Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I Синтез и реакции арм- и гетармгерманов Литературный обзор 10
1.1. Получение арил- и гетарилгерманов с помощью металлов 1-ой группы и их органических соединений.. 11
1.2. Синтез арнлгерманов с помощью магния, цинка,ртути и их органических производных 16
1.3. Получение арилгерманов исхрдя из арилсиланов и -станнанов 21
1.4. Другие способы синтеза арилгерманов 23
1.5. Реакции арил- и гетарилгерманов 27
1.5.1. Дегермилирование. 22
1.5.2. Действие окислителей и серы на арилгерманы 29
1.5.3. Реакции арилгерманов с галогенами и кислотами.. 29
1.5.4. Реакции функциональных групп у атома германия.. 34
1.5.4.1. Арилгалогенгерманы. 34
1.5.4.2. Арилгидрогерманы 36
1.5.5. Реакции ароматических (гетероароматических) колец арил(гетарил)германов. 38
ГЛАВА II. Синтез и свойства алкиіфуриі- и фенмфурм-германов. Обсуждение результатов 42
2.1. Алкилфурил- и фенилфутшігермаш 42
2.1.1. Синтез алкил(2-фурил)- и фенил(2-фурил)германов. 43
2.1.2. Реакции триалкил(2-фурил)герланов 46
2.1.2.1. Металлирование. 46
2.1.2.2. Алкилирование и ацилирование 47
2.1.2.3. Нитрование 51
2.1.2.4. Галогенирование 52
2.1.2.5. Каталитическое гидрирование.. 56
2.1.2.6. Взаимодействие фурилгермана и его аналогов с дихлоркарбеном в условиях межфазного катализа 62
2.1.2.7. Каталитическое окисление триметил(5-метил-2-фурил)германа и его аналогов 65
2.2. Фурилбромгерманы 70
2.2.1. Синтез (2-фурил)бромгерланов 70
2.2.2. Реакции (2-фурил)бромгерманов 72
2.2.2.1. Алкилирование (2-фурил)бромгерманов 72
2.2.2.2. Восстановление (2-фурил)бромгеряанов алдао-гидридом лития - синтез (2-фурил)гидрогер~ манов 73
2.2.2.3. Синтез и свойства эфиров 5-трибромгермил-2-фуранкарбоновой кислоты 76
2.3. 5-Триметилгердилфурфурол 85
2.3Д. Синтез 5-триметилгерлилфурфурола 85
2.3.2. Реакции 5-триметилгеряилфурфурола 87
2.3.2.1. Конденсации с аминосоединениями 87
2.3.2.2. Другие реакции 88
2.3.3. Биологическая активность производных 5-триметилгермилфурфурола 94
ГЛАВА III. Эксперждентальная часть Общие методы 93
3.1. Алкил(2-фурил)- и фенил(2ч$урил)германы 99
3.1.1. Триэтил(2-фурил) герман 99
3.1.2. Фенилтри(2-фурил)герман и дифенилди(2-фурил)герман 99
3.1.3. Триметил(5-диалкиламино-2-фурил)германы и их иод-метилаты 100
3.1.4. Триметил(5чу[етил-2-фурил)герман 101
3.1.5. Тршетил(5-диметшсилил-2-фурил) герман 102
3.1.6. Взаимодействие триметил(5-диметилсилил-2-фурил)-германа с аллилморфолином 104
3.1.7. 5-Триметилгерушл-2-фуранкарбоновая кислота .:.104
3.1.8. 2,2' - бис(5-Триметилгермилфуран) 106
3.1.9. 2-(Трет-бутил)фуран и 2,5-да(трет-бутил)фуран 106
3.1.10. Алкилирование триметил(2-фурил)геругана и триме-тил(2-фурил)силана трет-бутанолом в присутствии катионита A-I5 (общая методика) 107
3.1.11. Триэтил(5-трифторацетил-2~фурил)герман 107
3.1.12. Триэтил(5-нитро-2-фурил) герман 108
3.1.13. Триметил(5-нитро-2-фурил)силан 108
3.1.14. Триэтил(3-бром-2-фурил) герман 110
3.1.15. Реакция триэтил(2-фурил)германа и триметил(2-фу-рил)силана с хлорамином Т в двухфазной каталитической системе 110
3.1.16. Каталитическое гидрирование триалкилфурилгертанов и их аналогов (общая методика) 111
3.1.17. Реакция тршетил(2-фурил)германа, триметил(2-фу-рші)силана и 2-( трет-бутил)фурана с дихлоркарбе-ном в условиях медфазного катализа (общая методика) 113
3.1.18. Каталитическое окисление триметил(5-метил-2-фу-рил)германа и его аналогов:
3.2. Фурилбромгерманы 11 б
3.2.1. Реакция 2-фуриллития с тетрабромгерманом 11 б
3.2.2. Триметил(2-фурил)герман, диметилди(2~фурил)герман метилтри(2~фурил)герман 117
3.2.3. Гетерогенное восстановление (2-фурил)бромгерманов ашомогидридом лития при ультразвуковом облучении (общая методика) 118
3.2.4. Восстановление фурилбромгерманов в условиях межфазного катализа (общая методика) 121
3.2.5. Этиловый эфир (метиловый эфир) 5-трибромгермил-2-фуранкарбоновой кислоты 122
3.2.6. 5-Триметилгерлил-2-фуранкарбоновая кислота 123
3.2.7. 5-Тршлетилгершл-2-фуроилхлорид 123
3.2.8. 5-Триметилгермил-2-фуроиламид 123
3.2.9. 5-Триметилгермил-2-фуроилэтиламид 123
3.2.10. 5-Этоксикарбонил-2-фурилгерматран 124
3.3. 5-Триметилгермилфурфурол 126
3.3.1. Диэтилацеталь 5-триметилгермилфурфурола 126
3.3.2. 5-Триметилгермилфурфурол 126
3.3.3. Н-5-Триметшшерщ[л-2^урфуршіиден-І~а]Шнощцанто ИН 128
3.3.4. Семикарбазон 5-тршетилгермилфурфурола 128
3.3.5. Тиосемикарбазон б-триметилгераилфурфурола 130
3.3.6. 5-Триметшігерішл-2^урфурЕпиденсемикарбазидоук--сусная кислота 131
