ГЕМ.-дихлорциклопропилкетоны в синтезе 2-N,N-диалкиламинозамещенных фуранов, тиофенов и пирролов тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

УДК 547.512

¡-¡6 ОД - 5 ИЮН 1995

Садовский Олег Леонович

ГЕМ.-ДИХЛОРЦИКЛОПРОПИЛКЕТОНЫ В СИНТЕЗЕ ДИАПКИЛАМИНОЗАМЕЩЕННиХ ФУРАНОВ, ТИОФЕНОВ И ПИРРОПОВ.

02.00.03 - органическая химия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Минск - 1995

Работа выполнена в Белорусском государственном университете.

Научный руководитель:

доктор химических наук, профессор Кулинкович Олег Григорьевич.

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор Звонок Александр Михайлович.

кандидат химических наук Ольховаик Вячеслав Константинович

Оппонирующая организация: Институт физико-органической химии АН РБ.

1995 г

Защита состоится / 1995 г а / Ц^часов на

заседании Специализированного Совата Д 056.03.04 по присуждению ученой степени кандидата наук в Белорусском государственном университете (220080 г.Минск, пр. Ф.Скорины, 4)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Белорусского государственного университета.

¿1-

Автореферат разослан "/У " мая 1995г

Ученый секретарь специализированного Совета, доктор химических наук ■ ' Круль Л.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Ажтуалкоотъ проблем!!. Методы ' получения карбо- и гетероциклических соединений, основанные на использовании циклопропановых соединений, находят широкое применение н практике органического синтеза. Особенно перспективны в этом отношении "донорно-акцепгорныв" циклопропаны, .содержащие в кольце вицинально расположенные я-электроноакцепторные и р-электронодонорные заместители, согласованное действие которых приводит к мягкому региоспецифическому раскрытию прилежащей связи с образованием 1,4-бифункциональных соединений или продуктов их циклизации. Наиболее широко изучаются реакции расширения цикла карбонильных и гетерокарСюнильних активированных циклопропанов, что позволило существенно 4 усовершенствовать процесс получения ряда практически важных или малодоступных классов веществ.

Скрытыми активированными . циклопропанами являются доступные гем.-дихлорциклопропилкетоны (1-ацил-2,2-

дихлорциклопропани), содержащие подвижный атом водорода в трехчленном цикле в о-положении к карбонильной группе. Систематическое изучение этих" соединений позволило получить 4-оксоалканамиды, 1,4-кетоалььдегиды, циклопентеноны, 5-алкокси-2,З-дигидрофураны, замещенные алкоксифураны, а также 5-замещенные-2-М,Н-диалкиламинофураны.

Возможность использования гем.-дихлорциклопропилкетонов для получения труднодоступных 2-М,Ы-диалкиламинозамещенных тиофенов и пирролов, не содержащих акцепторных заместителей в гетероциклическом ядре, и перспективных в . качестве молекул электронодоноров, ранее не изучалась.

Актуальность изучения химических свойств гем.-дихлорциклопропилкетонов определяется перспективностью

разработок эффективных синтетических методов на 'основе высокоселективных превращений гем.-дихлорциклопропилкетонов под действием нуклеофилов и необходимостью углубления знаний о реакционной способности напряженных циклических систем.

Цель работа. Целью настоящего исследования является разработка общих, удобных в препаративном отношении, методов синтеза 2-Н,М-диалкиламиноэамещенных тиофенов, фуранов и пирролов на основе доступных гем.-дихлорциклопропилкетонов, и

использование полученных' продуктов для синтеза полисопряхенных донорно-акцепторных соединений.

Научная яовияка. В результате проведенных исследований установлено, что гем.-дихлорциююпропклкетоны спосоОны с высокой степенью селективности подвергаться замещению атомов галогена двумя разным., нуклеофилами с образованием продуктов раскрытия трехчленного цикла. Замещение протекает по механизму отщепления-присоединения с раскрытием кольца в промежуточно образующихся активированных донорным и акцепторным заместителями циклопропановых интермедиатах. Наблюдающаяся селективность в отношении нугслеофилов объясняется изменением активности реакционного электрофильного центра.

