труднодостуїшне азабициклические соединения, причем камфара и изофенхон дают бициклические N-ациламидины - продукты присоединения нитрилов к промежуточным карбокатионам, в то вр^мя как остальные оксимы превращаются в классические продукты перегруппировки Бекмана - бициклические лактамы.
Положения, выносимые на защиту. I. Превращения производных терпенов ряда бицикло[Я.2.1]- и [3.1.1]гептана в условиях кислотного катялиэа, в том числе t'p'-'Kiuui Риттера - способ синтеза моно- и бициклических терп^ноидов с различными, функпилгэлншми заместителями.
-
Образование n-монтановых производных - основное направление превращения производных пинана с реакционными центрами при атомах С-2 и С-3. ,
-
Приоритетная роль термодинамических факторов, .приводящая к предпочтительному образовании стереоизомеров с экваториальной ориентацией ацилампногруппы.
-
Подтверждение способности терпенових кетонов ряда бицикло-[2.2:1]гептака взаимодействовать с нитрилами в условиях кислотного катализа.
-
Селектавное превращение оксимов терпенових бициклических кетонов в азабициклические соединеїшя под действием серной кислоты в среде алифатических нитрилов.
Практическая ценность работы. На базе доступных продуктов лесохимического производства разработаны селективные стереона-праЕленные способы получения моно- и бициклических терпеноидов.
Установлено, что производные пинана с реакционными центрами при С-2 и С-3 могут служить исходными соединениями для селективного получения труднодоступных п-ментановнх производных о различными функциональными заместителями.
Показано, что тарпингидрат является лучшим исходным для получения 1,8-диациламино-п-ментанов, используемых в синтезе фармацевтических препаратов, чем применяющийся в промышленности дипентен.
Установлено, что селективность превращения оксимов изо-камфзнона, пинокамфона, изопинокамфона и цис-вербанона в би-циклические лактамы в условиях реакции Риттера позве тэт использовать ее для препаративного получения названных лвктамов, применяющихся р синтезе Фармакологических препаратов.
Среди синтезированных соединений выявлены вещества", проявляющие фунгицидную, гербицидную и противовирусную активности.
Апробация работы. Материалы диссертации представлялись на отраслевой конференции молодых специалистов "Молодые лесохгчі-ки - научно-техническому прогрессу" (Никний Новгород, 19.33), всесоюзной конференции "Перспективы ^'.'зічітия химии каркасных
СОеДИНеНИЙ И ИХ ГПЖМенеНИЭ Е НарОДНСМ ХОЗЯЙСТВО" (СЗМЙрГі,
1989), конференции "Естественные науки - здравоохранению"
(Пермь, 1989), и научно-практической конференции молодых ученых-химиков (Донецк, 1989, 1990, 1991).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 статей и
7 тезисов докладов. .
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 176 страницах машинописного текста, включая 21.таблицу. Работа состоит из введения, обзора литературы, обсуждения результатов, экспериментальной части и выводов. Список цитируемой литературы включает 122 наименования.