3.3.7. Оксим 5-триметилгермилфурфурола 132
3.3.8. Нитрил 5-триметилгермил-2-фуранкарбоновой кислоты 132
3.3.9. 5-Триметилгердил-2-фуранкарбоновая кислота 132
3.3.10. 5-Триметилгерйилг-2-фурилакриловая кислота . 133
3.3.11. 5-Тршетилгермилфурфуршювый спирт 134
3.3.12. Реакции альдегидов с хлороформом в условиях межфазного катализа (обшая методика ) -134
3.3.13. Триметил(5-метоксикарБОНил-2-фурил)силан . 156
3.3.14. 2-Фурфурилиденхлорид 156
3.3.15. Триметил(5-дихлорметил-2-фурил)герман 157
3.3.16. 1,1,2,2-тетраметил-3-хлор-3(2-фурил)циклопропан (метод А) 137
3.3.17. 1,1,2,2-Тетраметил-3-хлор-3(5-триметилгермил-2-фурил)циклопропан -138
3.3.18. Транс-І,2-дифенжі^-хлор-3(2нфурші)пиклопропан.. 158
3.3.19. Методика определения биологической активности 160
Выводы -141
Список литературы
- Получение арилгерманов исхрдя из арилсиланов и -станнанов
- Каталитическое окисление триметил(5-метил-2-фурил)германа и его аналогов
- Взаимодействие триметил(5-диметилсилил-2-фурил)-германа с аллилморфолином
- Диэтилацеталь 5-триметилгермилфурфурола
Введение к работе
Органические соединения германия применяются в производстве полупроводниковых материалов, защитных покрытии, компонентов катализаторов, а в последнее время и для получения биологически активных соединений. В этой связи разработка методов получения и исследование химических свойств новых реакционноспо-собных германийорганических соединений являются актуальными. Фу-рилгерманы, являющиеся объектами настоящего исследования, до сх пор изучены мало. Сведения о них ограничиваются синтезом нескольких алкилфурилгерманов, а данных об их химических превращениях практически не имеется. Исследования фурилгерманов актуальны и в теоретическом отношении для выяснения характера влияния германийорганического заместителя на ароматическую систему фурана по сравнению с кремниевым и углеродным аналогами.
Целью настоящей работы является разработка методов получения алкил(2-фурил)-, фенил(2-фурил)-, (2-фурил)бром- и (2-фу-рил)гидрогерманов, изучение возможности функционализации молекул (2-фурил)германов и их аналогов путем реакций с электро-фильными реагентами, исследование процесса жидкофазного каталитического гидрирования фурилгерманов с целью получения соответствующих тетрагидрофурильных производных. В задачу работы входило также создание метода получения гермилфурфурола, изучение его превращений, синтез разнообразных производных для биологической активности.
В работе впервые изучены реакции (2-фурил)германов и их
кремниевых аналогов с электрофильными реагентами. Найдены условия проведения реакций электрофильного замещения в фурановом кольце с сохранением триалкилгермильной(силильной) группы. Предложен новый, простой и удобный метод получения 2-(трет-бу-тил)фурана алкилированием фурана трет-бутанолом в присутствии сильнокислого катионита. Реакцией триметил(2-фурил)германа и -силана с дкхлоркарбеном в условиях межфазного катализа синтезированы первые представители германий- и кремнийсодержащих 2Н-пиранов. Показано, что каталитическое гидрирование 2-фурил-германов в жидкой фазе может служить препаративным методом синтеза (2-тетрагидрофурил)германов. Впервые получены реакционно-способные (2-фурил)бромгерманы - предшественники разнообразных германийсодержащих производных фурана. Разработан новый метод получения фурилгидрогерманов восстановлением фурилбромгерманов алюмогидридом лития в неполярных растворителях в условиях межфазн го катализа типа жидкость-твердое тело или при ультразвуковом облучении. Предложен препаративный метод получения 5-триметил-гермилфурфурола, на его основе осуществлен синтез разнообразных германийорганических соединений. Впервые показана возможность генерирования (2-фурил)хлоркарбена и (5-триметилгермил-2-фурил)хлоркарбена действием твердой щелочи на соответствующие фурфурилиденхлориды в двухфазной каталитической системе.
Полученные в работе результаты и предложенные синтетические методы открывают новые возможности для направленного синтеза биологически активных соединений. Разработанный метод восстановления фурилбромгерманов в условиях межфазного катализа может быть распространен на другие галогенпроизводные элементов ІУБ группы. Предложенный способ генерирования (2-фурил)хлоркар-
бена может быть использован для получения разнообразных фурил-
циклопропанов. Синтезированы производные гермилфурфурола, проявляющие противоопухолевую активность.
