на тему рефераты Информационно-образоательный портал
Рефераты, курсовые, дипломы, научные работы,
на тему рефераты
на тему рефераты
МЕНЮ|
на тему рефераты
поиск
Синтез и свойства 4-замещенных 5Н-1,2,3-дитиазолов

Синтез и свойства 4-замещенных 5Н-1,2,3-дитиазолов

86

УЧРЕЖДЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

ИНСТИТУТ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

ИМ. Н.Д. ЗЕЛИНСКОГО РАН

Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук

Синтез и свойства 4-замещенных 5Н-1,2,3-дитиазолов

Москва 2009

Список сокращений

Py -пиридин

DMSО - диметилсульфоксид.

DMF - диметилформамид

THF - тетрагидрофуран

РСА - рентгеноструктурный анализ

MIC - минимальная ингибирующая концентрация

MBC - минимальная бактерицидная концентрация

MFC - минимальная фунгицидная концентрация

Содержание

  • Введение
  • 1. Синтез и свойства 1,2,3-дитиазолов. Литературный обзор
    • 1.1 Методы синтеза
      • 1.1.1 Соли 1,2,3-дитиазолия
      • 1.1.2 5-Арилимино-4-хлор-5Н-1,2,3-дитиазолы
      • 1.1.3 1,2,3-Дитиазол-3-оны
      • 1.1.4 1,2,3-Дитиазол-3-тионы
      • 1.1.5 5-Алкилиден-5Н-1,2,3-дитиазолы
      • 1.1.6 Конденсированные 1,2,3-дитиазолы
      • 1.1.7 Радикалы 1,2,3-дитиазолия
    • 1.2 Химические свойства
      • 1.2.1 Реакции 5-арилимино-4-хлор-5Н-1,2,3-дитиазолов
      • 1.2.2 Реакции 1,2,3-дитиазол-5-онов
      • 1.2.3 Реакции 1,2,3-дитиазол-5-тионов
      • 1.2.4 Реакции 5-алкилиден-5Н-1,2,3-дитиазолов
      • 1.2.5 Реакции конденсированных 1,2,3-дитиазолов
    • 1.3 Cпектральные исследования
      • 1.3.1 Рентгеноструктурный анализ
      • 1.3.2 Спектроскопия ЯМР
      • 1.3.3 Масс-спектрометрия
      • 1.3.4. УФ- и ИК-спектроскопия
      • 1.3.5 Электрохимические методы
      • 1.3.6 ЭПР-спектроскопия
      • 1.3.7 Квантово-химические расчеты молекул 1,2,3-дитиазолов
    • 1.4 Биологическая активность и практическое применение 1,2,3-дитиазолов
    • Заключение
  • 2. Обсуждение результатов
    • 2.1 Разработка методов синтеза 4-замещенных 5Н-1,2,3-дитиазолов
      • 2.1.1 Разработка метода синтеза 4-фенил-5Н-1,2,3-дитиазол-5-она 4а
      • 2.1.2 Синтез 4-замещенных 5Н-1,2,3-дитиазол-5-онов 4
      • 2.1.3 Синтез 4-замещенных 5H-1,2,3-дитиазол-5-тионов 6.
      • 2.1.4 Синтез 4-замещенных 5H-1,2,3-дитиазол-5-иминов 7
      • 2.1.5 Синтез 4-замещенных 5H-1,2,3-дитиазол-5-илиденов 9 и 10
      • 2.1.6 Действие восстанавливающими реагентами на 4-замещенные соли 1,2,3-дитиазолия
      • 2.1.7 Предполагаемый механизм образования 4-замещенных солей 1,2,3-дитиазолия из этаноноксимов
    • 2.2 Химические свойства 4-замещенных 5H-1,2,3-дитиазолов
      • 2.2.1 Реакции 4-замещенных 5H-1,2,3-дитиазолов с первичными аминами
      • 2.2.2 Реакции 4-замещенных-5H-1,2,3-дитиазолов со вторичными аминами
      • 2.2.3 Предполагаемый механизм взаимодействия 4-замещенных 5Н-1,2,3-дитиазолов 4 и 6 с первичными и вторичными аминами
      • 2.2.4 Реакции 4-замещенных 5H-1,2,3-дитиазолов с этилатом натрия.
    • 2.3 Биологическая активность синтезированных соединений
      • 2.3.1 Антипролиферативная активность 4-замещенных 5Н-1,2,3-дитиазол-5-она 4a, -5-тионов 6 и -5-фенилиминов 7
      • 2.3.2 Антибактериальная и фунгицидная активности 4-замещенных 5H-1,2,3-дитиазол-5-она 4a, -5-тионов 6 и -5-фенилиминов 7
    • 2.4 Выводы
  • 3 Экспериментальная часть
    • 3.1 Синтез 4-замещенных 5Н-1,2,3-дитиазолов
      • 3.1.1 Синтез 4-замещенных 5Н-1,2,3-дитиазол-5-онов 4.
      • 3.1.2 Синтез 4-замещенных 5Н-1,2,3-дитиазол-5-тионов 6
      • 3.1.3 Синтез 4-замещенных 5Н-1,2,3-дитиазол-5-фенилиминов 7
      • 3.1.4 Синтез 4-замещенных 5Н-1,2,3-дитиазол-5-илиденов 9 и 10
      • 3.1.5 Синтез 4,4'-дизамещенных 5,5'-би-1,2,3-дитиазолов 11
    • 3.2 Реакции 4-замещенных 5Н-1,2,3-дитиазолов с первичными и вторичными аминами
      • 3.2.1 Получение 2,4-дизамещенных 1,2,5-тиадиазолов 16 и 19
      • 3.2.2 Получение N-бензил-2-оксопропанамида 20b
      • 3.2.3 Получение 2-иминотиоацетамидов 22, 2-оксоацетамидов 23, 2-иминоацетамида 24
    • 3.3 Реакции 4-замещенных 5Н-1,2,3-дитиазолов с этилатом натрия.
      • 3.3.1 Получение 5,5-диэтокси-4-замещенных 5H-1,2,3-дитиазолов 27
      • 3.3.2 Получение этиловых эфиров замещенной оксоуксусной кислоты 30
      • 3.3.3 Получение N-фенил-2-оксотиоацетамидов 34
      • 3.3.4 Получение N-фенилцианотиоформамида 35
  • Литература
Введение

