Содержание к диссертации
Введение
1. Литературный обзор 9
1.1 Механизм реакции активированного нуклеофильного ароматического замещения 9
1.2 Движущая сила SVAr реакций 11
1.3 Влияние природы уходящей группы 16
1.4 Влияние природы нуклеофила 18
1.5 Роль среды в SVAr-реакциях 20
1.6 Нуклеофильное ароматическое замещение в синтезе гетероциклических систем 24
1.6.1. Синтез пятичленных гетероциклических соединений 24
1.7 Синтез бензимидазолов, бензоксазолов и их производных 27
1.7.1 Синтез бензимидазолов и бензоксазолов 27
1.7.2 Общие методы синтеза бензимидазолов и бензоксазолов 27
1.7.3 Другие методы синтеза бензимидазолов и бензоксазолов 39
1.7.4 Общие методы получения 2-меркапто и 2-оксо бензимидазолонов и бензоксазолонов 42
1.7.5 Другие методы синтеза 2-меркаптобензоксо-, имидазолов и 2- бензоксо-, имидазолонов 46
1.7.6 Возможные области применения бензимидазолов и бензоксазолов 48
1.7.6.1 Другие области применения бензимидазолов 50
1.7.6.2 Бензимидазолы, обладающие биологической активностью 51
1.7.7 Выводы из литературного обзора 52
2. Химическая часть 54
2.1 Исследование реакции активированного ароматического замещения нитрогруппы и атома брома в 4-бром-5-нитрофталонитриле с 2-меркапто-1Я-1,3-бензимидазол-5,6-дикарбонитрилом 54
2.1.1 Синтез мостиковых систем с фталонитрильными фрагментами...54
2.1.2 Влияние воды на реакцию БНФН с 1і/-1,3-бензимидазол-2-тиолом 59
2.2 Синтез соединений реакцией нуклеофильного замещения атома брома и нитрогруппы в 4-бром-5-нитрофталонитриле 63
2.2.1 Методы синтеза 4,5-диамино- и 4-гидрокси-5-амино- 5,6-дикарбофталонитрилов 64
2.2.1.1 Получение 4-гидрокси-5-нитро-фталонитрила 64
2.2.1.2 Синтез гетерил - 4,5-диамино- и 4 - амино-5-гидрокси-фталонитрилов 66
2.2.2 Синтез бензимидазолов и бензоксазолов на основе 5,6-дикарбонитрилов и их производных 70
2.2.2.1 Синтез 1//-1,3-бензимидазол- и бензоксазол-5,6-дикарбонитрилов с алкильными и арильными заместителями при С-2 70
2.2.2.2 Синтез бензимидазолонов и бензоксазолонов на основе 5,6-дикарбонитрилов 81
2.2.2.3 Синтез 2-карбоксипроизводных на основе бензимидазо - и бензоксазол-5,6-дикарбонитрилов 85
2.2.2.4 Взаимодействие полученных бензоксазолонов и бензимидазолонов с 2-хлор-5-(4-метилфенил)-1,3,4-оксадиазолом 87
2.2.2.5 Синтез бензо[4,5]имидазо[1,2-а]пиридин-7,8-дикарбонитрила 89
2.2.2.6 Синтез дикарбоновых кислот на основе полученных бензимидазолов и бензоксазолов и их производных 91
2.3 Строение и чистота синтезированных соединений 92
2.4 Практическое применение объектов исследования 93
2.4.1. Полупродукты для светочувствительных материалов 93
2.4.2. Фталоцианины и металлокомплексы на их основе 94
3. Экспериментальная часть 96
3.1 Исходные вещества 96
3.2 Методики синтеза реактивов и полупродуктов 96
3.3 Кинетические исследования 104
3.4 Методики анализа 104
3.5 Идентификация синтезированных соединений 107
Выводы 124
Литература 126
Приложения 139
- Другие методы синтеза 2-меркаптобензоксо-, имидазолов и 2- бензоксо-, имидазолонов
- Синтез соединений реакцией нуклеофильного замещения атома брома и нитрогруппы в 4-бром-5-нитрофталонитриле
- Взаимодействие полученных бензоксазолонов и бензимидазолонов с 2-хлор-5-(4-метилфенил)-1,3,4-оксадиазолом
- Идентификация синтезированных соединений
Введение к работе
