Синтез производных ряда пятичленных азолов на основе функциональнозамещенных анилинов и исследование их свойств тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.03, кандидат химических наук Феоктистов, Михаил Константинович

• Феоктистов, Михаил Константинович
• кандидат химических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат химических наук Феоктистов, Михаил Константинович

Введение.

1 Литературный обзор.

1.1 Методы синтеза арилгидразинов.

1.2 Восстановление солей арилдиазония сульфитами.

1.3 Восстановление солей арилдиазония двухлористым оловом.

1.4 Другие методы восстановления.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Синтез производных ряда пятичленных азолов на основе функциональнозамещенных анилинов и исследование их свойств»

Химия гетероциклических соединений является в настоящее время одной из наиболее интенсивно развивающихся областей органической химии.

Это связано, с одной стороны, с тем, что именно в ряду гетероциклических соединений найдены и продолжают создаваться вещества, обладающими свойствами, определяющими их широкое и эффективное применение. К областям, в которых используются органические соединения, в состав молекул которых входит гетероциклический фрагмент, относятся, прежде всего, производство химико-фармацевтических препаратов и пестицидов, веществ для биозащиты различных материалов от разрушения, красители и пигменты, хромофоры и люминофоры, полимеры, в том числе высокомодульные и т.д.

В подавляющем большинстве случаев вышеупомянутые соединения являются продуктами промышленного органического синтеза и не могут быть выделены из природных источников.

Естественно, исследования, направленные на разработку новых, перспективных гетероциклических соединений должны предполагать использование для их синтеза подходов и методов, которые могут быть достаточно легко реализованы в технологическом отношении.

С другой стороны, хотя исследования в области химии гетероциклических соединений позволили за почти 200 лет решить великое множество вопросов и задач теоретической органической химии, эта работа продолжается на новом уровне знаний и с применением современной экспериментальной и вычислительной техники.

В настоящей работе, с целью получения новых функциональнозамещенных гетероциклов (пиразолов и индолов) осуществлен синтез серии анилинов, содержащих в качестве заместителей функциональные группы и фрагменты.

Все синтезированные анилины превращены в соответствующие соли диазония, которые, в свою очередь, вовлечены в две серии реакций без выделения азота: реакцию азосочетания с пиразолами и реакцию восстановления до соответствующих гидразинов.

Следует отметить, что полученные соли диазония, ранее в указанные реакции не вовлекались.

Первое из изученных направлений интересно тем, что известен большой ряд азопиразолов, в том числе производящихся в промышленном масштабе, которые используются или могут быть использованы в перспективе в качестве азокрасителей для текстильных материалов. При этом известно, что наличие в молекуле азосоединения пиразольного фрагмента придает красителю повышенную светостойкость, а в ряде случаев и биологическую активность, важную для биозащиты текстильных материалов от биоповреждений. В связи со сказанным синтез и исследование свойств новых азопиразолов, особенно содержащих функциональные группы в арильном или гетерильном радикалах, представляет безусловный интерес.

Разработка методов получения новых функциональнозамещенных арилгидразинов также представляется перспективным направлением исследования, так как именно на основе замещенных гидразинов реализованы многочисленные синтезы (в том числе промышленные) разнообразных по строению гетероциклов.

В связи с выбранными направлениями работы из возможных вариантов подготовки литературного обзора была выбрана тематика, посвященная синтезу арилгидразинов реакцией восстановления, так как именно это направление в силу своей специфики и важности требовало более подробной и всесторонней информационной подготовки.

Имеющиеся в литературе данные по синтезу азопиразолов и реакциям гидразинов с оксосоединениями тематически включены в соответствующие разделы.

1 Литературный обзор

Заключение диссертации по теме «Органическая химия», Феоктистов, Михаил Константинович

Выводы

1. Впервые получены гексахлорстаннаты функциональнозамещенных в ароматическом кольце арилдиазониев и найдено, что они могут быть селективно, с высокими выходами, в мягких условиях восстановлены действием дихлорида олова в соответствующие арилгидразины. Предложено объяснение химизма высокой селективности и эффективности разработанного метода синтеза функциональнозамещенных арилгидразинов.

