Функционализированные БИ-, терпиридины и их азааналоги: синтез, комплексообразование и люминесценция тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.03, кандидат химических наук Никитина, Татьяна Владимировна

• Никитина, Татьяна Владимировна
• кандидат химических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат химических наук Никитина, Татьяна Владимировна

Введение.

1. Методы синтеза олигопиридиновых систем (Обзор литературы).

1.1. Соединение готовых пиридиновых колец.

1.2. Направленный синтез пиридинового цикла.

1.2.1. Сборка центрального цикла 2,2':6,2"-терпиридина.

1.3. Синтез ди- и терпиридинов через 1,2,4-триазины.

1.4. Функционализация олигопиридинов.

1.4.1. 5,5'-Дизамещенные би- и трипиридины.

1.4.2. 6,6'-Дизамещенные-2,2'-бипиридины.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Функционализированные БИ-, терпиридины и их азааналоги: синтез, комплексообразование и люминесценция»

В последние годы заметен рост интереса к органическим и металлокомплексным люминесцирующим веществам, что объясняется широким спектром их применения: от сцинтиллягоров до различных хемосенсоров. Большое количество публикаций по данной теме иллюстрирует многообразие физико-химических свойств таких соединений.

Среди различных типов органических лигандов выделяются 2,2'-бипиридины и 2,2':6',2"-терпиридины, которые образуют устойчивые комплексы с переходными металлами. В литературе описано множество примеров использования таких комплексных соединений в качестве люминесцентных сенсоров кислотности среды, содержания кислорода, диоксида углерода, специфических ионов металлов или аминокислот, температурных сенсоров и т.д.

II v

X, Y = N, СН R - различные заместители

Однако возрастающая потребность в металлокомплексных соединениях с уникальными оптическими и другими свойствами требует синтеза новых функционализированных лигандов би- и терпиридинового ряда представляющих один из наиболее интересных классов комплексообразователей, а также различных близких им систем. При этом решение подобных задач связано с применением или адаптацией уже известных подходов, а также поиском новых синтетических приемов.

Целью настоящей работы является поиск путей синтеза и функционализации новых би- и терпиридинов, а также их азааналогов 1,2,4-триазинового ряда. В задачи исследования входило также изучение комплексообразующих и люминесцентных свойств новых гетероциклов.

Работа выполнена в рамках проектов РФФИ (гранты 99-03-32923, 02-03-32635) и деятельности Уральского научно-образовательного центра «Перспективные материалы» (REC-005).

Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора, обсуждения результатов, выводов и списка цитируемой литературы, включающего 98 наименования.

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Никитина, Татьяна Владимировна, 2003 год

1. Constable Е.С. Progress in inorganic chemistry. Karlin KD. Editor. New York: John Wiley & Sons.- 1994.- Vol. 42.- P. 67-138

2. Constable E.G. Metals and Ligands. Weinheim: VCH.- 1996

3. Лен Ж.М. Супрамолекулярная химия — Концепции и перспективы. Новосибирск.: Наука.-1998

4. U.S. Schubert Eschbaumer. Macromolecules containing bipyridine and teфyridine metal complexes: towards metallosupramolecular polymers // Angew. Ghem. Int. Ed.- 2002.- Vol. 41.-№16.-P. 2892-2926

5. U.S. Schubert C. Eschbaumer. Makromolekiile mit bipyridin" und teфyridinkomplexen• als verknupfungsstellem erste schritte auf dem weg zu metallo-supramolekularen polymeren. // Angew. Ghem.- 2002,.- Vol. 114.- № 16.- P. 3016-3050

6. G.T. Morgan, F.H. Burstall. Dehydrogenation of pyridine by anhydrous ferric chloride. // J. Chem. Soc.-1932.-P.20

7. G.T. Morgan, F.H. Burstall. Researches on residual affinity and coordination-. Part XXXVII. Complex metallic salts containing 2:6-di-2'-pyridyl-pyridine (2:2':2"-tripyridyl). // J. Chem. Soc-1937.-P. 1649

8. E.G. Constable. The coordination- chemistry of 2,2':6',2"-teфyridine and higher oligopyridines. // Adv. Inorg. Ghem. Radiochem.-1986.- vol.30.- P. 69