Диссертация состоит из трех глав. В 1-й главе проанализированы имеющиеся в литературе данные по методам получения и химическим свойствам арил- и гетарилгерманов'. 2-я глава посвящена обсуздению полученных результатов по синтезу и реакциям (2-фу-рил)германов. 3-я глава работы - экспериментальная часть, в которой описаны методики синтезов, приведены физико-химические константы и спектральные данные синтезированных соединений. Завершается работа выводами и списком литературы из 194 наименований
Получение арилгерманов исхрдя из арилсиланов и -станнанов
Е.А.Чернышев и сотр.[55 ] предложили способ получения фе-нилтрихлоргермана реакцией межмолекулярного обмена фенилтрихлор-силана с GeCi в присутствии А1С13 (0,5 моля на I моль PhSiCl-,) Aid-, PhSiCl3 + GeCl4 - - PhGeCl3 + SiCl. Реакцию проводят путем длительного нагревания реагентов при температуре П0-130С. Выход 17 составляет 60$. Фенилалкилдихлорсиланні. реагируют с Geci значительно лег 4 че,чем фенилтрихлорсилан [56] . При этом выходы 17 достигают 90%, а количество А1С13 можно уменьшить до 0,3 моля на I моль хлор силана. Наличие у атома кремния алкильного радикала, по-видимому, облегчает реакцию диспропорционирования, протекающую под действием кислоты Льюиса. Подобным образом, используя различные производные фенилалкилдихлорсилана, содержащие заместители в ароматическом ядре, реакцией с GeCi можно получать арилтрихлоргер-маны 43: Описанный способ является удобным препаративным методом синтеза фенилтрихлоргермана и его производных, содержащих заместители в ароматическом ядре. Отличительной особенностью метода является то, что он позволяет осуществить синтез соединений строго определенного строения из доступных исходных реагентов. Направленный синтез соединений типа Ar2GeX2 можно осуществить, применяя реакцию перераспределения радикалов между олово (свинец)органическими соединениями и тетрабромгерманом L 573 . Например, из тетрафенилстаннана и GeBr с выходом 66% образуется дифенилдибромгерман (44). Эфират трихлоргермана вступает в реакцию с тетрафенилоловом [58,59] с образованием фенилтрихлоргермана (17) и фенилдихлоргер-мана (45) с выходом 45$ и 5%, соответственно. внедрение дихлоргермилена (генерирован из ШеС:ц»о о) по связи С-гало-ген различных полихлорметанов, алкил- и арилгалогенидов, приводящее к алкил- и арилтрихлоргерманам 46. Продукты внедрения образуются с выходом 75-95$ при совместном кипячении диоксанового комплекса HGeCi с избытком исходного галогенида. Данная реакция носит общий характер, являясь одним из немногих примеров истинного внедрения аналогов карбенов по связям углерод-галоген.
Одновременно эта реакция открывает широкие препаративные возможности синтеза различных германийор-ганических соединений. Еще один метод синтеза арилтрихлоргерманов основан на данных работы L62 1 , авторы которой нашли, что трихлоргерман вступает в реакцию конденсации с трифенилхлорметаном, образуя с вы соким выходом трифениЖгрихлоргерман (47). Распространение этой реакции на арил- и бензилхлориди 63,64] позволило получить соответствующие арил- и бензилтрихлоргерманы (48 и 49). В работе [65 ] описан синтез дифенилдихлоргермана из металлического германия и хлорбензола в присутствии каталитических количеств серебра. Однако, низкий выход соединения 50 и жесткие условия реакции ограничивают ее применение. Прямой синтез использовался и для синтеза о-трихлоргермилбифенила (51) L66] . Авторами установлено, что взаимодействие о-хлорбифенила с германий-медной контактной массой приводит в основном к образованию гетероциклического германийорганического соединения - 9,9-дихлор-9-гермафлуорена (53). Наряду с 53 в этой реакции образуется бифенил (52), о- + Ge/Cu 52 С Изменение направления реакции в сторону образования 51 при введении GeCi может быть обусловлено либо перераспределением радикалов у атома германия: либо образованием в этих условиях дихлоргермилена и взаимодействием его с исходным хлорарилом: По мнению авторов Свб 1 наиболее вероятной представляется последняя схема.
Пара-хлорбифенил вступает в реакцию с Ge/Cu с образованием только п -трихлорбифенила с выходом 37$. В работах Сб7,б8] предложены методы получения арилгерма-нов, основанные на реакции Дильса-Альдера. Так, циклоприсоедине-нием германийорганического диенофила (этинилтрихлоргермана 55) к ІД-диметил-2,5-дифенилсилациклопентадиену (56) с последующим нагреванием аддукта (57) синтезирован 2,5-дифенилтрихлоргермил-бензол (58), строение которого подтверждено превращением в соответствующий триметиларилгерман 59 и реакцией последнего с бромом, приводящей к п-#ёрфенилу (60). Авторы [68 ] использовали в качестве диено-фила бис(триметилгермил)ацетилен (61), присоединением которого 2Н-пиран-2-ону (62) был получен ї,2-бис(триметилгермил)бензол 63 с выходом 54$. Рассмотренные выше методы синтеза арил- и гетарилгерманов (см. разделы I.I-I.4) позволяют получить два типа соединений: I) арил(гетарил)германы Ar4Ge и арил(гетарил)алкилгерманы ArnGeAiK4-n и 2) арил(гетарил)галогенгерманы ArnGeHai, п и арил(гетарил)алкилгалогенгерманы Ar Ge R, / + %. В настоящем обзоре рассмотрены реакции дегермилирования арилгерманов, протекающие под действием электрофильных агентов; реакции некоторых функциональных групп (Ge-H&i, Ge-H) у атома германия и реакции ароматического кольца не затрагивающие связи С - Ge. Одной из наиболее характерных реакций арил- и арилалкил-германов является расщепление связи Сашл-бе под действием электрофильных агентов - дегермилирование. Гилман исследовал реакции расщепления ряда арилгерманов щелочными металлами в различных растворителях [69-72].