2. Исследовано взаимодействие синтезированных функциональнозамещенных арилгидразинов с оксосоединениями различного строения и установлено, что на изученное взаимодействие оказывает влияние сложный комплекс электронных и стерических факторов, определяющих направление реакции: образование индолов или гидразонов не вступающих в последующую реакцию циклизации.

3. Найдены условия, позволяющие в ряде случаев получать Е- или изомеры некоторых гидразонов с высокой стереоселективностью.

4. Разработаны способы получения, синтезировано и охарактеризовано 55 неописанных ранее соединений карбо- и гетероциклического строения, в том числе ряд новых индолов, содержащих различные функциональные группы, способные к дальнейшим химическим трансформациям; серия азопиразолов, содержащих функциональные группы и гетероциклические радикалы в арильной компоненте.

5. Показано, что синтезированные азопиразолы эффективно окрашивают ткани из поликапроамида в цвета желто-оранжево-красно-коричневой гаммы, обеспечивая высокие показатели устойчивости окраски к действию стирки, сухого и мокрого трения, света.

107

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Феоктистов, Михаил Константинович, 2009 год

1. Charles F.H. Allen // The identification of carbonyl compounds by use of 2,4-dinitrophenylhydrazine // J. Am. Chem. Soc., 1930, 52, 2995.

2. B.R. Letchford, C.R. Patrick, J.C. Tallow // Aromatic polyfluoro-compounds. Part 16. Nucleophilic substitution in perfluoro(ethylbenzene) // J. Chem. Soc., 1964, 5, 1776.

3. E.V. Aroskar, M.T. Chaudhry, R. Stephens, J.C. Tatlow // Aromatic polyfluoro-compounds. Part 18. Some replacement reactions of perfluoro-o- and -p-xylene // J. Chem. Soc., 1964, 9, 2974.

4. И.Г. Рыбина, дис. канд. хим. наук, Москва, 2000

5. Пат. 239404 (ГДР) / Н. Engelman // Verfahren zur herstellung von nitrophenylhydrazinen //-заявл. 17.07.1985; №2786755; опубл. 24,09.1986; НКИ С 07 С 109/04.

6. Пат. 1133841 (ФРГ) / Н. Higler // Production of Phenylhydrazine //-заявл. 20.03.1965; №11918; опубл. 20.11.1968; НКИ С 07 С 109/04.

7. Пат. 6612198 (Нидерланды) / Farbwerke Hoechst Aktiengesellschaft vormals Meister Lucuis & brüning te Frankfort a/d Main //-завл. 30.07.1966; №F47094IVb/12a; опубл. 06.03.1967; НКИ С 07 С.

8. Пат. 220841 (ГДР) / W. Muller // Verfahren zur Herstellung von substituierten Phenylhydrazinen//-заявл. 30.01.1984; №2596950; опубл. 10.04.1985; НКИ С 07 С 109/04.

9. Пат. 0134561 (Великобритания) / N. J. Holman // Process for the preparation of sumatriptan and related compounds //-заявл. 27.10.2000; №0010581; опубл. 17.05.2001; НКИ С 07 С 303/40.

10. Пат. 6087534 (США) / J.-M. Mas, С. Rochin // Method for synthesizing aryl hydrazine through reduction of a diazo compounds derivative //-заявл. 27.12.1996; №09101035; опубл. 07.11.2000; НКИ С 07 С 241/00.

11. Пат. 1075627 (ГДР) / Fritz Suckfull, Hein Haubrich // Verfahren zur herstellung von hydrazinen //-заявл. 16.06.1956; №F205406IVb/12q; опубл. 18.02.1960; НКИ С 07 С.

12. Пат 1057493 (СССР) / Л.В. Лазарева, В.М. Стрельников, Н.В. Проскурякова // Способ получения 1,4-сульфофенилгидразина //-заявл. 16.06.1982; №3478781/23-04; опубл. 30.11.1983; НКИ С 07 С 143/58//С 09 В 49/04.