При конкурентном взаимодействии сероводорода и первичного или вторичного амина с 1-ацил-2,2-дихлорциклопропанами в различных растворителях с высокими выходами образуются труднодоступные и практически неизученные алкилзамещенные 4-оксоалкантиоамиды. Последние с почти количественными выходами подвергаются гетероциклизации с образованием 5-эамещенных-2-Ы, Ы-диалкиламинотиофенов.

Использовано пары нуклеофилов аммиак/вторичный амин при взаимодействии с 1-ацил-2,2-дихлорциклопропонами позволяет с высокими выходами получать труднодоступные- 5-эамещенные-2-Ы,Ы-диалкиламинопирролы. В отсутствие вторичного амина взаимодействие приводит к у-оксонитрилам.

Разработана удобная в препаративном отношении методика синтеза 5-арил-2-Ы,Ы-диалкиламинофуранов взаимодействием гем.-дихлорциклопропилкетонов со вторичными аминами в протонных неполярных растворителях.

Найденные превращения были использованы для синтеза донорно-акцепторных соединений, содержащих 2-М,Ы-

диалкиламинофурановые и тиофеновые фрагменты. Эти соединения обнаруживают высокие батохромные смещения полос поглощения в электронных спектрах и большие стоксовы сдвиги максимумов полос флуоресценции, а полученные 3-М,Ы-диалкиламинозамещенные фталимиды, обладают аномально высоким стоксовым сдвигом полос | флуоресценции и интенсивной флуоресценцией в кристаллическом состоянии.

Драиет«пая ц«жкос*ъ. Установлено, ' что 1-ацил-2,2-дихлорциклопропаны являются удобными общими синтетическими

предшественниками 2-Я, ЬГ-диалкилзамещенных пятичлекных

ароматических гетероциклов с одним гетероатомом - соединения, и последние 5-10 лет интенсивно изучающихся в качестве молекул электронодоноров и представители которых используются и качестве пигментоь для крашения волокон, компонентой электрофотографическнх материалов, индикаторов кислотности среды, соединений, обладающих нелинейными ' оптическими свойствами, антивуалентов галогенсеребряных фотослоев.

Предложенный препаративм>1Й метод синтеза М-алкил- и N. И--диалкил- ■у-оксоалкантиоамидов - практически неизученного класса органических веществ - является единственным известным методом, позволяющим синтезировать широкий ряд этих соединений биологическая активность которых и возможности синтетического использования ранее не изучались.

На основе найденных превращений, исходя из гем.-дихлорциклопропилкетонов, синтезирован ряд . 3-Ы,Ы-

диалкиламинозамещенных фталимидов и полисопряженных соединений, содержащих Н,М-диалкилаыинотиофеновые, М, М-диалкиламинофурановые и цианоэтиленовые группировки.

При исследовании люминисцентных свойств 3-14, диалкиламинозамещенных фталимидов и полисопряженных соединений, содержащих 14,Ы-диалкиламинотиофеноаыо и

цианоэтиленсвые группировки было установлено, что 3-М,Ы-диалкиламинозамещенные фталимиды, содержащие высшие

алифатические заместители, могут быть использованы в качестве флуоресцентных метчиков жидких и твердых материалов, а стириловыо красители, содержащие 2-Ы,М-диалкиламинотиофеновьга фрагменты перспективны в качестве активных сред для лазеров.

Пл. »аарсту выносятся: Выявленные закономерности конкурентного взаимодействия 1-ацил-2,2-дихлорциклопропанов со смесью двух нуклеофилов разной степени нуклеофильности.

Общие методы синтеза' 2-Ы,Ы-диалкиламинозамещенных фуранов, тиофенов и пирролов из однного синтетического предшественника - 1-ацил-2,2-дихлорциклопропанов.

Препаративный метод синтеза практически Неизученного класса органических веществ - .Ы-алкил- и Ы,Ы-диалкил- у-оксоалкантиоамидов.

