Введение к работе
Актуальность проблемы. Решающий прогресс в органической химии и ее промышленном применении происходит в результате развития новых методов и стратегий синтеза, за счет лучшего знания зависимостей между строением и свойствами, и в этой связи значительный вклад приходится на возможности химии гстсроциклов.
Среди многообразия гетероциклических систем, интенсивное изучение которых успешно развивается в последние годы, еще остается достаточно много интересных и малоизученных областей, к числу которых можно отнести и бигетарилы. Взаимодействие различных по природе гетероциклических ядер, входящих в их состав, оказывает подчас весьма неожиданное влияние на реакционную способность таких соединений, придавая им новые свойства, не характерные для отдельно взятых гетероциклических компонентов. Это относится и к 2-гетарнлзамещенным имидазолам.
Производные гетарилимидазолов представляют большой интерес с точки зрения их практического применения в медицине и технике. В частности к ним относятся лекарственные средства, органические люминофоры, антиоксиданты и фотоматериалы. Поэтому разработка доступных и эффективных метопов синтеза указанных гетероциклов и их производных, а также изучение их строения является важной задачей, как в теоретическом, так и в прикладном отношении.
Цель работы. Изучение реакционной способности и химических свойств ранее неизвестных систем ряда 2-гетарилнафт- и фенантримидазолов. Исследование взаимного влияния, находящихся в непосредственном сопряжении, фундаментальных тс-избыточных гетероциклов пирролыюго типа и имндазолов, конденсированных с различными ароматическими системами. Установление строения новых соединений с помощью спектральных методов и изучение фотолюминесцентных свойств синтезированных соединений.
Научная новизна и практическая значимость. С применением физико-химических и квантово-механических методов изучено строение 2-гетарилимидазолов, аннелированных с различными ароматическими системами. Исследованы основные критерии различия в реакционной способности данного класса бигетарилов в зависимости от степени электроноакцепторного влияния имидазольных фрагментов. Определены основные аспекты стабилизации 2-гетарилимидазолов в условиях кислотного катализа.
Установлены оптимальные условия синтеза и функционализацпн 2-гетарилпроизводных нафт- її фенантримидазолов.
Исследовано, что N-алкилирование наиболее гладко протекает в условиях системы КОН-ДМСО, при этом 2-гетарил-нафт[1,2-с1]-имидазолы образуют преимущественно 3-метил-производные.
Обнаружено, что в отличие от иных производных 2-гетарил-имидазолов, характер перераспределения электронной плотности в молекуле 1-метил-2-(2-фурил)-нафт[2,3-с1]имидазола предопределяет вступление заместителей только в нафтимидазольный фрагмент молекулы и существенно зависит от рН среды.
Выявлено, что при реакциях с сильными электрофильиыми агентами, помимо вступления заместителей, контролируемых а-ориентирующим влиянием гетероатомов фурапового и тиофенового циклов, происходит образование различных производных по ароматическим системам, конденсированным с ядром имидазола.
Показано, что наличие более высокой электронной плотности на пнррольном цикле обуславливает прохождение электрофилышх реакциіі только по гетероциклическому фрагменту бигетарила. При этом в кислой среде наблюдается образование смеси а- и р- производных, вследствие низкого; электроноакцешорного влияния фенантр[9,10]-имидазола и усиления а-ориентирующего эффекта гетероатома.
Изучены фотолюминесцентные свойства 2-гетарилимидазолов. Установлено, что они обладают сильной флуоресценцией и являются перспективными люминофорами.
Большинство разработанных и описанных в диссертации методик синтезов являются препаративными.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на 2-й Всероссийской конференции молодых ученых «Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии» (Саратов, 1999), 2-й Научно-технической конференции «Фарберовские чтения» (Ярославль, 1999), Всероссийской конференции молодых ученых «Органическая химия в XX веке» (Москва, 2000), V международном семинаре по магнитному резонансу (спектроскопия и томография) (Ростов-на-Дону, 2000), Международной конференции «Химия азотсодержащих гетероциклов» (Харьков, 2000).
Публикации. По материалам диссеріации опубликована 1 статья и 6 тезисов докладов.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 146 страницах машинописного текста, содержит 15 таблиц и 13 рисунков. Библиография насчитывает 147 ссылок. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, обсуждения полученных результатов, экспериментальной части выводов и списка литепат^ы.