Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Спиропираны и спирооксазины (обзор литературных данных) 9
1. Синтез спиропиранов и спирооксазинов 10
1.1. Синтез спиропиранов 10
1.2. Синтез спирооксазинов 11
1.3. Структурная модификация спиропиранов и спирооксазинов 12
1.3.1. Прямое замещение в спиропиранах и спирооксазинах 13
1.3.2. Модификация функциональных групп 13
2. Фото- и термохромные свойства спиропиранов и спирооксазинов 16
2.1. Влияние структурных факторов на фотохромные свойства
спиросоединений 18
2.1.1. Влияние заместителей на спектральные характеристики фотоокрашенных форм спиросоединений 18
2.1.2. Влияние среды 22
2.1.3. Спиросоединения в твердых тонких пленках 25
2.1.4. Скорость темновой реакции 25
2.1.5. Светочувствительность и фотоустойчивость спиропиранов и спирооксазинов 26
2.2. Термохромизм спиропиранов и спирооксазинов 27
3. Применение спиропиранов и спирооксазинов 27
3.1. Оптическая память и оптические переключатели 30
3.2. Биологическое и аналитическое применение 34
3.2.1. Фотоуправляемые пептиды и протеины 34
3.2.2. Молекулярное распознавание. Производные спиропиранов и спирооксазинов как искусственные рецепторы 35
3.2.2.1. Спиропираны как рецепторы природных объектов 36
3.2.2.2. Спиропираны и спирооксазины как рецепторы катионов металлов 37
3.2.2.2.1. Краунсодержащие спиропираны и спирооксазины как сенсоры на катионы металлов 38
3.2.2.2.2. Спиропираны и спирооксазины как сенсоры на катионы металлов 42
ГЛАВА 2. Синтез, строение и свойства гетарилзамещенных спиропиранов (обсуждение результатов) 47
1. Синтез промежуточных продуктов 49
1.1. Синтез индоленинов и солей ЗЯ-индолия 49
1.2. Синтез 2-гидроксиарилальдегидов 51
1.2.1. Синтез 3-дифенилоксазолилзамещенных 2-гидроксинафт-альдегидов 51
1.2.2. Синтез 3-дифенилоксазолилзамещенных 2-гидроксибенз-альдегидов 54
1.2.3. Синтез 3-бензотиазолилзамещенного 2-гидроксинафтальдегида 56
1.2.4. Синтез 3-бензотиазолилзамещенного 2-гидроксибензальдегида 56
2. Синтез спиропиранов 57
2.1. Синтез дифенилоксазолилзамещенных спиропиранов 57
2.2. Синтез бензотиазолилзамещенных спиропиранов 61
3. Строение спиропиранов 62
3.1. ЯМ? ]Н спектроскопия спиропиранов 62
3.1.1. Сильнопольная область спектра 63
3.1.2. Слабопольная область спектра 70
3.1.2.1. Фенильные протоны индолинового фрагмента спиропиранов 71
3.1.2.2. Протоны бензопиранового фрагмента 72
3.1.2.3. Протоны нафтопиранового фрагмента 73
3.1.2.4. Протоны дифенилоксазольного и бензотиазольного заместителя 74
4. Фотохромные и комплексообразующие свойства спиропиранов 76
4.1. Спектральные и фотохимические свойства спиропиранов 76
4.2. Катиониндуцируемая изомеризация спиропиранов 87
4.3. Люминесцентные и фотохимические свойства комплексов 96
ГЛАВА 3. Экспериментальная часть 99
1. Синтез промежуточных продуктов 99
1.1. Синтез солей ЗЯ-индолия 100
1.2. Синтез 2-гидроксиарилальдегидов 100
1.2.1. Синтез 3-дифенилоксазолилзамещенных 2-гидроксинафт-альдегидов 100
1.2.2. Синтез 3-дифенилоксазолилзамещенных 2-гидроксибенз-альдегидов 104
1.2.3. Синтез 3-бензотиазолилзамещенного 2-гидроксинафтальдегида 106
1.2.4. Синтез 3-бензотиазолилзамещенного 2-гидроксибензальдегида 107
2. Синтез спиропиранов 108
2.1. Синтез дифенилоксазолилзамещенных спиропиранов 108
2.1.1. Синтез дифенилоксазолилзамещенных спиронафтопирапов 108
2.1.2. Синтез дифенилоксазолилзамещенных спиробензопиранов 109
2.2. Синтез бензотиазолилзамещенных спиропиранов 119
Выводы 125
Литература
- Структурная модификация спиропиранов и спирооксазинов
- Термохромизм спиропиранов и спирооксазинов
- Синтез 3-дифенилоксазолилзамещенных 2-гидроксибенз-альдегидов
- Синтез 3-дифенилоксазолилзамещенных 2-гидроксинафт-альдегидов
Введение к работе
Научно-технический прогресс немыслим без создания новых веществ и материалов, обладающих уникальными, неизвестными ранее свойствами. Разработка новых органических фотохромных систем и материалов на их основе является одним из важнейших направлений современного органического синтеза. Важность подобных исследований обусловлена широкой областью возможного применения фотохромных соединений и материалов на их основе - от различных областей современной науки и техники до косметических композиций [1-8].
