Нуклеофильное замещение водорода в ряду 2-аминопиразин-1-оксидов, птеридин-4-он-8-оксидов и 1,2,4-триазин-4-оксидов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.03, кандидат химических наук Ковалев, Игорь Сергеевич

• Ковалев, Игорь Сергеевич
• кандидат химических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат химических наук Ковалев, Игорь Сергеевич

1 Перечень ключевых слов.

2 Определения, обозначения и сокращения.

Введение.

3 Превращения азин-И-оксидов под действием С-нуклеофилов (литературный обзор).

3.1 Реакции цианирования.

3.1.1 Реакции неактивированных азин-И-оксидов.

3.1.2 Реакции О-алкильных солей азин-Ы-оксидов.

3.1.3 Реакции О-ацильных солей азин-И-оксидов.

3.2 Реакции с реагентами Гриньяра.

3.2.1 Реакции неактивированных азинов.

3.2.2 Реакции ацильных солей азин-Н-оксидов,.

3.3 Реакции с СН-активными соединениями и их карбаиионами.

3.3.1 Реакции неактивированных ази н -Ы -о ке и до в.

3.3.2 Реакции протонных солей азин-К-оксидов.

3.3.3 Реакции О-ацильных солей азин-И-оксидов.

3.4 Реакции с ароматическими С-нуклеофилами.

3.4.1 Реакции неактивированных азин-И-оксидов.

3.4.2 Реакции протонных солей азин-Н-оксидов.

3.4.3 Реакции О-ацильных солей азин-И-оксидов.

4 Реакции Бы 2-амино-3-этоксикарбонилпиразин-1-оксидов, птеридин-4(ЗН)-он-8-оксидов и 1,2,4-триазин-4-оксидов с С- и Б-нуклеофилами.

4.1 Реакции пиразин-1-оксидов и 1,2,4-триазин-4-оксидов с СН-активными соединениями и их карбанионами.

4.1.1 Взаимодействие с СН-активными соединениями.

4.1.2 Реакция цианирования 2-амино-3-этоксикарбонил-5-арил-пиразин-1-оксидов.

4.2 Реакции пиразин-1-оксидов, птеридин-4(ЗН)-он-8-оксидов и 1,2,4-триазин-4-оксидов с нейтральными нуклеофилами.

4.2.1 Взаимодействие пиразин-1-оксидов и птеридин-4(ЗН)-он-8-оксидов с ароматическими С-нуклеофилами.

4.2.2 Реакции 8мН пиразин-1-оксидов и 1,2,4-триазин-4-оксидов с ароматическими Э-нуклеофилами (тиофенолами).

4.3 Исследования реакций индолов с аминопиразин-1-оксидами и 1,2,4-триазин-4-оксидами методами ЯМР спектрометрии.

4.3.1 Реакция 1-метилиндола с аминопиразин-1-оксидом 42ж и 1,2,4-триазин-4-оксидом 20е в присутствии трифторуксусной кислоты.

4.3.2 Реакция индола с аминопиразин-1-оксидом 42ж и 1,2,4-триазин-4-оксидом 20е в присутствии ацетилхлорида.

5 Исследование люминесценции.

5.1 Исследование люминесценции индолилпиразинов.

5.2 Синтез и исследование люминесцентной способности аналога кипридина этиолюциферамина .„.

5.3 Радиационная устойчивость люминофоров на основе пиразинов .5.

6 Биологические испытания.

Выводы.

7 Экспериментальная часть.

7.1 Основное оборудование.

7.2 Измерение люминесценции.

7.2.1 Установка для измерения фотолюминесценции.

7.2.2 Установка для исследования катодолюминесценции и рентгенолюминесценции.

7.2.2.1 Автоматизированная система для измерения радиационно-оптических свойств твёрдых тел (АСНИ РОСТТ).

7.2.2.2 Рентгенолюминесцентный канал АСНИ РОСТТ.

7.3 Описание методов синтеза.

8 Литература.