Методики синтеза 2-М,Ы-диалкиламинотиофенов, 2-М,М-диалкиламинопирролов, 2-Ы,Ы-диалкиламинофуранов, у~

оксонитрилов, N-алкил- и М,N-диалкил- у-оксоалкантиоамидов, а также стириловых красителей, содержащих 2-N,N-

ди&лкиламинофурановые и тиофеновые фрагменты и производных 4-М, Н-диалкиламино-7-арилфталимидов.

Люошй вклад соискателя заключается в получении основных экспериментальных данных и их обсуждении.

Апробация работы. Результаты исследований представлены или доложены о материалах пятой международной конференции по химии карбенив (Москва, 1992) и научных конференциях молодых ученых БГУ (Минск, 1990 и 1994).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 статьи и 3 тезисов докладов.

Обоек и csyxsypa. работа. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, выводов и списка литературы. Первая глава посвящена анализу данных литературы по методам получения и свойствам 2-аминозамещенных фуранов, тиофенов и пирролов. Во второй главе приведены результаты исследования по использованию гем.-дихлорциклопропилкетонов в синтезах 2-аминозамещенных пятичленных гетероциклов с одним гетероатомок, а также синтез и спектральные свойства красителей, содержащих эти гетероциклы, и синтезированных с использованием их d качестве синтетических предшественников. Третья глава включает методики проведения экспериментов, методы выделения и анализа полученных продуктов. Работа изложена на 116 страницах машинописного текста, включая К -рисунков и 32 таблицы. Список цитируемой литературы состоит из 162 ссылок.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

2.1 Синтез 5-арил-2-М,N-диалкиламинофуранов из гем.-

дихлорциклопропилкетонов .

Синтез 5-apwi-2-N,N-диалкиламинофуранов из гем.-дихлорциклопропилкетонов, разработанный на кафедре

органической химиии БГУ, заключается во взаимодействии субстрата со вторичными аминами в тетрагидрофуране или в отсутствии растворителя. Выход 5-арил-2-Ы,N-

ьиалкиламинофуранов при этом составил 30-75%. Нам удалось существенно улучшить методику проведения синтеза, используя в качестве растворителя толуол, что привег.о у увеличению выхода ч уменьиению количества используемого эдг-^на. Реагаыю проводили

кипячением толуольных растворов кетонов (2.1-2.8! с 3, кратным мэльньм количеством вторичного амина п точениз 2-3 часов. Выходы продуктов составили 55-87%. Соединения 2.11-2.16 синтезированы нами впервые.

Л-РЬ(2.1); 4-СН3С6Н4(2.2); 4-СбН4С6Н4(2.3); 4-<4-^°2С6^4' сбн4 ' ' 4-гем.-дихлорциклопрспил СбН4 (2.5) > С4Н33(2.6); 4-С6Н13С6Н4(2.7);4-С18Н37С6Н4(2.8>; Я-Сб^^^-Кз-" (2.11) ;Н-С6Н5, 1^-1*2—С112СН2ОСН2СН2-(2.12);

Я-4-СН3С6Н4 , 1^1*2—СН2СН2ОСН2СН2-(2.13) ; Я-4-С6Н13С6Н4'К1К2—СН2СН2ОСН2СН2-{2.14); К-4-С18Н37С6Н4 а1Я2—СН2СН2ОСН2СН2- (2.15) ;

а-4-СбН4СбН4 СН2СН2ССН2СН2-(2.16) ; К-4-(4-

Н02СбН4)С6Н4 СН2СН2ОСН2СН2-(2.17) ; Я-4-(гем.-

дихлорциклопропил)С6И4 Я1К2—СН2СН2ОСН2СК2-(2.18).

Существенное увеличение выхода 5-арил-2-Н,И-

диалкиламинофуранов при применении в качестве растворителя толуола вместо тетрагидрофурана возможно связано с тем,что в апротонном неполярном толуоле стадия гетероциклизации активированного донорным и акцепторным заместителями циклопропанового кольца может протекать по согласованному механизму.