9. F.H. Burstall. Researches on the polypyridyls. //J. Chem. Soc-1938.- P. 1662

10. G.M. Badger, W.H.F. Sasse. Synthetic applications of activated metal catalysts. Part II. The formation of heterocyclic diaryls. //J. Ghem. Soc-1956.- P. 616-620

11. T. Kauffmann-, J. Konig, A. Woltermann-. Nucleophile alkylierung und arylierung des 2,2'- bipyridyls. // Chem. Ber.- 1976.- Vol. 109.- P. 3864

12. G.R. Newkome, D.C. Hager, F.R. Fronczek. Isolation and X-ray crystal structure of a novel dihydroteфyridine dimmer formed via an- anionic 6+4. cycloaddition-. // J. Chem. Soc. Chem. Commun.- 1981.- P.858

13. J. Uenishi, Т. Tanaka, S. Wakabayashi, S. Oae, H. Tsukube. Ipso substitution- of 2- alkylsulfmylpyridine by 2-pyridyllithium; a new preparation of oligopyridine and their bromomethyl derivatives. //Tetrahedron Lett.- 1990.- Vol. 31.- P. 4625

14. Polin J., Schmohel E., Balzani. V. Functionalization of 2,2'-bipyridines in their 4 and 5 positions. Synthesis of 5-ethynyl-2,2'-bipyridine. // Synthesis.- 1998.- P. 321-324

15. U.S. Schubert, C. Eschbaumer, G.Hochwimmer. High yield synthesis of 5,5'-dimethyl-2,2'- bipyridine and 5,5'-dimethyl-2,2':6^2"-teфyridine and some bisfunctionalization reactions using N-bromosuccinimide. // Synthesis.-1999.- № 5.- P. 779-782

16. U.S. Schubert, С Eschbaumer, G. Hochwimmer. Directed synthesis of monofunctionalized 5,5'-disubstituted 2,2'-bipyridines and their first application- as metallo-supramolecular initiators. //Tetrahedron Letters.- 1998.- Vol. 5.- P. 8643-8644.

17. U. Lehmann, A.D. Schliiter. A shape-persistent macrocycle with two opposing 2,2':6',2"- teфyridine unitsy. // Eur. J. Org. Chem.- 2000.- Xs 20.- P. 3483-3487

18. F. Krohnke. The specific synthesis of pyridines and oligopyridines. // Synthesis.-1976.- P. 1

19. M. Weiss. Acetic acid-ammonium acetate reactions, an improved Chichibabin pyridine synthesis. // J. Am. Chem. Soc-1952.- Vol. 74.- P. 200

20. R.L. Frank, E.F. Riener. Pyridines. VI. Polypyridyls by the Chichibabin synthesis.//J. Am. Chem. Soc- 1950.- Vol. 72.- P. 4182

21. C. Hollins. // Synthesis of Nitrogen Ring Compounds. Van-Nostrand. London-.- 1924.- p. 227-31

22. K.B. Вацуро, Г.Л. Мищенко. Именные реакции в органической химии. М.: Химия.- 1976.- 473

23. R.L. Frank, R.P. Seven. Pyridines. IV. А Study of the Chichibabin- synthesis. // J. Am. Chem. Soc-1949.- Vol. 71.- P. 2629

24. D.L. Jameson, L.E. Guise. An improved, two-step synthesis of 2,2':6',2"-teфyridine. // Tetrahedron Lett.-1991.- Vol. 32.-P. 1999

25. F.H. Case, W.A. Butte. Further preparation of substituted 2,6-bis(2'-pyridyl)pyridines. // J. Org. Chem.- 1961.- Vol. 26.- P. 4415

26. C.S. Marvel, L.E. Coleman, Jr. and G.P. Scott. Pyridine analogs of chalcone and their polymerization reactions. // J. Org. Chem.- 1955.- Vol. 20.- P. 1785

27. D.C. Ousley, J.M. Nelke, J.J. Bloomfield. Synthesis of 1,4 and 1,5 diketones from N,N,Nl,Nl-tetramethyl diamides and organolithium reagents. // J. Org. Chem.- 1973.- Vol. 38.-P. 901

