Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 5
1. Окисление и окислительное сочетание некоторых метиленактивных соединений 6
ГЛАВА 2. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 11
2.1. Взаимодействие некоторых 1,5-дикетонов с о-аминобензиловым спиртом и о-аминобензиламином 12
2.1.1. Взаимодействие с о-аминобензиловым спиртом 17
2.1.2. Взаимодействие с о-аминобензиламином 21
2.2. Реакции окислительного сочетания в присутствии Мп02 26
2.2.1. Окислительное сочетание полученных продуктов двойной циклизации с некоторыми метиленактивными соединениями 26
2.2.2. Окислительное сочетание некоторых производных 1,4-дигидро-пиридинов с малононитрилом в присутствии диоксида марганца- 32
2.2.3. Окислительное сочетание некоторых производных пиридиниевых солей с малононитрилом 34
2.3. Реакции окислительного сочетания под действием Se02 35
2.3.1. Синтез триселенодицианида (ТСД) и его применение для селено-цианирования. Синтез селеноцианатов реакцией in one pot- 35
2.3.2. Взаимодействие малононитрила с диоксидом селена в присутствии азотистых оснований. Синтез солей 1,1,2,3,3-пентацианопропена 50
2.3.3. Окислительные превращения цианоцетамида под действием 8еОг в присутствии азотистых оснований 61
2.3.4. Синтез некоторых пиридиниевых илидов на основе малононитрила, индандиона-1,3 и его производных 63
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ -71
ВЫВОДЫ 85
ПРИЛОЖЕНИЕ 86
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 123
- Окисление и окислительное сочетание некоторых метиленактивных соединений
- Взаимодействие некоторых 1,5-дикетонов с о-аминобензиловым спиртом и о-аминобензиламином
- ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Введение к работе
Химия метиленактивных соединений чрезвычайно богата и разнообразна. На протяжении многих лет она вызывает неослабевающий интерес исследователей в связи с широкими синтетическими возможностями. Метилен-активные соединения вступают в большое число химических реакций, они могут использоваться как в качестве субстратов, так и в качестве реагентов. Тем не менее, окислительные реакции метиленактивных соединений изучены недостаточно. Например, в обширном обзоре по химии малононитрила [1] вообще не упоминаются его окислительные реакции.
Ранее на кафедре органической химии ДВГУ целый ряд метиленактивных соединений (малононитрил, цианоацетамид, индандион-1,3, барбитуровая кислота и др.) успешно вводили в реакции окислительного сочетания в присутствии диоксида марганца с продуктами взаимодействия: 1,5-дикетонов и о-фенилендиамина. При этом с хорошими выходами получались соединения, относящиеся к редкому типу хиноидных структур - метиленхиноними-ны [2].
С целью расширения синтетических возможностей данной реакции нами было предпринято исследование взаимодействия ряда 1,5-дикетонов с о-аминобензиловым спиртом и о-аминобензиламином, а также поведения продуктов этих реакций в реакциях окислительного сочетания с некоторыми метиленактивными соединениями в присутствии диоксида марганца. В ходе исследования данных реакций было обнаружено новое направление окислительного сочетания производных гидропиридинов с метиленактивными соединениями; однако в этом случае не удалось достичь приемлемых препаративных результатов.
При замене диоксида марганца на диоксид селена нам удалось обнаружить ряд новых окислительных превращений малононитрила и некоторых других метиленактивных соединений. Найденные превращения включают образование триселенодицианида, солей чрезвычайно стабильного пентациа-нопропенид-аниона, а также некоторых пиридиниевых илидов. В связи с
4 этим одной из важнейших целей настоящей работы стало изучение найденных новых окислительных превращений, выяснение области их применения и синтетических возможностей.
Диссертация включает литературный обзор, обсуждение результатов, экспериментальную часть и приложение. Литературный обзор относительно невелик в связи с тем, что имеется лишь ограниченное число работ по окислительным взаимодействиям мегиленактивных соединений. Значительно больше литературного материала относится к методам синтеза и свойствам полученных нами продуктов: эти данные приводятся непосредственно при обсуждении полученных результатов.