1 Перечень ключевых слов

Нуклеофильное замещение водорода, 2-амино-3-этоксикарбонил-5-К-пиразин-1-оксид, птеридин-4(ЗН)-он-8-оксид, 1,2,4-триазин-4-оксид, индолилпиразины, люминесценция, СН-активные соединения, нуклеофилы, ароматизация, реакционная способность.

Определения, обозначения и сокращения

SnH - нуклеофильное замещение водорода

ДМФА - диметилформамид

ИКЛ - импульсная катодная люминесценция

Bz - бензоил, остаток бензойной кислоты

Ас - ацетил, остаток уксусной кислоты

ИПС - изопропиловый спирт

ЯМР - ядерный магнитный резонанс

ПМР - протонный магнитный резонанс

ФЭУ - фотоэлектронный умножитель а.е. - абсолютные единицы o.e. - относительные единицы

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Ковалев, Игорь Сергеевич, 2003 год

1. Макоша М. Электрофильное и нуклеофильное замещение - аналогичные и взаимозаменяющие процессы // Изв. АН сер. хим. - 1996. - № 3. - С. 531.

2. Van der Plas Н.С. A Review of the Evidence for the Sn(ANRORC) Mechanism // Accounts of Chem. Res. 1978. - Vol. 11. - P. 462.

3. Okamoto Т., Takahashi H. Reaction of Aromatic Heterocyclic Nitro Compounds with Potassium Cyanide. III. Some Nitroquinoline 1-Oxides // Chem. Pharm. Bui. -1971. Vol. 19. - No. 9. - P. 1809-1814.

4. Kobayashi Y., Kumadaki J., Sato N. Studies on the Reactions of Heterocyclic Compounds. VII. Oxidative Cyanation of Heteroaromatic N-Oxides // J. Org. Chem. 1972. - Vol. 37. - No. 23. - P. 3588-3591.

5. Krass DJL, Chen T-K. and Paudler W.W. 1,2,4-Triazines. X. Dimerizations of 1,2,4-Triazines // J. Heterocycl. Chem, 1973. - Vol. 10. - No. 6. - P. 343-345,

6. Kojevnikov D.N., Ulomsky E.N., Rusinov V.L., Chupakhin O.N. and Neunhoeffer H. Nucleophilic substitution of hydrogen in the reaction of l,2,4-triazine-4-oxide with cyanides // Mend. Comm. 1997. - No. 2. - P. 66-67.

7. Yamanaka H., Nishimura S., Kaneda S., Sakamoto T. Studies on pyrimidine derivatives; XXXVII. Synthesis of pyrimidinecarbonitriles by reaction of pyrimidine N-oxides with trimethylsilyl cyanide // Synthesis 1984. - No. 8. - P. 681-683.

8. Semmelhack M.F. New Applications of Organometallic Reagents in Synthesis -New York: American Elsevier. 1976 (D. Seyferth, ed). - Vol 1. - P. 361-395.

9. Katritzky A.R. Handbook of Heterocyclic Chemistry Oxford: Pergamon Press. -1985.

10. Leclerc G., Wermuth C.G. Pyridazine derivatives of therapeutic interest. X. New synthesis starting from 4-methyl-6-phenyl-3-pyridazone // Bull. Soc. Chim. Fr. -1971. No. 5. - P. 1752-1756.

11. Hamana M. The Reaction of Dihydro-intermediates Derived from Pyridine and Quinoline N-oxides // Croat. Chem. Acta. 1986. - Vol. 59. - P. 89-108.

12. Yamanaka H, Sakamoto Т., Niitsuma S. Pyrimidine N-oxides: syntheses, structures, and chemical properties// Heterocycles. 1990. - Vol. 31. -P. 925-967.

13. Yamanaka H. Synthesis of 4-methoxypirimidine 1-oxide and its Reissert reaction // Chem. Pharm. Bull. 1959. - Vol. 7. -P. 297-299.

