Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Литературный обзор 9
1.1. Методы синтеза 1,2,4-триазолов 9
1.1.1. Гетероциклизация амидразонов, иминоэфиров, тиосемикарбазидов и родственных им соединений 9
1.1.2. Реакции 1,3-диполярного циклоприсоединения изоцианатов, альдазинов к нитрилиминам 16
1.1.3. Прочие методы синтеза 1,2,4-триазолов 18
1.2. Химические превращения замещённых 1,2,4-триазолов 21
1.2.1. Реакции электрофильного и нуклеофильного замещения 1,2,4-триазолов 21
1.2.2. Реакции модификации 1,2,4-триазолов 26
1.2.3. Прочие химические реакции 1,2,4-триазолов 31
Глава 2. Обсуждение результатов 34
2.1. Синтез и строение замещённых 5-динитрометил-1,3-дифенил- 1,2,4-триазолов 34
2.2. Химические превращения замещённых 5-динитрометил- 1,3-дифенил-1,2,4-триазолов 48
2.2.1. Взаимодействия замещённых 5-динитрометил-1,2,4-триазолов с арилэтенами 49
2.2.2. Реакции замещённых 5-динитрометил-1,2,4-триазолов с алифатическими диазосоединениями 61
2.2.3 Реакции замещённых 5-динитрометил-1,3-дифенил-1,2,4- триазолов с 1,1 -дифенил (диалкил) производными гидразина 67
2.2.4. Реакции замещённых 5-динитрометил-1,3-дифенил-1,2,4-триазолов с формальдегидом 69
2.2.5. Алкилирование 5-гидроксиметил-1,3-дифенил-1,2,4-триазола хлорметилоксираном 73
2.3. Потенциальная биологическая активность замещённых 5-динитрометил-1,3-дифенил-1,2,4-триазолов и продуктов их химических превращений 76
Глава 3. Экспериментальная часть 79
3.1. Методы и приборы исследования 79
3.2. Синтез исходных соединений, выделение и очистка продуктов реакций 79
3.3. Синтез замещённых 5-динитрометил-1,3-дифенил-1,2,4-триазолов 82
3.4. Реакции замещённых 5-динитрометил-1,3-дифенил-1,2,4-триазолов с арилэтенами 84
3.5. Реакции 5-динитрометил-1,3-дифенил-1,2,4-триазолов с алифатическими диазосоединениями 89
3.6. Взаимодействие 5-динитрометил-1,3-дифенил-1,2,4-триазолов с 1,1-дифенил (диалкил) замещёнными гидразина 92
3.7. Гидроксиметилирование замещённых 5-динитрометил-1,3-дифенил-1,2,4-триазолов формальдегидом 93
3.8. Алкилирование 5-гидроксиметил-1,3-дифенил-1,2,4-триазола хлорметилоксираном 94
Выводы 96
Список литературы 99
Приложение
- Гетероциклизация амидразонов, иминоэфиров, тиосемикарбазидов и родственных им соединений
- Реакции модификации 1,2,4-триазолов
- Химические превращения замещённых 5-динитрометил- 1,3-дифенил-1,2,4-триазолов
- Синтез исходных соединений, выделение и очистка продуктов реакций
Введение к работе
Актуальность работы. Актуальность проблемы по изучению замещенных 1,2,4-триазолов определяется большой значимостью их для синтетической и теоретической органической химии, а также широким спектром практически полезных свойств. Интересным типом этого класса гетероциклических соединений могут стать замещённые 5-динитрометил-1,3-дифенил-1,2,4-триазолы, впервые синтезированные на кафедре аналитической и физической химии Астраханского государственного университета (АГУ). Уникальность этих веществ связана с наличием в молекуле нескольких реакционных центров, что может позволить вовлекать их в многочисленные превращения, приводящие к широкому ассортименту продуктов алифатического и гетероциклического рядов. Кроме того, изучение химических превращений 5-динитрометил-1,2,4-триазолов может дать возможность, во-первых, исследовать зависимость свойств нитросоедине-ний от конкурирующего влияния электронных и стерических эффектов заместителей, во-вторых, разрабатывать методы синтеза ранее неизвестных типов органических соединений или более короткие способы получения труднодоступных веществ, в-третьих, вводить в органические соединения фрагменты, придающие им биологическую активность. Помимо синтетических перспектив замещённые 5-динитрометил-1,2,4-триазолы можно рассматривать как удобные объекты для изучения ряда теоретических проблем: взаимное влияние замещённой динитрометильной группы и 1,2,4-триазольного цикла, реакционная способность амбидентных анионов, реакции нуклеофильного замещения. Данными аспектами определяется актуальность выбранной темы исследования.