2.1.1 Синтез б-замещенных-З-Л,Ы-диалкиламинофталимидов и донорно-акцепторных соединений, содержащих И,Ы-диалкиламинофуранопый и цианоэтиленовый фрагменты.

Учитывая, что одним из вероятных путей использования 5-арил-2-М,Н-диалкиламиноэамещеиных фуранов может являться получение на их основе красителей с улучиеннными свойствами, представляло интерес получить простейшие модельные соединения, которые характеризовали вы этот заместитель как электронодонор. Кроме того, наличие донорного атома азота, связанного с фурановым фрагментом, позволяет использовать 5-

О

87-87%

(2.1-28)

(211-218)

арил-2-Я,М-диалкиламинофураны как диеновую компоненту для построения фталимидов.

Синтез осуществляли по. следующей схеме: аминофураны (2.12-2.18) вовлекали в реакцию Дильса-Альдера с малеиновым ангидридом. Образуюциеся при этом малоустойчивые аддукты (2.19) перегруппировывались в оксициклогексадиены общей формулы (2.20), которые далее без очистки ароматиэовались при обработке уксусным ангидридом во фталевые ангидриды (2.212.27). 'Обработка последних первичным амином приводила к производным фталамовой кислоты (2.28), которые при подкислении уксусной кислотой давали фталимиды (2.29-2.35).

/Ло.

•-©-О—"

0=^ Д=о

0=4^ Д==о

(2.21-2 27)

О 2.10)

О

(2.20)

Р.28)

Ас20

о

Я-Н, Я^-^-СзНз (2.21); И-Н, К-^—СН2СН2ОСН2СН2 (2.22)» К-С6Н13 И]^—СН2СН2ОСН2СН2- (2.23); Я-С6Н4, СН2СН20СН2СН2- (2.24);

Я-4-Н02С6Н4, К^—СН2СН2ОСН2СН2- (2.25);

геи. -дихлорциклопрогтл-, СН2СН2ОСН2СИ2

(2.26) ;К-С18Н37, И!^—СН2СН2ОСН2СН2- (2.27);

(2.2&-2.35)

ЙЗ-СНэ

(2.29); Я-Н,

К1К2"

СН2С!Г2ОСН2СН2-, Из-СНЗ (2.30); Я-Н, Г*^— СН2СН2ОСН2СН2-, %-С18Н37 (2.31); К-С6Н13, СН2СН2ОСН2СН2-, П3-СН3 (2.32); Л-РЪ, СН2СН2ОСН2СН2-, К3-СН3 (2.33); Я-4-М02С6Н4, К^--СН2СН2ОС112СН2-, К3-С1[3 (2.34) К-геи,-дихлорциклопропил-, СН2СН2ОСН2СН2-/ К3-СН3

<2.35);

Для УФ-спектров поглощения соединений (2.29-2.35) характерны две сравнительно интенсивные и ■ широкие

коротковолновые полосы поглощения с е-(10-30)л*моль-^ *см~

1 1

х и менее интенсивная длинноволновая полоса с с-(3-4)* 10

л*моль~^*см-^, разделенные глубокими минимумами поглощения.

Квантовый выход и положение максимумон полос флуоресценции соединений (2.22-2.27,2.30-2.35) сравнительно у слабо зависят от особенностей их строения. Можно отметить лишь некоторое снижение квантового выхода у соединений 2.34 и 2.35, вследствие тушащих эффектов влияния нитрогруппы и тяжелого атома (хлора) соответственно, а также аномально большей стоксов сдвиг (90-115 нм) спектров люминесценции соединений (2.22-2.27,2.30-2.35).

Соединения (2.21-2.24, 2.30-2.33 и 2.35) также обладают интенсивной флуоресценцией и в кристаллическом состоянии и могут быть использованы в качестве флуоресцентных метчиков жидких и тпердых материалов.