14. Yamanaka H. 4-Alkoxy-6-methylpyrimidine N-oxides // Chem. Pharm. Bull. -1958.-Vol. 6.-P. 633-638.

15. Fife W.K. Regioselective Cyanation of Pyridine 1-Oxides with Trimethylsilanecarbonitrile: A Modified Reissert Henze Reaction // J. Org. Chem. - 1983. - Vol. 48. - P. 1375-1377.

16. Fife W.K. Regioselective Cyanation of 3-Substituted Pyridine 1-Oxides // Heterocycles. 1984. - Vol. 22. - P. 93-97.

17. Fife W.K., Boyer B.D. 1-Acyloxypyridinium ion: the Reactive Intermediate in a Modified Reissert-Henze Reaction // Heterocycles. 1984. - Vol. 22. - P. 1 Hill 24,

18. Five W.K., Scriven E.F. Cyanation in the Pyridine Series: Synthetic Applications of the Reissert-Henze and Related Reactions // Heterocycles. 1984,» Vol, 22, - P. 2375,

19. Olita A., e.a. Syntheses and Reaction of Some 2,3-Disubstituted Pyrazine Monooxides // J. Heterocycl. Chem. 1982. - Vol. 19. - P. 465-473.

20. Sato N., Shimomura Y., Ohwaki Y., and Takeuchi R. Studies of Pyrazines. Part 22. Lewis Acid-Mediated Cyanation of Pyrazine N-Oxides with Trimethylsilyl Cyanide: New Route to 2-Cyanopyrazines // J. Chem. Soc. 1991. - P. 2877.

21. Sakakibara T., Ohwaki Y., Sato N. AMI calculation for regioselectivities and reactivities observed in the cyanation of 3-substituted pyrazine 1-oxides with trimethylsilyl cyanide // Bull. Chem. Soc. Jap. 1993 - Vol. 66. - P. 1149.

22. Sato N., Shimomura Y., Ohwaki Y., Nakeuchi R. Studies of Pyrazines. Part 22. Lewis Acid-Mediated Cyanation of Pyrazine N-Oxides with Trimethylsilyl Cyanide: New Route to 2-Cyanopyrazines // J. Chem. Soc. 1991. - P. 2877-2881.

23. Colonna M., Risaliti A. Research on the aromatic N-oxides. Action of the organomagnesium compounds on the N-oxides of 2- and 4-methoxyquinoline // Ann. Chim. (Rome) 1954. - Vol. 44. - P. 1029-1035.

24. Ochiai E. Aromatic Amine Oxides Amsterdam: Elsevier Publishing Co. -1967.

25. Kato T. and Yamanaka H. Reactions of Pyridine and Quinoline N-Oxides with Phenylmagnesium Bromide // J. Org. Chem. 1965. - Vol. 30. - No. 3. - P. 910913.

26. Colonna M., Greci L., and Poloni M. Quinoline Nitroxide Radicals. Ipso-attack in the Reaction between 2-Methoxy and 2-Cyanoquinoline N-Oxide, and115Phenylmagnesium Bromide. 11 J. Heterocycl. Chem. 1980. - Vol. 17. - No. 2. - P. 293-297.

27. Hayashi E., Iijima C. Quinoxaline N-Oxides. I. 2-Phenylquinoxaline 4-Oxide // Yakugaku Zasshi. 1962. - Vol. 82. - P. 1093.

28. Чупахин O.H., Прохоров A.M., Кожевников Д.Н., Русинов В.JI. Реакции 6-арил-1,2,4-триазин-4-оксидов с реактивами Гриньяра как классический пример возможных путей нуклеофильного ароматического замещения водорода (в печати)

29. Okusa G., Kumagai М., Itai Т. The Reaction of Pyridazine 1-Oxide with a Grignard Reagent//Chem. Comm. 1969. - No. 13. - P. 710-711.

30. Okusa G., Kumagai M., Itai T. Reaction of pyridazine 1-oxide with Grignard reagents // Chem. Pharm. Bull. 1969. - Vol. 17. - No. 12. - P. 2502-2506.