Работа выполнена в соответствии с планом научной работы кафедры аналитической и физической химии Астраханского государственного университета по комплексной теме: «Синтез, строение, свойства и биологиче-
екая активность алифатических и гетероциклических нитро- и полинитро-соединений».
Цель работы: разработка синтеза нового типа 5-динитрометил-1,3-дифенил-1,2,4-триазолов и изучение основных закономерностей их химических превращений с некоторыми нуклеофильными реагентами.
Задачи исследования:
разработка условий протекания реакции дифенилнитрилимина с замещёнными динитроацетонитрила;
изучение возможности использования квантовохимических расчётов (ab initio) для установления особенностей стереометрии молекул 5-динитрометил-1,2,4-триазолов и их реакционной способности;
изучение закономерностей реакции 5-динитрометил-1,2,4-триазолов с учётом взаимного влияния азагетероцикла и замещённой ди-нитрометильной группы.
Научная новизна и практическая значимость работы. Синтезированы новые 5-динитрометил-1,2,4-триазолы, содержащие в положении 5 азагетероцикла различные комбинации электроноакцепторных заместителей (группы NCb, CI, C02Et). Квантовохимическими ab initio расчётами впервые изучены стереометрия и распределение электронной плотности в динитрометильных производных 1,2,4-триазола, что позволило выявить электроноакцепторный характер азагетероцикла и оценить их реакционную способность.
Впервые исследованы взаимодействие замещённых 5-динитрометил-1,2,4-триазолов с арилэтенами, алифатическими диазосоединениями, 1,1-дифенил(диалкил)производными гидразина, формальдегидом, а также реакции модификации. Показано, что в этих реакциях динитрометилтриазо-лы проявляют свойства полинитрометильных соединений, а триазольныи цикл инертен из-за электроноакцепторного влияния на него замещённой динитрометильной группы.
Исследован амбидентный характер анионов 5-динитрометил-1,3-
дифенил-1,2,4-триазола и этил(1,3-дифенил-1,2,4-триазол-5-
ил)нитроацетата в реакциях с арилэтенами и обоснована реализация процесса О-алкилирования квантовохимическими ab initio расчётами заряда атомов и стерической энергией функциональных групп. Установлено, что реакции 5-динитрохлорметил-1,2,4-триазола с диазометаном и диазоэта-ном, в отличие от алифатических аналогов, приводят к разделяемой смеси продуктов С- и О-алкилирования. Изучено влияние структуры динитроме-тильного заместителя в триазолах на маршруты протекания процесса гид-роксиметилирования формальдегидом (моноденитрация в случае тринит-рометилтриазола или отщепление замещённого динитрометильного фрагмента в случае триазолов с этилдинитроацетатной или динитрохлорме-тильной группами). Практическая значимость работы заключается в разработке способа получения ранее неизвестных 5-динитрометил-1,2,4-триазолов, а также хлоралкильных, изоксазолиновых, нитрогидразонных, гидроксиметильных производных на их основе, содержащих ценные фар-макофорные фрагменты. С помощью компьютерного интернет-прогноза по системе PASS проведено прогнозирование профиля потенциальной биологической активности в ряду 5-динитрометил-1,2,4-триазолов и продуктов их химических превращений, позволившее определить 9 перспективных структур для последующего изучения их биологической активности. Отдельные части диссертации внедрены в учебный процесс на химическом факультете АГУ при чтении лекций и ведении лабораторных работ по дисциплинам «Биоорганическая химия», «Органическая химия» в разделах «Гетероциклические соединения», «Нитросоединения»; «Органический синтез» в разделе «Синтез азагетероциклов»; «Физические методы исследования веществ» в разделах «Инфракрасная спектроскопия», «Спектроскопия ядерного магнитного резонанса», а также «Компьютерная химия» и «Фармацевтическая химия».