Диссертация представляет собой работу изложенную на 135 страницах машинописного текста. Диссертация включает в себя список цитируемой литературы из 124 ссылок; содержит 6 таблиц, 57 рисунков и 89 схем.
Используемые в работе специальные термины, сокращения и условные обозначения. ЯМР - ядерный магнитный резонанс, ТМС - тетраме-тилсилан, КССВ - константа спин-спинового взаимодействия, уш. - уширенный, ел. - слабый, д - дублет, д.д - дублет дублетов, уш.с - уширенный синг-лет, уш.д - уширенный дублет, тр - триплет, кв - квартет, ТСХ - тонкослойная хроматография, ДМФА -диметилформамид, ДМСО - диметилсульфок-сид, ТСД - триселенодицианид, ТЦЭ - тетрацианоэтилен, ТЦЭО - тетрациа-ноэтиленоксид, ПЦП - пентацианопропен.
Окисление и окислительное сочетание некоторых метиленактивных соединений
Известно довольно ограниченное число публикаций, посвященных изучению окисления некоторых представителей метиленактивных соединений, причем в большинстве найденных публикаций представлено окисление 1,3-дикетонов и их производных.
Достаточно хорошо известно окисление 1,3-дикарбонильных соединений диоксидом селена до 1,2,3-трионов. Например, в монографии по окислению органических соединений [3] представлены два типичных случая: окисление дибензоилметана до 1,3-дифенилпропантриона 1 [4] и индандиона-1,3 до нингидрина 2 [5].
Относительно недавно индийскими учеными изучалась кинетика и механизм окисления ацетилацетона. В водной среде его окисление диоксидом селена приводит к образованию 2,3,4-пентантриона 3 [6]:
Окисление ацетилацетона и бензоилацетона солями ванадия (V) в кислой среде приводит к расщеплению указанных 1,3-дикетонов на три фрагмента с образованием соответствующих карбоновых кислот [7].
Немного позлее советскими учеными также было показано, что при действии на ацетилацетон другого окислителя - пероксида водорода в присутствии катализаторов - комплексов Мо (VI) - происходит деструктивное окисление с образованием уксусной кислоты [8].
Отмечено, что малоновая кислота в среде водных растворов сильных кислот почти полностью окисляется солями Се (IV) с образованием муравьиной кислоты и С02 [9]: НООС СООН + 6Се4+ + 2Н20 НСООН + 2С02 + 6Н+ + 6Се3+.
Частным случаем окисления метиленактивных соединений является известная реакция Белоусова-Жаботинского [10, 11], которая представляет собой протекающую в автоколебательном режиме каталитическую реакцию окисления разнообразных восстановителей бромноватой кислотой. Одним из процессов автоколебательной реакции, смоделированной на основе малоновой кислоты, является ее окислительная деструкция до углекислого газа и муравьиной кислоты.
Взаимодействие некоторых 1,5-дикетонов с о-аминобензиловым спиртом и о-аминобензиламином
Как упоминалось в литературном обзоре (стр. 9), продукты взаимодействия 1,5-дикетонов с о-фенилендиамином 12 легко вступают в окислительные реакции с образованием хиноидных соединений. В порядке дальнейшего развития этих исследований и расширения круга субстратов представляет интерес получение аналогов соединений 12 путем взаимодействия 1,5-дикетонов с о-аминобензиловым спиртом и о-аминобензиламином и исследование поведения полученных продуктов в окислительных реакциях. В данном случае можно было предположить такую схему:
Предполагалось, что взаимодействие 1,5-дикетонов с указанными реагентами будет идти по схеме двойной циклизации с первоначальным замыканием гидропиридинового, а затем гидро-1,3-оксазинового (гидропирими-динового) циклов. В случае симметричных 1,5-дикетонов (R=R4, RI=R3) возможно только одно направление двойной циклизации, в случае несимметричных - два направления замыкания гидро-1,3-оксазинового (гидропирими-динового) цикла; в этом случае возникает проблема регио селективности и регионаправленности двойной циклизации. Далее предполагалось изучить возможность окислительных превращений полученных продуктов с образованием хиноидных соединений.