Развитие тонкого органического синтеза относится к важнейшим направлениям приоритетных исследований в химии и химической технологии. Основное внимание уделяется созданию новых веществ и материалов, применение которых способно существенно сказаться на развитии ряда отраслей науки и техники. В настоящее время большой интерес вызывают конденсированные ароматические и гетероциклические системы, на основе которых возможно создание эффективных и относительно простых в производстве люминесцирующих материалов. К ним относятся qpmo-дикабонитрилы, конденсированные с различными гетероциклическими фрагментами. Использование реакции активированного ароматического нуклеофильного замещения атома брома и нитрогруппы в 4-бром-5-нитрофталонитриле (БНФН) моно- и бифункциональными S-, N-нуклеофилами, а также функционализация синтезированных 4,5-диамино-, 4-гидрокси-5-амино- и 4-амино-5-(7У-алкиламино) фталонитрилов открывают широкие возможности для получения гетероциклических орто-дикарбонитрилов и создания на их основе высокоэффективных флуорофоров и хромофоров, полимеров, лекарственных препаратов, а также материалов, обладающих жидкокристаллическими и нелинейно-оптическими свойствами. Данная работа является продолжением научных исследований, проводимых в Ярославском государственном техническом университете в рамках заданий федерального агентства по образованию: «Исследование основных закономерностей и механизма направленного синтеза и функционализации сложных азот-, кислород и серосодержащих органических соединений» на 2001-2005 гг. (№ госрегистрации НИР: 01.2.00102406); и «Теоретические и экспериментальные исследования закономерностей кинетики и механизма синтеза полифункциональных органических соединений многоцелевого назначения» на 2006-2007гг. (№ госрегистрации НИР: 0120.0 604209).
Цель работы:
1. Исследование SjvAr-реакции взаимодействия БНФН с бифункциональными N, S-нуклеофилами в присутствии карбоната калия.
2. Разработка методов синтеза qpmo-дикарбонитрилов, содержащих различные тиазольные и бензотиазольные фрагменты.
3. Разработка на основе БНФН методов синтеза орто-дикарбонитрилов, содержащих бензимидазольные и бензоксазольные фрагменты с заместителями различной природы при С-2 атоме и их последующая функционализа-ция.
Научная новизна и практическая значимость работы:
Впервые изучена реакция активированного ароматического нуклео-фильного замещения атома брома и нитрогруппы в БНФН бифункциональными N, б -содержащими гетероциклическими нуклеофилами. Определена их относительная реакционная способность и представлена схема взаимодействия, протекавшего на поверхности К2СОз- На основе полученных результатов разработан высокоэффективный метод синтеза opwo-дикарбонитрилов, содержащих тиазольный и бензотиазольный фрагменты.
Впервые изучена реакция взаимодействия БНФН с нитрит-ионом, приводящая к образованию 4-гидрокси-5-нитрофталонитрила, а также реакция восстановления последнего до 4-амино-5-гидроксифталонитрила. В результате этого предложены высокоэффективные методы синтеза указанных продуктов.
На основе полупродуктов, полученных из БНФН, разработаны способы синтеза новых гетероциклических opmo-дикарбонитрилов, содержащих бен-зимидазольный и бензоксазольный фрагменты, с заместителями различной природы при С-2 атоме. Показана возможность дальнейшей функционализа-ции полученных соединений. Впервые разработаны способы получения бензо[4,5]имидазо[1,2-а]пиридин-7,8-дикарбонитрила.
В ходе исследований синтезировано и идентифицировано более 70 соединений, ранее не описанных в литературе.