Явление фотохромизма основано на обратимой внутримолекулярной перегруппировке при облучении между двумя изомерными состояниями, отличающимися спектральными характеристиками [7, 9, 10]:
hv,
А 5= В
Схема 1
Обратная реакция В -» А может протекать преимущественно по термическому механизму, как, например, в случае спиропиранов, спирооксазинов и хроме-нов, и может сопровождаться одновременно протекающей фотохимической реакцией, но термическая обратная реакция обычно является преобладающей. В других системах (например, фульгиды и диарилэтены) фотохимически индуцированная форма (В) термически стабильна, и обратная реакция протекает преимущественно фотохимически.
Идеальная фотохромная система (схема 1) должна обладать такими свойствами, как существенное различие спектральных характеристик форм А и В; высокий квантовый выход фотоперегруппировки и высокая светочувствительность; возможность варьирования термодинамических и активационных параметров равновесия для выбора наиболее подходящей для конкретного приложения фотохром-ной системы; высокая фотоустойчивость фотохромной системы, т. е. способность многократно претерпевать фотоиндуцированные и термические реакции без заметного разложения перегруппировывающихся изомеров [11].
Разработка молекулярных переключателей и запоминающих устройств, фо-
тохромных материалов для хранения и считывания информации на молекулярном уровне, конструирование биоматериалов, в которых структура и свойства регулируются светом, является важным направлением в сфере высоких технологий, и привлекает в последние годы большое внимание [5, 12-17].
Фотохромные молекулы являются подходящими для преобразования и передачи сигнала и для создания новых фоточувствительных систем на основе комбинации молекулярного распознавания и фотохромии. Создание искусственных рецепторов, в которых процесс молекулярного распознавания синхронизирован с передачей сигнала, является важным с точки зрения создания нового направления супрамолекулярной химии, создания новых материалов для молекулярных сенсоров, опто- и биоэлектроники, имеющих большое практическое значение [17, 18]. Использование органических фотохромных соединений для создания молекулярной памяти позволяет существенно увеличить плотность записи информации и имеет ряд таких преимуществ, как относительная легкость их синтеза, создание соединений желаемой структуры, широкое изменение физических свойств при малых изменениях в структуре [12]. Все возрастающие требования к фотохромным материалам стимулируют исследования по синтезу новых и модификации уже известных фотохромных систем.
В настоящее время известны различные классы органических фотохромных соединений: спиропираны [19-21] и спирооксазины [22, 23], хромены [7], фульгиды [24, 25], диарилэтены [26], дигидроиндолизины [7] и другие, наиболее перспективными из которых являются спиропираны и спирооксазины, фульгиды, диарилэтены.
Спиропираны и спирооксазины выделяются среди различных классов органических фотохромных соединений возможностью изменения в широких пределах их спектральных, фотохимических (скорость обесцвечивания, квантовый выход фотоокрашивания) и рабочих (фотоусталость, температура проявления фотохро-мизма) характеристик при варьировании заместителей в пирановом/оксазиновом фрагменте молекулы и модификации гетеренового фрагмента [19-23].