31. Igeta H., Tsuchiya Т., Nakai T. Reactions of Pyridazine N-Oxides with Organometallic Compounds // Tetrahedron Lett, 1969= - P, 2667,

32. Nishiwaki N.5 Minakata S., Komatsu M., Ohshiro Y. Novel etynylation of pyridines by a Reissert-Henze-type reaction // Chem. Lett. 1989. - No. 5. - P. 773-776.

33. Hamana M., Sato F., Kimura Y., Nishikawa M., Noda H. A preliminary study on phase-transfer catalyzed reaction of aromatic N-oxide derivatives. Reaction of 4-chloroquinoxaline 1-oxide with carbanions. // Heterocycles. 1978. - Vol. 11. -P. 371-376.

34. Hamana M, Iwasaki G., Saeki S. Nucleophilic Substitution of 4-Chloroquinoline 1-Oxide and Related Compounds by means of Hydride Elimination // Heterocycles. 1982. - Vol. 17. - P. 177.

35. Iwasaki G., Wada K., Saeki S., Hamana M. Facile Formation of2.2-DiquinolylmethaneN,N'-Dioxides and Mono-N-Oxides and Related Reactions // Heterocycles. 1984. - Vol. 22. - P. 1811.

36. Hamana M. The Reaction of Dihydro-intermediates Derived from Pyridine and Quinoline N-oxides // Croat. Chem. Acta. 1986. - Vol. 59. - P. 89-108.

37. Гулевская А.В., Пожарский А.Ф. Пурины, пиримидины и конденсированные системы на их основе XIV. Взаимодействие1.3-диметиллумазин-5-оксида и 1,3-диметил-6-хлорлумазина с СН-кислотами // ЖОрХ. 1996. - Т. 32. - № 3. - С. 455-460.

38. Кожевников Д.Н. Прямая функционализация 1,2,4-триазин-4-оксидов в реакциях с С-нуклеофилами: Дисс. канд. хим. наук: 02.00.03 Екатеринбург. 1998. - 135с.

39. Hamana М., Fujimura Y., Haradahira Т. Reactions of Quinoline and 4-Chloroqioniline 1-Oxides with Phenoxyacetonitrile, Chloromethylphenylsulfone, and Methyltiomethyl-p-tolilsulfone // Heterocycles. 1987. - Vol. - 25. - P. 229234.

40. Hamana M., Fujimura Y., Nawata Y. Reactions of Quinoline 1-Oxide with Cyanoacetic Acid Derivatives Bearing Leaving Groups // Heterocycles. 1987. -Vol. 25. - P. 235 239.

41. Rykowski A., Makosza M. Vicarious Nucleophilic Substitution of Hydrogen in 1,2,4-Triazine Derivatives // Liebigs Ann. Chem. 1988. - P. 627-631.

42. Yousif M.M., Saeki S., Hamana M. Studies on tertiary amine oxides. LXXVI. Reactions of aromatic No-oxides with 1,3-cyclohehexanediones in the presence of acetic anhydride // Chem Pharm. Bull. 1982. - Vol. 30. - P. 2326-2332.

43. Yousif M.M., Saeki S., Hamana M. Studies on Tertiary Amine Oxides. LXVIII. Reactions of Aromatic N-Oxides with 2-Substituted 2-Oxazoline5-ones in the Presence of Acetic Anhydride // J. Heterocycl. Chem. 1980. - Vol. 17. - P. 10291033.

44. Hamana Masatomo, Kumadaki Itsumaro Studies on Tertiary Amine Oxides. XXXIX. Reactions of Aromatic N-Oxides with Oxindoles in the Presence of an Acylating Agents // Chem. Farm. Bull. 1970. - Vol. 18 - No. 9. - P. 1822.

45. Hamana M., Kumadaki I. Studies on Tertiary Amine Oxides. XXXIX. Reactions of Aromatic N-Oxides with Oxindoles in the Presence of an Acylating Agents // Chem. Pharm. Bull. 1970. - Vol. 18. - P. 1822-1830.