Проведённые с рядом специализированных организаций (ИНЭОС РАН, ИСПМ РАН, ИГХТУ) совместные исследования и испытания синтезированных соединений позволили определить круг производных, наиболее перспективных с точки зрения их практического использования в микроэлектронике, оптической технике, полимерной химии, фармакологии и т.д.
Апробация работы. Результаты исследований доложены на III Международной конференции «Химия и биологическая активность синтетических и природных соединений, г. Черноголовка (июнь, 2006 г); межрегиональной конференции по органической химии, г. Санкт-Петербург (июль, 2006 г); городском конкурсе научных работ «Ярославль на пороге тысячелетия», г. Ярославль (октябрь, 2006 г); конференции «Крестовские чтения», г. Иваново (ноябрь, 2006); Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Молодые исследователи - регионам», г. Вологда (апрель, 2007 г.); XXIII Международной Чугаевской конференции по координационной химии (сентябрь, 2007 г); III Международной научно-технической конференции «Полимерные композиционные материалы и покрытия «Polymer 2008», Ярославль (май, 2008 г).
Публикации. По теме работы опубликовано 5 статьей в Российских журналах и 6 тезисов докладов на международных и Всероссийских конференциях, получен патент РФ. Вклад автора состоит в определении целей, теоретическом обосновании, планировании и проведении экспериментов, синтезов исходных и целевых продуктов, обсуждении, интерпретации полученных результатов.
Положения, выносимые на защиту:
Представления о закономерностях протекания S Ar-реакции с участием активированного субстрата - БНФН с бифункциональными N, S-нуклеофилами, приводящей к образованию тиазолсодержащих систем.
Методы синтеза opmo-дикарбонитрилов, содержащих тиазольный фрагмент, а также бензимидазольный и бензоксазольный циклы с заместителями различной природы при С-2 атоме.
Методы синтеза бензо[4,5]имидазо[1,2-а]пиридин-7,8-дикарбонитрила с использованием в качестве исходного реагента БНФН.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, химической и экспериментальной частей, выводов, списка использованной литературы. Работа изложена на 145 страницах, включает 15 таблиц, 12 рисунков. Список литературы включает 170 источников. Документы, подтверждающие практическую ценность разработок, приведены в приложении.
В литературном обзоре рассмотрены некоторые аспекты реакции активированного ароматического нуклеофильного замещения, наиболее характерные методы синтеза бензимидазольных и бензоксазольных систем, а также рассматриваются методы синтеза ряда qprao-дикарбонитрилов, проводится анализ предшествующих работ по их синтезу и практическому применению. В химической части изложены основные результаты и выводы работы. Экспериментальная часть содержит описание методик проведения физико-химических исследований, методик синтеза, очистки и анализа исходных веществ, промежуточных и целевых продуктов.
Другие методы синтеза 2-меркаптобензоксо-, имидазолов и 2- бензоксо-, имидазолонов
Понимание роли уходящей группы (нуклеофуга) играет важное значение в формулировании бдАг-механизма. В этом отношении, весьма показательной является взаимосвязь природы нуклеофуга и его мобильности в ряду заместителей-галогенов. В случае, когда образование ст-комплекса является лимитирующей стадией процесса, фтор считается наиболее мобильной (лег-коуходящей) группой среди галогенов и порядок активности имеет вид F » CI = Вг I [1-7]. В чем причина этой закономерности? Прежде всего, отмечается, что связь C-F наиболее сильно поляризована (-/-эффект) по сравнению с другими С-На1 связями [4, 5, 9]. Другим важным фактором является так называемое ос-замещение или ipso-эффект, который был обозначен Миллером и рассчитан методом МО [4, 11]. Речь идет о том, что группы с большим -I-эффектом сильнее стабилизируют интермедиаты. Поэтому, в присутствии атома F устойчивость промежуточной частицы наиболее высокая.
Однако, в случаях, когда в реакции участвуют высокополяризуемые нуклеофилы, такие как SCN", Г или СбН5ТМНСНз, разрушение связи C-L в ин-термедиате лимитирует процесс в большей степени, чем его образование, и мобильность уходящей группы имеет обратный порядок: F С1 = Вг I.
