Реакции O- и N-алкилирования фенолов, спиртов и аминов 4-хлорметил-1,3-диоксоланом и цианурхлоридом тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.03, кандидат химических наук Тимофеева, Светлана Александровна

• Тимофеева, Светлана Александровна
• кандидат химических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат химических наук Тимофеева, Светлана Александровна

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Синтез простых эфиров на основе производных 1,3-диоксоциклоалканов

1.2 ТУ-Алкилирование аминов галоидсодержащими гетероциклическими соединениями

1.3 Нуклеофильное замещение цианурхлорида и его производных

1.4 Преимущества использования микроволнового излучения в синтезе органических соединений •

1.5 Реакции взаимодействия фенольных антиоксидант(?в с пероксильными радикалами

Глава 2. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 35 2.1. Реакции (9-алкилирования фенолов и спиртов 4-хлорметил-1,3диоксоланом т

2.2 Реакции тУ-алкилирования аминов 4-хлорметил-1,3-Диоксоланом и цианухлоридом

2.3 Изучение антиоксидантной активности моноэфиров пирокатехина, содержащих гетеро- и карбоциклический фрагменты

2.4 Некоторые области применения синтезированных соединений

2.4.1 Гербицидная активность

2.4.2 Прогноз фармакалогической активности синтезированных соединений с использованием компьютерной системы РАА

Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

ВЫВОДЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Реакции O- и N-алкилирования фенолов, спиртов и аминов 4-хлорметил-1,3-диоксоланом и цианурхлоридом»

Актуальность

В последние годы пристальное внимание исследователей привлекают производные 1,3-диоксациклоалканов. Особый интерес * вызывает функционализация хлорметилпроизводных 1,3-диоксоланов, которые легкомогут быть синтезированы на основе доступного* нефтехимического сырья» (эпихлоргидрин, альдегиды и кетоны). Полученные на основе хлорметил-1,3-диоксоланов полупродукты и реагенты обладают ценными свойствами и находят широкое применение в различных областях науки и техники. Однако известные сведения о функционализации 4-хлорметилметил- 1,3-диоксоланов не ■ раскрывают всех возможностей использования, данных соединений в органическом синтезе, в производстве практически ценных веществ.

Исходя, из этого, изучение взаимодействия хлорсодержащих 1,3-диоксациклоалканов с одно- и двухосновными фенолами* и спиртами, а так же аминами с целью > усовершенствования методов селективного получения соответствующих гетероциклов является, актуальной задачей и представляет научный и практический интерес.

Цель работы: Разработка и усовершенствование методов функционализации 4-хлорметилметил-1,3-диоксолана и цианурхлорида в замещенные гетероатомные структуры О- и ТУ-алкилированием фенолов, спиртов и аминов.

В рамках данной диссертационной работы были определены следующие наиболее важные задачи: изучение реакции О-алкилирования фенолов и спиртов 4-хлорметил-1,3-диоксоланом и определение относительной- реакционной способности исходных реагентов с другими хлорметилсодержащими циклическими соединениями; исследование синтеза азотсодержащих соединений реакцией алкилирования аминов 4-хлорметил-1,3-диоксоланом и цианурхлоридом; изучение возможности интенсификации процессов О- и Ы-алкилирования использованием микроволнового излучения (2450 МГц); исследование антиоксидантных свойств синтезированных моноэфиров пирокатехина, содержащих циклопропановый и 1,3-диоксолановый фрагменты, в жидкофазном радикально-цепном окислении органических, соединений; определение биологической активности полученных соединений.

Научная новизна

Разработаны,методы получения-простых эфиров и аминов, содержащих гетероциклический фрагмент, О- и ТУ-алкилированием фенолов, спиртов и аминов 4-хлорметил-1,3-диоксоланом в условиях термического нагрева и микроволнового излучения (МВИ), отличающиеся» от описанных синтезов, высокими выходами и селективностью образования1 целевых замещенных 1,3-диоксоланов.

Впервые осуществлен синтез карбо- и гетероциклических аминопроизводных 1,3,5-триазинов взаимодействием хлор-сгш-триазинов со вторичными аминами, содержащими 1,3-диоксолановый' и гем-дихлорциклопропановый фрагменты.

Получены количественные характеристики антиоксидантной способности синтезированных моноэфиров пирокатехинов, содержащих гетеро- и карбоциклический фрагменты, в модельной системе радикально-цепного окисления 1,4-диоксана.

Практическая ценность работы:

Определена гербицидная- активность эфиров, содержащих 1,3-диоксолановый фрагмент; данные соединения прошли испытания в лаборатории препаративных форм и биологических испытаний ГУ «Научноисследовательский технологический институт гербицидов и регуляторов роста растений с опытно-экспериментальным производством АН РБ».