Положения, выносимые на защиту:
метод синтеза замещённых 5-динитрометил-1,3-дифенил-1,2,4-триазолов с дополнительными электроноакцепторными группами (NO2, СІ, C02Et);
использование результатов аЪ initio квантовохимических расчётов для установления особенностей стереометрии, распределения электронной плотности и оценки реакционной способности динитрометилтриазолов;
изучение основных закономерностей химических превращений 5-динитрометил-1,2,4-триазолов с нуклеофильными реагентами (арилэтена-ми, алифатическими диазосоединениями, несимметрично замещёнными производными гидразина, формальдегидом).
Апробация работы. Отдельные части диссертационной работы представлены на XL и XLI Всероссийской конференции по проблемам математики, информатики, физики и химии (Москва, 2004, 2005), X Всероссийской конференции «Карбонильные соединения в синтезе гетероциклов» (Саратов, 2004), V Всероссийской конференции молодых учёных «Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии» (Саратов, 2005), IV Международной конференции молодых учёных «Современные тенденции в органическом синтезе и проблемы химического образования» (С.-Петербург, 2005), Международной научной конференции «Средства и методы обеспечения экологической безопасности» (Астрахань, 2005), Международной конференции «Органическая химия от Бутлерова и Бель-штейна до современности» (С.-Петербург, 2006), Международной научной конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы современной химии в исследованиях молодых учёных» (Астрахань, 2006), XI Международной научно-технической конференции «Наукоёмкие химические технологии - 2006» (Самара, 2006), Всероссийской научно-методической конференции «Пути и формы совершенствования фармацевтического об-
разования. Создание новых физиологически активных веществ» (Воронеж, 2007).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе 3 статьи в журналах и 8 статей и тезисов докладов в материалах Международных и Всероссийских конференций.
Объём и структура работы. Диссертация изложена на 128 страницах машинописного текста, состоит их введения, трех глав, выводов, списка использованных источников из 140 наименований, 26 таблиц, 22 рисунков и приложения.
Благодарность. Автор выражает глубокую благодарность кандидату химических наук, доценту кафедры органической, биологической и физ-коллоидной химии Астраханского государственного технического университета Пащенко Константину Петровичу за помощь в проведении блока квантовохимических расчётов.
Гетероциклизация амидразонов, иминоэфиров, тиосемикарбазидов и родственных им соединений
N-Ациламидразоны в большинстве случаев легко дегидратируются при нагревании до соответствующих 3,5-дизамещённых 1,2,4-триазолов, которые, как правило, находятся в форме таутомерных 4Н-1,2,4-триазолов [1]. NNHCOR1 д N—NH N—N HN N R_CNNH2 W W RW A\I H R = Alk, PhCH2, Ar, Het; R1 = H, Alk, Ar, Het По аналогичному маршруту протекает гетероциклизация N-(R-карбонил)амидразонов [1] и бис-ї\[-аииламидразонов [1]. Наиболее изученными являются реакции амидразонов с ортоэфира-ми или карбонильными соединениями. Так кипячение амидразонов с ор-томуравьиным эфиром протекает через стадию циклоконденсации и завершается синтезом 1 -арил-З-(диизопропоксифосфорил)-1,2,4-триазолов [2, 13]. NNHC6H4R Д N N. C6H4R XC\,nin2 + HC(Etb // /\ NR1R2 X \/ V 1 D2. X = (0)P(i-Pr)2; R = H-N02, «-C1; R , Rz = H Алкилортоэфиры в этих условиях реагируют с N-ариламидразоном миндальной кислоты в виде свободного основания с образованием 1,3,5-тризамещенных-1,2,4-триазолов, причём гидроксильная группа в боковой цепи является неизменной [2]. Аналогичный продукт образуется, если использовать гидрохлорид N-ариламидразона [2]. R = Me2N, Ph, F3C; R, Rl, R3= H, Hal, Alk, AlkO; R2 = Alk С целью расширения синтетических возможностей данных реакций рядом авторов изучена конденсация иминоэфиров с карбодигидразидами [1], N-арилгидразинами [1], аминогуанидином [1, 5]. Взаимодействия протекают в жёстких условиях и завершаются синтезом соответствующих 3,5-замещённых 1,2,4-триазолов.