Актуальность проблемы.

Моноциклические неконденсированные 1,2,3-дитиазолы являются особо интересным классом серосодержащих гетероциклов благодаря широте спектра применения и биологической активности. В зависимости от природы заместителя они могут проявлять бактерицидную, фунгицидную и антипролиферативную активность. Отдельные представители этого класса соединений способны образовывать стабильные катион-радикалы, проявляющие свойства электрических проводников и магнитных материалов.

Известны и широко изучены 1,2,3-дитиазолы, содержащие в четвертом положении атом хлора. На основе хлорида 4,5-дихлор-5H-1,2,3-дитиазолия - соли Аппеля, получен и подробно изучен широкий ряд функциональных производных - кетон, тион, иминов и илиденов, показанных ниже.

Следует отметить, что другие 4-замещенные 1,2,3-дитиазолы ранее практически изучены не были. Между тем, эти соединения могут иметь совершенно другие химические свойства из-за отсутствия в молекуле легко уходящего атома хлора, а также обладать перспективными свойствами в прикладном плане. Поэтому разработка эффективных способов получения 4-замещенных 1,2,3-дитиазолов, которые открыли бы широкие возможности для изучения свойств этих перспективных соединений, является актуальной задачей.

Цель работы.

Целью настоящей диссертационной работы является разработка удобных однореакторных методов синтеза 4-замещенных 1,2,3-дитиазолов на основе реакций этаноноксимов с монохлоридом серы, исследование реакционной способности 4-замещенных 1,2,3-дитиазолов и создание на их основе новых серосодержащих гетероциклических систем и нециклических функциональных производных, полезных в препаративном и прикладном планах.

Научная новизна и практическая ценность работы.

Систематически исследовано взаимодействие этаноноксимов с монохлоридом серы, разработаны новые, удобные, однореакторные методы синтеза ранее неизвестных 4-замещенных производных 5Н-1,2,3-дитиазолов: кетонов, тионов, иминов и илиденов.

Предложена оригинальная и простая методика синтеза бициклической системы - би-5,5'-1,2,3-дитиазолов.

Исследованы химические свойства 4-замещенных 5Н-1,2,3-дитиазолов. Показано, что реакции 4-замещенных 5Н-1,2,3-дитиазолов с нуклеофильными реагентами, в отличие от 4-хлорзамещенных производных, могут приводить к новым гетероциклическим продуктам.