46. Yousif M.M., Saeki S., Hamana M. Studies on Tertiary Amine Oxides. LXXIV. Reactions of Aromatic N-Oxides with 2-Phenyl-2-Thiazolin-4-on in the Presence of Acetic Anhydride // Chem Pharm. Bull. 1975. - Vol. 30. - P. 1974-1979.

47. Yousif M.M., Saeki S., Hamana M. Studies on Tertiary Amine Oxides. LXVII. Reactions of Aromatic N-Oxides with 3-Arylrhodanides in the Presence of Acetic Anhydride // J. Heterocycl. Chem. 1980. - Vol. 17. - P. 305-309.117

48. Yousif M.M., Saeki S., Hamana M. Studies on Tertiary Amine Oxides. LXXV. Reactions of Aromatic N-Oxides with Meldrum's acid in the Presence of Acetic Anhydride // Chem Pharm. Bull. 1982. - Vol. 30. - P. 1680-1691.

49. Yousif M.M., Saeki S., Hamana M. Reactions of Quinoline N-Oxides with Burbituric Acid in the Presence of Acetic Anhydride // Heterocycles. 1981. - Vol. 15.-P. 1083-1088.

50. Yamazaki M., Nöda K., Hamana M. Studies on Tertiary Amine Oxides. XXXVIII. Reactions of Quinoline 1-Oxide with N-Acylmethylpyridinium salts in the Presence of Acylating Agents // Chem. Pharm. Bull. 1970. - Vol. 18. - P. 901907.

51. Yamazaki M., Nöda K., Hamana M. Reduction of N-(a-Acyl-2-quinolylmethyl)pyridinium Perchlorate // Chtm. Pharm. Bull. 1970. - Vol. 18. -P. 908-915.

52. Hamana M., Nöda H. Reactions of Quinoline 1-Oxide with Enamines of Cyclohexanone // Chem. Pharm, Bull, 1963, - Vol. 11. - P. 13314333.

53. Hamana M,3 Nöda H, Studies on Tertiary Amine Oxides, XXXIV, Reactions of Aromatic N-Oxides with Enamines of Cyclohexanone in the Presence of Acylating Agents // Chem. Pharm. Bull. 1965. - Vol. 13. - P. 912-921.

54. Hamana M., Nöda H. Tertiary amine oxides. XXXVI. Reactions of aromatic N-oxides with 1-morpholinoisobutene in the presence of an acylating agent // Yakugaku Zasshi. 1969. - Vol. 89. - P. 641-644.

55. Nakanishi M., Yatabe M., Hamana M Reactions of pyrimidine N-oxide with enamines of N-substituted 4-piperidihes in the presence of an acylating agent // Heterocycles. 1975. - Vol. 3. - P. 287-291.

56. Saeki S., Yamashita A., Matsukura Y., Hamana M. Studies on Tertiary Amine Oxides. XLIX. Reactions Piridine and Quinoline 1-Oxide with1(10)-Dehydroquinolizidine // Chem. Pharm. Bui. 1974. - Vol. 22. - P. 23412345.

57. Saeki S., Yamashita A., Morinaka Y. Hamana M. Studies on Tertiary Amine Oxides. LVIII. Reactions Substituted Dehydroquinolizidines with Piridine 1-Oxide. // Chem. Pharm. Bui. 1976. - Vol. 22. - P. 2509-2516.

58. Saeki S., Yamashita A., Morinaka Y. Hamana M. Studies on Tertiary Amine Oxides. LXII. A New Total Synthesis of ¿//-Allomatridine // Chem. Pharm. Bui. -1977.-Vol. 25.-P. 79-86.

59. Yamanaka H., Niitsuma S., Bannai Y., Sakamoto Pyrimidine derivatives. I. Reaction of pyrimidine N-oxides with enamines // Chem. Pharm. Bui. 1975. -Vol. 23.-No. 11.-P. 2591-2597.