28. G.R. Newkome, D.C. Hager, G.E.Kiefer. Chemistry of heterocyclic compounds. Part 119. Synthesis of halogenated teфyridines and incoфoration of the teфyridine nucleus into a polyetheral macrocycle. //J. Org. Chem.- 1986.- Vol. 51.- P. 850

29. C.Mannich, W.Koch, F. Borowsky. Uber den aufbau von P-dckalon aus cyclohcxanon. // Ber. Dtsch. Clicm. Ges. В.- 1937.- Vol. 70.- P. 355

30. F. Krohnke. Syntheses by Michael addition of pyridinium salts. // Angew. Chem. Int. Ed. Engl.-1963.-Vol. 2.-P. 386

31. R.R. Ison, F.M. Franks, K.S. Soh. The binding of conformationally restricted antihistamines to histamine receptors. // J. Pharm. Pharmacol.- 1973.- Vol. 25.- P. 887

32. K.T. Potts, M.J. Capullo, P. Ralli, G. Theodoridis. Synthesis of 2,6-disubstituted pyridines, polypyridinyls, and annulated pyridines. //J. Org. Chem.-1982.- Vol. 47.- P. 3027

33. K.T. Potts, P. Ralli, G. Theodoridis, P. Winslow. 2,2':6',2"-Teфyridine. // Org. Synth.- 1986.-Vol. 64.-P. 189-195

34. K.T. Potts, M.J. Capullo, P. Ralli, G. Theodoridis. Ketenedithioacetals as synthetic intermediates. A versatile synthesis of pyridenes, polypyridinyls, and pyrylium salts. // J. Am. Chem. Soc-1981.- Vol. 103.- P. 3585

35. E.C. Constable, J. Lewis. The preparation and coordination chemistry of 2,2':6',2"- teфyridine macrocycles - 1. // Polyhedron-.-1982.- Vol. 1.- P. 303

36. F.H. Case, T.J.Kasper. The Preparation of Some Substituted 2,6-Bis-(2-pyridyl)-pyridines. // J. Am. Chem. Soc-1956.- Vol. 78.- P. 5842

37. L. Proevska, A. Orakhovats, B. Kurtev. Synthesis of 2,6-bis(4-phenyIpyridyl)-4- phenylpyridine (terosite). // Otd. Khim. Nauki. Bulg. Akad. Nauk.- 1973.- Vol. 6.- № 4.- P.

38. J.-P. Sauvage, M. Ward. A bis(teфyгidine)ruthenium(II) catenate. // Inorg. Chem.- 1991.- Vol.30.-P. 3869

39. G. Chelucci. Optically active 2,2':6',2"-teфyridine: synthesis of 6-(6,6-dimethylnoфinan'-2- yl) and 6.6"-bis(6,6-dimethylnoфinan-2-yl)-2,2^•6',2"-teфyridine. // Synth. Commun.-I993.-V0I. 23.-P. 1897

40. А. Livoreil, CO. Dietrich-Buchecker, J.-P. Sauvage. Electrochemical 1 у triggered swinging of a 2.-catenate. //J. Am. Chem, Soc- 1994.- Vol. 116.- P. 9399

41. Culbertson B.M., Parr G.R. A general synthesis of an-triazines and bis-as-triazines. // J. Heterocyclic Chem.-1967.- Vol. 4.- № 3.- P. 422-424

42. Neunhoeffer H. 1,2,4-Tria2ines and their benzo derivatives. Comprehensive Heterocyclic Chemistry II, Katrizky AR, Rees CW, Scriven EFV, editors, Oxford: Pergamon- Press.-1996.-№6.-P. 507-574

43. Schank K. a-Pyridyl-glioxal. // Chem. Ber.-1969.- № 102.- P. 383-387

44. G.R. Pabst, J.Sauer. A new and simple 'LEGO' system for the synthesis of 2,6- oligopyridines. // Tetrahedron Lett.- 1991.- Vol. 37.- P. 6687-6690