Пленкообразующие свойства соединений (2.21, 2.37) былй испытаны в институте физико - органической, химии АН РБ. Было установлено, что на основе З-морфолино-6-(4-

октадецил)фенилфталевого ангидрида (2.27) в смесях с "матричными" соединениями (стеариновой кислотой или 5-[(4-стеариламинофенил)малонил]бензол-1,3-дикарбоновой кислоты)

образуются прочные, качественные мономолекулярные пленки, выдерживающие значительные нагрузки при переносе на быстро перемещающуюся подожку, что отвечает требованиям для формирования анизотропных эпит'аксиальиых структур.

Представляло также интерес синтезировать соединения, содержащие 2-Н,Ы-диалкиламинофурановый фрагмент и сопряженный с ним акцепторный заместитель и исследовать их спектральные характеристики.

Мы выбрали в качестве объекта исследований соединения амикофуранового ряда, содержащие дицианоэтилвновую

грруппировку.

Формильнуто группировку ' вводили в предшественник 2-М,Ы-диалкиламинофурана гем.-дихлорциклопропилкетон (2) окислением толильной грулпы с последующей тансформацией циклопропановогс копьца в 2-Ы,Ы-диалкилаыинофурановое (2.38,2.39) и конденсацией полученных альдегидов с СН-кислотами.

О О

С| АсО

СЮз/Аср

О

(2.2)

а

78%

АсО

(2.36)

О.

(2.37)

а

а

нш^ \\ ОМРА/Нр

о NR.Ro

(23в. 2.38)

(2.40);

Кз-Л^-СМ (2.42);

(2.40-2.42)

К1"К2"С2Н5' Кз-СК, К4-СООС2Н5. сн2сн2осн2сн2-, к3-к4-см (2.41); ^-{^-с^с,,

Спектры поглощения синтезированных соединений

характеризуются интенсивной длинноволновой полосой (^-493-541 нм.) с 6-2,5-2, в^Ю^л^моль-^см1"! и таким образом могут быть отнесены к лл*-переходам.

2.2.1 Взаимодействие гем.-дихлорциклопропилкетонов с серой и аминами.

С целью выяснения возможности получения тиофеновых соединений из гем.-дихлорциклопропилкетона (2.1) нами было проведено взаимодействие последних с раствором серы в морфолике. Выход аминотиофена (2.43) во всех ел-чаях не превышал 24%.

« Н^О/з

И|

/—ч

(2.1)

(2.43)

Попытки увеличения выхода амииотиофена (2.43) не привели к успеху.

2.1.2 Взаимодействие гем.-дихлорциклопропилкетонов с сероводородом и аминами .

Иуклеофилом, способным вступать ч реакцию замещения атомов хлора в гем.-дихлорциклопропилкетонах с последующей гетероциклизацией в аминотиофан, иожет также выступать гкдросульфнд кон.

При взаимодействии кетона (2.1) с сероводородом в кипящем морфолине в течении 5 минут исходный кетон реагировал полностью, однако вместо ожидаемого 5-фенил-2-морфолинотмофепа

(2.43) основным продуктом являлся у-оксоалкантиоамид (2.44), выделенный из реакционной смеси с выходом 674, а также 5-фенил-2-морфолинофуран (2.12) (3%).

Варьируя температуру проведения реакции, мы установили, что при 50-60®С реакция проходит за 1 час. Выход продукта

(2.44) при этом повышается до 84%. В этих условиях были

получены тг-оксоалкантиоамиды (2.45-2.49) с выходами 57-91%. О

HNR

,„2 /h^S О

57-014

NR^

(2.1, 2.2. 2 6, 2 0) (2.44-2 49)

К-С6Н5, П2'а{2С]12ОСН2СН2 <2. 44) ^ 1г-4-СН3С6Н4, К2-СН2СН2ОСН2СН2 (2.45), Я-4-СН3С6Н4, Я2-(СН2)5 (2.46), К=4-СН3СбН4, Н2-(С2Н5)2 (2.47); П-С4Н33, 1*2-СН2СН2ОСН2СН2 (2.48) ; Я-С5И11( Р.2-СН2СН2ОСН2С!(2 (2.49).

