Введение к работе
Актуальность темы. Химия нитрозосоединений привлекает внимание многих исследователей, поскольку этот класс веществ находит широкое применение в различных областях производства. Ряд ароматических и гетероциклических нитрозосоединений и их производные являются биологически активными веществами, что позволяет их использовать для приготовления лекарственных препаратов.
Возможность перехода от нитрозосоединений к другим классам веществ значительно расширяет область их применения. Ароматические нитрозосоединения используются в качестве полупродуктов в производстве красителей, в резиновой промышленности применяются как модификаторы, стабилизаторы термоокисления, структурирующие агенты, активаторы вулканизации и т.д.
Ряд ароматических и гетероциклических ннтрозопроизводных используется в качестве аналитических реагентов на ионы металлов! Fe, Os. Ru, Pd, Co).
Несмотря на возможность столь широкого применения нитрозосоединений, до настоящего времени в промышленных масштабах получают только отдельные представители этого класса, поскольку существующие методы в основном нетехнологичны. Синтез нитрозолроизводных прямым нитрознрованием ароматических и гетероциклических соединений удается только для сильно активированных ядер, т.к. электрофилыюсть нитрозо-ний катиона в 1014 раз слабее катиона нитрония. Кроме того, повышенная склонность нитрозолроизводных вступать в различные превращения в кислых и щелочных средах существенно ограничивает препаративные возможности известных методов синтеза их и требует дополнительной очистки нитрозосоединений. В связи с этим разработка новых путей синтеза и изучение химических свойств нитрозосоединений не утратила актуальности.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с госбюджетным планом научно-исследовательских работ Сибирского государственного технологического университета по теме: "Ароматические триазены и нитрозосоединения - перспективные вещества в синтезе биологическиактив-ных соединений", код ГРМТИ 31.21.19; в рамках постановления Совмина СССР от 23.08.90 г № 883-117, решения ГВПК КМ СОС от 25.07.91 г № 155 "Утилизация компонентов ТРТ"; постановления правительства № 68 от 26.12.9 і ги Управления медицинской промышленности № 42-2067905 -01 от по теме: "Организация производства противогрибкового
препарата"; Инновационной научно-технической программы
"Переработка растительного сырья и утилизация отходов" 1992-1994 гг.
Цель работы. Разработка и изучение новых, более технологичных методов синтеза ароматических и гетероциклических нитрозосоединении с различными заместителями в ядре.
Исследование каталитического окисления ароматических аминов в гомогенных и гетерогенных условиях, с целью получения нитрозобензо-лов.
Исследование кинетики и механизма окисления ариламинов перекисью водорода в присутствии фосфорновольфрамовой гетерополикислоты.
Изучение синтеза пара-аминонитрозобензодов и нитрозогетероцикли-ческих соединений из алифатических предшественников.
Исследование тонкого строения и свойств синтезированных нитрозосоединении.
Изучение возможности применения новых методов синтеза нитро- и нитрозосоединении для получения лекарственных и биологически активных веществ.
Совершенствование технологии получения антибактериального препарата "5-НОК" и субстанция противогрибкового препарата. Создание противогрибкового препарата.
Изучение возможности применения синтезированных нитрозобензо-лов для утилизации полимерных материалов, представляющих угрозу окружающей среде.
Научная новизна. Разработаны новые методы синтеза ароматических и гетероциклических нитрозосоединении. Получено более 65 ранее недоступных нитрозопроизводных
Изучено каталитическое окисление ароматических аминов, позволяющее получать нитрозобензолы с высокими выходами в одну стадию. Показано, что нитрозобензолы успешно образуются из различных ариламинов при окислении в гомогенных либо гетерогенных условиях.
Кинетические исследования каталитического окисления ароматических аминов позволили установить механизм превращения. Показано, что ири окислении анилинов перекисью водорода в присутствии гетерополи-кислот образуется комплекс пероксосоединеиие-амин, распад которого лимитирует весь процесс.
Проведенные исследования позволили применить подобранную окислительную систему для окисления ариламинов, хинонмонооксимов, хинондиоксимов. Этим методом удалось получить ранее труднодоступные нитрозо- и нитробензолы, орто-нитрозоанилины, динитро- и динигрозо-бензолы.
