Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Замещенные 2Н-, 4Н-пиран-2(4)оны, 2Н-тионы и их конденсированные аналоги (Литературный обзор) 9
1.1. Получение и некоторые свойства 2Н- и 4Н-пиран-2(4)-онов 11
1.2. 2Н(4Н)-Хромен-2(4)-оны 19
1.3. Пути введения серы в 2Н-, 4Н - пираноны. 2Н- и 4Н-Тиопираноны, -тионы 22
1.4. Синтез замещенных 2Н- и 4Н-тиохроменонов 25
1.5 Замещенные (тио)пирантионы и хроментионы 29
1.6. Полигетероциклические конденсированные системы на основе пиранонов и хроменонов 39
Глава 2. Синтез и реакционная способность 3-замещенных (4-гидрокси)пи-ран-2-онов, 2Н-хромен-2-онов (Обсуждение результатов)
2.1 Синтез полиоксосоединений на основе 4-гидрокси-6-метил-2-оксо-2Н-пиран-2-она и 4-гидрокси-2Н-хромен-2-она 48
2.2 К вопросу о синтезе кислородсодержащих гетероциклов на основе оксосоединений, содержащих 4-гидрокси-2Н-пиран-, 2Н-хромен-2-оновый фрагменты 64
2.3. Взаимодействие 3-замещенных (4-гидрокси)-2Н-пиран-, 2Н-хромен-2-онов с нуклеофильными реагентами (ZnS/HCl, P2S5) 87
Глава 3. 3. Электрохимические превращения 3-замещенных 2Н-пиран-2-онов, 2Н-хромен-2-онов и продуктов их O-, S-гетероциклизации 111
Глава 4. Экспериментальная часть 1
4.1. Основные физико-химические методы, используемые в работе 127
4.2. Синтез полиоксосоединений на основе 4-гидрокси-6-метил-2-оксо-2Н-пиран-2-она и 4-гидрокси-2Н-хромен-2-она 1 4.2.1. 3-(1,3-Диоксобутан-1-ил)-2H-хромен-2-он 128
4.2.2. Фенилбис(4-гидрокси-6-метил-2-оксо-2Н-пиран-3-ил)метан 128 4.2.3. (4-Хлорфенил)бис(4 - гидрокси - 6 - метил - 2-оксо-2Н-пиран-3-ил)метан 128
4.2.4. 4-Гидрокси-3-(3-оксо-1,3-дифенилпропил)-2Н-хромен-2-он 128
4.2.5. 4 - Гидрокси - 3 - ((4 - гидрокси - 2-оксо - 2Н-хромен - 3 -ил)фенилметил)-2Н-хромен-2-он 128
4.2.6. 3-(2-Гидроксибензоил)-2Н-хромен-2-он (213) и 3-(6-оксо-6Н,7Н-хромено[4,3-Ь]хромен-7-ил)-2Н-хромен-2,4(ЗН)-дион 128 4.3. Кислородсодержащие гетероциклы на основе оксосоединений, содержащих 4-гидроксипиран-, -хромен-2-оновый фрагменты 1 4.3.1. Тетрафторборат 2-метил-4-оксо-4Н-пирано[2,3-Ь]хромен-10-илия 129
4.3.2. 2-Хлор-1-(2-оксо-2Н-хромен-3-ил)бутан-1,3-дион (218) и хлорид 2-метил-4-оксо-4Н-пирано[2,3-Ь]хромен-10-илия 129
4.3.3. 10а-Гидроксихромен[2,3-Ь]хромен-4(10аН)-он 129
4.3.4. 4а- Гидрокси - 3,7 - диметил - 10 - фенил - 10,10а - дигидро -Ш,4аН,9Н -дипирано - [4,3 - Ь:3 ,4 - е]пиран - 1,9 - дион и тетрафторборат 3,6-диметил 1,8-диоксо-9-фенил- Ш,8Н-2,7-диокса-10-оксонияантрацена 130
4.3.5. 4а-Гидрокси-3,7-диметил-10-фенил-10,10а-дигидро-Ш,4аН,9Н-дипирано-[4,3-Ь:3 ,4 -е]пиран-1,9-дион 130
4.3.6. 4а-Гидрокси-3,7-диметил-10-(4-хлорфенил)-10,10а-дигидро-Ш,4аН,9Н-дипирано-И -ЬіЗ Д -еЗпиран-І -дион 131
4.3.7. 2,4-Дифенил-4Н-пирано[1,2-с]хромен-5-он 131
4.3.8. 2,4-Ди(4-хлорфенил)-4Н-пирано[1,2-с]хромен-5-он 132
