Введение к работе
Актуальность темы. Диазокарбонильные соединения находят широкое применение в органическом синтезе, что объясняется их разнообразной и порой уникальной реакционной способностью. Известно множество разнообразных алифатических диазокарбонильных соединений, однако поиск новых классов этих веществ по-прежнему актуален. Особенно привлекательными являются полифункциональные молекулы, содержащие наряду с диазогруппой другие реакционноспособные фрагменты.
В настоящее время большое внимание уделяется получению четырех-, пяти-, шести- и семичленных циклических -диазоамидов, так как лактамный гетероцикл обуславливает широкий спектр физиологической активности многих синтетических и природных соединений, а диазогруппа обеспечивает возможность направленной модификации гетероциклического фрагмента. В частности, 3-диазопирролидин-2-оны представляют интерес в качестве структурных фрагментов для получения аналогов -аминомасляной кислоты - основного ингибитора нейротрансмиттера в центральной нервной системе млекопитающих, обладающих ноотропной и антиаритмической активностью. В литературе на момент наших исследований в ряду данных соединений были описаны стабильные 3-диазоиндолин-2-оны, 3-диазопирролидин-2,4-дионы и N-замещенные 3-диазопирролиноны. Попытки получения 3-диазопирролидона и его алкилпроизводных на основе N-нитрозопроизводных были безуспешными.
В связи с этим исследования в области целенаправленного синтеза диазопирролидонов, изучение особенностей их строения и реакционной способности с целью разработки новых селективных способов получения азотистых гетероциклов является актуальной задачей.
Работа выполнена в соответствии с планами научно-исследовательских работ Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института органической химии Уфимского научного центра РАН по теме: «Направленные синтезы азот-, кислород- и серосодержащих гетероциклических систем с заданными свойствами» (номер государственной регистрации 01201152190) при финансовой поддержке Программы фундаментальных исследований №1 Отделения химии и наук о материалах РАН "Теоретическое и экспериментальное изучение природы химической связи и механизмов важнейших химических реакций и процессов».
Цель работы. Синтез 3-диазопирролидонов из 3-аминопирролидонов и разработка методов получения на их основе производных пирролидона и азотсодержащих конденсированных гетероциклов.
Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:
- разработать методику синтеза производных 3-диазопирролидона из 3-аминопирролидонов;
- экспериментально и теоретически исследовать строение 3-диазопирролидонов;
- изучить термическую стабильность полученных 3-диазопирролидонов и их аддуктов с трифенилфосфином;
- исследовать закономерности взаимодействия 3-диазопирролидонов с электронодефицитными алкенами, спиртами и кислотами.
Научная новизна и практическая значимость. На основе пиразолин-3-карбоксилатов, образующихся в реакции 1,3-диполярного присоединения диазометана или метилдиазоацетата к алкенам, предложен удобный трехстадийный способ получения 3-диазопирролидонов - эффективных синтонов при синтезе моно- и дизамещенных пирролидин-2-онов. Путем нитрозирования 3-аминопирролидин-2-онов изо-амилнитритом в присутствии ледяной уксусной кислоты разработана методика синтеза неизвестных ранее 3-диазопирролидин-2-онов. С помощью квантово-химических расчетов и изучения распада полученных соединений в условиях масс-спектрометрии отрицательных ионов установлено, что величина энергии сродства к электрону для 3-диазопирролидонов коррелируется с временем жизни их молекулярных отрицательных ионов в масс-спектре.
Впервые методом рентгеноструктурного анализа изучена структура [(фосфоранилиден)гидразоно]пирролидона. Показано, что лактамный цикл 5-[(трифенилфосфоранилиден)гидразоно]-экзо-3-азатрицикло[5.2.1.02,6]декан-4-она имеет практически плоское строение, а его молекулы в кристаллическом состоянии объединены в центросимметричные димеры за счет образования межмолекулярных водородных связей.
Установлено, что 1,3-диполярное циклоприсоединение синтезированных 3-диазопирролидонов к электронодефицитным алкенам приводит к образованию спиропиразолинпирролидонов, с преимущественным содержанием изомеров, имеющих 5R*,9R*-конфигурацию. Наблюдаемая селективность свидетельствует о том, что определяющим в этой реакции является стерический фактор.
Термическим разложением аддуктов метилметакрилата с 3-диазопирролидонами получен ряд новых метиловых эфиров 1-метил-4-оксо-5-азаспиро[2.4]гептан-1-карбоновой кислоты, являющихся аналогами проявивших высокую противовирусную активность спиро[оксиндол-циклопропан]карбоновых кислот.
На основе взаимодействия 3-диазо-4-фенилпирролидин-2-она с диметиловым эфиром ацетилендикарбоновой кислоты и 5-диазо-экзо-3-азатрицикло[5.2.1.02,6]декан-4-она с хиноном предложен метод синтеза труднодоступных гетероциклических соединений, содержащих пиразоло[1,5-c]пиримидиновый фрагмент.
Впервые исследована реакционная способность 3-диазопирролидонов в реакциях со спиртами, соляной и уксусной кислотами. Показано, что взаимодействие с кислотами протекает с преимущественным образованием транс-изомеров, а Rh2(OAc)4 является стереоселективным катализатором в синтезе цис-5-алкокси-экзо-3-азатрицикло[5.2.1.02,6]декан-4-онов.
Апробация работы. Результаты работы доложены и обсуждены на XIV Молодежной конференции по органической химии (Екатеринбург, 2011), VIII Республиканской конференции молодых ученых «Научное и экологическое обеспечение современных технологий (Уфа, 2011), XIX Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Волгоград, 2011), XV Молодежной школе-конференции по органической химии (Уфа, 2012), III Международной научно-практической конференции «Коршуновские чтения» (Тольятти, 2012), XXIV конференции «Современная химическая физика» (Туапсе, 2012).
Публикации. По теме диссертации опубликованы 2 статьи в российских рецензируемых научных журналах, входящих в список изданий, рекомендованных ВАК РФ, и тезисы 6 докладов.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 140 страницах и состоит из введения, литературного обзора, посвященного синтезу и свойствам -диазоамидов, обсуждения результатов, экспериментальной части и выводов. Список цитируемой литературы включает 204 наименования.
Автор выражает благодарность к.х.н., с.н.с. лаборатории металлоорганического синтеза и катализа ИОХ УНЦ РАН Султановой Р. М. за помощь, оказанную при выполнении работы.
![9-фурилнафто[2,3-b]фураны : Синтез, свойства и реакции](/i/i/4412/311908.png "9-фурилнафто[2,3-b]фураны : Синтез, свойства и реакции Мельчин Владимир Викторович")
![Синтез и свойства 2,3,6,7,12,12b-гексагидропиримидо[6,1-a]-b-карболин-4(1H)-тионов(онов) и 1,2,3,6,7,11b-гексагидро-4H-пиримидо[6,1-a]изохинолин-4-тионов(онов)](/i/i/4356/49204.png "Синтез и свойства 2,3,6,7,12,12b-гексагидропиримидо[6,1-a]-b-карболин-4(1H)-тионов(онов) и 1,2,3,6,7,11b-гексагидро-4H-пиримидо[6,1-a]изохинолин-4-тионов(онов) Муканов Алексей Юрьевич")