Спиропираны и спирооксазины способны при действии УФ света образовывать окрашенные хиноидно-бетаиновые структуры (В), обратимая перегруппировка
7 которых в исходную спиро-форму (А) происходит под действием видимого света или спонтанно (схема 2).
Варьирование заместителей в пирановой/оксазиновой части молекулы и модификация гетеренового фрагмента молекулы спиропирана/спирооксазина оказывают значительное влияние на фотохромные свойства спиропиранов и спироокса-зинов. Все возрастающие требования, предъявляемые к фотохромным материалам, стимулируют исследования по синтезу новых и модификации уже известных типов этих соединений.
Схема 2
Основными направлениями исследований спиропиранов и спирооксазинов являются изучение фундаментальных проблем фотохромизма, синтез новых спиропиранов и спирооксазинов с целью получения фотохромных соединений с нужными свойствами и возможность их практического применения. Интенсивно развиваются такие направления практического использования спиропиранов и спирооксазинов, как оптические системы регистрации информации, опто- и оптобиоэлек-троника, транспортные системы, сенсоры, катализ, биоматериалы [3,7, 8,13, 14].
Основной задачей настоящей работы являлся синтез новых спиропиранов индолинового ряда, содержащих гетареновый фрагмент в о-положении к пирано-вому атому кислорода и различные заместители в индолиновом и пирановом фрагментах, и изучение взаимосвязи между их строением, параметрами фотохромных превращений и комплексообразующей способностью. В ходе работы предполагалось также выявить на основе этих исследований соединения с практически ценными свойствами, способные эффективно координировать ионы металлов, что имеет огромное потенциальное значение для развития различных областей молекулярной электроники, хемосенсорики, мониторинга окружающей среды.
Работа выполнена при финансовой поддержке Американского фонда развития гражданских исследований (CRDF) и Министерства образования Российской Федерации (проект RO-004-X1), Российского фонда фундаментальных исследова-
8 ний (проект 03-03-32154, 05-03-08087, 06-03-32988), Международного научно-технического центра (грант 2117), гранта Президента РФ НШ-4849.200.3 и Министерства образования и науки РФ (ведомственная научная программа «Развитие научного потенциала высшей школы» (проект № РНП 2.1.1.1938).
Структурная модификация спиропиранов и спирооксазинов
Спиропираны легко бромируются TV-бромсукцинимидом в хлороформе. Продукты замещения зависят от природы спиропирана. Так, в случае незамещенного BIPS сначала образуется 5 -бромпроизводное, при дальнейшем бромировании которого в предельном случае получается 5 ,7 ,6,8-тетрабромпроизводное [30].
При бромировании 6-nmpoBIPS бромом, JV-бромсукцинимидом или бромидом меди (II) с хорошим выходом получается 5 -бромпроизводное. При использовании хлора или хлорида меди (II) образуется соответствующее 5 -хлорпроизвод-ное [19].
Нитрование 6-imvpoBIPS в положение 5 проводят смесью азотной кислоты и уксусного ангидрида. Также можно использовать нитрит натрия в ледяной уксусной кислоте с последующим перемешиванием на воздухе для окисления первоначально образующегося нитрозосоединения [31].
Ацилирование и формилирование 6-nwrpoBIPS идет в отличие от других реакций замещения в положение 3 [32].
В работе [33] описаны различные методы прямого нитрования фотохромных спирооксазинов. Было показано, что только нитрование смесью азотной и серной кислот дает фотохромное соединение с нитрогруппой в арилоксазиновом кольце.
Модификация функциональных групп
Кроме прямого введения заместителей в молекулу, имеющего достаточно ограниченные возможности, для структурной модификации спиропиранов и спирооксазинов широко используется метод трансформации уже имеющихся в молекуле спиросоединения функциональных групп, например, таких, как амино-, гид 14 рокси-, карбоксильная, формильная или галоид, связанных непосредственно или спейсером с молекулой спиропирана или спирооксазина.
Этот метод широко используется для получения полимеров и жидкокристаллических материалов, содержащих химически связанные с ними спиропи-раны и спирооксазины [34-36], фотохромных полипептидов [37], краунсодержащих спиропиранов и спирооксазинов [38-40], фотохромных производных целлюлозы [41] и других производных спиропиранов и спирооксазинов [42]. Ниже приведены некоторые примеры применения этого метода.