Успешное проведение подобных реакций послужило стимулом поиска новых базовых синтонов, используемых в конструировании функционально замещённого 1,2,4-триазольного цикла. На основе реакций N-цианоиминоэфиров с N-замещенными гидразина [1], гидразинкарбоновы-ми кислотами [1] или их эфирами [1].
Проведение подобных реакций, как способствует сочетанию три-азольного цикла с функциональными заместителями, так и позволяет получать удобные исходные для осуществления реакции модификации по аминной, нитрильной и кетонной функциям для введения фрагментов, обладающих потенциальной биологической активностью. Хорошо изученной является и гетероциклизация тиосемикарбазидов или их производных с гидразинами, позволяющая получать ряд интересных 1,2,4-триазолов, содержащих аминогруппу. Так конденсация изотио-семикарбазида с метилгидразином сначала, по-видимому, даёт промежуточное соединение, которое затем циклизуется в соответствующее гидра-зинное производное триазола [7].
Аналогичные триазолы могут быть получены и конденсацией тиосемикарбазидов с этилформиатом в присутствии катализатора метилата натрия [6], а также сочетанием дитиокарбаматов с гидразином [6]. В то же время метод синтеза 1,2,4-триазолов, основанный на гетеро-циклизации тиосемикарбазидов имеет ограничения, связанные с трудностями получения исходных синтонов, несущих в положении 4 электроноак-цепторные заместители: нитрофенильную, 2- и 4-пиридильные группы.
В последние десятилетия наряду с амидразонами в синтезе 1,2,4-триазолов стали использовать гидразидины. Анализ литературных данных показывает, что синтез триазолов с использованием гидразидинов носит частный характер, что, вероятно, связано с ограниченным набором исходных синтонов, вовлекаемых в реакцию. В работе [4] продемонстрирована возможность нового подхода к синтезу триазолов, основанного на реакции Ы-ацил-М-арилсульфонилмочевин с ацилизоцианатами, поскольку, как предполагают авторы, сульфонилмо-чевина имеет подвижный атом водорода и склонна к таутомерным превращениям. Таким образом, гетероциклизация амидразонов, гидразидов, тиосе-микарбазидов и родственных соединений является распространенным и удобным методом синтеза 1,2,4-триазолов, позволяющая одновременно при формировании гетероцикла вводить в него разнообразные по природе заместители, многие из которых обладают потенциальной биологической активностью. Другим методом, способным целенаправленно получать 1,2,4-триазолы, является реакция 1,3-диполярного циклоприсоединения различных диполярофилов к нитрилиминам.
Реакции модификации 1,2,4-триазолов
Наиболее распространёнными в химии 1,2,4-триазолов можно считать реакции модификации, которые протекают как по функциональным группам при гетероцикле, так и с образованием гетероциклических производных триазола, включая аннелированные соединения.
Простыми вариантами модификации служат ацилирование, хлорирование гидроксиметильных производных триазола или нитрогуанидирова-ние [45], осуществлённые М.С. Певзнером с сотрудниками в 1980 году [46].
Аналогично протекают реакции ацилирования гидразинпроизводных триазина уксусным ангидридом или кетоном [47]. Однако модификация замещенных меркапто-1,2,4-триазолов ацилацетиленами в зависимости от условий среды и наличия катализаторов завершается получением как производных ацилвинилтио-1,2,4-триазола (направление 1), так и замещённых бромидов 1,2,4-триазолия (направление 2) [48]. Данный подход иллюстрирует широкие возможности реакции модификации на основе меркаптопроизводных 1,2,4-триазола.