Таким образом, обратимость мобильности уходящей группы в ряду га-логенпроизводных показывает, что существует баланс между факторами, повышающими стабилизацию переходных состояний и приводящих к разрушению интермедиатов, который и определяет механизм замещения. Эта ситуа 17 ция была сформулирована Миллером в серии эмпирических теоретических вычислений для описания изменения потенциальной энергии в координатных профилях для многих лАг-реакций [5, 16]. Энергетические диаграммы Миллера были получены на основе расчетов энергий связи, сольватации, учета ряда других специфических эффектов и имели хорошее согласование с дальнейшими экспериментальными данными. Согласно Миллеру наиболее вероятны следующие варианты: а) скоростьопределяющим является образование интермедиатов; б) скоростьопределяющим является разрушение интермедиатов; в) граничный процесс, в котором энергия интермедиатов примерно в равной степени отличается от энергий исходного и конечного состояний и, в связи с этим, высока вероятность реверсирования с-комплекса в исходные продукты. Вследствие вышеупомянутого /рто-эффекта, большое количество электроотрицательных заместителей, которые не отрываются или отрываются плохо в алифатических системах, являются весьма мобильными группами в «SVAr-процессах, где присоединение нуклеофила является скорость определяющим. Нитрогруппа является характерным примером уходящей группы такого рода, имеющей мобильность, сравнимую с мобильностью фтора в большинстве 8мАг-реакций. Сильная поляризованность C-NO2 связи и высокая способность к стабилизации а-комплекса является причиной высокой мобильности нитрогруппы. Особенно охотно уходит нитрогруппа в реакциях с высоко поляризованными нуклеофилами [9].
Другими электроотрицательными заместителями, которые легко отрываются в б л Аг-процессах, являются RO-группы, такие как -ОСбН5, -SCbR и -SOR [1, 17]. Высокую мобильность имеют положительно заряженные заместители, такие как М1з+ и S(CH3)2+. Ароматические системы, содержащие отрицательно заряженные частицы, такие как SO3", также являются сильно активированными в 5дАг-реакции, они атакуются положительным концом нук-леофильного диполя. [9, 17]. Большинство экспериментальных результатов позволяет предполагать, что в условиях, когда присоединение нуклеофила является скорость определяющей стадией, ряд мобильности уходящих групп выглядит следующим образом [9]:
Важно отметить два элемента этого порядка. Во-первых, очень высокое место в нем занимает нитрогруппа, которая наряду с фтором имеет наибольшую мобильность среди заместителей нейтрального характера. Во-вторых, на данной зависимости отсутствует водород. Объяснение этому состоит в том, что, поскольку анионная стабильность Г-частицы чрезвычайно мала (рКджЗб) [18], то 5 Аг-замещение водорода является высоко эндотер-мичным и кинетически маловероятным процессом: нуклеофильная атака по С-Н-позиции, как правило, останавливается на стадии интермедиата и в этом случае двухстадийный процесс упрощается до равновесной реакции, представленной на схеме 1.7:
В литературе имеется немало примеров обсуждения скоростей реакций структуроподобных нуклеофилов с различными субстратами - электрофилами. Из этих обсуждений становится понятным, что реакционная способность нуклеофилов зависит от их основности, т.к. корреляции бренстедовского или гамметовского типа являются волне удовлетворительными [8, 9, 19]. Наиболее известной в этом ряду является работа Крамптона, описывающая реакцию 1-хлор-2,4-динитробензола с различными мета- и ияра-замещенными тиофеноксидами в 95%-ном этаноле, в которой логарифм константы скорости реакции хорошо коррелирует с рКа соответствующих тиолов.