Известно, что взаимодействие гсм.-

дихлорциклопропилкетонов с нуклеофильными реагентами протекает по механизму отщепления-присоединения с промежуточным образованием циклопропеиилкетонов. По-видимому, по этому механизму протекает и образование у-оксоалкантиоаыидов (2.442.49), так как нами показано, что 1-бенэоил-1-метил-2,2-дихлорциклопропан, но имеющий способного к енолигзации атомя водорода в а-положении к карбонильной группе в цнклопропановом кольце, не вступает в реакцию с сероводородом в присутствии вторичного амина. Образующийся после дегидрогалогенирования гем.-дихлорциклолронилкетона циклопропенилквтон (2.50),

R

пероятиее всего, присоединяет более сильный нуклеофильный реагент - гидросульфид ион с образованием циклопропилкетона (2.51).

Следует отметить, что взаимодействие кетона (2.1) с ыорфолином, приводящее к аминофуранам, протекает существенно медленнее, чем со смесью морфолин-сероводород, которая, повидимому, ускоряет стадии дегидрогалогенирования, что было установлено с помощью спектроскопии ПМР на основании анализа содержания исходного кетона (2.1) в соответствующих реакционных смесях. Кроме того, первоначальное присоединение морфолина к циклопропенилкетону (2.50) приводило бы- к циклопропану, лежащему на пути образования амииофурана (2.12) из кетона (2.1). Однако, нами было установлено, что при взаимодействии аминофуранов со смесью морфолин - сероводород но образуется даже следов у-оксоалкантиоамиодов (2.44-2.49) и, таким образом, первоначальное присоединение морфолина к циклопропенилкетону (2.50) приводило бы к накоплению амииофурана в реакционной смеси.

Далее, по-видимому, активированный ацильньм и гидросульфидным заместителями трехчленный цикл в кетонах (2.51) подвергается гетерогенному разрыву связи С(1)-С(2) циклопропанового кольца с образованием цвиттерионного интермедиата (А), который является существенно более активным электрофилом, нежели циклопропенилкетон (2.50) и захватывает вторичный амин, находящийся в реакционной смеси в избытке. Образующийся при этом промежуточный продукт (2.52) дегидрогалогенируется с образованием у-оксоалкантиоамидов (2.44-2.49).

Исключительная селективность гем.-

дихлорциклопропилкетонов в отнопении к двум разным нуклеофилам может быть также объяснена с позиции принципа ЖМКО. Циклопропенилкетон (2.50), являясь мягкой кислотой, присоединяет мягкое основание - сероводород. После разрываа связи С(1)-С(2) циклопропанового кольца электрофильный центр на С(2) становится жестким и присоединяет жесткое основание -вторичный амин.

->

ЛГ-

VI х»с,

(2.51)

СН

а п

БН

(А)

а

(2.52) _

-на

о

(244-249)

Не исключено таюко, что раскрытие цикла в кетонах (2.1, 2.2, 2.6, 2.9) протекает после замещения обоих атомов галогена. (Х-5Н или N1^)

При взаимодействии сульфида натриия и 1-ацил-2,2-дихлорциклопропмлкетонов б водном ДМФА были получены Н, М-димотил-т-оксоалкантиоамиды (2.53-2.57).

О

г?

шя, н2а,н2ык1

•*»- ГС

-г>

(253-2С0)

С!ЛеАМ2С/2&С V ^ СМРАЯ^О/Д П

Г

(21.22,20,20,210) (263-2.57)"

НМоо

И-РЬ (2.53); 4-'СН3С6Н4(2.54); С4Н33(2.55); С5НП (2.56) ; С6Н13(2.57); П-СбН5, Г^-СИзС^ (2.58); К-4-СН3СбНн, К1-СН2СбН5 (2.59); К-4-СН3СбН4, ^-СдНд (2.60) Схема образования соединений (2.53-2.57),невидимому, включает дегиярогалогенирование кетонов (2.1,2.2, 2.6,2.9, 2.10) и последующее присоединение к ним гидросульфидхюна и димстиламинп, генерируег<ого а процессе реакции при гидролиза растворителя.