Наиболее перспективным в настоящее время представляется тенденция синтеза различных функциональных соединений (в первую очередь гетероциклических) на базе 1,2,4-триазолов. Интерес к таким соединениям обусловлен их широкой реакционной способностью и потенциальной биологической активностью. Примером может служить синтез производных 1,2,4-триазолов, связанных с пиримидиновым циклом, в результате гетеро-циклизации 1-гуанил-3-метил-5-амино-1,2,4-триазола с ацетиленом [49].
Аналогичным образом протекают реакции ацилирования 1-метилаллильных производных 1,2,4-триазолов с получением солей 1,2,4-триазоло[1,2-я]пиридазиния [50]. В литературе известны также реакции 4-амино-1,2,4-триазола с 1-метил-4-нитропиразолом с образованием смеси продуктов, одним из которых является 1-метил-4-нитропиразол-5-ил(1,2,4-триазол-4-ил)амин [51]. Примером другого подхода к синтезу потенциально биологически активных соединений может служить получение аннелированных 1,2,4-триазольных структур.
Так взаимодействие 3-нитро-5-Я-1,2,4-триазола с гидроксиламином или гидразином приводит к образованию соответственно оксимных или гидразонных производных триазола, которые служат основой для получения 1,2,4-триазиновых или триазепиновых систем [52].
Реакциям циклоконденсации с образованием 1,2,4-триазолопиримидина подвергаются и продукты взаимодействия амино-1,2,4-триазолов с ацетоуксусным эфиром [53], эфирами коричной кислоты [54], ароматическими или алифатическими кетонами [55].
Высокую реакционную способность и разнообразие вариантов превращений обнаружили тионные производные 1,2,4-триазолов, которые оказались интересными моделями для конструирования ранее неизвестных полифункциональных гетероциклических систем, сочетающих в себе тио-зиновый [58], тиозолидиновый [59], тиодиазиновый [60] или оксазиновый [61] циклы.
Аналитический обзор проведённых работ свидетельствует о возможности использования реакций модификации в решении задач синтеза полифункциональных соединений, содержащих триазольное ядро, а также в целенаправленном введении в него фармакофорных фрагментов. 1.2.3. Прочие химические реакции 1,2,4-триазолов Кроме электрофильного, нуклеофильного замещения и модификаций для 1,2,4-триазолов характерны реакции окисления и восстановления. Однако эти превращения триазолов носят ограниченный характер, что связано в ряде случаев с низкими выходами целевых соединений или получением трудно разделяемой смеси продуктов. Сведения о реакциях восстановления триазолов носят более ограниченный характер. Эти процессы, не затрагивая триазольный гетероцикл, сопровождаются трансформацией заместителей. В литературе обнаружены три примера протекания таких реакций.
Так замещённые 3,5-динитро-1,2,4-триазолы при обработке гидразином претерпевают восстановление нитрогруппы в положении 5 с образованием 5-амино-3-нитро-1,2,4-триазола [65, 66]. Реакция 5-азидо-З-нитро-1,2,4-триазолов в присутствии алифатических аминов сопровождается восстановлением азидной группы до аминной [67].
Таким образом, представленный в литературном обзоре материал показывает, что из двух основных методов синтеза 1,2,4-триазолов - гете-роциклизация амидразонов, иминоэфиров, тиосемикарбазидов и родственных соединений, а также реакции 1,3-диполярного циклоприсоединения нитрилов к дифенилнитрилимину, последний метод представляет значительный интерес для методологии направленного синтеза, так как в ряде случаев является единственной возможностью получения целевых соединений труднодоступных другими методами. В то же время, примеры использования в реакциях циклоприсоединения дифенилнитрилимина к замещённым динитроацетонитрила, содержащим нитрогруппу в сочетании с другими электроноакцепторными заместителями (CC Et, СІ) в литературе отсутствуют. Поэтому в качестве исходных диполярофилов нами были использованы следующие замещённые динитроацетонитрила: тринитроаце-тонитрил, этилдинитроацетонитрил и динитрохлорацетонитрил. Выбор этого ряда диполярофилов был обусловлен наличием в их структурах дополнительных электроноакцепторных функций, высокой и специфической реакционной способностью и их доступностью. Также данные динитро-ацетонитрилы содержат в своей структуре фрагменты, обладающие потенциальной биологической активностью (нитро-, сложноэфирная группы, галоген). Поэтому нами была поставлена задача - изучить их реакции с ди-фенилнитрилимином для разработки доступного метода синтеза нового типа замещённых 1,2,4-триазолов, содержащих функционально замещённую динитрометильную группу.