Так, З -циано-б-нитроі?// (25) может быть получен реакцией соответствующего бромпроизводного с Cu(CN)2 в пиридине [43]. А восстановлением 6-HuvpoBIPS на никелевом катализаторе в бензоле получают 6-аминопроизводное 26 [19], которое трудно получить обычным способом из исходных компонентов из-за нестабильности аминосалициловых альдегидов
Фотохромные свойства спиропиранов были впервые описаны в 1952 году Фишером и Хиршбергом [47]. Наиболее важным свойством спиропиранов и спиро-оксазинов является обратимое превращение в окрашенную форму, протекающее при растворении в полярных растворителях (сольватохромизм), нагревании (тер-мохромизм) или под действием активирующего излучения (фотохромизм). Легкость этого процесса определяется относительной термодинамической стабильностью обоих изомеров, зависящей от природы фрагментов молекулы, имеющихся заместителей, среды и может изменяться в широких пределах.
Протекающие при этом превращения, обусловленные гетеролитическим разрывом связи Сс„ыро-0, показаны на схеме 8 на примере спиропиранов индолино-вого ряда. Образующаяся в результате гетеролитической диссоциации окрашенная мероцианиновая форма X из z/wc-конфигурации переходит в более устойчивую / аяс-конфигурацию В [48]. Электронное распределение в транс-фотомероцт-нине обычно изображают распределением делокализованных 7Г-электронов с частичным отрицательным зарядом на фенолятном кислороде и частичным положительным зарядом на гетероатоме (в данном случае на атоме N). Однако в каждом конкретном случае может доминировать одна из двух мезомерных форм: биполярная цвиттер-ионная с локализованными зарядами и неполярная полиеновая или хиноидная.
Время жизни z/ис-конфигурации (X) крайне мало, но в некоторых случаях оно оказывается достаточным для фиксации спектроскопических доказательств ее существования - собственного спектра поглощения и флуоресценции [49]. Современные фемтосекундные исследования позволяют с точностью проследить и зафиксировать время перехода от закрытой формы к z/uc-конфигурации, время жизни z/ис-конфигурации, время перехода к транс-конфигурации [50]. Обратный переход открытой мероцианиновой формы в закрытую форму также осуществляется через стадию wc-конфигурации. В работах [51, 52] с помощью квантовых расчетов подробно рассматривается механизм подобного перехода.
Хиноидно-бетаиновые структуры В являются термодинамически менее устойчивыми, чем спиро-форма А, и самопроизвольно переходят в последнюю в результате темновой реакции. В полярных растворителях разница в энергиях между спиро- и мероцианиновой формами составляет всего 1-3 ккал/моль (4-13 КДж/моль), а в неполярных гораздо больше - 5-8 ккал/моль (21-34 КДж/моль). Поэтому среда сильно влияет на подобное равновесие - чем выше полярность среды, тем больше равновесие сдвинуто в сторону окрашенной формы. Интересны исследования фотохромизма спиропиранов и спирооксазинов в газовой фазе, что позволяет изучить и понять механизм фотопревращений без влияния сторонних факторов [53].
Строение спиропирана (электронное и стерическое влияние заместителей) также сильно влияет на равновесие окрашенной и спироциклической форм.
Важными характеристиками фотохромной системы являются спектры поглощения и коэффициенты экстинкции исходной спиро-формы и мероцианиновой формы, квантовый выход реакции фотоокрашивания, константа скорости обратной реакции [19-21]. Спектры поглощения неокрашенной формы спиропиранов лежат в области 220-375 нм, но наибольший интерес представляют спектральные характеристики окрашенной открытой формы с длинноволновой полосой поглощения в области 500-650 нм. Квантовый выход реакции фотоокрашивания говорит о светочувствительности спиропиранов и обычно колеблется в пределах 0,1-0,7. Скорость темновой реакции обесцвечивания зависит от строения спиропирана и может изменяться в широких пределах - от долей секунды до нескольких дней, недель или даже месяцев.