Он установил, что связь Ge-c в тетрафенилгермане расщепляется металлическим литием в эфирных растворителях (ТИ, диглим) с образованием трифенилгермиллития (64а). - 28 Трифенилгермиллитий не удается выделить, однако, он медленно реагирует с растворителем с образованием соответствующих производных (65 и 66). Окисление трифенилгермиллития приводит к трифенилгерманолу 67, а гидролиз - к гидрогерману 68 [72] . Натрий, литий или сплав лития с калием в жидком аммиаке медленно реагирует с тетрафенил-германом (5) [73]. Карбоксилирование 64 приводит к кислоте Ph3GeCOOH , которая де-карбоксилируется при температуре плавления; гидролиз 64а-в приводит к гидрогерману Ph3GeH[7]. Брук и Гилман [7 ] расщепили трифеншшетилтрифенилгерман сплавом натрий - калий (1:5) в эфире. После карбсшсилирования и обработки диазометаном они получили соответствующие эфиры: Ph3C - GePh3 + Na/K I. со. — PhoGeC00CHo + PhoCC00CH, большинства окислительных агентов (о2, кмпо,, Сг2о3 ) [74І. Фенилгерма-ны, содержащие заместители в кольце, под действием
Каталитическое окисление триметил(5-метил-2-фурил)германа и его аналогов
Одним из способов получения различных формилпроизводных гетероциклических соединений является каталитическое окисление соответствующих метилгетероциклов на окисных катализаторах в парогазовой фазе [175] по схеме: Окислителем в этих процессах является кислород воздуха; в качестве катализаторов применяют окислы переходных металлов, характеризующихся переменной валентностью и подвижным кислородом - оксиды ванадия и молибдена и их смеси с различными добавками. С целью определения возможности получения 5-триметилгер-милфурфурола (132) каталитическим окислением триметил(5-метил-2-фурил)германа (101) нами изучены превращения последнего под действием кислорода воздуха в присутствии катализатора v2o5-MoO-,-Ag2o (V:Mo:Ag=i: 1:0,02) в парогазовой фазе при температурах 300-450С и временах контакта X =0,1-0,5 сек (время контакта определяется как отношение объема катализатора к объемной скорости потока). Указанный состав катализатора является оптимальным для окисления 2,5-диметилфурана в 5-метил-фурфурол. Эксперименты по каталитическому окислению 101 проводились импульсным микрокаталитическим методом и в проточном реакторе. Импульсный метод позволяет оперативно найти оптимальные условия проведения процесса. Для наработки и выделения продуктов необходимо осуществление каталитического процесса в проточном варианте. Методика работы в импульсном и проточном режиме подробно описаны [і7б]. Исследование каталитического окисления 101 показало, что в изученных условиях альдегид 132 образуется, но максимальный достигнутый выход не превышает 5-7$ (430С, X =0,3 сек), при этом исходное соединение претерпевает практически полное превращение в ряд продуктов - фуран, сильван, 5-метилен-2,5-дигид-рофуран-2-он(протанемонин) (133), фурофурол, малеиновый альдегид, альдегид 132 и гермоксаны различного молекулярного веса, а также продукты глубокого окисления - СО, С02, Н20. Триметил-(2-фурил)герман (9а) в продуктах не обнаружен, что объясняется значительно большей прочностью связи CLVDTOI-C по сравнению с
Для выявления закономерностей превращений 101, при каталитическом окислении проведено также изучение поведения триме-тил(5-метил-2чурил)силана (102) и 2-метил-5-трет-бутилфурана (103) в тех же условиях. Эксперимент показал, что в окислении этих соединений имеются как общие, так и отличительные черты. Аналогично каталитическим превращением 101 в катализатах окисления силана 102 обнаружены фуран, сильван, протанемонин (133), Фурфурол, мале-иновый ангидрид, силоксаны, непрореагировавший 102 и целевой продукт - 5-триметилсилилфурфурол (134) Выход альдегида 134, как и 132, составляет 5-7$. Превращение 102 несколько меньше, чем 101 и составляет 70-80$ (430С, X =0,3 сек). Основным продуктом каталитического окисления 103 является - 68 - - 5-трет-бутилфурфурол (135), выход которого в изученных условиях достигает 30$. В продуктах, как и при окислении 101 и 102, обнаружены также фуран, сильван, протанемонин, фурфурол, малеиновыи альдегид. Имеются также продукты глубокого окисления - СО, С02, Н20. Общее превращение 103 в сопоставимых условиях меньше чем при окислении 101 и 102 (таблица 4). Таким образом, каталитическое окисление 101 и его кремниевого (102)и углеродного (103) аналогов на v-Mo-Ag2o катализаторе в парогазовой фазе приводит к образованию соответствующих альдегидов 132, 134, 135, но лишь в случае окисления 103 этот метод может иметь препаративное значение для синтеза альдегида 135. Одной из задач данной работы являлась разработка метода синтеза и изучения свойств альдегида 132.
Поскольку каталитическое окисление германа 101 не позволяет получать 132 с приемлемым выходом, была изучена возможность синтеза 132 исходя из фурфурола, как это описано [178] для 134. Результаты этой работы представлены в разделе 2.З.Ї. Таким образом в результате проведенного исследования синтезирован ряд алкилфуриягерманов, показана возможность получения на их основе разнообразных германииорганичеоких соединении при взаимодействии с электрофильными и нуклеофильными реагентами. Синтезированы первые представители функционально-замещенных (2-фурил)германов. Анализ литературных данных по реакциям арилгерманов показал, что наиболее удобными реагентами, позволяющими получать разнообразные германийорганические соединения, являются арилга-логенгерманы типа ArnGeX -n (п =1-3, х =галоген; Аг =фенил или замещенный фенил). В то же время сведений об аналогичных производных фурана в литературе не имеется. Поэтому одной из задач настоящей работы явилась разработка метода получения и изучение некоторых превращений фурилгалогенгерманов на примере (2-фурил)бромгерманов.