Бордвелл отметил, что чувствительность дАг-реакций, в которых присоединение нуклеофила является скорость определяющей стадией, к основности атакующего нуклеофила, измеряемого бренстедовским коэффициентом pNu, имеет порядок 0.5...0.7 [20]. Для сравнения отметим, что pNu алифатических систем имеют значения 0.2...0.5. Это говорит о том, что в SVAr-реакциях основность нуклеофилов имеет гораздо большее влияние на энергетику переходного состояния, заряд а-комплексов и скорость реакции, чем в бдгреакциях с участием алифатических систем. Вычисления основности анионов-нуклеофилов с различными донорными центрами были сделаны для газовой фазы [20, 21]. Эти вычисления предсказали, что в случае, когда про-тивоионом является водород, основность донорных центров изменяется в ряду С" S N" О". Однако, данный порядок не был подтвержден многочисленными экспериментальными работами, в них установлено, что S"» С" О" N". Объяснением этого несоответствия является высокая поляризационная способность тиоанионов - СбН58" или RS" [8, 9]. Эффект более высокой нук-леофильности менее основных тиофеноксид-анионов обнаруживается во всех рассматриваемых системах и может быть объяснен только повышенной способностью нуклеофилов к поляризации. Следовательно, данный параметр нуклеофила оказывает самое существенное влияние на кинетику и механизм уАг-процессов.
Синтез соединений реакцией нуклеофильного замещения атома брома и нитрогруппы в 4-бром-5-нитрофталонитриле
Синтез идет обычно при высокой температуре в присутствии такого дегидрирующего агента, как Pt/АгОз.
Например, незамещенный бензимидазол образуется из о-фенилендимамина и муравьиной кислоты при 100 С с выходом от 83 % до 90%: промежуточный продукт этой реакции в условиях кислотного катализа циклизуется в соответствующий бензимидазол [53]. Известно, что концентрация муравьиной кислоты также влияет на выход бензимидазола: оптимальная концентрация последней составляет 40 % [54]. iV-алкил-аминоанилины и аминофенолы могут быть превращены в 2-фенил-бензимидазолы и 2-фенил-бензоксазолы в присутствии сильных ок-сисляющих водоотнимающих агентов, таких как полифосфорная кислота или ангидрид трифторметан уксусной кислоты. Во избежание побочной реакции - реакции образования неактивной формы — соли анилиния используют более основные иминогруппы. В частности, иминоэфиры. которые могут быть получены из соответствующих нитрилов или in situ, которые превращаются в ими-даты в присутствии каталитических количеств основания, в то время как бен-зимидазолы и бензоксазолы лучше формируются в присутствии ионов имиди-ния. Реакция протекает наиболее успешно, когда в кольце фенилендиамина и аминофенола присутствуют электронно-акцепторные заместители [48].
Существуют альтернативные способы получения вышеуказанного бен-зимидазола: фотоокисление о-фенилендиамина в присутствии ароматических кислот; использование катализатора типа [АгІ, РсЮЬЬ] позволяет получать 2-фенилбензимидазолы без использования арилкарбоновых кислот с выходом конечного продукта 70-98 % [48].
Фенилбензоксазол образуется с выходом 72 % при нагревании до 200 С о-аминофенола и бензойной кислоты в токе углекислоты. В результате сплавления о-аминофенола со стеариновой кислотой при 150-180 С главным образом получается О ТУ-диацильное производное; при более высокой температуре образуется 2-гептадецилбензоксазол.
Были изучены условия реакций для кислот, обладающих стерическими препятствиями при карбоксильном атоме углерода. Например, для проведения синтеза о-фенилендиамина с 2,2-диметилпропионовой кислотой необходимо нагревание реакционной смеси при 112 С в течение 24 часов при давлении в 8 kbar [48].
Широкое применение в синтезе соединений ряда бензимидазола нашел метод Филлипса, который заключается в конденсации о-фенилендиамина с карбоновыми кислотами в присутствии 4 н. НС1. Таким образом был синтезирован 2-гидроксиметилбензимидазол 53 в результате взаимодействия о-фенилендиамина 50 с гликолевой кислотой в указанных условиях (схема 1.23) [55]:
На основе 4,5-диаминофталонитрила 54 (см. схему 1.24), были получены бензимидазолы, содержащие две нитрильные группы в бензольном кольце 56. Указанные соединения с хорошими выходами получаются при кипячении 4,5-диаминофталонитрила с алифатическими карбоновыми кислотами 55.