Термохромизм спиропиранов и спирооксазинов
Открытие фотохромной реакции спиропиранов Фишером и Хиршбергом [47] в 1952 г. и высказанная Хиршбергом [111] идея использования этого явления для "фотохимически стираемой памяти", инициировали активные исследования в этой области. Предложены и исследованы различные возможности применения спиро-пиранов и спирооксазинов, основанные на обратимом окрашивании и других изменениях физических и химических свойств этих соединений.
Спиропираны и спирооксазины используются или могут найти применение в различных областях, таких, как фотография, производство дисплеев, фотолитография, фильтры с изменяемой оптической плотностью, включая солнцезащитные офтальмологические стекла, оптические записывающие среды, в линейной и нелинейной оптике и др. [3, 7, 8, 13, 14, 112-114]. Спиропираны используются в качестве молекулярных и супрамолекулярных логических устройств, в том числе для получения наноструктурированных фотохромных пленок из биополимеров [91]. Важным коммерческим применением фотохромных спиропиранов и спирооксазинов являются фотохромные полимерные офтальмологические линзы [115-117].
В последнее время интенсивно развивается разработка фотохромных материалов для оптического хранения информации и конструирование биоматериалов, в которых структура и свойства регулируются светом [4, 15, 118-121], такие интересные направления, как трехмерная оптическая память (3D память), основанная на двухфотонном фотоиндуцировании изомеризации спиропиран-мероцианип [122] и фотопереключение активности протеинов, связанных ковалентной связью со спи-ропираном [123]. Большой интерес представляют разработки в области фотоинду-цированного ферромагнетизма неорганических комплексов железа, связанных со спиропираном [124-126].
Фотохимическое и термическое поведение органических фотохромных молекул зависит от характеристик полимерной среды, в которую они включены, фотохромные полимерные материалы играют важную роль в изучении фотохромизма [4, 78, 79], особенно с практической точки зрения, так как различные области применения предполагают использование фотохромных материалов в виде различных технологически удобных форм, таких как пленки, волокна, листовые или капсули-рованные материалы и др. Большое значение приобретают полимерные материалы, в которых фотохромное соединение химически связано с полимером, который может быть природным полимером (производные целлюлозы, энзимы, протеины), или синтетическим (полиакрилаты, полиуретаны, поливинильные соединения).
Влияние полимерных матриц связано с регуляцией фотохромных реакций и с появлением новых фотоиндуцированных свойств, расширяющих фотофункциональность полимерных фотохромных материалов и возможности их применения [34, 78]. В качестве матриц используются пленки Ленгмюра-Блоджетта [127-129], жидкокристаллические полиакрилаты и полисилоксаны [83], двухслойные мембраны [130, 131], мицеллы [132], поливинилхлоридные мембраны [133].
В обзоре [134] обобщены данные по изучению фоточувствительных мембранных систем, главным образом фотохромных супрамолекулярных систем, таких как мономолекулярные пленки, пленки Лэнгмюра-Блоджетта и жидкокристаллические тонкие пленки. Обсуждена связь между фотохромной реакцией и упорядоченностью структуры матрицы. Эти мембранные системы могут быть применены в таких новых направлениях, как фотопереключающие элементы, хранение и отображение оптической информации.
Интересен пример мембраны с фотоуправляемой проницаемостью, полученной при модификации нанопористой поверхности алюминиевой мембраны фото-хромным спиропираном, позволяющей контролировать проницаемость воды через мембрану [135]. При облучении УФ светом спиропиран изомеризуется в полярную открытую форму, поверхность мембраны становится гидрофильной, и вода проходит через поры мембраны. Когда спиропиран находится в закрытой форме, гидро-фобность поверхности возрастает, и мембрана не пропускает воду. Таким образом, мембрана работает как светочувствительный клапан, переключающий проницаемость мембраны.
В обзоре [136] систематизированы данные по получению, свойствам и применению тонких пленок органических фотохромов различных классов нанометро-вой толщины, полученных на поверхности неорганических носителей. Рассмотрены фотофизические, фотохимические и фотохромные процессы в организованных молекулярных ансамблях и создание на их основе передовых материалов для сенсоров и оптоэлектроники.