Среди разнообразных методов получения арилгалогенгерманов (см. гл.1, разд. I) наиболее приемлемыми для синтеза фурилбром-германов представляются способы, основанные на использовании доступного тетрабромгермана в качестве исходного соединения германия. Во-первых, нами изучена возможность получения (2-фурил) трибромгермана реакцией 2-бромфурана с GeBr в присутствии меди, как это описано для арилбромгерманов С26]. Эксперимент показал, однако, что в условиях аналогичных предложенным в С261 для получения, например PhGeBr , образование (2-фури#-трибромгермана (137а) и других (2-фурил)бромгерманов не происходит. Поэтому далее нами изучалась возможность получения бром-германов 137а-в реакцией 2-фуриллития с GeBr,. Эксперименты показали, что при взаимодействии тетрабромгермана с 2-фурилли-тием (93) (GeBr. : 93 = 5:1) при пониженной температуре (-35С) образуется смесь 2-фурилтрибромгермана (137а), ди(2-фурил)ди-бромгермана (1376), три(2-фурил)бромгермана (137в) и тетра(2-фурил)германа (137г) с суммарным выходом -50$. При использовании эквимолярного количества исходных веществ также образуется смесь 137а-137г, однако, выход трибром- и дибромгермана (137а и 1376) резко уменьшается. Обратный порядок смешения реагентов приводит в основном к герману 137г. что согласуется с литературными данными [14]. Повышение температуры реакции до -15С также способствует преимущественному образованию тетразамещенного 137г, а понижение до -60С существенно не влияет на выход и соотношение 137а-137г. Таким образом, для получения фурилбром-германов реакцию фуриллития 93 с тетрабромгерманом следует проводить в разбавленном растворе, при температуре -35 -40 С, Строение неизвестных ранее бромгерманов 137а-137в под-тверадено данными %ЯМР и масс-спектров (см. экспериментальную часть табл. 16,17).
Взаимодействие триметил(5-диметилсилил-2-фурил)-германа с аллилморфолином
К 0,7 г (0,003 моль) соединения 105 добавляют 0,4 г (0,003 моль) аллилморфолина и I кап. ОД М раствора платино-хлористоводородной кислоты в ТГФ. Смесь нагревают I час на водяной бане. Фракционированием в вакууме выделяют 0,9 г (82%) 5-триметилгермил-2-(диметил 3-(і-морфолино)пропилмзилифурана, т.кип. І82-І84С/ 100 мм рт.ст. %, 6 г Н3 6,62; Н4 6,51; J3 4= =3,2 Гц; GeMe3 0,40; SiMe2 0,25; 0-СН2 3,71; И-СН щщл г І; С-СН2-С 1,56; CH2-Si 0,72. М.Д. 3.1.7. 5-Триметилгермил-2-фуранкарбоновая кислота К раствору 1,8 г (0,01 моль) 2-триметилгермилфурана в 20 мл абсолютного эфира, охлажденному до -30С, прикапывают 6,3 мл 1,5 Ы раствора н-бутиллития в гексане.
Поднимают температуру до комнатной и перемешивают 4 часа. Охлаждают до -30С и добавляют 50 г твердой углекислоты. Отделяют органический слой, водный подкисляют I Н раствором НСІ до рН 2. Осадок отфильтровывают и промывают диет,водой. Получают 0,1 г (4%) кислоты 107, т.пл. ІІ6-ІІ8С. % ЯМР- и масс-спектры 107 приведены в табл. Ї2. 9,2 г (0,05 моль) 2-триметилгермилфурана растворяют в 20 мл смеси эфир - ТГФ (3:1), охлаждают до -25С и прикапывают 32 мл 1,5 Ы BuLi в гексане. Поднимают температуру до 0С и перемешивают 4 часа. Охлаждают до -60С и небольшими порциями добавляют раствор 5,4 г (0,04 моль) CuCl2 в 20 мл смеси эфир-ТШ (3:1), поднимают температуру до -ЮС и перемешивают I час. К реакционной смеси прибавляют 4 мл метанола и 30 мл насыщенного раствора глицина. Перемешивают 30 минут. Отделяют органический слой,водный экстрагирует эфиром (3x30 мл). Объединенный органический слой сушат безводным сульфатом магния. Отгоняют растворитель, остаток растворяют в 30 мл петролейного эфира и пропускают через колонку с нейтральной А120о . Отгоняют растворитель, остаток кристаллизуется. Получают 2,62 г (29$) соединения 106, т.пл. 92-94С. % ЯМР и масс-спектры 106 см.табл. 12. В раствор 14,8 г (0,2 моль) трет-бутанола в 100 мл фура-на вносят 25 г (0,23 моль, в расчете на so H -группы) катионита Amberiyst 15 и перемешивают смесь при комнатной температуре в течение 24 часов. Отфильтровывают катионит, отгоняют фуран, перегонкой остатка выделяют 4,7 г соединения ПО. Физико-химические константы совпадают с приведенными в [l44]. Аналогично, исходя мл ПО, 0,152 г (2,4 моль) трет бутанола И 0,5 Г (2,3 ММОЛЬ группы SOJH ) Amberlyst І5 полу-чают 0,1 г соединения III, идентичного описанному в [1441. К раствору 0,152 г (2 ммоль) трет-бутанола в I мл 9а или 109 прибавляют 0,5 г (2,3 млоль группы so3H ) и перемешивают при комнатной температуре. Ход реакции контролируют ІЖК анализом (колонка А, температура Ю0С).