Этот метод пригоден только для алифатических кислот, но даже и в этом ряду выходы довольно резко уменьшаются с увеличением молекулярной массы. Обычно диамин просто нагревают с избытком кислоты.
Оксикислоты, так же как и фенилуксусная и дифенилуксусная кислоты, образуют соответствующие бензимидазолы при нагревании с о-фенилендиамином. Так, например, был получен дибазол — оригинальный, отечественный препарат. Он оказывает спазмолитическое и гипотензивное действие; стимулирует функции спинного мозга, применяется при спазмах кровеносных сосудов и гладкой мускулатуры внутренних органов и некоторых нервных заболеваниях (остаточные явления полиомиелита, пери 34 ферический паралич лицевого нерва и др.)- Дибазол 58 может быть получен при нагревании о-фенилендиамина 50 с фенилуксусной кислотой 57 и при 150—160 С под давлением в присутствии 20 % соляной кислоты (схема 1.25) [56]:
Сплавлением гиппуровой кислоты с о-фенилендиамином с 70 %-ным выходом был получен 2-бензоиламинометилбензимидазол.
Метод с использованием производных кислот, хотя и рассматривается отдельно, представляет лишь видоизменение предыдущих методов. Данную реакцию можно рассматривать как аммонолиз производных кислот (хлорангидридов, ангидридов, эфиров, амидов, амидинов и нитрилов), причем диамин функционирует в качестве аммонолизирующего агента [57], а производное кислоты — в качестве карбонильной компоненты. Во всех случаях первой стадией, несомненно, является присоединение группы N - Н к карбонильной группе с последующей циклизацией. При действии хлористого бензоила на ароматические диамины образуются по реакции Шоттен-Баумана арилбензимидазолы. Если диа-цильные производные нагревать при температуре, при которой они находятся в расплавленном состоянии, они более или менее легко превращаются в соответственные бензимидазолы [50]. 2-Фенилбензоксазол впервые был получен в результате нагревания о-аминофенола с хлористым бензоилом с последующей перегонкой продукта. При взаимодействии производного пикраминовой кислоты 59 с хлористым бензоилом в кипящем нитробензоле образуется 2-фенил-5,7-динитробензоксазол 60 (схема 1.26) [51].
Взаимодействие полученных бензоксазолонов и бензимидазолонов с 2-хлор-5-(4-метилфенил)-1,3,4-оксадиазолом
2-Бензимидазолон (фениленмочевина) может быть приготовлен из производных угольной кислоты, например, нагреванием смеси хлоргидрата о-фенилендиамина и мочевины в присутствии соляной кислоты [65, 66]; внутримолекулярной циклизацией 7У-(2-нитрофенил)мочевины [67]; взаимодействием о-фенилендиамина с бис (2,5-диоксо-1-пирролидинил) карбонатом [68] или с метил-iV- [(Z)-1 - [(метоксикарбонил)амино] -1 -(метилтио)метилиден] карбонатом 69 или реакцией с цианатом аммония [51].
Описана методика взаимодействия о-фенилендиамина с мочевиной в присутствии ДІУ-диметилацетамида, диэтиленгликоле (выход бензимидазо-лона составляет 91 %) [48, 70]; или 1-метилпирролидине [71]. Для получения бензоксазолонов используют о-аминофенол в том же растворителе, но в присутствии таких реагентов, как оксид углерода, кислород, тетрагидрофуран и селен [72] или в среде мочевины [57, 73] в присутствии акриловой кислоты [75]. Также известно, что при взаимодействии о-хлорфенола с мочевиной в присутствии аммиака при небольшом нагревании и перемешивании с выходом 60-70% получают бензоксазолоны [76]. Такое производное мочевины как ІУ-(2-гидроксифенил)мочевина взаимодействует как с о-аминофенолом при температуре 160 С с получением вышеуказанного оксазолона с выходом 81 % [77], так и с нитритом натрия в присутствии соляной кислоты [78] с выходом конечного продукта 18 %.