45. Hage R., Prins R., Haasnot J.G., Reedijk J., Vos J.G. Synthesis, spectroscopic and electrochemical properties of bis(2,2'-bipyridyl)ruthenium compounds of some pyridyl-1,2,4-triazoles. //J. Chem. Soc. Dalton Trans.-1987.- P. 1389-1396

46. Sauer J. 1,2,4,5-Tetrazines. Comprehensive Heterocyclic Chemistry II, Katrizky AR, Rees CW, Scriven EFV, editors, Oxford: Pergamon Press.-1996.- X^ 6.- P. 901-957

47. G.R. Pabst, O.C Pfuller, J.Sauer. A new and simple 'LEGO' system: its application for the synthesis of 6-oligopyridyl- 1,5,12-triazatriphenylenes. //Tetrahedron-Lett.-1998.- Vol. 39.-P. 8825-8828

48. O.C Pfuller, J. Sauer. A new and simple 'LEGO' system for the synthesis of thienyl substituted 2,6-oligopyridines. // Tetrahedron Lett.-1998.- Vol. 39.- P. 8821-8824

49. G.R. Pabst, K. Schmid, J. Sauer. A new and simple 'LEGO' system for the synthesis of branched oligopyridines. // Tetrahedron Lett.-1998.- Vol. 39.- P. 6691-6694

50. G.R. Pabst, J. Sauer. A new and simple 'LEGO' system: its application for the synthesis of superbranched oligopyridines. // Tetrahedron Lett.-1998.- Vol. 39.- P. 8817-8820

51. D.L. Boger, J.S. Panek. Diels-Alder reaction of heterocyclic azadienes. I. Thermal cycloaddition of 1,2,4-triazine with enamines: simple preparation of substituted pyridines. // J. Org. Chem.- 1981.- Vol. 46.-№ 10.- P. 2179-2182

52. Sauer J., Heldmann D.K. Ethynyltributyltin - a synthetic equivalent for acetylene, aryl, acyl and halogeno alkynes in 4+2. cycloadditins. // Tetrahedron Lett.- 1998.- Vol. 39.- P. 2549-2552

53. Sauer J., Heldmann D.K., Pabst G.R. From 1,2,4-triazines and tributyl(cthynyl)tin to stannylated bi- and teфyridines: the cycloaddition pathwa. // Eur. J. Org. Chem.- 1999.- № 1.-P. 313-321

54. G.R. Pabst, Oliver С Pfuller, Jurgen Sauer. A new and simple 'LEGO' system: synthesis and reactions of thienyl-substituted 4-tributylstannyl-2,6-oligopyridines. // Tetrahedron.- 1999.-Vol. 55.- P. 5047-5066

55. Pereyre M.,Quintard J.P., Rahm A. Tin in organic sinthesis. Butterworths: London.- 1987

56. Davies A.G. Organotin Chemistry. Weinheim: VCH.- 1997

57. Still J.K. Palladium - katalysierte kupplungsreaktionen organischer elektrophile mit organozinn-verbindungen. // Angew. Chem.- 1986.- № 98.- P. 504-519

58. Farina V., Krishnamurthy V., Scott W.J. The Stille reaction. New York: John Wiley & Sons.-1998

59. G.R. Pabst, Jurgen Sauer. A new and simple 'LEGO' system: its application for the synthesis of 4-stannyI-, 4-bromo- and branched oligopyridines. // Tetrahedron.- 1999.- Vol. 55.- P. 5067-5088

60. Y. Laing, R.H. Schmehl. Coordination chemistry at a surface: polymetallic complexes prepared on quartz by alternate deposition of iron (II) and ruthenium (II) centers. // J. Chem. Soc. Chem. Commun.-1995.- P. 1007

61. J.-P. Collin, S. Guillerez, J.-P. Sauvage. Ruthenium and osmium complexes of 2,2':6',2"- teфyridine covalently linked to electron acceptor and electron donor groups. // J. Chem. Soc. Chem. Commun.-1989.- P. 776

62. U.S. Schubert, С Eschbaumer, G. Hochwimmer. High yeld synthesis of 5,5'-dimethyl-2,2'- bipyridine and 5,5"-dimethyl-2,2':6',2"-terpyridine and some bisfunctionalization reactions using A'-bromosuccinimide. // Synthesis.- 1999.- № 5.- P. 779-782