4.3.9. ІЗЬ-Гидрокси -фенил а-дигидро-бН-пираноРД-с -с дихромен-6,8(1 ЗЬН)-дион 1 4.3.10. 7-Фенил-6Н-пирано[3,2-с:5,6-с ]дихромен-6,8(7Н)-дион и 7-фенил-6Н-пирано[3,2-с:5,6-с ]дихромен-6,8(13ЬН)-дион 133
4.3.11. Па - Гидрокси - 4ЬН,5Н,11аН - 6,11,12,17 -тетраоксабензо[а]наф-то[1,2,3 ]тетрацен-5-он и тетрафторборат 11а-гидрокси - 5 - оксо - 5Н,11аН - 6,11,12 - триокса - 17 -оксониябензо[а]наф-то[1,2,3 ]тетрацена 133
4.3.12. 11a-Гидрокси-4bH,5H,11aH - 6,11,12,17 – тетраоксабензо[a]наф то[1,2,3-fg]тетрацен-5-он 133
4.4. Реакции 3-замещенных (4-гидрокси)пиран-, -хромен-2-онов с нуклеофильными реагентами (ZnS/HCl, P2S5) 134
4.4.1. 3-(3-Тиоксобутантиоил)-2Н-хромен-2-он и 1-(2-тиоксо-2Н-хромен-3-ил)бутан-1,3-дитион 134
4.4.2. 10а-Гидрокси-2-метилпирано[2,3-b]хромен-4(10аН)-он 134
4.4.3. 4-Гидрокси-3-(3-меркапто-1,3-дифенилаллил)-4-хромен-2-он 135
4.4.4. 3-(1,3-Ди-(4-хлорфенил)-3-тиоксопропил)-4-тиоксохроман-2,4-дион 135
4.4.5. 2,4-Дифенил-4Н-тиопирано[1,2-с]хромен-5-он 135
4.4.6. 2,4-Ди(4-хлорфенил)-4Н-тиопирано[1,2-с]хромен-5-он и 2,4-ди(4-хлорфенил)-4Н-пирано[1,2-с]хромен-5-он 135
4.4.7. Перхлорат 5-оксо-2,4-дифенил-5Н-тиопирано[3,2-c]хромен-1-илия 135
4.4.8. Перхлорат 5-оксо-2,4-ди(4-хлорфенил)-5Н-тиопирано[3,2-c]хромен-1-илия 136
4.4.9 4-Гидрокси-3-((4-меркапто-6-метил-2-оксо-2Н-пиран-3 ил)(фенил)метил)-6-метил-2Н-пиран-2-он 136
4.4.10 4-Гидрокси-3-((4-меркапто-6-метил-2-оксо-2Н-пиран-3-ил)(4 хлорфенил)метил)-6-метил-2Н-пиран-2-он 136
4.4.11. 4а-2,4-Дифенил-4Н-пирано[1,2-с]хромен-5-он 136
4.4.11. 4а-2,4-Ди(4-хлорфенил)-4Н-пирано[1,2-с]хромен-5-он 137
4.4.12. 7-Фенил-6Н-тиопиран[3,2-с:5,6-с ]дихромен-6,8(7Н)-дион 137
4.4.14. 11a - Гидрокси - 4bH,5H,11aH - 6,11,12,17 тетраоксабензо[a]нафто[1,2,3 - fg]тетрацен - 5 - она 137
4.5 Методика проведения исследований с помощью ЦВА 138
Выводы 139
Список источников 140
Приложение
- Пути введения серы в 2Н-, 4Н - пираноны. 2Н- и 4Н-Тиопираноны, -тионы
- Полигетероциклические конденсированные системы на основе пиранонов и хроменонов
- Взаимодействие 3-замещенных (4-гидрокси)-2Н-пиран-, 2Н-хромен-2-онов с нуклеофильными реагентами (ZnS/HCl, P2S5)
- Гидрокси - 3,7 - диметил - 10 - фенил - 10,10а - дигидро -Ш,4аН,9Н -дипирано - [4,3 - Ь:3 ,4 - е]пиран - 1,9 - дион и тетрафторборат 3,6-диметил 1,8-диоксо-9-фенил- Ш,8Н-2,7-диокса-10-оксонияантрацена
Введение к работе
Актуальность работы. Соединения (4-гидрокси)-2Н-пиран-, 2Н-хромен-2-онового рядов как природного, так и синтетического происхождения обладают широким спектром биологического действия и являются структурной основой для создания лекарственных препаратов с антибактериальными, антимутагенными, противовирусными (ингибиторы ВИЧ-интеграз и протеаз), сосудорасширяющими и другими свойствами. Их гетероциклическая основа является ключевой для известных антикоагулянтов.