Впервые найдены условия превращения 4-замещенных 5Н-1,2,3-дитиазол-5-онов и -5-тионов в 2,4-дизамещенные 1,2,5-тиадиазол-5-оны и -5-тионы под действием первичных алифатических аминов.

Показано, что взаимодействие 4-замещенных 5Н-1,2,3-дитиазол-5-онов и 5-тионов со вторичными аминами протекает с образованием 2-оксоацетамидов и 2-иминотиоацетамидов, соответственно.

Установлено, что реакция этилата натрия с 4-замещенными 5Н-1,2,3-дитиазол-5-тионами, -5-онами и -5-иминами, протекает разными путями, приводя к ранее неизвестным 4-замещенным 5,5-диэтокси-5H-1,2,3-дитиазолам, 2-замещенным эфирам ?-оксоуксусных кислот, и ?-оксотиоацетамидам, соответственно.

1. Синтез и свойства 1,2,3-дитиазолов. Литературный обзор

Среди пятичленных сера-азотистых гетероциклов 1,2,3-дитиазолы занимают важное место благодаря интересным физическим и биологическим свойствам, а также разнообразной химии их производных. Из соединений этого класса известны как положительно заряженные моноциклические и конденсированные 1,2,3-дитиазолы 1, так и нейтральные 1,2,3-дитиазол-5-оны и их производные 2, бициклические гетеропенталены 3. Особое место среди соединений этого класса занимают интенсивно исследуемые в последнее время стабильные конденсированные 1,2,3-дитиазолильные радикалы 4, которые предлагаются для использования в качестве проводящих и магнитных материалов.

Моноциклические дитиазолы получают в большинстве случаев из ключевого соединения - хлорида 4,5-дихлор-1,2,3-дитиазолия 1a (R1 = R2 = X = Cl) - так называемой соли Аппеля.[1] Конденсированные с бензольным циклом 1,2,3-дитиазолы широко известны как соли Герца и были впервые получены более 80 лет назад. Тем не менее, они интенсивно исследуются и в настоящее время, хотя, зачастую, получаются отличными от классического методами.

Обзор по синтезу и реакциям 1,2,3-дитиазолов был опубликован Кимом в 1998 г.,[2] однако, он был посвящен в основном химии соли Аппеля и охватывал далеко не все аспекты этого класса соединений. Более основательно свойства 1,2,3-дитиазолов рассмотрены в главе монографии Comprehensive Heterocyclic Chemistry II.[3]

1.1 Методы синтеза

 1.1.1 Соли 1,2,3-дитиазолия

Наиболее важное и интенсивно исследующееся до настоящего времени соединение класса 1,2,3-дитиазолов - соль Аппеля 1а была впервые получена реакцией ацетонитрила с монохлоридом серы и описана как нестабильный 2,3,4-трихлор-1,2,3-дитиазол.[4] Позднее Аппель и соавторы выделили это соединение при реакции хлорацетонитрила с S2Cl2 в хлористом метилене, и эта методика является наиболее удобным методом синтеза соединения 1а. Соль Аппеля может быть также получена при взаимодействии монохлорида серы с этиламином, но выход конечного продукта и условия реакции не раскрываются.[5] Недавно ряд монозамещенных ацетонитрилов был превращен в хлориды 5-R-4-хлор-1,2,3-дитиазолия 1 (Схема 1).[6,7]

Схема 1

Для превращения замещенных ацетонитрилов в соли 1,2,3-дитиазолия были предложены различные механизмы, однако строгих доказательств пока не получено. Можно предположить, что первой стадией этого превращения является хлорирование ацетонитрила монохлоридом серы до б-хлорацетонитрилов 5, как это продемонстрировано для ацетонитрила [1] и для фенилацетонитрила.[8] Далее, по-видимому, может происходить присоединение S2Cl2 к нитрильной группе, циклизация и ионизация дитиазола (Схема 2).