При проведении взаимодействия кетоноп (2.1, 2.2) с первичными аминами и сероводородом ' в 50% водном диметилформамиде удалось получить Н-алкил-у-оксоалкаитиоамиды (2.58-2.60).

2.1.3 Превращение у-оксоалкантиоамидов в 5-замещенные- 2-N.Н-яиалкилгшинотиофены.

Трансформация у-оксоалкантиоамидов в 5-замещенныэ-2-М,М-диалкиламинотиофены была проведена в кислых средах. Почти количественного превращения соединений (2.44-2.49, 2.59) в 5-замещенные-2-М,М-диалкиламинотиофены (2.43,2.61-2.65) удалось достичь при применении гетерофазной системы серная кислота\четыреххлористый углерод.• О

/^НзЭО^/Д

7а-еа%

ЫаНСХЭз

XX.

(2.43.2.61-2.65)

XX

1Г г КЯ1Р2Н2804

(2.44-«_40)

Я-Р)1, ГЧ2—СН2СН2ОСН2СН2 (2.43); Я-4-СН3СбН4; Я-^—СН2СН2ОСН2СН2 (2.61); Я-С4Н33, И1К2—СН2СН2ОСН2СН2- (2.62); Я-С5Н11( Я1Й2— С112СН2ОСН2СН2-(2.63) ;Я-4-СН3С6Н4, (СН2) 5~ (2.64) ;

Н-4-СН3СбН4, КгК2-СИ2СбН5(2.65)

Разработанный метод синтеза 2-Ы,М-диалкиламинотиофенов был использован для синтеза стириловых красителей (2.72,2.73). О О

МоО ,---. О.

АсО

С!

м«он/н

АсО

(2.ЭС)

/—ч

Ыа^Б/НЫ^_О

-->

а

НЗАл

Мао 4—' V \с,

МоО МвО

(2.70)

м о н^о. V-/ ^

СН£12

(2.69)

(2.71)

ЯСНгСМ

РУ

(2.72, 2.73) Я-СООС2Н5(2.72); Я-СМ (2 .7 3)

Дця каждого из исследованных соединений спектры поглощения, измеренные в разных растворителях, мало отличаются по форме друг от друга и характеризуются интенсивной длинноволновой (Х-460-480 нм.) полосой с е> 1,5* Ю4 л'моль" т.е. имеют величину, характерную для тш*-полос поглощения.

Соединения (2.72) и (2.73) обладают интенсивной флуоресценцией в слабополярных растворителях и характеризуются заметной сольватохромией (до 50 им)■ При увеличении полярности растворителя максимум полосы флуоресценции сдвигается в длинноволновую область спектра на 30-40 им, а квантовый выход флуоресценции уменьшается .

Соединения 2.72 и 2.73 характеризуются большим стоксовым сдпигом максимумов спектров поглощения и флуоресценции (120160 нм.). На положение максимумов полос флуоресценции сильно влияет полярность растворителя. Красители (2.72,2.73) были также внедрены в полимерную матрицу. Обнаружено резкое (более 30 pan) увеличение интенсивности люминесценции при переходе от мономера к полимеру, а также существенна коротковолновый сдвиг максимумов полос их спектров флуоресценции.

Полученные результаты позволяю? предположить, что красители (2.72,2.73) представляют интерес как активные среды для лазеров.

2.3 Синтез 5-замес;онных-2-Н,N-диалкиламинопирролов.

С целью получения производи!« пиррола мы предпринимали попытки совлечения вторичных аминов и а;>;ммиака в реакцию нуклеофильного раскрытия гем.-дихлорциклопропилкетонов. Получить производные пиррола нам не удалось, однако^ при использовании а качество растворителя водного

димотилсульфоксида, кетоны (2.1, 2.2) реагировали с аммиаком с образованием у-оксоалканнитрилов.(2.74,2.7 5)

П

ч, (2.1. 2.2)

-Р-

DMCO

а

кн.-он

-

NH,

а

(2.50)

<2.70)

а

NH

■и /7) --(2.74,2.75)

P'Ph (2.74); R-4-CH3C6H4 (2.75),

-на

NH

Представлялось также интересным использовать особенность взаимодействия гем.-дихлорциклопропилкетонов с нуклеофилами разной силы для синтеза 2-М,Л-диалкиламинопроизвод1[ых пиррола, применяя в качестве более сильного нуклёофила вторичный амин, а в качестве избыточного - аммиак.