На первом этапе работы нами исследовалось взаимодействие некоторых 1,5-дикетонов с о-аминобензиловым спиртом и о-аминобензиламином. Ранее взаимодействие 1,5-дикетонов с этими бинуклеофилами не изучалось, однако, основываясь на результатах работ по реакциям 1,5-дикетонов с другими бинуклеофилами [27,28], можно было предположить, что данные взаимодействия будут протекать также по схеме двойной циклизации. Двойная циклизация является специфической особенностью взаимодействия 1,5-дикетонов с 1,2- и 1,3-бинуклеофилами. Взаимодействие с такими бинуклеофилами прочих карбонильных соединений, как моно- так и бифункциональных, в большинстве случаев ведет к образованию одного цикла или вообще не сопровождается циклизацией. В литературе описан ряд примеров взаимодействия дикарбонильных соединений с бинуклеофилами.
Экспериментальная часть
ИК-спектры записаны на спектрофотометре Spectrum ВХ-И ("Perkin Elmer") в таблетках КВг и в растворе СН2С12. Спектры ЯМР]Н в CDC13, ДМСО-06 получены на спектрометре "Bruker WM-250" с рабочей частотой 250 МГц, внутренний стандарт -тмс.
Анализ методом высокоэффективной жидкостной хроматографии и запись масс-спектров выполняли на приборе: HP 1100 LC/MSD ("Hewlett Packard", США).
Температуры плавления полученных соединений определялись в капилляре и на столике Боэттиуса. Контроль за ходом реакции и индивидуальностью полученных соединений осуществлялся методом ТСХ на пластинках Silufol UV-254, Sorbfil. Пятна соединений обнаруживали при проявлении в парах йода.
Для разделения смесей продуктов использовали препаративные хроматографи-ческие методы. Препаративную ТСХ вели на пластинах размером 25x30 см на оксиде алюминия, толщина слоя 1,5-2 мм, разовая загрузка 0,2-0,3 г. В отдельных случаях использовалась колоночная хроматография на А1203 второй степени активности по Брокману.
Синтез оаминобензилового спирта был проведен по методике, описанной в работе [123]. Синтез соединения 52 - продукта двойной циклизации о-аминофенола и 1,5-дикетона 24а - осуществлен по методу [27]. Взаимодействие 1,5-дикетона 24а с fl-аминобензиловым спиртом
К раствору 4,6 г (22,1 ммоль) дикетона 24а в 90 мл бензола прибавляли 3,0 г (24,4 ммоль) о-аминобензилового спирта и каталитическое количество (20 мг) п-толуолсульфокислоты. Термостатировали на водяной бане при 60-70С в течение 4 суток. Затем избыток растворителя отгоняли на водяной бане при пониженном давлении (70 мм. рт. ст.) до маслообразного остатка. Остаток сушили и хроматографи-чески очищали на колонке (й2 см, 200 г А1203), элюируя петролейным эфиром. Собирали первую бесцветную фракцию, контроль по ТСХ (Silufol, система: петролейный эфир-этилацетат 9:1). Упаривали, получали 2,08 г целевого продукта 26 в виде светлого масла. Выход 32% от теоретического.
Взаимодействие 1,5-дикетона 246 с о-амииобензиловым спиртом
К раствору 2,93 г (16,3 ммоль) дикетона 246 в 35 мл бензола прибавляли 2,0 г (16,3 ммоль) о-аминобензилового спирта и каталитическое количество (20 мг) к-толуолсульфокислоты. Реакционную смесь экспонировали 20 суток до полного растворения реагента, затем растворитель отгоняли при пониженном давлениии. Продукт отмывали от примесей кипящим петролейным эфиром, а раствор упаривали. Выпавшее вещество подвергали дополнительной очистке методом колоночной хроматографии на А1203, элюируя гексаном. Собирали первую бесцветную фракцию. При упаривании выделялись крупные прозрачные кристаллы. Вещество индивидуальное, контроль методом ТСХ (Sorbfil, система петролейный эфир-этилацетат 3:1). Получали 1,91 г продукта 27, выход 44% от теоретического, т.пл. 86-88С.