Схема 2

Нитрил глутаровой кислоты реагирует с монохлоридом серы, образуя хлорид изотиазолилдитиазолия 6 (Схема 3); механизм этой интересной перегруппировки не приводится.[9]

Схема 3

Возможность синтеза хлоридов 4-замещенных 5-хлор-1,2,3-дитиазолия 7 была продемонстрирована на реакциях оксимов ацетофенона и его 4-нитропроизводного с S2Cl2 (Схема 4).[10, 11]

Схема 4

И, наконец, полифторалкильные производные этих солей 8 были успешно и с высокими выходами получены при взаимодействии соответствующих енаминов 9 с S2Cl2 (Схема 5).[12]

Схема 5

Наиболее известным методом синтеза 1,2,3-дитиазолов, конденсированных с бензольным кольцом, является реакция ароматических аминов с монохлоридом серы. Несмотря на то, что она известна более 80 лет, превращения этого типа активно изучаются до сих пор. Ранние результаты исследований в этой области собраны в обзоре 1957 г. [13] и в данном обзоре рассматривается лишь синтез 1,2,3-дитиазолов, конденсированных с другими гетероциклами и соединений, содержащих два дитиазольных кольца, синтезу и свойствам которых уделяется пристальное внимание в последние годы.

Важным достижением так называемой «двойной конденсации по Герцу» (“double Herz condensation) является синтез дихлоридов нафто-бис[1,2,3]дитиазолия 10 реакцией 2,6-диаминонафталина с монохлоридом серы (Схема 6).[14]

Схема 6

N-Алкилпроизводные солей 2,6-диаминопиридинов также легко превращаются в соли бис[1,2,3]дитиазолопиридиния 11 (Схема 7).[15]

Схема 7

Если в реакцию вводятся пиридиниевые соли 12, незамещенные в 4-положении, то образование солей бис-дитиазолия 13 сопровождается одновременным хлорированием (Схема 8).[16, 17]

Схема 8

Описано несколько примеров превращений для соединений, в которых аминогруппа находится при тиофеновом цикле, причем тиенодитиазолиевые соли 14 и 15 могут образовываться даже в том случае, когда карбоксигруппа находится в орто-положении к аминогруппе в гетероцикле (Схема 9).[18, 19]

Схема 9

Предложен двухстадийный метод синтеза хлорида хиноксалино-1,2,3-дитиазолия 16 взаимодействием хиноксалинаминотиола 17 со смесью монохлорида серы и хлора с последующей обработкой продукта реакции 18 S2Cl2 (Схема 10).[20]

Схема 10

1.1.2 5-Арилимино-4-хлор-5Н-1,2,3-дитиазолы

Известно, что соль Аппеля 1а довольно чувствительна к атаке нуклеофилов по атому углерода С(5) гетероцикла. Так, ариламины дают в реакции с 1а 5-арилимино-4-хлор-5Н-1,2,3-дитиазолы 19.[1] Образующийся хлористый водород может быть связан избытком ароматического амина или пиридином. В реакцию вступают практически все известные ароматические и первичные гетероароматические амины, выходы арилиминов, как правило, высокие. Хотя алифатические амины также бурно реагируют с солью 1а, продукты реакции выделены не были. Алкилимины 20 были получены при использовании менее основных бис(триметилсилил)аминов, однако выходы целевых продуктов в этом случае невелики 30-48% (Схема 11).[1, 21]

Схема 11

Замещенные в положении 5 тетразолы реагируют с солью Аппеля 1а при комнатной температуре, образуя гидразоноил хлориды 21 с высокими выходами.[22] 5-Аминотетразол взаимодействует более глубоко - с двумя молекулами 1а, давая бис(имино)дитиазол 22. Предполагается, что за атакой атома азота тетразольного цикла на атом углерода соли Аппеля следует раскрытие тетразольного кольца. Если положение N-1 тетразольного цикла заблокировано, то 5-амино-2-алкилтетразолы реагируют с 1а, как и другие ароматические и гетероароматические первичные амины, образуя иминоаддукты 23 с высоким выходом (Схема 12).

Страницы: 1, 2, 3, 4


© 2003-2013
Рефераты бесплатно, курсовые, рефераты биология, большая бибилиотека рефератов, дипломы, научные работы, рефераты право, рефераты, рефераты скачать, рефераты литература, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты медицина, рефераты на тему, сочинения, реферат бесплатно, рефераты авиация, рефераты психология, рефераты математика, рефераты кулинария, рефераты логистика, рефераты анатомия, рефераты маркетинг, рефераты релиния, рефераты социология, рефераты менеджемент.