Близкие к ним по строению (гидро)тиопираны, (гидро)тиохромены широко используются на практике в производстве медицинских средств, дезодорантов, фотосенсибилизаторов, оптических записывающих сред. Однако, бурное развитие химии замещенных (тио)пиранонов, (тио)хроменонов, стимулирующее изучение путей их применения, не охватывает все возможности этих ценных субстратов.
Учитывая, что на сегодняшний день исследования реакционной способности 3-замещенных и симметрично построенных оксосоединений (4-гидрокси)-2Н-пиран-, 2Н-хромен-2-онового рядов в отношении кислот протонного и апротонного характера, серасо-держащих реагентов (P2S5, H2S) представлены лишь единичными примерами и не имеют систематического характера, представлялось необходимым выявить общие закономерности и особенности их поведения в сравнительном аспекте, участие в построении нового типа О-, S-содержащих полигетероатомных систем, установить корреляции между физико-химическими свойствами субстратов и продуктов превращений и пути их образования. Это определяло актуальность и перспективность выбранного направления исследований.
Работа является частью плановых научных исследований, проводимых на кафедре органической и биоорганической химии Института химии Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского в рамках государственного задания Минобрнауки России в сфере научной деятельности № 4.1212.2014/К.
Целью работы является разработка подходов к синтезу полигетероатомных соединений (4-гидрокси)-2Н-пиран-2-онового, 2Н-хромен-2-онового рядов посредством электро-фильных (протонный, апротонный катализ) и нуклеофильных (с пентасульфидом фосфора и сероводородом) реакций и в условиях электрохимического окисления соответствующих 3-замещенных и симметрично построенных оксосоединений.
На защиту автор выносит результаты по:
разработке препаративных и теоретических аспектов синтеза (ок-со)пиранохроменов и их бензаннелированных аналогов, пираноди(пиранон)хроменонов, солей оксопиранохроменилия, диоксооксонияантрацена, триоксаоксониябензонафтотетрацена и интермедиатов превращений - соответствующих полукеталей;
выявленным общим закономерностям и особенностям тионирования по кетон-ным, лактонным оксофункциям 3-замещенных пиранонов, -хроменонов, путям образования тиопиранохроменонов, тиопиранодихроменонов и их ароматизации;
обоснованию и подтверждению схем формирования солей оксопиранохроми-лия, (тио)хромено(тио)пирилия, дихроменопирилия, оксониябензонафтотетрацена, в электрохимических редокс-процессах;
установлению строения функционально замещенных полигетероатомных соединений, включающих пираноновые и хроменоновые фрагменты (ИК, ЯМР *Н, HSQC).
Научная новизна. Впервые осуществлены реакции 3-замещенных и симметрично построенных оксосоединений (4-гидрокси)-2Н-пиран-, 2Н-хромен-2-онового рядов с кислотами протонного и апротонного характера с образованием неизвестных ранее оксопирано-хроменов, пираноди(пиранон)хроменонов, продуктов их гетероароматизации, полукеталей; выявлены особенности их поведения, зависимость от характера гетерофрагмента и заместителей.
Установлены общие закономерности тионирования с участием оксофункций кетон-ного и лактонного типа при действии пентасульфида фосфора и S-гетероциклизации в условиях «in situ» (ZnS/HCl) в новые гетеросистемы - тиопиранохроменоны, тиопиранодихроме-
ноны, показана и экспериментально (методом ЯМР 1Н и ЦВА) подтверждена возможность ароматизации с образованием соответствующих катионов; обнаружены конкурирующие процессы образования О-гетероаналогов и полукетализации.
Методом ЦВА изучены реакции электрохимического окисления оксосоединений (4-гидрокси)-2Н-пиран-, 2Н-хромен-2-онового рядов и продуктов их превращений, найдены подтверждения образования солей хромено(тио)пирилия, дихроменопирилия по механизму ЕС (е, е, Н+).
Практическая значимость работы заключается в разработке методов синтеза (тио)пиранохроменонов и их бензаннелированных аналогов, соответствующих полукеталей, (тио)пиранодихроменонов, ентиолов (тионов), солей оксопиранохроменилия, диоксооксо-нияантрацена, триоксаоксониябензонафтотетрацена, трудно доступных иными путями.
Апробация работы. Основные результаты работы представлялись на III Международной конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы получения новых материалов» (Астрахань, 2009), XVII Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «ЛОМОНОСОВ» (Москва, 2010), II Международной конференции «Новые направления в химии гетероциклических соединений» (Ставрополь, 2011), XIII Международной научно-практической конференции «Научные перспективы XXI века. Достижения и перспективы нового столетия» (Новосибирск, 2015).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, из них 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, 1 статья в зарубежном издании, 3 статьи в сборниках научных трудов, 1 тезис доклада.
Объем и структура работы: диссертация изложена на 162 страницах машинописного текста, включая введение, четыре главы, выводы, список использованных источников из 142 наименований, 51 рисунок.