Результаты опытов приведены в табл. Я (см. раздел 2.1.2.2). К 5,6 г (0,025 моль) 2-триэтилгермилфурана добавляют 6,0 г (0,030 моль) ангидрида трифторуксусной кислоты. Нагревают до 55С и выдерживают при такой температуре I час. Охлаждают. Добавляют 3 мл диет.воды, перемешивают 10 мин и оттитровывают 10$ кон до рН=7. Промывают водой, сушат безводным сульфатом магния. Отгоняют растворитель, остаток перегоняют в вакууме, собирая вещество с т.кип. 84-85С/ I мм рт.ст. Получают 5,1 г (64$) триэтил(5-трифторацетил-2-фурил)германа (П2), nD = 1,4670, d20=I,I920. Раствор 133 мг (Іммоль) тетрафторбората нитрония в 40 мл ацетонитпма . прибавляют по каплям к раствору 228 мг (I ммоль) триэтил(2н)урил)германа (94), охлажденному до -40С с такой скоростью, чтобы температура не превышала -35С (время прикапывания 0,5 часа) и перемешивают I час, давая температуре подняться до комнатной. Полученный темно-коричневый раствор по данным ИХ содержит 10% соединения НЗ. Масс-спектр, полученный при хроматомасс-спектрометрическом анализе реакционной смеси, 1 ЯМР-спектр препаративно выделенного ИЗ приведен в табл. 3. К раствору 1,4 г (0,01 моль) триметил(2-фурил)силана (109) в 20 мл ацетонитрила, охлажденному до -40С, прибавляют по каплям при перемешивании раствор тетрафторбората нитрония в 30 мл ацетонитрила с такой скоростью, чтобы температура не превышала -35С (время прикапывания I час), и перемешивают еще I час, давая температуре подняться до комнатной. Полученный темно-коричневый раствор по данным ГКХ содержит 3% соединения П4 и 10$ 2-нитрофурана. Силан 114 выделяет из смеси методом препаративной ИХ. % ЯМР-спектр и масс-спектр соединения 114, полученный при хроматомасс-спектрометрическом анализе, см. табл. 13. К раствору 2,2 г (0,01 моль) триэтил(2-фурил)германа в 10 мл четыреххлористого углерода, добавляют 1,78 г (0,01 моль) бромсукцшшмида и несколько кристалликов перекиси бензоила, кипятят I час. Отфильтровывают сукцинимид, отгоняют растворитель, остаток перегоняют в вакууме, собирая фракцию с т.кип. 130С/ 2мм рт.ст. Получают 1.3 г (43$) соединения 115 nD20=I,48I0. % ЯМР- и масс-спектры П5 приведены в табл. 2. о В микрореактор объемом 5 см (" pierce) помещают раствор 0,2 ммоль гетмана 94 в 0,6 мл хлороформа, прибавляют 2 мл насыщенного водного раствора хлорамина Т и 5 мг (0,02 ммоль) пикра-та натрия. Реакционную смесь перемешивают 2 часа при температуре 80С, охлаждают, отделяют органический слой. По данным хрома-то-масс-спектрометрии (см. табл.2, раздел 2.1.2.4) реакционная смесь содержит два триэтилмонохлорфурилгерлана и триэтилдихлор-фурилгерман. Смесь двух монохлорпроизводных и индивидуальный дихлорфурилгерман были выделены методом препаративной ГЖХ.
По данным % ЯМР-спектров (см. табл. 2., раздел 2.1.2.4.) в реакции образуются триэтил(3-хлор-2-фурилгерман) (116а). триэтил(5-хлор-2-фурил)герман (Пбб), а также триэтил(3,5 дихлор-2-фурил)геряан (Пбв). Выход продуктов 116а - II6в составляет 35, -I и -4$, соответственно (по ГЖХ). Хлорирование фурилсилана 109 проводили аналогично, но при комнатной температуре. После 24-часового перемешивания в реакци онной смеси содержится 7% двух продуктов (селективность 100$) являющихся по данным хромато-масс-спектрометрического анализа , триметилмонохлорфурилсиланами. % ЯМР-спектр смеси, выделенной методом препаративной ГЖХ, свидетельствует об образовании три-метил(3-хлор-2-фурил)силана (117а и триметил(5-хлор-2-фурил)-силана (П7б) в соотношении 4:1 (см.табл.2, раздел 2.1.2.4.). а) Жидкофазное гидрирование: 0,03 м раствор субстрата в этаноле и катализатор ні-Ренея помещают в стеклянный сосуд с о электрообогревом (объемом 500 см ) аппарата для гидрирования "Parr ". Реакцию ведут под давлением водорода 4 МПа, температуре 70С и постоянном перемешивании, контролируя протекание процесса методом ГЖХ (колонка Д, температура 60-90С при анализе катализатов гидрирования 9а; колонка Г, температура 50-120С при анализе продуктов каталитического гидрирования соединений 94, 101, 109, ПО). б)Парофазное гидрирование: в каталитическую трубку загружали 3 г катализатора - 2% Pd/C, устанавливали поток водорода, мольное соотношение которого с исходным соединением составило 8:1. Опыты проводили при температуре 150С, объемной т скорости з - 118,3 ч . Конденсат собирали в ловушку, охлажденную до -40С, катализат анализировали методом ГЖХ (колонки К раствору 0,01 моль 9а (109 ГЮ) в 50 мл очищенного от этанола хлороформа прибавляют 2 г метанола и 0,23 г (I ммоль) триэтилбензиламмонийхлорида.
К полученной смеси постепенно прибавляют 4 г (0,1 моль) твердой порошкообразной гидроокиси натрия с такой скоростью, чтобы температура не превышала 35-40С. По окончании прибавления щелочи реакционную смесь перемешивают 24 часа при комнатной температуре, контролируя ход реакции методом ЖХ (колонка Б, І20С). В случае 9а выход продукта реакции - 6-триметилгермил-3-хлор-2-метокси-2Н-пира-на (127) составляет 28$; 6-триметилсилил-3-хлор-2-метокси-2Н-пиран (130) образуется из силана 109 с выходом 36%, В аналогичных условиях в отсутствии метанола образуется 2-(трет-бу-тил)-2,3-дихлор-2Н-пиран (1296), выход 16$. Данные Н ЯМР- и масс-спектров соединений 127,1296,130 приведены в табл. 15. а) Импульсный микрокаталитический метод. Порошок вана-диймолибденового (V:Mo:Ag= 1:1:0,02) катализатора (0,05-0,1 г) помещают в обогреваемый (300-450С) микрореактор из рержавеющей стали (объем 2 см ), соединенный непосредственно с колонкой хроматографа, а затем с детектором. Через эту систему продува-ется воздух (60 см /мин), который служит окислителем в реакторе и газом-носителем при анализе на хроматографической колонке. Микрошлрицем через резиновую прокладку в реактор вводится окисляемое соединение (0,4-1 мл). Продукты, образовавшиеся в реакторе поступают на колонку хроматографа (колонка А). По хромато-грамме проводили качественную идентификацию, используя имеющиеся стандартные вещества. Количественно определяли превращение исходного соединения и выход соответствующего альдегида. б) Окисление в проточном реакторе. Для проведения процесса окисления проточным методом активная масса катализатора указанного выше состава наносится в количестве 10% на инертный носитель - корундизий (шарики ф 5-7 мм). Полученный катализатор (15 см ) помещается в обогреваемый (300-450С) U-образный реактор, в который подается воздух (30-100 л/мин), насыщенный парами окисляемого соединения в карбюраторе, находящемся при комнатной температуре. Выходящие из реактора продукты конденсируются в нескольких последовательно соединенных ловушках, охлажденных до -78С. Продукты реакции анализируют методом ГЖХ (колонка А). Результаты опытов приведены в табл.4 (см. раздел 2.1.2.7). 117,6 г (0,3 моль) тетрабромгермана растворяют в 600 мл абс.эфира в атмосфере аргона, при интенсивном перемешивании. Охлаадают эфирную смесь до -35С и медленно прикапывают раствор 0,06 моль 2-фуриллития (получен из 4,1 г фурана и 3,8 г 1,5 ЕС раствора бутиллития в гексане).