Синтез 3-дифенилоксазолилзамещенных 2-гидроксибенз-альдегидов
Взаимодействием 2-гидроксибензойных кислот 87b-d с метилатом натрия в метаноле получены натриевые соли 88с-е, алкилированием которых 1,2-дифенил-2-хлорэтаноном (83) в условиях межфазного катализа в системе твердая фаза-жидкость в присутствии 15-краун-5 в ацетонитриле получены дезиловые эфиры 89с-е.
Взаимодействием дезиловых эфиров 89с-е с ацетатом аммония в уксусной кислоте по методу Дэвидсона [214] получены дифенилоксазолилзамещенные фенолы 90с-е, формилированием которых получены о-гидроксибензальдегиды 86с-е.
о-Гидроксибензальдегиды 86с-е, как и альдегид 86а, получены формированием фенолов 90с-е по Даффу в трифторуксусной кислоте, однако, в отличие от альдегида 86а, в этом случае необходим значительный избыток гексаметилентет-рамина и более длительное время реакции. Формилирование фенолов 90с-е в уксусной кислоте практически не идет.
Дезиловые эфиры арилкарбоновых кислот (89а-е), необходимые для синтеза дифенилоксазолилзамещенных гидроксинафт- и гидроксибензальдегидов (86а-е), были получены алкилированием натриевых солей соответствующих арилкарбоно вых кислот дезилхлоридом в условиях межфазного катализа, хотя в работе [216] сообщается о неэффективности использования натриевых солей карбоновых кислот, в отличие от калиевых солей, для получения дезиловых эфиров в этих условиях.
З-Бензотиазолилзамещенный 2-гидроксинафтальдегид, необходимый для синтеза спиронафтопиранов, содержащих в качестве ионофорного фрагмента бен-зотиазольный заместитель, был получен из З-гидрокси-2-нафтойной кислоты (схема 26).
Взаимодействием З-окси-2-нафтойной кислоты (87а) и 2-аминотиофенола (91) в толуоле в присутствии РС1з получен нафтол 90f [217]. Формилированием последнего по Даффу был получен о-гидроксиальдегид 86f.
Попытка формилирования нафтола 90f в трифторуксусной кислоте не привела к желаемому результату. Как и при формулировании метоксизамещенного нафтола 90Ь в трифторуксусной кислоте, в этом случае также получалась смесь продуктов, разделить которую не удалось, и альдегид 86f был получен формилированием нафтола 90f по Даффу в уксусной кислоте.
З-Бензотиазолилзамещенный 2-гидроксибензальдегид 86g был получен по аналогичной схеме, исходя из соответствующей о-гидроксибензойной кислоты 87Ь (схема 27).
Взаимодействием 2-гидрокси-5-хлорбензойной кислоты (87b) и 2-амино-тиофенола (91) в толуоле в присутствии РС13 получен нафтол 90g, формулированием которого по Даффу в трифторуксусной кислоте был получен о-гидрокси-бензальдегид 86g.
Как было отмечено выше, существуют два основных метода синтеза спиро-пиранов. Первый метод (метод А) включает конденсацию соответствующих гетероциклических катионов с 0-гидроксиароматическими альдегидами в кислой среде, выделение образующихся солей о-гидроксистирильных производных и спироцик-лизацию последних под действием основания. Второй метод, наиболее часто используемый для получения индолиновых спиропиранов и ставший уже классическим (метод В), состоит в конденсации метиленового основания (или соответствующей гетероциклической иммониевой соли в присутствии основания) с о-гидроксиароматическими альдегидами. При получении индолиновых спиропиранов, содержащих дифенилоксазольный заместитель, были использованы оба метода. Спиропираны, содержащие бензотиазольный заместитель, были получены классическим методом конденсацией гетероциклических иммониевых солей с о-гидроксиароматическими альдегидами в присутствии основания (метод В).