13. S.G. P. Plant, R.J. Rosser // Derivatives of tetrahydrocarbazole. Part 7. Reactions of 3-methyltetrahydrocarbazole, 6-chlorotetrahydrocarbazole, and their acyl derivatives // J. Chem. Soc., 1928, 2454.

14. Пат. 3643710 (ФРГ) / A. Marhold, R. Braden // Neue substituierte Phenylhydrazine und ihre herstellung //-заявл. 20.12.1986; №808826297; опубл. 30.06.1988; НКИ С 07 С 109/04.

15. А.V. Zeiger, М.М. Joullie // Oxidation of 1,2-diaminobenzimidazoles to 3-amino-l,2,4-benzotriazines //J. Chem. Soc., 1977, 42, 542.

16. Пат. 652389 (Чехия) / L. Conrad, R. Sandmeier // Verfahren zur herstellung о,о"-disubstituierter Phenylhydrazine //-заявл. 03.02.1982; №65582; опубл. 15.11.1985; НКИ С 07 С 109/04.

17. Пат. 149152 (Великобритания) / V.G. Gore, V.S. Kulkarni, S.R. Wavhal // Novel process //-заявл. 04.06.2008; №050409; опубл. 11.12.2008; НКИ С 07 D 403/06.

18. Пат. 0132599 (США) / Н. Jin // Process for the preparation of insecticidal Phenylhydrazine derivatives //-заявл. 16.10.2000; №0028593; опубл. 10.05.2001; НКИ С 07 С 201/08.

19. F.D. Chattaway, C.F.B. Pearce // 2,4-Dichlorophenylhydrazine // J. Chem. Soc., 1915, 107, 33.

20. B. Clifford, P. Nixon, С. Salt, M. Tomlinson // 4- and 6-hydoxy-2,3-diphenylindole-4,7- and -6,7-quinone // J. Chem. Soc., 1961, 3516-3520.

21. L.F. Tietze, F. Haunert, T. Feuerstein, T. Herzig // A concise and efficient synthesis of seco-Duocarmycin SA // J. Org. Chem., 2003, 562-566.

22. J. Morron, C. Landras, E. Bisagni // A convenient synthesis of 2-amino-6-methoxy-1-methyl (and l,4-dimethyl)carbazole derivatives and their 6-aza analagues // J. Het. Chem., 1992, 29, 1573-1576.

23. Пат. 6492529 (США) / S.R. Kapadia, JJ. Song, N.K. Yee // Bis pyrazole-lH-pyrazole intermediates and their synthesis //-заявл. 05.02.2002; №10067492; опубл. 10.12.2002; НКИ С 07 D 231/40.

24. Пат. 0235567 (Япония) / R. Sato // Indazole compounds, their production, use and intermediates //-заявл. 28.01.1987; №871011383; опубл. 09.09.19874 НКИ С 07 D 417/04.

25. Пат. 0305923 (Япония) / М. Enomoto, Е. Nagano, Т. Haga, К. Morita, Н. Houjou, R. Sato // Benzoxazinyl-triazole oxides, their production and use //-заявл.26.08.1988; №881139604; опубл. 08.031989; НКИ С 07 D413/04.

26. М. Hunsberger, E.L.Shaw, J. Fugger, R. Cetcham, D. Lednicer // The preparation of substituted hydrazines. 4. Arylhydrazines via conventional methods // J. Org. Chem., 1956, 21,394-399.

27. S. Murphy, X. Yang, G.B. Schuster // Cyanine borate salts that form penetrated ion pairs in benzene solution: synthesis, properties, and structure // J. Org. Chem., 1995, 60, 2411-2422.

28. M.G. Ferlin, C. Marzano, L.D. Via, A. Chilin, G. Zagotto, A. Guiotto, S. Moro // New water soluble pyrroloquinoline derivatives as new potential anticancer agents // J. Bioorg. and Med. Chem., 2005, 13,4733-4739.