60. Sakamoto Т., Niitsuma S. Pyrimidine N-oxides: syntheses, structures, and chemical properties // Heterocycles. 1990. - Vol. 31. - P. 925-967.

61. Yamanaka H., Sakamoto Т., Bannai Y., Ogawa S. Studies on pyrimidine derivatives, VIII, Ring-cleavage rection of 4,6-dirnethylpyrimidine 1-oxide // Chem. Pharm. Bull, 1978. - Vol. 26. - P, 3404-3409.

62. Азев Ю.А., Мудрецова И.И., Пидемский Е.Л., Голенева А.Ф., Александрова Г.А. Продукты реакции индолов с 4-оксидами фервенулина и фервенулин-3-она // Хим. фарм.журн. - 1986. - № 10. - С. 1228-1231.

63. Kojevnikov D.N., Ulomsky E.N., Rusinov V.L., Chupakhin O.N., Neunhoeffer H. Stable c-adducts of 6-phenyl-l,2,4-triazine 4-oxides with phenols // Mend. Comm. 1997.-P. 116-117.

64. Русинов В.Л., Кожевников Д.Н., Уломский E.H., Чупахин О.Н., Александров Г.Г., Нойнхёффер Г. Превращения 1,2,4-триазинов под действием нуклеофилов I. прямое введение индолов в 1,2,4-триазин-4-оксиды // ЖОрХ. 1998. - Т. 24. - С. 429-435.

65. Azev Y.A., Neunhoeffer Н, Shorshnev S.V. Nucleophilic substitution of hydrogen in 3,6-diphenyl-l,2,4-triazine 4-oxide // Mend. Comm. 1996. - P. 116117.

66. Азев Ю.А., Александров Г.Г. Продукты реакции фервенулин-4-оксида и его 3-метилпроизводного с с-нуклеофилами // Хим.-фарм. журн,- 1997. № 1. - С. 49-53.

67. Hamana М., Kumadaki I. Reactions of Aromatic N-Oxides with Indoles in the Presence of an Acylating Agents // Chem. Pharm. Bull. 1967. - Vol. 15. - P. 363366.

68. Hamana M., Kumadaki I. Studies on Tertiary Amine Oxides. XXXIX. Reactions of Aromatic N-Oxides with Indoles in the Presence of an Acylating Agents // Chem. Pharm. Bull. 1970. - Vol. 18. - P. 1742-1750.

69. Hamana M., Kumadaki I Studies on Tertiary Amine Oxides. XXXIX. Reactions of Aromatic N-Oxides with Alkoxyindoles in the Presence of an Acylating Agents // Chem. Pharm. Bull. 1971. - Vol. 19. - P. 1669-1680.

70. Русинов B.JI., Чупахин O.H. Превращения 1,2,4-триазинов под действием С-нуклеофилов (обзор) // ЖОрХ. 1998. - Т. 34. - Вып. 3. - С. 327-358.

71. Кожевников Д.Н., Русинов В.Л., Чупахин О.Н. 1,2,4-Триазин-.Ч-оксиды и их аннелированные производные // Успехи химии. 1998. - Т. 67. - № 8. - С. 707722.

72. Kozhevnikov D.N., Rusinov V.L., Chupakchin O.N. 1,2,4-Triazine N-Oxides // Adv. in Het. Chem. 2002. - P. 261-305.

73. Taylor li.C., Perlman K.I., Sword LP., Sequin Prey M, and Jacobi P.A. Pteridines. XXVIII, A New, General, and Unequivocal Pterin synthesis // J, Am, Chem. Soc. 1973. - Vol. 95. - № 19, - P,6407,

74. Neunhoeffer H., Weischedel F., Boehnisch V. Zur Synthese von 1,2,4-Triazinen. III. Die synthese von l,2,4-Triazin-4-oxiden. // Liebigs Ann. Chem. 1971. - Bd. 750. - P. 12-20.