Индолиновые спиропираны, содержащие дифенилоксазольный заместитель, были получены конденсацией солей ЗЯ-индолия с дифенилоксазолилзамещенными 2-гидроксинафт- и 2-гидроксибензальдегидами как двухстадийным методом конденсацией исходных соединений в кислой среде (метод А), так и одностадийным методом в присутствии основания (метод В). 5 -Дифенилоксазолилзамещенные спиронафтопираны 93a-j и 8-дифенил-оксазолилзамещенные спиробензопираны 95а-е были получены двухстадийным методом (метод А), конденсацией иодидов ЗЯ-индолия 77a-d и перхлората 1,2,3,3-тетраметил-5-хлор-ЗЯ-индолия (77g) с 3-дифенилоксазолилзамещенными 2-гид-роксинафтальдегидами 86а,Ь и 3-дифенилоксазолилзамещенным 2-гидроксибенз-альдегидом 86с в уксусной кислоте, выделением образующихся солей о-гидрокси-нафтилвинильных производных 92a-j и о-гидроксистирильных производных 94а-е, и обработкой последних аммиаком, приводящей к спиропирапам 93a-j и 95а-е (схема 28).
Синтез 3-дифенилоксазолилзамещенных 2-гидроксинафт-альдегидов
2-Гидрокси-3-(1,3-бепзотиазол-2-ил)-1-нафталъдегид (86J). Смесь 2.77 г (10 ммоль) нафтола 90f, 2.80 г (20 ммоль) гексаметилентетрамина и 40 мл уксусной кислоты перемешивали 5.5 ч при 95-100С. Прибавили смесь 12 мл концентрированной соляной кислоты и 14 мл воды, перемешивали 1 ч при 95-100С. Реакцион 107 ную смесь вылили в 130 мл воды, осадок отфильтровали, промыли водой, сушили. Полученный нафтальдегид перекристаллизовывали из хлорбензола. Выход 46%, т. пл. 226.5-228 С. Найдено (%): С 70.92; Н 3.79; N 4.41. C18HHN02S. Вычислено (%): С 70.80; Н 3.63; N 4.59. Спектр ЯМР Н (5, м.д., У/Гц): 7.45-7.51 (м, 2Н, Н(6), Н(5hiaz или 6hiaz)); 7.57 (м, 1Н, H(5hiaz или 6hiaz)); 7.70 (ддд, 1Н, Н(7), J= 8.6, 6.9, 1.5); 7.94 (д, Ш, Н(5), J= 8.2); 7.99 (м, Ш, H(7hiaz)); 8.11 (м, 1Н, H(4hiaz)); 8.80-8.92 (м, 2Н, Н(4), Н(8)); 11.00 (с, Ш, СНО); 14.03 (с, Ш, 2-ОН).
2-(1,3-Бензотшзол-2-ил)-4-хлорфенол (90g). Смесь 5.18 г (30 ммоль) 2-гидрокси-5-хлорбензойной кислоты (87Ь) и 3.54 мл (33 ммоль) 2-аминотиофенола (91) растворили в 30 мл толуола при кипении. Охладили до 90С и по каплям добавили 2,61 мл РС13 в 5 мл толуола, кипятили 2 часа. Затем вылили в 70 мл метанола, осадок отфильтровали, промыли метанолом и сушили. Продукт использовали далее без дополнительной очистки. Выход 82%, т. пл. 156-157.5 С. Найдено (%): С 59.40; Н 3.24; N 5.44. C13H8C1N0S. Вычислено (%): С 59.66; Н 3.08; N 5.35. Спектр ЯМР !Н (5, м.д., J/Гц): 7.06 (д, 1Н, Н(6), J = 8.9); 7.33 (дд, Ш, Н(5), J= 8.9, 2.5); 7.45 (м, 1Н, H(5hiaz или 6hiaz)); 7.54 (м, 1Н, Н(5 или 6hiaz)); 7.66 (д, 1Н, Н(3), J= 2.5); 7.93 (м, 1Н, H(7hiaz)); 8.01 (м, 1Н, H(4hiaz)); 12.55 (с, 1Н, ОН).