29. J.L. Franh, RJ. Illman // The preparation of 4-methoxyphenylhydrazine and some other Arylhydrazines // Aust. J. Chem.,1974,27,1361-1365.

30. K.G. Blaikie, W.H. Perkin // The methoxyindoles and their derivatives // J. Chem. Soc., 1924,125, 297-335.

31. R, Chin, N. Salasar // Synthesis of novel near-infrared cyanine dyes for metal ion determination // J. Het. Chem.,1996, 33, 1871-1876.

32. P.R. Brodfuehrer, B. Chen, T.R. Sattelberg, P.R. Smith, J.P. Reddy, D.R. Stark, S.L. Quinlan, J.G. Raid // An efficient Fisher indole synthesis of avitriptan, a potent 5-НТш receptor agonist // J. Org. Chem., 1997, 62, 9192-9202.

33. M.V. Bullock, J J. Hand // Synthesis of some substituted indole-3-buturic acids //J. Am. Chem. Soc., 1956, 78, 5854-5857.

34. Пат. 4743291 (США) / L.L. Maravets // Herbicidal aiyl triazolinones //-заявл. 05.05.1986; №861647№ опубл. 10.05.1988; НКИ С 07 D 249/12.

35. Пат. 0069270 (США) / R. Shapiro, L.T. Rossano, K.L. Tenhuisen // Process for preparation of 1,3,5-trisubstituated pyrazoles via 3+2. cycloaddition //-заявл. 06.06.2005; №11220017; опубл. 30.03.2006; НКИ С 07 D 231/14.

36. В. McKittrick, A. Failli, RJ. Steffan, R.M. Soil, P. Hughes, J. Schmid, A.A. Asselin, C.C. Shaw, R. Noureldin, G. Gavin // Synthetic entries to 6-substituated indole derivatives // J. Het. Chem., 1990, 27, 1847-2256.

37. A.R. Catritzky, Z. Wang, G.P. Savage // The preparation of some teradecyl-substituted benzocarbazoles and benzacidines // J. Het. Chem., 1991, 28, 321323.

38. Пат. 4818275 (США) / G. Theodoridis // Herbicidal aryl triazolinones II-заявл. 31.12.1986; №946667; опубл. 04.04.1989; НКИ С 07 D 249/14.

39. Пат. 00730 (США) / G. Theodoridis // Herbicidal l-aryl-82-l,2,4-triazolin-5-ones //-заявл. 23.08.1985; №01627; опубл. 12.02.1987; НКИ С 07 D 249/12.

40. Пат. 44133 (США) / J. Lambert, Т. Norris // Preparation of sodium-hydrogen exchanger type-1 inhibitors //-заявл. 31.10.2001; №02052; опубл. 06.06.2002; НКИ С 07 С 243/22.

41. В.Р. Bangdar, C.S. Thite // Selective reduction of aryl diazonium fluoroborates // J. Syn. Comm., 1997, 27, 635-639.

42. A.I. Vogel // A text book of practical organic chemistry // 3rd ed., English language book society, Longman group Ltd., London, 1975, 594, 611.

43. B.P Bangdar, L.S. Upalla // Novel chemoselective reduction of aryldiazonium fluoroborates with Zn-NiCl2*H20-THF // J. Chem. Res., 1999, 714-715.

44. O. Orange, C. Elfarkir-Hamet, C. Callulet // Electrochemical reduction of aromatic diazonium salt//J. Electrochem. Soc., 1981, 128, 1889-1894.

45. Е.П. Ковальчук, H.Д. Обушак, Н.И. Ганущак, П. Яндерка // Полярографическое исследование восстановления пара-замещенных арилдиазокатионов//ЖОХ, 1986, 56,1891-1894.

46. Пат. 3836440 (США) / H.W. Alt, Alt // Process for manufacture of Phenylhydrazine //-заявл. 20.11.1972; №303776; опубл. 17.09.1974; НКИ С 07 С 109/04.