Проведены расчеты фармакологической активности ряда синтезированных производных 4-хлорметил-1,3-диоксолана с использованием компьютерного прогнозирования (система PASS), которые показали потенциальную биологическую активность веществ.

Заключение диссертации по теме «Органическая химия», Тимофеева, Светлана Александровна

100 ВЫВОДЫ

1. Исследован синтез 4-алкоксиметил-1,3-диоксоланов на основе циклического формаля эпихлоргидрина и соответствующего спирта (фенола) в условиях межфазного катализа. Показано, что микроволновое излучение на порядок ускоряет процесс О-алкилирования фенолов и спиртов 4-хлорметил-1,3-диоксоланом и целевые соединения образуются за 0.1-0.5 ч с выходом 90%, тогда как при термическом нагреве продолжительность^ реакции составляет 4—8 ч.

2. Определена относительная реакционная- способность хлорметилпроизводных, фенолов И' спиртов в реакции^ О-алкилирования. 4-Хлорметил-1,3-диоксолан в 3-4 раза уступает по-активности,эпихлоргидрину и на порядок 1,1-дихлор-2-хлорметил-циклопропану. Фенол в 3,5 раза 4 активнее бензилового спирта, который во столько же раз - аллилового спирта. Алкильный' заместитель в лд/?я-положении уменьшает активность фенола, а* в оршо-положении - усиливает.

3. Обнаружено, что в- результате взаимодействия пирокатехинов с 4-хлорметил-1,3-диоксоланом образуются соответствующие моно- и диэфиры, селективность образования зависит от молярного соотношения реагентов и« условий проведения процесса. Интенсификация микроволновым излучением сокращает время реакции на порядок, при- увеличении концентрации 4-хлорметил-1,3-диоксолана выход циклоацетального диэфира пирокатехина составляет 57%.

4. При изучении реакции TV-алкилирования первичных и вторичных аминов 4-хлорметил-1,3-диоксоланом показано, что образование соответствующих аминов происходит с выходами 80-92% с использованием микроволнового излучения за 0.5 ч.

5. Впервые получены моно- и дизамещенные аминопроизводные 1,3,5-триазина, содержащие карбо- и гетероциклический фрагменты на основе синтезированных вторичных аминов. Установлено, что замещение хлора на аминогруппу с полифункциональными фрагментами в цианурхлориде происходит в безводном 1,4-диоксане, при эквимолярном соотношении реагентов образуются монопроизводные, при увеличении - только соответствующие дизамещенные хлор-сгш-триазины, образование тризамещенных аминопроизводных не наблюдается.

6. Оценена антиокислительная активность моноэфиров пирокатехинов, содержащих карбо- и гетероциклический фрагменты, в модельной системе радикально-цепного окисления 1,4-диоксана. Показано, что синтезированные соединения проявляют йнгибирующую активность, среди изученных соединений наилучшую — 2,4-ди-/и/?ет-бутил-6-(1,3-диоксолан-4-илметокси)фенол = (3.9±0.2)х104 л-моль^-с"1).

7. Проведенный анализ гербицидной активности на пшенице синтезированных 4-арилоксиксиметил-1,3-диоксоланов показал, что в ряду изученных соединений высокое подавление роста растений оказывает 4-(2-метилфеноксиметил)-1,3-диоксолан и 4-(4-/ире/?2-бутилфенокси)метил-1,3-диоксолан. На подсолнечнике отмечается ростостимулирующий эффект 2-(1,3 -диоксолан-4-илметокси)фенола.

102

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Тимофеева, Светлана Александровна, 2011 год

1. Демлов Э., Демлов'З. Межфазный катализ. - М.: Мир. - 1987. -466 с.

2. Freedman H., Dubois. R.A., An improved Williamson ether synthesis using phase transfer catalysis // Tetrahedron Lett. 1975. - V. 16 - Is. 38. - P 3251-3254.

3. Dou H. Jm., Delfort В., Hassanaly P., Gallo R., Kister J., Solid liquid phase transfer catalysis using solid sodium hydroxide in preparative ethers, synthesis // Bulletin des Sociétés Chimiques Belges. -1980. - V. 89 - Is.6. - P. 421-426.

4. Ugelstad J., Ellingsen T. andBerge A. The effect of the solvent on the reactivity of potassium and quaternary ammonium- phenoxides in nucleophilic substitution reactions. Part III// Acta Chem. Scand. 1966. - V. 20 - P. 1593я1598.

5. Nelson D.J., Uschak E.A. Synthesis of aryl alkynes. 2-Ethyl-4-methoxyphenyl-acetyleneV/ J: Org. Chem. 1977. - V. 42 - Is. 20. - P. 3308-3309.

6. Ковач Я., Рахманкулов Д.Л;, Крутошникова А. и др., Прогресс химии кислородосодержащих гетероциклов / Под ред. Ковач Я. М.: Химия. -1992- 160 с.