2-Гидрокси-3-(1,3-бепзотшзол-2-ил)-5-хлорбензальдегид (86g). Смесь 2.62 г (10 ммоль) фенола 90g, 8.40 г (60 ммоль) гексаметилентетрамина и 35 мл трифто-руксусной кислоты кипятили в инертной атмосфере 5 ч, затем охладили и добавили смесь 14 мл конц. соляной кислоты и 28 мл воды. Реакционную смесь вылили в 130 мл воды, осадок отфильтровали, промыли водой и сушили. Полученный альдегид перекристаллизовывали из хлорбензола. Выход 62%, т. пл. 196-197 С. Найдено (%): С 57.88; Н 2.90; N 4.94. CJ4H8C1N02S. Вычислено (%): С 58.04; Н 2.78; N 4.83. Спектр ЯМР Н (5, м.д., J/Гц): 7.49 (м, 1Н, H(5hiaz или 6hiaz)); 7.58 (м, Ш, Н(5hiaz или 6hiaz)); 7.87 (д, Ш, Н(4), J= 2.6); 7.97 (м, Ш, H(7hiaz)); 8.00 (д, 1Н, Н(6), У= 2.6); 8.05 (м, lH,H(4hiaz)); 10.51 (с, 1Н, СНО); 13.32 (с, 1Н, 2-ОН).
3,3-Диметші-5 -(4,5-дифенил-1,3-оксазол-2-ил)спиро[индолин-2,3 -[ЗН]-шфто[2,1-Ь]пирапы] 93a-j (метод А, общая методика). Смесь 1 ммоль соли ЪН-индолия 77a-d,g, 1 ммоль альдегида 86а,Ь и 8 мл ледяной уксусной кислоты кипятили 5.5 ч и выдерживали 12 ч при 20С. Выпавший осадок отфильтровали, промыли эфиром, сушили и использовали далее без дополнительной очистки. В суспензию полученной соли 92a-j в 20 мл бензола пропускали ток сухого аммиака до растворения осадка, растворитель упарили и остаток очищали колоночной хроматографией на А120з (элюент - бензол). Спиропираны перекристаллизовывали из смеси изооктан-толуол (2:1).
3,3-Диметил-5 -(4,5-дифеиил-1,3-оксазол-2-ил)спиро[индолин-2,3 -[ЗН]-пафто[2,1-Ь]пираны] 93к-п (метод В, общая методика). Смесь 1 ммоль соли 3#-индолия 77e,f, 0.14 мл (1 ммоль) триэтиламина и 1 ммоль альдегида 86а,Ь в 8 мл бензола и 2 мл пропанола-2 кипятили 10 ч, упарили, остаток очищали колоночной хроматографией на А120з (элюент - бензол). Спиропираны 93k-n перекристаллизовывали из смеси изооктан-толуол (3:1).
Характеристики полученных 5 -дифенилоксазолилзамещенных спиронафтопиранов приведены в таблице 7. Данные ЯМР Н спектроскопии соединений приведены в таблицах 8 и 9.
3 ,3 -Диметил-8-(4,5-дифенил-1,3-оксазол-2-ил)-спиро[2Н-1-бетопиран-2,2 -индолипы] 95а-е (метод А, общая методика). Смесь 1 ммоль соли 3#-индолия 77a-d,g, 1 ммоль альдегида 86с и 8 мл ледяной уксусной кислоты кипятили 5.5 ч и выдерживали 12 ч при 20С. Выпавший осадок отфильтровали, промыли эфиром, сушили и использовали далее без дополнительной очистки. В суспензию полученной соли 94а-е в 20 мл бензола пропускали ток сухого аммиака до растворения осадка, растворитель упарили и остаток очищали колоночной хроматографией на А1203 (элюент - бензол). Спиропираны перекристаллизовывали из смеси изооктан-толуол (2:1).
З З -Диметил-З- -дифепші-ІуЗ-оксазол -илї-спирорН-І-бензопиран-2,2 -индолины] 95f-u (метод В, общая методика). Смесь 1 ммоль соли ЗН-индолия 77a-g, 0.14 мл (1 ммоль) триэтил амина и 1 ммоль альдегида 86с-е в 8 мл бензола и 2 мл пропанола-2 кипятили 10 ч, упарили, остаток очищали колоночной хроматографией на А1203 (элюент - бензол). Спиропираны 95f-k,o-u перекристаллизовывали из изооктана, 951-п - из гексана.