Химические превращения замещённых 5-динитрометил- 1,3-дифенил-1,2,4-триазолов
Исходя из данных квантовохимических расчётов и спектральных характеристик замещённых 5-динитрометил-1,2,4-триазолов 2-4 можно предположить, что их электроноакцепторные свойства должны быть близки акцепторным свойствам динитроацетонитрилов и поэтому в химических реакциях следует ожидать, прежде всего, их взаимодействий как типичных полинитрометильных соединений. Принимая во внимание вышесказанное, представлялось целесообразным исследовать поведение изучаемого ряда соединений в реакциях, выбор которых связан с рассматриванием их как полинитрометанов, а именно с арилэтенами, алифатическими диазосоединениями, несимметрично замещёнными производными гидразина, в реакциях гидроксиметилирования формальдегидом, а также в реакциях модификации.
Из литературы известно, что взаимодействие полинитрометанов с непредельными соединениями начинается с образования донорно-акцепторных комплексов (КПЗ), трансформирующихся в реакционноспо-собную ионную пару, способную стабилизироваться в зависимости от природы реагирующего партнёра по атому углерода (С-алкилирование) с образованием полинитроалканов или по атому кислорода (0-алкилирование) с синтезом а-нитрокетонов, изоксазолидинов, нитроспир-тов [75, 78]. Поэтому предварительно нами проведено исследование ком-плексообразующей способности 1,2,4-триазола 2 как наиболее электро-фильного, с арилэтенами методом электронной спектроскопии. В качестве доноров были выбраны 1-(4-метоксифенил)-2-метил-1-пропен и 1-(4-метоксифенил)-1-пропен, содержащие развитую р, л-электронную систему и удобные для изучения подобных превращений. Исследования тройных систем: акцептор (5-тринитрометил-1,2,4-триазол) - донор (арилэтен) -растворитель (ССЦ) показали, что электронные спектры, полученные через 1 - 2 минуты после сливания растворов донора и акцептора, имеют новую длинноволновую полосу поглощения, отсутствующую у исходных компонентов.
Доказательством принадлежности новой полосы к спектру поглощения комплекса является близкая к пропорциональной зависимость между оптической плотностью по всему выделенному контуру и произведением конденсации донора и акцептора. Спектр поглощения КПЗ имеет сложное строение и, как минимум, состоит из двух полос. Для сравнения КПЗ, образующихся в случае 1,2,4-триазола 2 с аналогичными комплексами, полученными ранее для тетранитрометана [72], нами была изучена только его длинноволновая полоса поглощения.
Максимум этой полосы (ктах), выделенной разложением экспериментального спектра поглощения на составляющие компоненты по уравнению Гаусса [79], смещён в «красную» сторону, по отношению к длинноволновому максимуму поглощения донора на 205 нм.
В таблице 7 представлены спектральные характеристики исследуемых комплексов с 1,2,4-триазолом 2 по сравнению с аналогичными комплексами тетранитрометана (ТНМ) [72].
Из сравнения данных таблицы 7 следует, что полосы поглощения исследуемых комплексов лежат в более коротковолновой области, чем полосы КПЗ, когда в качестве акцептора выступает тетранитрометан с аналогичными (или близкими по строению) донорами - фенилзамещёнными этенами. Гипсохромный сдвиг полосы поглощения составляет 32 - 35 нм, к тому же полуширина полос (о) несколько меньше (-35 нм), чем в случае тетранитрометана ( 46 нм).