После добавления всего фуриллития поднимают температуру до комнатной и продолжают перемешивание 4 часа. Отгоняют растворитель при пониженном давлении. Отфильтровывают бромид лития, а остаток перегоняют в вакууме. Вначале отгоняется избыток четырехбростого германия, а затем 7,2 г (выход 32$) соединения 137а с т.кип. 64-66С/1 мм рт.ст., 3,1 г (выход 14$) соединения 1376 с т.кип. 94-96С/1 мм рт.ст., 0,6 г (выход 4$) соединения 137в с т.кип. 120-123С/ I мм рт.ст., (т.пл. 96-98С) 0,4 г (выход 3%) соединения 137г с т.кип. І60-І62С/І мм рт.ст. (т.пл. 98-Ю0С) лит. [14] т.пл. 99-100С. Параметры Н ЯМР спектров соединений 137а-г приведены в т табл. 16, масс-спектры представлены в табл. .17 хн ЯМР спектр германия 134в совпадает с приведенными в СІ5].
Диэтилацеталь 5-триметилгермилфурфурола
К раствору 17 г (0,1 моль) свежеперегнанного диэтилаце-таля фурфурола в 240 мл абсолютного эфира, охлажденному до -25С, прикапывают 67 мл (0,I«e $L,5 KL; раствора н-бутиллития в гексане. После добавления всего бутиллития дают температуре подняться до -ЮС и перемешивают при этой температуре I час. Реакционную смесь охлаждают до -15С и прикапывают раствор 15,4 г (0,1 моль) триметилхлоргермана в 100 мл абсолютного эфира. Поднимают температуру до комнатной и смесь оставляют на ночь. Отфильтровывают хлорид лития. Отгоняют растворитель, остаток перегоняют в вакууме, собирая фракцию с т.кип. 94-96С/ 2 мм рт.ст. Получено 20,7 г {72%) соединения 136, nD20=I,4620. Найдено: С 49,94; Н 7,34$. CjjgH GeOg. Вычислено С 50,24; т Н 7,73$. ХН ЯМР- и масс-спектры соединения 138 приведены в табл.19. К раствору в 20 мл эфира добавляют раствор 0,08 г п-то-луолсульфокислоты в 20 мл воды, кипятят 2 часа. Отделяют органический слой, водный экстрагируют эфиром (3 х 15 мл). Эфирные экстракты объединяют, сушат безводным сульфатом магния и перегоняют, собирая вещество с т.кип. 84С/2 мм рт.ст. Получают 7,9 г (75JS) соединения 132, nD20=I,5225. Найдено: С 44,84; H 5,16$. C8HI2Ge02. Вычислено: С 45,16; Н 5,68$. ХН ЯМР- и масс-спектры приведены в табл. 19 К раствору 2,1 г (0,01 моль) 5-тршетилгермилфурфурола в 5 мл этанола прикапывают 1,2 г (0,01 моль) аминогидантоина, растворенного в 30 мл воды.
Кипятят один час и охлаждают. Выпавший осадок отфильтровывают и перекристаллизовывают из 40 мл этанола. Получают 2,7 г (87$) соединения 139 с т.кип. 212-214С. Найдено: С 42,71; Н 4,95, Ж 15,01$. CjjHjgHgGeOg. Вычислено: С 42,65; Н 5,57; Ы 15,58$. Н ЯМР-спектр соединения 139 приведен в табл. 20. К раствору 2,1 г (0,01 моль) 5-триметилгермилфурфурола в 5 мл этанола прикапывают 0,8 г (0,01 моль) семикарбазида, растворенного в 25 мл воды. Кипятят один час, охлаждают. Отфильтровывают и перекристаллизовывают из 30 мл 50$ этанола. Получают 1,7 г (63$) соединения 140 с т.кип. 169-170С. Найдено: С 41,00; Н 5,16; Ы 16,01$. CgHI5N GeOg. Вычислено: 40,07; Н 5,56;н 15,58$. Н ЯМР- спектр соединения 140 приведен в табл. 20. Смесь 2,3 г (0,025 моль) тиосемикарбазида, 5,3 г (0,025 моль) 5-триметилгермилфурфурола в 50 мл абсолютного этанола кипятят до полного растворения тиосемикарбазида. Охлаждают и оставляют на сутки при температуре +5С. Кристаллический продукт отфильтровывают. После перекристаллизации из смеси спирт-вода (5:2) получают 6,9 г (97$) соединения 141 с т.пл. I5I-I52C. Найдено: С 38,03; Н 5,23, М 14,01$. CgHj GeOS. Вычислено: С 37,82; Н 5,26; и 14,70$. Н ЯМР-спектр соединения 141 приведен в табл. 20 .