63. U.S. Schubert, С Eschbaumer, C.H. Weidl. Synthesis of 5,5'-bisfunctionalized 2,2':6',2"- teфyrid^nes using functionalized pyridine building blocks. // Synlett.- 1999.- № 3.- P. 342-

64. Ebmayer F., Vogtle F. Selective molecular recognition-of trihidroxybenzenes. // Chem. Ber.- 1989.-Vol. 122.-P. 1725-1727

65. Eisenbach CD., Schubert U.S., Baker G.R., Newkome G.R. // J. Chem. Soc. Chem. Commun.-1995.- P. 69-70

66. U.S. Schubert, C. Eschbaumer, G. Hochwimmer. Directed synthesis of monofunctionalized 5,5'-disubstituted 2,2'-bipyridines and their first application- as metallo-supramolecular initiators. // Tetrahedron Lett.- 1998.- Vol. 39.- P. 8643-8644

67. I. Antonini, F. Claudi, G. Cristalli, P. Franchetti, M. Grifantini, S. Martelli. N*-N*-S* Tridentate ligand system as potential antitumor agents. // J. Med. Chem.- 1981.- Vol. 24.- P. 1181-1184

68. V.-M. Mukkala, M. Helenius, I. Hemmila, J. Kankara, H. Takalo. Development of luminescent europium (III) and terbium (III) chelates of 2,2':6',2"-teфyridine derivatives for protein labeling. // Helv. Chim. Acta.-1993.- Vol. 76.- № 3,- P. 1361-1378

69. A.I. Vogel Practical Organic Chemistry. Longmans: London.- 1973.- P. 189

70. Д.Н. Кожевников, B.H. Кожевников, В.Л. Русинов, О.Н. Чупахин, Е.О. Сидоров, Н.А. ю Клюев. Кольчато-цепные превращения в ряду 4-гидрокси-3,4-дигидро-1,2,4-триазинов и новый метод синтеза 1,2,4-триазин-4-оксидов. // ЖОрХ.- 1998.- Т. 34.- № 3.- 423-

71. D.N. Kozhevnikov, V.L. Rusinov, O.N. Chupakhin, 1,2,4-Triaizne Л^-oxides. // Adv. Heterocycl. Chem., Ed. A.R. Katritzky.- 2002.- Vol. 82.- P. 261-305

72. E.H. Зильберман. Реакции нитрилов. М.: Химия.- 1972.- С 251-263

73. Д.Н. Кожевников Прямая функционализация 1,2,4-триазин-4-оксидов в реакциях с С- нуклеофилами: Дисс. ... канд. хим. наук: 02.00.03. - Защищена 1998.- Екатеринбург 15-44

74. А.Гордон, Р.Форд.. Спутник химика. М.: Мир.-1976.- 543

75. Z. Kolarik, U. Mullich, F. Gassner. Selective extraction of Am(III) over Eu(III) by 2,6- ditriazolyl- and 2,6-ditriazinyl pyridines. // Solv. Extr. Ion Exch..- 1999.- Vol. 17.- P. 23

76. М. Drew, D. Guillaneux, M. Hudson, P. Iveson, С Madic. Unusual complexes formed by the early lanthanides with 2,6-bis(5,6-diaIkyl-l,2,4-triazin-3-yl)-pyridines. // Inorg. Chem. Commun..- 2001.- P. 462-466

77. M. Drew, D. Guillaneux, M. Hudson, P. Iveson, M. Russell, C. Madic. Lanthanide (III) complexes of a new highly efficient actinide (III) extracting agent - 2,6-bis(5,6-dipropyl-*' 1,2,4-triazin-3-yl)-pyridines. // Inorg. Chem. Commun..- 2001.- P. 12-15

78. J.C. Loren-, J.S. Siegel. Synthesis and fluorescence properties of manisyl-substituted teфyridine, bipyridine and phenenthroline. // Angew. Chem. Int. Ed.- 2001.- Vol. 40.- № 4.-p. 754-757