47. Пат. 3930968 / J. Cramer, H.W. Alt // Process for manufacture of Phenylhydrazine //-заявл. 01.02.1974; №438694; опубл. 06.01.1976; НКИ С 25 В 3/04.

48. P.C. Бегунов, Г.А. Рызванович, Ю.С. Яковлева // Поливариабельность . процесса восстановления 1-Ш-2,4-динитроаренов // Башкирскийхимический журнал, 2008, 3, 127.

49. P.C. Бегунов, Н.С. Швыркова, Ю.С. Яковлева // Идентификация 1-Х-2,4-динитроаренов, содержащих объемный заместитель и продуктов их моновосстановления методом ИК-спектроскопии // Башкирский химический журнал, 2008, 4, 7-9.

50. Н. Zollinger, Diazo and azo compounds: Aliphatic and aromatic compounds, New York, 1961.

51. A. Guillemonat, A. Gislon, in. V. Grignard (ed.), Traite de chimie organique, Paris, 1948, 15, 257.

52. E.H. Rodd, Chemistry of carbon compounds, New York, 1954, 3-A, 319.

53. O.A. Реутов, A.JI. Курте, К.П. Бутин, Органическая химия. М.: МГУ, 1999, т.2, с619.

54. В.Г. Авраменко, Г.Н. Першин, В.Д. Назина, Т.Н. Зыкова, H.H. Суворов // Производные индола LIX. Синтез и туберкулостатическая активностьнекоторых галогензамещенных 3-фенилазоиндолов // Химико-фармацевтический журнал, 1970, 6, 15-18.

55. J.H. Binks and J.H. Ridd // The mechanism of the coupling diazonium salt with heterocyclic compounds. Part 2. The reaction of the neutral indole molecule // J. Chem. Soc., 1957, 2398-2402.

56. T.F. Spande and G.G. Gleaver // Reaction of indoles with a diazonium salt (Fast red B) // J. Am. Chem. Soc., 1973, 95, 3400-3402.

57. G.F. Smith and D.A. Taylor // The sulphonation of indole and some of its simple alkyl derivatives //Tetrah., 1973, 29, 669-672.

58. В.Г. Авраменко, В.Д. Назина, Н.Н. Суворов // Производные индола LII. О взаимодействии индола с хлористым фенилдиазонием // ХГС, 1970, 8, 1071-1075.

59. В. Robinson // The Fisher indole synthesis // Chem. Rev., 1963, 63, 237-401.

60. B. Robinson // Studies of the Fisher indole synthesis // Chem. Rev., 1969, 69, 227250.

61. И.И. Грандберг // Изв. Тимирязевской с.-х. акад., 1972, 5, 188.

62. И.И. Грандберг, В.И. Сорокин // Направление циклизации арилгидразонов и о-фениловых эфиров оксимов несимметричных кетонов в условиях Реакции Фишера// Усп. Химии, 1974, 18,266.

63. Shine H.J. Aromatic rearrangement. Amst.: Elsevier, 1967. - с. 190.

64. Sundberg R.J. The chemistry of indoles. New York: Acad. Press, 1970. -c.143.

65. Китаев Ю.П., Бузыкин Б.И. Гидразоны. М.: Наука, 1974. - С. 235.

66. G. Robinson, R. Robinson // A new synthesis of tetraphenylpyrrole // J. Chem. Soc., 1918,113,639-645.

67. M.H. Palmer, P.S. Melntyre // Fisher indole synthesis on unsymmetrical ketones. The effect of the acid catalyst // J. Chem. Soc., B, 1969, 4, 446.

68. H. Ferres, M.S. Hambam, W.R. Jackson // Addition reactions of conjugated double bonds. Part 3.The kinetics of pyrazoline ring formation from a,p-unsaturated phenylhydrazones // J. chem. Soc., B, 1971, 10, 1892.

69. B.B. Зверев, Т.Н. Пылаева, А.П. Столяров, Ю.П. Китаев // Изв. АН СССР, сер. хим., 1977, 6, 1280.

70. H.R Snyder, C.W. Smith // Boron fluoride as a condensing agent in the Fisher indole synthesis // J. Am. Chem. Soc., 1943, 65, 2452-2454.