В электронном спектре тройной системы 5-тринитрометил-1,2,4-триазола с 1-(4-метоксифенил)-1-пропеном наряду с полосами КПЗ обнаружено поглощение соответствующего р-нитрокарбокатиона. Его образование подтверждается близкими спектральными параметрами полос поглощения у р-нитрокарбокатиона, образованного при реакции 5-тринитрометил-1,2,4-триазола с 1-(4-метоксифенил)-1-пропеном в диэти ловом эфире и у (3-нитрокарбокатиона генерированного ранее [80] из 1 -(4-метоксифенил)-2-нитро-1-пропена в смеси сильных кислот (92,8% H2S04 и 99,2% CF3C02H), таблица 8.
Таким образом, взаимодействие 5-тринитрометил-1,2,4-триазола с 1-(4-метоксифенил)-2-метил-1 -пропеном и 1 -(4-метоксифенил)-1 -пропеном не останавливается на стадии образования КПЗ, а через соответствующие Р-нитрокарбокатионы приводит к конечным продуктам реакции - а-нитрокетонам.
Поскольку 1,3-дифенил-5-тринитрометил-1,2,4-триазол 2 оказался реакционноспособным по отношению к арилэтенам, то мы поставили задачу систематически изучить синтетические возможности этой реакции, расширив круг арилэтенов. Необходимо отметить, что мы не ставили целью подробно изучить механизм реакции 1,2,4-триазола 2 с арилэтенами, так как это вопрос специальных исследований.
С целью выявления основных закономерностей реакции осуществлялись в идентичных условиях: температура 0 ± 5 С, растворитель диэтило-вый эфир. В качестве конечных продуктов выделены представители различных классов соединений: сопряжённые нитроэтены, соответствующие СН-кислоты, а-нитрокетоны, оксимы и нитроспирты [81, 82].
Образование в ходе реакций КПЗ, фиксация р-нитрокарбокатиона, а также характер конечных продуктов реакции подтверждает, что взаимодействие арилэтенов с 1,2,4-триазолами 2 или 3 протекает по известной схеме через ряд последовательных стадий: КПЗ, который в результате полного переноса электрона от донора к акцептору превращается в ион-радикальную пару частиц. Последняя при миграции парамагнитного радикала NO2 от анион-радикала к катион-радикалу трансформируется в реак-ционноспособную ионную пару - 3-нитрокарбокатион (а) - амбидентный анион (б). Далее нитрокарбокатион стабилизируется в конечные продукты с отрывом протона или присоединением амбидентного аниона, схема 3. В этих реакциях интермедиа возникают в едином реакционном акте, не выделяются, а спонтанно превращаются в генетически связанные между собой конечные продукты.
Синтез исходных соединений, выделение и очистка продуктов реакций
Тршитроацетонитрил получали нитрованием циануксусной кислоты нитрующей смесью по методике [114]. Для препаративных целей использовали тринитроацетонитрил с т. пл. 41 С. Этилдинитроацетонитрил синтезировали по методике [115]. В реакции с 1,3-дифенилнитрилимином использовали свежеперегнанный этилдинитроацетонитрил с т. кип. 36 - 37 С (0,08 мм), п 1,4332. Динитрохлорацетонитрил получили хлорированием молекулярным хлором натриевой соли ш/и-динитроацетонитрила по методике [114]. Для синтетических целей использовали динитрохлорацетонитрил с т. кип. 38 С (14 мм), 1,4509. 1,3-Дифенилнитрилимин 1 получали дегидрогалогенированием N1-(2-хлорбензилиден)-Ы-фенилгидразина триэтиламином по методике [116].
Арилэтены синтезировали взаимодействием соответствующих карбонильных соединений и магний галоген(арил)алканов с выделением спиртов [117] и их последующей дегидратацией [118]. Физические константы арилэтенов соответствовали литературным данным и приведены в табл. 20. В реакцию с замещёнными 5-динитрометил-1,3-дифенил-1,2,4-триазола вводили, как правило, свежеперегнанные или перекристаллизованные арилэтены. Чистоту алкенов контролировали спектроскопией ЯМР Н (спектрометр Tesla BS - 487 С)
Диазометан и диазоэтан генерировали реакцией щелочного расщепления соответствующих нитрозоалкилмочевин [117, 126]. Диазометан и диазоэтан - газы жёлтого цвета, взрывчаты и токсичны, их получали в растворе диэтилового эфира. Для синтетических целей использовали свежеприготовленные растворы диазоалканов. Все работы с препаратами проводили за защитным экраном под хорошей вентиляцией.