Впервые бензоксазолон был получен путем сухой перегонки этилового эфира о-оксифенилкарбаминовой кислоты [66]. При взаимодействии 2-(п-толуолсульфонил)-аминофенола с фенилхлорформиатом в пиридине или в водном растворе щелочи был получен 3-(гс-толуолсульфонил)-бензоксазолон. Реакция между хлоргидратом о-аминофенола 100 и этилиминокарбонатом 101 приводит к образованию 2-этоксибензоксазола 102 [51] (схема 1.44): фенолов (присоединение триэтиламина к о-нитроанилину) [79, 81]. Так, из 7У1-(2-нитрофенил)-1-гидразинкарбамида в присутствии триэтоксида фосфора получают бензимидазолон [62]. Описан способ взаимодействия о-нитроанилина с формиатом аммония и элементарной серой в водном растворе поташа. Перемешивание в течение 3 часов при температуре 180 С приводит к образованию вышеуказанного продукта с выходом 94 % [80].
Для получения бензоксазолонов из о-замещенных фенолов, в частности из салициламида, используют перермешивание в метаноле при температуре 0-5 С в присутствии гидроксида иодбензола [81]. Выход продукта составляет 80 %.
В литературе описаны методики получения бензимидазолонов и бензоксазолонов путем взаимодействия их с образующимися in situ органических азидов, таких как орто-замещенных азидов бензойной кислоты. Последние получают с помощью азида аммония или комплекса Вельсмайера [82, 83, 84].
О-дикарбоновые ароматические кислоты в присутствии серной кислоты вступают в реакцию взаимодействия с азидом натрия. Это приводит к получению бензимидазолонов [84].
Для получения бензоксазолона с выходом 65% в литературе описан способ внутримолекулярной циклизации 1-(фенилкарбонил)-1,2-триазадиен-2-иума в жестких условиях: 200-300 С и давлением 0,1-0,2 кПа [85]. Весьма успешно протекает реакция вышеуказанного триазадиена с 1,2,3,4-тетрабром тиофеном в тетрахлорэтане. Выход продукта составляет 82 % [86].
Иллюстрацией использования перегруппировки Лоссеня [87] является получение бензоксазолона при действии тионилхлорида на салицилгидрокса-мовую кислоту или при нагревании с водой калиевой соли о-бензоилоксибензгидроксамовой кислоты [49]. Обработка ацетилсалицилгид-роксамовой кислоты водным раствором соды также приводит к бензоксазоло-ну [51]Описаны методы получения бензоксазолонов и бензимидазолонов взаимодействием фосгена с оаминофенолом [49] или с о-фенилендиамином [94] или его кремниевыми производными [95].
К новым способам получения бензимидазолонов и бензоксазолонов можно отнести способ гипервалентной перегруппировки антранил амидов, салициламидов и некоторых Р-замещенных амидов в присутствии таких окисляющих агентов как йод [81]. Описан способ получения бензимидазолонов путем окисления бензи-мидазолов в присутствии тетраацетата свинца. Выход данной реакции 10 % [88].
Взаимодействие о-нитроанилина в присутствии серы, воды, формиа-та аммония, карбоната калия в среде диметилацетамида проводят под микроволновым излучением или при 385 В в течение 2 минут (выход составляет 89-91 %) [51, 89] или в присутствии полифосфорной кислоты в качестве катализатора в отсутствии растворителя [89, 90, 91, 92].
Путем перегруппировки Бекмана действием гипобромита калия на амид салициловой кислоты или амид 3,5-дибромсалициловой кислоты получают 5,7-дибромбензоксазолону [49].