Смесь 6,6 г (0,05 моль) семикарбазидоуксусной кислоты, 10,6 г (0,05 моль) 5-триметилгермилфурфурола,20 мл воды и 20 мл этанола нагревают один час. После охлаждения выпавший осадок отфильтровывают, промывают спиртом и перекристаллизовывают из 40$ этанола. Выделяют 10,6 г (65$) соединения 142, с т.пл. 204-206С. Найдено: С 40,85; Н 5,45; н 13,03$. CnHI7H3GeV Вычислено: С 40,32; Н 5,20; и 12,82$. % ШР-спектр приведен в табл.20. К раствору 0,86 г гидроксиламина солянокислого в 1,5 мл диет.воды добавляют раствор 0,66 г (0,006 моль) карбоната натрия в 2,0 мл диет.воды и 2,13 г (0,01 моль) 5-триметилгермил-фурфурола. Смесь выдерживают 5 часов при температуре 80-90С. Раствор охлаждают и экстрагируют эфиром (20 мл х 3), сушат безводным сульфатом магния. После перегонки получают 1,95 г (92%) соединения 143, т.кип. 108-П0С/3 мм рт.ст.,nD20=I,5352. По данным Н ЯМР-спектра соединение 143 - смесь Е- и ъ- изомеров (соотношение 1:1). Данные % ЯМР- и масс-спектров приведены в табл.19 . Раствор 2,1 г (0,01 моль) соединения 143 в 1,5 г (0,05 моль) уксусного ангидрида выдерживают 2 часа при температуре 90С. Охлаждают, добавляют 70 мл диет.воды, экстрагируют эфиром (30 мл), сушат над безводным сульфатом магния. После перегонки получают 0,9 г соединения 144 (41$), т.кип. 71-72С/ 20 Т 2 мм рт.ст., nD =1,4880. Н ЯМР- и масс-спектры 144 приведены в табл. 19 К раствору 2,1 г (0,01 моль) 5-триметилгермилфурфурола в 5 мл абсолютного этанола добавляют 2,8 г (0,012 моль) окиси серебра, полученной из 3,4 г азотнокислого серебра, 1,0 г едкого натра и 15 мл диет.воды. Смесь нагревают до 60С и прикапывают 7 гдя 2 N Ш.ОН. Температуру повышают до 80С и перемешивают два часа. Охлаждают, отфильтровывают осадок серебра, фильтрат упаривают в вакууме. Остаток экстрагируют эфиром (10 мл х 3). К остатку медленно прикапывают 2 и HCI до рН 3. Отфильтровывают выпавший осадок, промывают 10.мл диет.воды. Получают 2,2 г (96$) кислоты 107 с т.пл. 124-126С. Перекристалли-зовывают из 50$ этанола, получают соединение 107, т.пл. 125-126С. Н ЯМР- и масс-спектры кислоты 107 совпадают с таковыми, приведенными в табл.21 для 107, полученной из триметил-(2-фурил)германа (9а) (см. разд. 2.I.2.I). Смесь 10,6 г (0,05 моль) 5-триметилгермилфурфурола, 5,2 г (0,05 моль) малоновой кислоты и 2,4 мл (0,026 моль) сухого пиридина нагревают в течение 2 часов на кипящей водяной бане, после чего реакционную смесь охлаждают и добавляют 7 мл в.оды. Кислоту растворяют прибавляя к смеси конц. водный аммиак. Раствор фильтруют. При перемешивании к фильтрату добавляют разбавленную кислоту. Смесь охлаждают и оставляют стоять в течение часа при температуре 0 -5С. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают водой и перекристаллизовывают из 50 мл 50$ этанола. Получают 9,3 г (73$) соединения 145, с т.пл. 158-160С. Найдено: С 46,90; Н 6,01$. CI0HI4Ge03 . Вычислено: С 47,13; Н 5,34$. % ЯМР-спектр приведен в табл.20
К раствору 60jv4 (50 мг», 0,28 ммоль) 5-триметилгермилфур-фурола (132) в 3 мл бензола - а6 прибавляют 4,8 мг BU.NHSOT И 2,7 мг (0,07 ммоль) алюмогидрида лития. В течение 10 минут соединение 132 восстанавливается в соединение 146 (выход 70$, по ЗЖ). Н ЯМР- и масс-спектры приведены в табл»21. К перемешиваемому раствору 0,03 моль 132 идиІЗЗ в 8 мл хлороформа, содержащему 0,07 г (6 ммоль) триэтилбензиламмоний-хлорида, охлажденному до 0С (лед с солью) прибавляют по каплям 2,7 мл 50%-ного водного раствора Наон с такой скоростью, чтобы температура не превышала 0-5С. По окончании прибавления щелочи реакционную смесь перемешивают 7 часов при температуре. 0-5С, контролируя ход реакции ШХ-анализом органической фазы (колонка А, 170-190С). Об окончании реакции судят по исчезновению исходного альдегида из раствора. Реакционную смесь разбавляют водой (20 мл), отделяют органический слой, который сушат безводным сульфатом натрия. После упаривания CHCIg, перегонкой в вакууме выделяют 5-триметилгермил- или 5-триметилси-лилфурфуриловый спирт (146 или 148), т.кип. соответственно 77-80С/ 2 мм и 74-75С/2 мм рт.ст., выход 146 составляет 12$, а 148 - 8%, Остаток после перегонки перекристаллизовывают из пентана, получают (5-триметилгермил-2-фурил)- или (5-триметил
![Синтез, превращения и свойства 2-бром-5-нитро-6-метилимидазо-[2, 1-b]-1,3,4-тиадиазола](/i/i/4322/49762.png "Синтез, превращения и свойства 2-бром-5-нитро-6-метилимидазо-[2, 1-b]-1,3,4-тиадиазола Шарипова Рузигул Ёкубовна")