Фенилдиазометан получали окислением жёлтой окисью ртути гид-разона бензальдегида [127]. Фенилдиазометан - чрезвычайно взрывчатое темно-красное масло с т. пл. 37 - 41 С (15 мм) [128]. 1,1-Дибензил-, 1,1-дифенил- и 1,1-диметилгидразины получали обработкой щёлочью солянокислых солей несимметричных гидразинов. К 0,003 моль соли гидразония в 20 мл диэтилового эфира прибавляли 40 мл 40% раствора КОН, энергично перемешивали несколько минут, декантацией отделяли эфирный раствор, а водный раствор экстрагировали дважды порциями 40 мл эфира, эфирные вытяжки объединяли и сушили над 3 г КОН в течение часа. Формалин в реакциях восстановительного оксиметилирования использовали марки «технический», без дополнительной очистки. Хлорметилоксиран, морфолин в реакциях модификации 1,2,4-триазолов использовали свежеперегнанные с т. кип. 118 - 119 С [121] и т.пл. 118 С (12 мм) [121] соответственно. Растворители для синтетических, хроматографических и спектроскопических целей использовали марки ч.д.а. без дополнительной очистки и сушки. Полученные в ходе реакций продукты выделяли и очищали методом адсорбционной хроматографии. В качестве адсорбента использовали сили-кагель марки Silicagel 100/ 400 ц. Хроматографическое разделение реакционной смеси проводили на нисходящей стеклянной колонке цилиндрической формы, заполненной «мокрым» способом при соотношении очищає мого вещества к сорбенту примерно 1 : 30. Размер хроматографической колонки при количестве вещества до 1,5 г: d = 10 мм, / = 250 мм; свыше 1,5 г : d = 10 мм, / = 500 мм. Продукты реакции после удаления растворителя переносили эфиром на небольшое количество силикагеля, обеспечивающее образование однородной сухой массы после удаления эфира. Силика-гель с нанесённым веществом перемешивали с гексаном для удаления пузырьков воздуха и помещали в колонку поверх основного слоя чистого силикагеля. Для элюирования продуктов использовали элюотропный ряд по Траппе в следующей последовательности: гексан, четыреххлористый углерод, бензол, хлороформ, диэтиловый эфир, ацетон. Наблюдение за ходом разделения смеси проводили путём измерения показателя преломления, изменяющегося в ходе процесса. Индивидуальность полученных соединений подтверждали тонкослойной хроматографией (ТСХ) на пластинах Silufol UV - 254 в системе растворителей ацетон: гексан 2 : 3, проявление парами йода.
При осуществлении эксперимента учитывается, что производные динитроацетонитрила обладают токсическими и взрывчатыми свойствами, чувствительны к трению и детонации. Все опыты с их участием проводили в вытяжном шкафу, за предохранительными щитками. Спектры РЖ, УФ, ЯМР Н и ЯМР13С некоторых вновь синтезированных соединений приведены в приложении к диссертации. К 0,005 моль Ы1-(2-хлорбензилиден)-Ы-фенилгидразина в 50 мл абсолютного бензола при 20 С добавляли эквимольное количество триэтил-амина в 10 мл того же растворителя. Реакционную смесь перемешивали 3 часа при этой же температуре, добавляли 0,005 моль замещённого динит 83 роацетонитрила в 10 мл бензола и перемешивали 5 суток. Осадок отфильтровывали, растворитель выпаривали при пониженном давлении.
Похожие диссертации на Синтез и химические превращения замещенных 5-динитрометил-1,3-дифенил-1,2,4-триазолов
![Синтез, структура и химические превращения 2,5-дибром-6-фенилимидазо[2,1-b]-1,3,4-тиадиазола](/i/i/4269/300973.png "Синтез, структура и химические превращения 2,5-дибром-6-фенилимидазо[2,1-b]-1,3,4-тиадиазола Рахмонов Рахмон Охонович")