Разработан и изучен новый метод синтеза п-нитрозоанилинов из алифатических предшественников. Показано, что циклизация изонитрозо-Р-
дикетопов с епаминами приводит к образованию ранее недоступных 3,5-дизамещенных п-нитрозоанилинов. Установлено, что циклокоидеисация изоннтрозо-р-дикарбонильных соединений успешно протекает с кетонами и аминами без предварительного выделения снаминов и позволяет получать широкий ряд п-нитрозоанилинов с алкильными, арильными и гете-рильными заместителями в ядре.
Исследована циклизация нитромалонового альдегида с енаминами, приводящая к образованию соответствующих п-нитроанилинов.
Изучена циклокоидеисация изонитрозо-Р-дикетонов с производными цианацетамида и эфиром глицина, позволяющая получать замещенные 5-нитрозо-2(Ш)-пирндоны, 5-нитрозо-6-гидрокси-2(1Я)-пиридоны и нитро-зопирролы.
Методом дипольних моментов, ИК и электронной спектроскопии изучено тонкое строение впервые полученных пространственнозатруд-ненныч нитрозоаренов. Установлено влияние орто-заместителей на копла-нарность нитрозогруппы относительно ароматического кольца.
Практическое значение полученных результатов. На основания изученных окислительных методов синтеза нитро- и нитрозосоединений разработана и запатентована оригинальная технология получения 2-хлор-4-нитрофенола - субстанции противогрибкового препарата (ПАТ №2046794 РФ, регистрационное удостоверение Аг
Создан противогрибковый препарат "Нихлоргин" (регистрационное удостоверение № 95/351/10, Приказ МЗ РФ№ 351 от 19.12.95 г "О производстве и применении"). Утверждены Временные Фармакопейные статьи на субстанцию и лекарственную форму (№ 42-2559-95; № 42-2560-95). До настоящего времени подобный препарат ввозился в Россию из стран дальнего зарубежья.
Разработан более технологичный метод синтеза 5-ннтро-8-оксихино-лина (нитроксачин, "5-НОК) - антибактериальный препарат широкого спектра действия (ПАТ. № 2154636 РФ).
Установлено, что синтезированные 5-ннгрозо-2-(1Н)-пиридоны и 5-нитрозо-6-гидрокси-2-(1-метил)-пирридоны обладают свойствами имму-нодепрессантов, протекторов холодового воздействия, а также препаратов, повышающих устойчивость при тканевой гипоксии (ПАТ. № 2045265 РФ).
С использованием полученных нитрозобензолов разработан химический метод деструкции полимерных материалов на основе синтетического каучука. Новый метод был успешно применен для разрушения полимерного связующего твердого ракетного топлива (ТРТ) и выделения остальных компонентов с целью их дальнейшей утилизации(ПАТ. № 2090542 РФ).
На основе разработанных методов окисления хинондиоксимов внедрены в производство синтезы динитрозоголуола и динитрозоцимола (Шосткинский завод химреактивов), которые используются в перспектив-
ных разработках оборонного назначения качестве низкотемпературных структурообразователей полимерных композиций.
Личное участие автора заключалось в выборе направлений научных исследований, постановке задач, научном руководстве и личном участии при выполнении всех этапов исследований, обработке и интерпритации полученных результатов, формулировании основных выводов и положений по результатам выполненных работ по теме диссертации.
Апробация работы Отдельные положения диссертационной работы представлялись на конференциях и симпозиумах различного уровня: VI - Международная конференция по органическому синтезу, Москва, 1986 г; XXXVII Международный конгресс ИЮПАК, София, 1987 г; VI Всесоюзная конференция по химии дикарбонильных соединений, Рига, 1986 г; Всесоюзная конференция по химии хинонов и хиноидных соединений, Новосибирск, 1991; Вторая Всероссийская научно-техническая конференция "Утилизация компонентов ракетного топлива", Красноярск, 1994 г; IV Российская научно-практическая конференция резинщиков "Сырье и материалы для резиновой промышленности", Москва, 1999 г; Региональная научно-практическая конференция "Химическая и химико-фармацевтическая промышленность в современных условиях", Новосибирск, 1999 г.
Публикации По теме диссертации опубликовано 53 печатных работы, из них 21 патент и авторских свидетельств, 19 статей, 1 обзор, 13 тезисов докладов (из них 3 на международных конференциях).
Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, литературного обзора, 5 глав, выводов, списка цитируемой литературы из 317 наименований и приложения. Работа изложена на 362 страницах машинописного текста и включает 105 таблиц, 31 рисунок. Выносимые на защиту результаты содержатся в главах 1 -4, в главе 5 описана техника эксперимента.
