LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Хімічні науки → Синтез і властивості азолів з { alpha , alpha }-дифлюорометиленовим фрагментом біля атома нітрогену

Результати власних досліджень представлені в наступних розділах.

Особистий внесок здобувача. Експериментальна частина роботи, аналіз спектральних даних, встановлення будови синтезованих речовин, узагальнення одержаних результатів виконані особисто автором. Постановка задачі дослідження та обговорення результатів проведені з науковим керівником. Дослідження нових йоних рідин − імідазолієвих солей з дифлюорометиленовим фрагментом біля атома нітрогену виконані у співпраці з проф. Ягупольським Ю.Л., а N-2-бромо-1,1,2,2-тетрафлюороетильних похідних азолів − у співпраці з інж. Бездудним А.В.



ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ


1. Синтез гетероциклічних сполук з флюоровмісними групами біля атома нітрогену


1.1. Введення дифлюорометильної групи в молекули азолів


Зручним методом введення дифлюорометильної групи до атома нітрогену гетероциклічних сполук є заміщення протона дією дифлюорокарбену, що генерується з дифлюорохлорометану в лужних умовах. Ця реакція досліджена на конденсованих гетероциклічних системах або азолах із замісниками в кільці. Одержання азолів, які б не містили окрім N-дифлюорометильної групи інших замісників, ускладнюється виділенням продуктів через їх леткість. На прикладі N дифлюорометилпіразолу (1.1) знайдено зручний спосіб одержання таких речовин, який полягає у проведенні реакції у висококиплячому розчиннику з одночасною відгонкою продукту.




1.2. Дифлюорометилювання нітрогеновмісних гетероциклічних сполук з активованою метильною групою


Нами знайдено, що при дифлюорометилюванні нітрогеновмісних гетероциклічних сполук з активованою метильною групою (1.2, 1.4, 1.6) можна одержати продукти N-дифлюорометилювання (1.3, 1.5, 1.7) незважаючи на те, що вихідні сполуки не містили зв'язку N-H.




Атака дифлюорокарбену може проходити по атому карбону, як у випадку 2-ціанометилбензотіазолу (1.8). В цьому випадку нестійка С дифлюорометильна похідна вступає в конденсацію з іншою молекулою гетероциклу з утворенням аніонного поліметинового барвника (1.9).


При введенні в цю реакцію 2-ціанометилбензімідазолу (1.10) утворюється флюоровмісний аніонний барвник (1.11).


Барвник (1.11) переходить в протоновану форму (1.11а) при хроматографуванні на колонці з SiO2, а максимум поглинання при цьому гіпсохромно зміщується на 31 нм.




Іншим підходом до збільшення активності метильної групи є введення електроноакцепторних замісників у молекулу гетероциклічної сполуки. Але при дифлюорометилюванні 2-метилбензімідазолу (1.12) з сильною електроноакцепторною трифлюорометилсульфонільною групою у водно-діоксановому розчині лугу при 40 С з виходом 57% одержано продукти N дифлюорометилювання (1.13) і (1.14) у співвідношенні 3 : 2, а барвник не утворюється.


Ізомери (1.13) і (1.14) розділені хроматографічно і охарактеризовані спектрами ЯМР 1Н та 19F. Провести вказану реакцію в більш жорстких умовах не вдається через розщеплення трифлюорометилсульфонільної групи.

Проведення реакції з 3 метилбензо-1,2,4-тіадиазин-1,1-діоксидом (1.15), в якому між атомом нітрогену і бензольним кільцем знаходиться група SO2, і його 7-хлоропохідною (1.15а) дозволило одержати продукти дифлюорометилювання як по атому нітрогену, так і по метильній групі, що привело до утворення аніонних барвників (1.16) і (1.16а) з виходами 8-27%.


1.3. Азоли з перфлюоробромоалкільними групами біля атома нітрогену


Взаємодією натрієвих солей азолів з дибромодифлюорометаном в диметилацетаміді (ДМАА) у присутності каталізатора тетрабутиламоніййодиду (TБAЙ) синтезовано відповідні N-бромодифлюорометильні азоли (1.17-1.19) з виходами 40-62%.


В аналогічних умовах можна одержати і N-2-бромо-1,1,2,2-тетрафлюороетильні похідні азолів (1.20-1.23) з виходами 62-68% .


Ймовірно, описані реакції проходять за галофільним механізмом. Дифлюорометильні та тетрафлюороетильні похідні в запропонованих умовах практично не утворюються. За даними ЯМР 19F їх вміст в реакційній суміші не перевищує 2-3%. Лише у випадку високонуклеофільного піролу зафіксовано утворення (~ 10%) N-тетрафлюороетильної похідної, від якої позбавились фракційною перегонкою.

Атом брому бромотетрафлюороетильної групи сполук (1.20 - 1.23) з виходами 30-86% було заміщено на S нуклеофіли в умовах проведення реакції за механізмом SRN1 в результаті чого одержано сульфіди (1.241.29).


В аналогічну реакцію утворення сульфіду (1.30) вступає і N бромодифлюорометилімідазол (1.17).


Сульфіди (1.26) і (1.27), що містять стійкі до дії окисників гетероциклічні ядра піразолу та триазолу, з виходами 64 і 72% перетворено на відповідні сульфони (1.31) і (1.32).






1.4. N-Трифлюорометильні похідні азолів


Гетероциклічні сполуки з перфлюороалкільними групами біля атома нітрогену дуже мало вивчені. Достовірних відомостей про синтез найпростіших з них − азолів, що не містили б інших замісників, крім трифлюорометильної групи, в літературі немає. Нам вдалось замінити атом брому на атом флюору на прикладах N-дифлюоробромометилімідазолу (1.17) та N-дифлюоробромометилпіразолу (1.18) в результаті чого синтезовано відповідні N-трифлюорометильні похідні (1.33) і (1.34):


Дією метилйодиду на N-трифлюорометилімідазол (1.33) синтезовано відповідну четвертинну сіль.


1.5. Взаємодія азолів з флюороолефінами


Описані в літературі методи синтезу N-тетрафлюороетильних похідних нітрогеновмісних гетероциклічних сполук ґрунтуються на приєднанні тетрафлюороетилену до атома нітрогену при високому тиску в автоклаві. Проте робота з тетрафлюороетиленом при підвищеному тиску є небезпечною. Нами знайдено, що N-тетрафлюороетильні похідні навіть такого низькоосновного гетероциклу, як піразол, можна одержати при нормальному тиску в розчині ТГФ у присутності каталітичної кількості калію. Вихід при синтезі N (1,1,2,2-тетрафлюороетил)піразолу (1.35) через високу леткість нижчий (43%), ніж при синтезі диметильного аналога (1.36) (74%).


При взаємодії з тетрафлюороетиленом калієвої солі 3,5-диметилпіразолу, що була одержана з трет-бутилату калію, поряд з N тетрафлюороетильною похідною (1.36) утворюється олефін (1.37).


Вихід сполуки (1.37) значно більший (54%) при використанні 1,2 дифлюоро-1,2-дихлороетилену в аналогічних умовах. Якщо проводити реакцію з більш основним гетероциклом − імідазолом, заміщення йде ще повніше і утворюється тетраімідазолілетилен (1.38).





2. Хімічні властивості азолів з б,б-дифлюорометиленовим фрагментом біля атома нітрогену


Багато природних речовин є похідними азолів. Ядра піролу, імідазолу і піразолу є основою великої кількості лікарських засобів, пестицидів, барвників. Хімічні властивості нітрогеновмісних гетероциклічних сполук добре вивчені. Атоми флюору в б-положенні до нітрогену