7. Рахманкулов Д.Л., Злотский С.С., Зорин В.В., Межфазный катализ в химии 1,3-диоксоцикланов. -М.: Химия. — 1993. 96 с.

8. Терегулова Г.Т., Рольник Л.З., Злотский С.С., Рахманкулов Д.Л.,

9. Синтез, свойства и применение простых эфиров 4-гидроксиметил-1,3-диоксолана // ЖПХ. 1989. - Т. 62. - вып. 7. - С. 1620-1624'.

10. Михайлова Н.Н. Синтез, дигалогенкарбенирование непредельных 1,3-диоксациклоалканов и некоторые превращения полученных-соединений: Дисс. канд. хим. наук: 02.00.03.- Уфа, 2009 -133 с.

11. Иванский В.И. Химия гетероциклических соединений. М.: Высшая школа. - 1978. - 365 с.

12. Терегулова Г.Т, Рольник JI.3., Злотский С.С., Рахманкулов Д.Л., Синтез 1,3-диоксоланов, содержащих ароматические фрагменты // ЖПХ. — 1990. Т. 63 - вып. 6. - С. 1383-1386.

13. Чанышева А.Т., Поилучение и реакции в условиях межфазного катализа бромсодержащих 1,3-диоксоланов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук. Уфа - 1994.

14. Рольник Л.З., Ягафарова Г.Г., Синтез и биологическая,активность функционально замещенных циклических ацеталей // Перспективные-процессы н продукты малотоннажной химии: Тез. докл. науч. конф. № 4. -Уфа: ГИНТЛ «Реактив» 2000. - С. 120.

15. R. N. Salvatore; Yoon Ch. Н. and Jung K.Wi Synthesis of secondary amines // Tetrahedron 2001. - V. 57. P. - 7785 - 7811.

16. Gatto V.J., Miller S.R., Gokel G. W. Organic Syntheses Collect. Vol. 1. New York: Wiley. - 1973. - 447 p.

17. Norman R.O.C, Coxon J.M. Principles of Organic Syntheses. 3rd ed.- New York: Blackie Academic. 1993 - 301 p.

18. Beyer H., Walter W. Handbook of Organic Chemistry. New York: Prentice Hall. - 1996 - 158 p.

19. Alder R.W. Strain effects on amine basicities// Chem. Rev. 1989. -P. 1215-1223.

20. Tilley J.N., Eldred A.A.R. N-y-Butyl-N-alkylcarbamoyl chlorides. A new synthesis of isocyanates // J. Org. Chem. 1963. - V. 28 - P. 2076 -2079.

21. Хабибуллин И.Р., Рольник Л.З., Злотский C.C., Рахманкулов Д.Л. Синтез и каталитическая активность аммониевых солей, содержащих 1,3-диоксолан-4-илметильный фрагмент // ЖОргХ 1992. - 28- вып. 11. — С. 2325-2327.

22. Хабибуллин И.Р., Рольник Л.З., Злотский С.С., Рахманкулов Д.Л., Получение 1,3-диоксоланов, содержащих аминогруппы //Изв. Вузов. Химия и химическая технология — 1989. — Т. 35 вып. 1. — С. 37-40.

23. Бахтегареева Э.С, Рольник ji.3,. Злотский С.С, Рахманкулов Д.Л, Амины и четвертичные соли аммония на основе 4-галоидметил-1,3-диоксоланов. Синтез, строение, свойства // Башкирский химический журнал 1996. - Т. 3 - №7. - С. 30-32.

24. Межфазный катализ: Химия, катализаторы, применение / Подред. Старкса Ч.М. -М.: Химия. 1991. - 157 с.

25. Satrio J.A.B, Doraiswamy L.K, Phase-transfer catalysis a new rigorous mechanistic model for liquid-liquid systems // Chemical Engineering Scince, - 2002 - V. 8. - P. 1355-1377. '

26. Кумарова E.C, Голуб H.M. Синтез К-алкил-2-окса-6-азоспиро(3,3)гептанов и К-алкил-6,8-диокса-2-азаспиро(3,5)нонанов-//Новые реактивы на основе ацеталей, ортоэфиров, их аналогов и производных/ Сборник научных трудов. М.: Иреа. 1986. - С. 138-141.

27. Blotny G. Recent applications of 2,4,6-trichloro-l,3,5-triazine and5its derivatives in organic synthesis // Tetrahedron — 2006. — V. 62: P. 9507-9522.

28. Мур В.И. Цианурхлорид и перспективы его применения // Успехи химии. 1964. - Т. 33 - № 2. - С. 182-204.

29. Келарев В.И, Белов Н.Б, Ремизов А.С, Куатбеков A.M., Морозова F.B. Синтез амино-, окси- и тиопроизводных 1,3,5-триазина // Изв.t вузов. Химия и хим. технология. 1994. - Т. 37 - вып. 10 - 12. - С. 16 - 23р