Пути введения серы в 2Н-, 4Н - пираноны. 2Н- и 4Н-Тиопираноны, -тионы
В последнее время большое внимание уделяется химии и применению соединений, выделенных из природных источников и их синтетическим аналогам. Особый интерес в этом плане представляют замещенные пираноны и бензопираноны (хроменоны), используемые в качестве действующего вещества многих современных лекарственных препаратов [1-15]. Также они встречаются и в пищевых продуктах [16-20].
Пираноны являются фрагментами таких природных биологически активных веществ, как мультифоресин-С, дименесин-А [21], некоторых алкалоидов, например, янгонина (4-метокси-6-метоксистирил-2Н-пиран-2 она), каваина (4-метокси-6-стирил-5,6-дигидро-2Н-пиран-2-она), стероидов, стимулирующих сердечную деятельность (сцилларен), флавоноидов (буфотоксина, ксантона) [22]. Стероидные буфадиеноны проявляют кардиотонические и антинеобластические свойства [23], известны как цитотоксические [24, 25] агенты. Замещенные 2Н-пиран-2-оны формируют системы с широким спектром фармакологической активности, входят в состав нор-, динордитерпеноидов [23-25]. Для замещенных пиранонов описаны антибактериальное, сосудорасширяющее, антимутагенное, противоопухолевое, антивирусное свойства. Они могут использоваться в качестве инсектицидов [26]. Некоторые представители пиранонов (паракотоин, гиспидин) обладают антибиотическим и антифунгицидным действием [27, 28].
Наиболее представительна группа пиран-2-онов с высокой антикоагулянтной активностью. Циклическая система хроменона является ключевой для ряда лекарственных средств – известных антикоагулянов крови – варфарина [29-31] и неодикумарина [32]. К ним относятся синтетические бисхроменоны, например, 4-гидрокси-3-((4-гидрокси-2Н хромен-2-он-3-ил)(фенилметил))-2Н-хромен-2-он и более сложные конденсированные системы типа 7-(2,4-диоксо-2Н,3Н-хромен-3-ил)-6Н,7Н-9 хромено[4,3-b]хромен-6-она [33, 34]. Известно, что 3-замещенные 4 гидроксихромен-2-оны обладают высокой анти-ВИЧ активностью как непептидные ингибиторы ВИЧ-протеаз, интеграз [33-35]. Наряду с этим, они выступают в качестве ингибиторов липоксигеназы и циклооксигеназы [36], гликогенфосфорилазы-b [37], ацетилхолинэстеразы [38], моноалкилоксикеназы [39]. Производные 2Н- и 4Н-пиран-2(4)-онов используются в качестве эффективных лазерных красителей красного спектрального диапазона [40], как флуоресцентные хемосенсоры [41], материалы для органических солнечных батарей, электролюменесцентные материалы, фоторегистрирующие среды сенсорных устройств [42, 43] и сенсибилизирующие средства [23]. Близкие к ним по строению циклические соединения, содержащие гетероатом – серу в цикле, такие как (гидро)тиопираны и (гидро)тиохромены, также широко используются на практике: в производстве лекарственных средств, дезодорантов в парфюмерии, в качестве фотоматериалов, фотосенсибилизаторов [44].
Однако, бурное развитие химии замещенных пиранонов и хроменонов, стимулирующее изучение возможностей их применения в различных областях медицины, природопользования, в аналитических целях, не затрагивает весь спектр свойств этих ценных субстратов. Отдельно вопросы строения и реакционной способности рассмотрены в монографиях и обобщающих статьях Саратовской школы химиков [45, 46]. В настоящем обзоре приведены не вошедшие в указанные источники публикации, охватывающие как способы получения и поведение пиран-2(4) онов, хромен-2(4)-онов, так и их сернистых аналогов, что особенно важно, учитывая возможность рециклизации лактонного фрагмента и нуклеофильного замещения С=О группы на тиокарбонильную. 1.1. Получение и некоторые свойства 2Н- и 4Н-пиран-2(4)-онов Замещенные 4Н-, 2H-пиран-2(4)-оны благодаря присутствию в молекуле различных функциональных групп и, прежде всего, лактонного фрагмента, метиленактивного звена, являются удобными инструментами в различных реакциях конденсации, электрофильных и нуклеофильных превращениях, и позволяют получать широкую гамму продуктов, среди которых важное место занимают оксозамещенные моно- и полигетероциклические соединения, в том числе, как было показано выше, и практически значимые.
