Введение к работе
Актуальность проблемы. Полицианосодержащие органические соединения широко используются в синтезе. Это связано с уникальной реакционной способностью цианогруппы, позволяющей проводить синтезы разнообразных классов органических соединений простыми и малостадийными способами. Действительно, на ее основе можно ввести имино-, оксо-, амино-, амидо-, карбокси- и другие функциональные группы. Кроме того, цианогруппа обладает одним из наиболее сильных отрицательных электронных эффектов и активирует соседние атомы углерода и кратные связи, а ее компактность не создает нежелательных стерических затруднений. Накопление в структуре этих групп приводит к появлению С-Н кислотности, что в свою очередь приводит к каскаду разнообразных специфичных реакций: конденсации, Циглера-Торпа, диенового синтеза, Видеквиста и др. Не случайно в наиболее вероятном сценарии зарождения Жизни на Земле фундаментальная роль отводится рекомбинации молекул синильной кислоты. Одним из направлений теоретической и синтетической органической химии является максимальное насыщение циклопропана электроноакцепторными группами, определение пределов устойчивости этого напряженного цикла с целью использования метастабильных производных в качестве универсальных синтонов. Большим достижением в этом явился синтез гексацианоциклопропана в нашей лаборатории1, несмотря на пессимистические прогнозы теоретиков. В связи с этим нам представлялось интересным получить его аналоги, в которых одна или две геминальные цианогруппы заменены другими электроно-акцепторами, и изучить устойчивость и синтетический потенциал этих соединений.
До сих пор были изучены тетрацианоциклопропановые производные алифатических и ароматических р-дикетонов, этилового эфира и амидов циануксусной кислоты, а также некоторых метиленактивных гетероциклов: пиразолона, барбитуровой кислоты. В то же время аналогичные производные малоновой кислоты получить не смогли из-за недостаточной С-Н кислотности моноброммалонового эфира. В связи с этим актуальным является изучение реакции тетрацианоциклопропанирования кислот Мельдрума - более кислых, благодаря плоскому строению, производных малоновой кислоты.
Данное направление исследований открывает возможности для синтеза новых веществ, которые с успехом могут найти применение в медицине и других областях.
Цель работы. Целью настоящей работы является разработка методов синтеза аналогов гексацианоциклопропана - циклопропанов, замещенных шестью электроноакцепторными группами, четыре из которых цианогруппы,
1 Hexacyanocyclopropane Synthesis and structure /V.M.Anisimov, A.B.Zolotoi, M.Y.Antipin et al //Mendeleev Commun..-1992.- № 1.-P.24-25.
а две другие геминальные группы являются остатком кислоты Мельдрума и исследование их реакций с различными нуклеофилами.
Научная новизна работы и выносимые на зашиту положения:
Впервые исследовано взаимодействие тетрацианоэтилена с
монобромпроизводным кислот Мельдрума. Установлено, что продуктами
реакции в зависимости от условий её проведения являются либо 6,6-диметил-
5,7-диоксо-4,8-диоксаспиро[2.5]октан-1,1,2,2-тетракарбонитрилы либо
2,2,3,3-тетрацианоциклопропанкарбоновая кислота.
Изучено взаимодействие 6,6-диметил-5,7-диоксо-4,8-диоксаспи-ро[2.5]октан-1,1,2,2-тетракарбонитрилов с первичными алифатическими спиртами и оксимами кетонов и альдегидов. Установлено, что с первичными спиртами реакции идут только в присутствии соответствующих алкоголятов по эфирно-кетальному фрагменту молекулы циклопропана с образованием алкиловых эфиров тетрацианоциклопропанкарбоновой кислоты. Оксимы реагируют без катализатора и атакуют как эфирно-кетальные фрагменты, так и цианогруппы. При этом оксимы кетонов образуют соответствующие алкилиденаминокси-2-амино-4,4-ди(алкилиденаминокси)-1,5-дициано-3-азабицикло[3.1.0]гекс-2-ен-6-карбоксилаты, в то же время все оксимы альдегидов одно и то же соединение - 2-амино-4-оксо-1,5-дициано-3-азабицикло[3.1.0]гекс-2-ен-6-карбоновую кислоту.
Обнаружено интересное направление взаимодействия тетрациа-
ноциклопропанкарбоновой кислоты с йодидами металлов и органических
аминов приводящее к её изомеризации и образованию З-циано-4-
дицианометилиден-5-оксо-4,5-дигидро-1#-пиррол-2-олятов. Впервые начато
систематическое изучение методом РСА особенностей кристаллической
упаковки этих солей в зависимости от природы катиона.
- Найдено, что гидролиз 6,6-Диметил-5,7-диоксо-4,8-диоксаспиро[2.5]октан-
1,1,2,2-тетракарбонитрилов в разбавленной серной кислоте приводит к
образованию 1-1,і-3-дицианоциклопропан-г-1, с-2-дикарбоксамида.
Показано, что данное взаимодействие сопровождается внутримолекулярной миграцией атома азота.
Практическая значимость работы. Разработаны методы синтеза 6,6-
диметил-5,7-диоксо-4,8-диоксаспиро[2.5]октан-1,1,2,2-тетракарбонитрилов,
2,2,3,3-тетрацианоциклопропанкарбоновой кислоты, алкил-2,2,3,3-
тетрацианоциклопропанкарбоксилатов, алкилиденаминокси-2-амино-4,4-ди(алкилиденаминокси)-1,5-дициано-3-азабицикло[3.1.0]гекс-2-ен-6-карбоксилатов, 2-амино-4-оксо-1,5-дициано-3-азабицикло[3.1.0]гекс-2-ен-6-карбоновой кислоты, 3-циано-4-дицианометилиден-5-оксо-4,5-дигидро-1Я-пиррол-2-олятов калия, натрия, кальция, бария, N-метилпиридиния, N-метилхинолиния, N.N-диметиланилиния, МД-3-дшдианоциклопропан-г-1, с-2-ди карбоксамида.
Предлагаемые методы просты по выполнению и могут быть использованы как препаративные в органической химии.
Личный вклад автора заключается в постановке целей и задач исследований, выборе объектов, проведении эксперимента, анализе экспериментальных данных, обработке и обобщении результатов.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 4 статьи из перечня ВАК и 6 тезисов докладов.
Апробация. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на XV Российской студенческой научной конференции «Проблемы теоретической и экспериментальной химии. (Екатеринбург, 2005), VIII научной школе-конференции по органической химии (Казань, 2005), Международной конференции «ЛОМОНОСОВ - 2005, 2006», IV Всероссийской научной INTERNET-конференции «Интеграция науки и высшего образования в области био- и органической химии и биотехнологии» (Уфа, 2006).
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из
введения, литературного обзора (литературный обзор посвящен анализу
имеющихся данных по синтезу и химии циклопропанов замещенных шестью
электроноакцепторными группами), обсуждения результатов,
экспериментальной части, выводов, списка литературы (96 ссылок на публикации отечественных и зарубежных авторов). Общий объем диссертации 152 страницы, включая 4 таблицы и 29 рисунков.
Благодарность. Автор выражает глубокую благодарность научному консультанту Каюкову Якову Сергеевичу (ЧГУ им. И.Н.Ульянова) и Тафеенко Виктору Александровичу за проведение рентгеноструктурных исследований (МГУ им. М.В.Ломоносова).
Работа выполнена в рамках АВЦП №2.1.1/1016.
![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")