71. И.И. Грандберг, Т.И. Зуянова, H.M. Пржевальский, В.И. Минкин // ХГС, 1970, 6, 750.

72. И.И. Грандберг, Н.М. Пржевальский // Изв. Тимирязевск. с.-х. акад., 1974, 2, 177.

73. Н. Posvic, R. Dombro, Н. Ito, T.J. Telinsi // Variations of the Fisher and Piloty syntheses // J. Org. Chem., 1974, 39, 2575-2580.

74. F. Sparatore, V. Boido, G. Pirisino // Formation of apparent para-benzidine rearrangement products during indole synthesis // Tetrah. Lett., 1974, 27, 2371.

75. A.H. Кост, Л.А. Свиридова, Г.А. Голубев, Ю.Н. Портнов // ХГС, 1970, 3, 371.

76. Ю.Н. Портнов, Г.А. Голубева, А.Н. Кост // ХГС, 1972, 1,61.

77. Н.Н. Суворов, Н.Е. Старостенко, Т.В. Антипина, В.Я. Кантеров, Н.Я. Подхилюзина//ЖФХ, 1972, 46, 2028.

78. М. Narazaki, К. Yamamoto // Direct synthesis of indole by the Fisher indole synthesis // J. Org. Chem., 1976, 41, 1877.

79. И.И. Грандберг, H.M. Пржевальский // Изв. Тимирязевск. с.-х. акад., 1972, 2, 192.

80. А.Т.Р Forrest, F.M.F. Chen, // Isolation of a 2-aminoindoline derivative: a suggested intermediate in the Fisher indole synthesis // Chem. Comm., 1972, 19, 1067.р

81. Н. Yamamoto // A novel synthesisoi l-acylindole derivatives // Bull. Chem. Soc. Japan, 1967,40, 425; J. Org. Chem., 1967, 32, 3693.

82. Б.В. Иоффе, B.C. Стопский // ДАН СССР, 1967, 175, 1064.

83. Е. Schmitz, R. Ohme // Ann. Chem., 1960, 635, 82.

84. W. Skorianetz, E. Kovats // Tetrah. Lett., 1960, 1966.

85. T. Kaufmann, G. Ruckelhauss, J. Schulz // Dimeric aldehyde hydrazones Angew. Chem., 1963, 75, 1204.

86. Г.С. Гольдин, T.A. Балабина, С.Г. Федоров //ЖОрХ, 1965, 1, 1723.

87. Б.Ф. Иоффе, B.C. Стопский, З.И. Сергеева // ЖОрХ, 1968, 4, 986.

88. D.P. Ainsworth, H. Suschitzky // Syntheses of heterocyclic compounds. Part 17. 4-nitroindoles and nitrophenylpyrazolones with tertiary amine substituents in the benzene ring // J. Chem. Soc., 1967. C., 10, 1003-1009.

89. H.-Ch. Yuan, K.-Ch. Hua // J. Chinese Chem. Soc., 1940, 7, 76.

90. JI. Хэнтер, Успехи стереохимии. M.: Госхимиздат, 1961. c.231,

91. R. Adramovich, J. Spencer // The isomeric pyruvamide phenylhydrazones // J. Chem. Soc., 1957, 3767-3770.

92. J. Elguero, R. Jacquier, G. Tarrago // Bull. Soc. Chim. France, 1966, 2981, 2990.

93. E. Enders, Methoden der organischen chimie. Stuttgard, Georgie Thieme Verlag, 1967, s. 474, 475.

94. F.A. Isherwood, R. Lumley Jores // Structure of the isomeric 2: 4-dinitrophenylhydrazones of some alpha-keto-asids in relation to their infra-red spectra//Nature, 1955, 175,419-421.

95. T.C. Новорадовская и др., Лабораторный практикум по химической технологии волокнистых материалов. — М.: Stuttgard, Georgie Thieme Verlag, 1995.-с. 177.