Бисацилирование ацетона в основной среде диэтилоксалатом (1) приводит к ациклическому 1,3,5-триоксосоединению 2. Последнее под действием минеральной кислоты (HCl) циклизуется в 2,6-диэтоксикарбонил-4Н-пиран-4-он (3), гидролиз и декарбоксилирование которого позволяет перейти к незамещенному 4Н-пиран-4-ону (4) [47].
Полигетероциклические конденсированные системы на основе пиранонов и хроменонов
Известно, что (4-гидрокси)пиран-2-оны, 2Н-хромен-2-оны и реакции конденсации Михаэля, дикетонной, как инструменты их многочисленных превращений, позволяют получать 3-замещенные и симметрично построенные полиоксосоединения пиран-, хромен-2-онового рядов как субстратов многочисленных нуклеофильных, электрофильных превращений. В связи с чем, предметом настоящего исследования явились 3-(1,3-диоксобутан-1-ил)-2H-хромен-2-он (208), арилбис(4-гидрокси-6-метил 2-оксо-2Н-пиран-3-ил)метаны (209, 210), 4-гидрокси-3-(3-оксо-1,3 диарилпропил)-2Н-хромен-2-оны (211, 212), 3-(2-гидроксибензоил)-хромен 2-он (213), 3,3 -(фенилметилен)бис(4-гидрокси-3,4,4а,8а-тетрагидро-2Н хромен-2-он) (214), 3-(6-оксо-6Н,7Н-хромено[4,3-b]хромен-7-ил)-2Н-хромен 2,4(3Н)-дион (215), отличающиеся характером карбонильных групп (кетонная и лактонная), таутомерной формой их существования в растворе и твердом состоянии, топологией -системы, наличием или отсутствием сопряжения.
Это должно было привести к установлению особенностей и закономерностей их химического поведения в нуклеофильных и электрофильных реакциях и определить препаративные возможности и области их применения. При этом учитывалось возможное влияние типа реагента (электрофильного, нуклефильного) и его силы на направления превращений.
Синтез исходных веществ осуществлялся модифицированным нами методикам [119, 120]. 3-(1,3-Диоксобутан-1-ил)-2H-хромен-2-он (208) был получен нами в результате конденсации 4-гидрокси-6-метил-2Н-пиран-2-она (42) и 2-гидроксибензальдегида в среде этилового спирта [121].
Структура полученного 3-(1,3-диоксобутан-1-ил)-2H-хромен-2-она (208) подтверждена нами данными ИК и ЯМР 1Н спектроскопии для использования в сравнительных целях при интерпретации структуры вновь синтезированных веществ.
Известно, что 2Н-хромен-2-он 208 может реализовываться в трех таутомерных формах 208 а-с. На основании данных ИК и ЯМР спектроскопии в ряде работ [122, 123] высказывались соображения относительно преимущественного существования его в форме енола 208с, хотя не исключался и енол 208b.
Найдено, что в ИК спектре 3-(1,3-диоксобутан-1-ил)-2H-хромен-2-она (208) присутствуют полосы поглощения лактонной (1728 см-1) и сопряжнной карбонильных (1680 см-1) групп. Одна из карбонильных групп ацетоацетильного заместителя находится в енольной форме, о чем свидетельствуют полосы поглощения ОН в области 3500-3200 см-1. Опираясь на данные работы [124], есть основание полагать, что таковой является карбонильная группа при С-1 алифатической цепи соединения. Валентные колебания С-H связей СH3-группы проявляются при 2999 и 2854 см-1, а деформационные колебания при – 1446 и 1362 см-1. Колебания ароматического кольца наблюдаются при 1582 см-1.
В ЯМР 1Н спектре соединения 208 (рис. 1) отмечены: синглет енольного гидроксила при 10.74 м.д., синглеты винильных протонов при 6.85 м.д. и 8.76 м.д., синглет протонов метильной группы при 2.20 м.д. Мультиплет ароматических протонов проявляется в области 7.35-7.96 м.д.
Таким образом, подтверждено существование соединения 208 в растворе CDCl3 в одной из енольных форм 208b или 208с. Рис.1 ЯМР 1Н спектр 3-(1,3-диоксобутан-1-ил)-2H-хромен-2-она (208) (CDCl3) Конденсацией 4-гидрокси-6-метил-2Н-пиран-2-она (42) с бензальдегидом или 4-хлорбензальдегида в среде уксусной кислоты при соотношении реагентов 2:1 были получены биспираноны - фенилбис(4 гидрокси-6-метил-2-оксо-2Н-пиран-3-ил)метан (209) и (4-хлорфенил)бис(4 гидрокси-6-метил-2-оксо-2Н-пиран-3-ил)метан (210) с выходами 70 и 86% соответственно [125].