Идентификация синтезированных соединений
Диапазон применения бензимидазолов очень широк. Многие бензимидазолы используют в качестве фунгицидов, гербицидов.;
Фунгицидами: являются: бензимидазолкарбаматы, 2 алкоксикарбониламино-1-бензимидазолы, 1-ацилгЗ-аминосульфонил-2 иминобензимидазолины, соли 1-бутилкарбамоил-2 метиламинобензимидазола и органических кислот и многие др; В; качестве гербицидов применяют различные производные галоидбензимидазолов, а также алкилсульфонилбензимидазолы. Антиокислителями являются 5-оксибензимидазолы, 2-бензимидазолтиолы, а также цинковые соли 2-меркаптобензимидазола. 2-5г-і?-Меркаптометилбензимидазольі испытаны в качестве ингибиторов коррозии и стабилизаторов полимерных материалов. 4,5,6,7-Тетрагидробензимидазолы применяют как ингибиторы коррозии стали и антиоксиданты каучука.
Алкилбензимидазолы и их сульфокислоти обладают рядом специфических свойств и используются в качестве эмульгаторов, диспергаторов и моющих средств. Появились сведения об успешном применении 2-алкилпроизводных бензимидазола в качестве внутренних модификаторов, существенно повышающих теплостойкость полимеров. Калиевые соли сульфокислот высших 2-алкилбензимидазолов устойчивы на воздухе до температуры 300-350 С и обладают высокой поверхностной активностью. Производные бензимидазола могут быть использованы для термостабилизации полиамидов.
Производные бензимидазола применяют также в качестве оптических отбеливателей, в фармакологии. Также известно применение вышеуказанных гетероциклов и в фотографии [104].
Из производных бензимидазола широко применяется в лечебном деле дибазол, полученный впервые в качестве синтетического аналога алкалоида папаверина. Он является спазмолитиком и используется для снятия спазмов кровеносных сосудов и гладкой мускулатуры внутренних органов. В настоящее время считается эффективным адаптогеном при сезонных колебаниях погоды и связанных с этим простудах.
Еще одним биологически активным производным бензимидазола является фуродазол - антигельминтный препарат, в структуру которого входят также фурановый и пиридиновый циклы. В психиатрии широко используется нейролептик дроперидол, применяемый также в сочетании с фентанилом для успокоения и обезболивания [105, 106]. Некоторые производные бензоксазо-лона и бензоксазолтиона, содержащие мышьяк, были испытаны на трипано-цидную активность, но не оказались достаточно эффективными. Ряд соединений этого типа был запатентован. Бензоксазолон и некоторые его N-алкильные производные проявляют снотворное действие на рыбах.
Бензоксазолон и различные 2-алкилбензоксазолы испытывались как ан-тиконвульсанты. Было установлено, что наиболее эффективным соединением является 2-бензилбензоксазол.
Известно, что некоторые производные бензоксазолов могут использоваться в качестве флоуросцирующих агентов. Их применяют для мечения биологических объектов и для флоуросцентного анализа неорганических ионов.
Синтез и функционализация замещенных бензимидазол- и бензоксазол-5,6-дикарбонитрилов — одно из новых направлений в современной химии. Введение бензимидазольного и бензоксазольного фрагментов во фталонит-рильные системы открывает перспективные возможности применения данных соединений в качестве высокоэффективных флуорофоров, а также люминофоров, обладающих уникальными свойствами, что подтверждает важность и актуальность настоящего исследования.
Производные бензимидазолов и бензоксазолов сравнительно часто используются в качестве лекарственных препаратов. В настоящее время в литературе высказаны предположения о том, что некоторые производные бензи-мидазола обладают выраженным нейротропным влиянием. Известно также, что вышеуказанные соединения обладают противорвотным, нормализующим функции органов ЖКТ, антигельминтным действием. Среди конденсированных производных бензимидазола уже найдены вещества с иммуномодули-рующими свойствами. Доказано, что бензимидазол близок по строению к пу 53
риновым основаниям нуклеиновых кислот - аденину и гуанину, что объясняет его способность стимулировать синтез РНК и, как следствие, синтез различных белков. Активизирующее действие этих веществ может, по-видимому, реализоваться и на уровне системы иммунитета.
Многие бензимидазолы и бензоксазолы широко применяются в сельском хозяйстве в качестве гербицидов и фунгицидов.