Структура биспиранонов 209, 210 подтверждена данными ИК и ЯМР 1Н спектроскопии. В ИК спектрах фенилбис(4-гидрокси-6-метил-2-оксо-2Н пиран-3-ил)метана (209) и (4-хлорфенил)бис(4-гидрокси-6-метил-2-оксо-2Н пиран-3-ил)метана (210) присутствуют полосы поглощения лактонного карбонила (1740-1720 см-1) и сопряжнной кетонной функции (1690-1670 см-1). Наличие полос поглощения ОН в области 3620-2200см-1 свидетельствует о существовании оксосоединений в твердом состоянии как в дикетонной, так и в енольной форме. Сигналы валентных колебаний связей С-H метильной группы проявляются в области 2985-2940 см-1, поглощение связи C-Cl в интервале 565-550 см-1. Колебания ароматического кольца наблюдаются в интервале 1600-1590 см-1.
В ЯМР 1Н спектре биспиранонов 209 и 210 в СDCl3 (рис. 2, 3) отмечен синглет метильных протонов в области 2.27-2.29 м.д., синглет метинового протона в области 5.69-5.76 м.д. Уширенный синглет винильных протонов, расщепленный вследствие их магнитной неэквивалентности, наблюдается в интервале частот 6.04-6.09 м.д., уширенные синглеты енольных гидроксилов с интегральной интенсивностью в один протон в интервале 10.72-10.96 м.д. Мультиплет ароматических протонов проявляется в области 7.07-7.34 м.д. Полученные данные свидетельствуют о том, что соединения 209, 210 в CDCl3 находятся в диенольной форме.
Взаимодействие 3-замещенных (4-гидрокси)-2Н-пиран-, 2Н-хромен-2-онов с нуклеофильными реагентами (ZnS/HCl, P2S5)
При действии на 4-гидрокси-2Н-пропанонилхромен-2-оны 211 и 212 трифторуксусной кислоты диспропорционирования с образованием соответствующих солей пиранохромилия и насыщенных структур, характерного для систем подобного типа и наблюдаемого на примере их карбоциклических аналогов [149], также не наблюдается. Реакция останавливается на стадии формирования пиранохроменонов 224, 225.
В связи с этим, для активирования реакции диспропорционирования к пропанонилхромен-2-онам 211 и 212 был добавлен акцептор гидрид-иона – бензилиденацетофенон, однако реакция солеобразования и в этом случае не имела места.
ИК спектры пиранохроменонов 224, 225 характеризуются полосами поглощения, отвечающими валентным колебаниям лактонной карбонильной группы при 1775-1755 см-1 и двойных связей в области 1640-1620 и 1655-1640 см-1, связи C-Cl в интервале 765-750 см-1.
В ЯМР 1Н спектрах пиранохроменонов 224 и 225 (рис. 20, 21) обнаружены дублеты метинового и винильного протонов при 4.66-4.70 м.д. (J=4 Гц) и 5.76-5.83 м.д. (J=4 Гц), мультиплет ароматических протонов проявляется в области 7.15- 8.02 м.д. Рис. 20. ЯМР 1Н спектр 2,4-дифенил-4Н-пирано[1,2-с]хромен-5-она (224) (CDCl3)
ЯМР 1Н 2,4-ди(4-хлорфенил)-4Н-пирано[1,2-с]хромен-5-она (225) (CDCl3) Таким образом, нами впервые показана возможность образования пиранохроменонов на основе пропанонил-4-гидрокси-2Н-хромен-2-онов в условиях протонного и апротонного катализа, что может быть объяснено устойчивостью возникающей сопряженной пиранохроменоновой системы. Полукетальной структуры, как интермедиата реакции не удалось зафиксировать, что может быть связано с ее меньшей устойчивостью для данной системы вследствие уменьшения цепи сопряжения в молекуле.
Учитывая, что для 3-(1,3-диоксобутан-1-ил)-2Н-хромен-2-она (208) и фенилбис(4-гидрокси-6-метил-2-оксо-2Н-пиран-3-ил)метан (209) обнаружено образование солей соответственно тетрафторборатов (хлорида) пиранохроменилия 217 и тетрафторбората 3,6-диметил-1,8-диоксо-9-фенил 1Н,8Н-2,7-диокса-10-оксонияантрацена (223), можно было ожидать солеобразования и для симметрично построенного 3,3 -(фенилметилен)бис(4 гидрокси-3,4,4а,8а-тетрагидро-2Н-хромен-2-она) (214) (аннелированного ароматическими циклами). Однако, оказалось, что как при действии апротонных кислот так и при использовании протонных катализаторов ароматизации субстрата не отмечается. Так, при взаимодействии фенилметиленбисхромен-2-она (214) с пентахлоридом фосфора имеет место внутримолекулярная О-гетеро-циклизация. Однако в данном случае реакция не останавливается на стадии образования полукеталя (226), а протекает с дальнейшей дегидратацией, изомеризацией и образованием изомерной смеси пиранодихроменонов – 7-фенил-6Н-пирано[3,2-с:5,6-с ]дихромен-6,8(7Н)-диона (227) и 7-фенил-6Н-пирано[3,2-с:5,6-с ]дихромен-6,8(13bН)-диона (228). В ИК спектре изомерной смеси продуктов отмечены валентные колебания сопряженных лактонных карбонильных функций в интервале 1770-1756 см-1 и простой эфирной связи в интервале 1220-1180 см-1. Отсутствие полосы поглощения гидроксильной группы свидетельствует в пользу образования пиранодихроменов.
В ЯМР 1Н спектре рассматриваемой смеси изомеров (рис. 23) фиксируются два синглета метиновых протонов при 5.08 м.д., отнесенный к структуре 2Н-пиранового фрагмента 227, и при 4.88 м.д., соответствующий 4Н-пирановому циклу 228. Мультиплет ароматических протонов наблюдается в интервале 7.15-8.39 м.д. При кипячении 3,3 -(фенилметилен)бис(4-гидрокси-3,4,4а,8а тетрагидро-2Н-хромен-2-она) (214) с эфиратом трехфтористого бора в смеси ледяной уксусной кислоты и пропионового ангидрида (2:1) при участии 1,5-диоксофрагмента образуется полукеталь – 13b-гидрокси-7-фенил-7,7а дигидро-6Н-пирано[3,2-с:5,6-с`]дихромен-6,8(13bН)-дион (226), выход которого составил 86%, подтверждая выше приведенную схему образования пиранодихроменонов 227, 228. 226 214 В данном случае происходит циклизация молекулы в кислой среде, однако окончательной дегидратации не происходит вследствие устойчивости продукта и малой его активности, свойственной и исходному 3,3 -(фенилметилен)бис(4-гидрокси-3,4,4а,8а-тетрагидро-2Н-хромен-2-ону) (214), о чем говорилось выше.
В ИК спектре 13b-гидрокси-7-фенил-7,7а-дигидро-6Н-пирано[3,2-с:5,6-с`]дихромен-6,8(13bН)-диона (226) наблюдается полоса поглощения полукетального гидроксила в интервале 3482-3415 см-1. Лактонный карбонил, сопряженный с двойной связью, проявляется полосой поглощения при 1788 см-1.
В ЯМР 1H спектре 13b-гидрокси-7-фенил-7,7а-дигидро-6Н пирано[3,2-с:5,6-с`]дихромен-6,8(13bН)-диона (226) (рис 22) наряду с сигналами ароматических протонов (7.15-8.39 м.д.) присутствуют характеристичные сигналы протона полукетального гидроксила при 2.21 м.д., двух дублетов протонов третичных атомов углерода в областях 4.88м.д. (J=4Гц) и 5.08 м.д. (J=4Гц). Таким образом, в сравнении с неаннелированным аналогом фенил-бисметилен-(2Н-хромен-2-он) 214 является менее активным в условиях кислотного катализа и не претерпевает солеобразования вследствие устойчивости конденсированной системы с центральным пентазамещенным пирановым фрагментом.
Гидрокси - 3,7 - диметил - 10 - фенил - 10,10а - дигидро -Ш,4аН,9Н -дипирано - [4,3 - Ь:3 ,4 - е]пиран - 1,9 - дион и тетрафторборат 3,6-диметил 1,8-диоксо-9-фенил- Ш,8Н-2,7-диокса-10-оксонияантрацена
Установление способности исследуемых веществ к редокс-превращениям в органической среде, изучение стадий электрохимического процесса (перенос электронов, отщепление протонов, образование ион-радикалов, радикалов, катионов, дикатионов, продуктов димеризации, например, в случае халькогенсодержащих карбоциклических аналогов [159] и т.д.), стабильных или неустойчивых интермедиатов, определение возможных путей фрагментации образующихся промежуточных частиц, позволяет установить механизм редокс-процесса, в котором они участвуют.
Пики на прямой ветви ЦВА в анодной области соответствуют переносу электронов от молекулы исследуемого вещества. Причем при одноэлектронном окислении соединений, как отмечалось выше, может образовываться катион-радикал, дикатион. При этом, неустойчивые катион-радикалы типа RH+ способны к фрагментации с отщеплением протона и образованием радикала R. Процесс стабилизации радикальной частицы может происходить путем димеризации или рекомбинации с образованием продуктов. Фрагментация катион-радикала с отщеплением H+ фиксируется на обратной ветви ЦВА в катодной области по пику восстановления протона. Нами установлено, что 3-(1,3-диоксобутан-1-ил)-2H-хромен-2-он (208) (рис. 42) способен к двухэлектронному окислению при потеницале Епа= 2.15 В. Процесс окисления необратим и на первой стадии редокс-процесса происходит одновременное отщепление двух электронов и атомарного кислорда, и, далее - протона, что наблюдается на ЦВА при потенциале Епк = 0 В. Механизм электрохимического окисления 208 описывается как: ЕС, где Е - электрохимическая стадия (перенос электона), С - химическая стадия (отщепление протона).
Следует отметить, что при развертке потенциала не от нулевого значения, а от отрицательного на ЦВА фиксируется пик восстановления катиона (при потенциале Епк=-1.2 В). Результаты электрохимического окисления могут быть описаны вероятной схемой, учитывающей существование 3-(1,3-диоксобутан-1-ил)-2H-хромен-2-она (208) в виде биполярного иона, способного к гетероциклизации в полукеталь и стабилизации в виде оксопиранохромилия (катиона). 3-(1,3-диоксобутан-1-ил)-2H-хромен-2-она (208) с эфиратом трехфтористого бора и пентахлоридом фосфора, но и в ходе электрохимического окисления.
Встречным путем с использованием выделенного в результате химических превращений (раздел 2.2.) тетрафторбората пиранонхромилия 217 получена восстановительная кривая ЦВА для него, подтвердившая наличие катиона в хроменовом цикле изучаемого соединения (рис. 43), о чем свидетельствует интенсивный пик в анодной области при -0,64 В.
Рис. 43. Рис. 1. ЦВА восстановления тетрафторбората 2-метил-4-оксо-4Н-пирано[2,3-b]хромен-10-илия (217) с разным диапазоном развертки ((CH3CN, Pt-анод, Ag/AgCl, 0,1 n-Bu4NClO4, C = 510-3 моль/л)
При замене ацетоацетильного заместителя (в положении С-3) на диарилпропанонильный в соединении 208 и переход к 4-гидрокси-3-(3-оксо-1,3-дифенилпропил)-2Н-хромен-2-ону (211) найдено, что этот факт влияет на способность соединения к окислению.
Потенциал окисления субстрата 211 несколько выше, чем у оксосоединения 208 и равен Епа=2.24, вероятно, из-за замены донорного заместителя на акцепторные. Процесс электрохимического окисления протекает по механизму ЕС (2, Н+), два электрона отщепляются в одну стадию, с образованием, вероятно, катиона оксохроменопирилия (рис. 44).
В связи с не очень четкой картиной и вследствие недостаточной растворимости субстрата в ацетонитриле проведено электрохимическое окисление в хлористом метилене (рис. 45), где процесс переноса более выражен. Вероятный механизм электрохимических превращений (ЕС) соединения 211 с ароматизацией пиранового гетерокольца может быть представлен следующей схемой.
В результате окисления соединения 211 регистрируется образование нестабильного продукта (Епа=0.82 В), возможно, одного из интермедиатов процесса – полукеталя и пиранохромена.
Для 2,4-дифенил-4Н-пирано[1,2-с]хромен-5-она (224) – продукта гетероциклизации оксосоединения 211 наблюдается сходная картина, но при последовательном отщеплении двух электронов (ЕЕС), представленная в соответствии с процессами, фиксируемыми на кривой ЦВА. На обратной ветви отмечается восстановление протона при потенциале Епк=-0,15В (рис. 46).
Получение солей из 4-гидрокси-3-(3-оксо-1,3-дифенил)-2Н-хромен-2-она (211) и 2,4-дифенил-4Н-пирано[1,2-с]хромен-5-она (224) в химических реакциях не отмечалось, но наблюдалось при взаимодействии продукта превращения пропанонилхромен-2-она 211 - тиопиранохроменона 237 (раздел 2.3.) в условиях кислотного катализа (HClO4).
Установлено, что на прямой ветви ЦВА для субстрата 237 (рис. 47) имеются пики, отвечающие постадийному отщеплению двух электронов при 1.66 В (являющимся необратимым) и 1.88 В с обратным пиком при 1.68 В и обратимостью 0.47. На обратной ветви ЦВА имеются пики при 0 В, что соответствует отщеплению протона, и -0.26 В и -0.78 В - образованию двух катионов (I, II), один из которых является S-гетероаналогом катиона хроменонпирилия (I), что может быть описано следующей схемой.
Механизм электрохимического окисления соединения 237 описывается как ЕЕС, в формировании второго катиона участвует лактонный карбонил, претерпевающий межмолекулярное протонирование. Механизм ЕЕС доказан в условиях электрохимического эксперимента путем варьирования диапазона развертки потенциала: в области, не затрагивающей второй пик окисления соединения. На обратной ветви не регистрировали пик восстановления протона при Епк=-0.1В.