Действительно, при • взаимодействии гем.-

дихлорциклопропилкетонов (2.1,2.2) со смесью водного аммиака и морфолина (пиперидина) в диметилсульфоксиде нами были получены 5-феиил(толил)-2-морфолино(пиперидино)пирролы (2.79-2.82). О

О

а

а

а

цн4он/нг/~^)с

(2.1,2.2)

омсо

Г \

а NN X

\_/

N

а

(2.50)

(2.03)

ж

У

/ХУ

'М X

(2.84) (285) (2.70-2.82)

Я-РЬ, Х-СН2 (2.79); Я-РЬ, Х-0 (2.80); Я-4-СН3СбН4, Х-СН2(2.81);К-4-СН3С6Н4, Х-0 (2.82);У-ЫН2,N(СН2)4Х,С1 Предположительно первой стадией■ превращения является дегидрогалогениропание кетонов (2.1,2.2). Далее образующийся циклопропенилкетон (2.50) присоединяет морфолин, как более сильный нуклеофил. Можно представить несколько альтернативных вариантов превращения, образующихся при этом активированных к реакциям раскрытия цикла интермедиатов (2.83) в конечные продукты, один из которых представлен на схеме и включает расширение кольца промежуточных циклопропилкетиминов (2.84) с последующей ароматизацией пирролинов (2.85). Не исключено также, что циклопропилкетоны (2.83) подвергаются повторному дегидрогалогенированию с последующим присоединением более слабогр нуклёофила, чем морфолин, но меньшего по размеру и находящегося в большом избытке аммиака, после чего циклопропановое кольцо раскрывается с образованием у-оксоалканамидина, гетероциклизукхцегося в пирролы (2.79-2.82).

выводы.

1. Установлено, что гем.-дихлорциклопропилкетоны, содержащие подвижные атомы водорода в а-положении циклопропанового кольца являются удобными общими предшественниками 2-Ы,М-диалкилэамещенных пятичленных ароматических гетероциклов с одним гетероатомом.

2. Разработана удобная в препаративном отношении методика синтеза 5-арил-2-Ы,Ы-диалкиламинофуранов взаимодействием гем.-дихлорциклопропилкетонов со вторичными аминами в протонных неполярных растворителях. Показано, что 5-арил-2-Ы,Ч-диалкиламинофураны являются удобными источниками для получения 3-Ы,Ы-диалкиламинозамещенных фталимидов, обладающих аномально высоким стоксовым сдвигом полос флуоресценции и интенсивной флуоресценцией в кристаллическом состоянии.

3. Установлено, что гем.-дихлорциклопропилкетоны способны с высокой степенью селективности подвергаться замещению атомоп галогена двумя разными нуклеофилами с образованием продуктов раскрытия трехчленного цикла. Замещение протекает через стадии отщепления-присоединения с промежуточным образованием активированных донорным и акцепторным заместителями циклопропановых производных, и наблюдающаяся селективность может быть объяснена изменением активности реакционного электрофильного центра в образующихся интермедиатах.

4. При конкурентном взаимодействии сероводорода и первичного (или вторичного) .амина с гем.-дихлорциклопропилкетонами в различных растворителях с высокими выходами образуются труднодоступные и практически неизученные алкилзамещенные 4-оксоалкантиоамиды.

5. Найдено, что Ы,Л-диалкил-4-оксоалкантиоамиды подвергаются гетероциклизации в гетерофазной системе серная кислота-четыреххлористый углерод с образованием 5-замещенних-2-Ы,М-диалкиламинотиофенов с" почти количественными выходами.

6. На основе гем.-дихлорциклопропилкетонов синтезированы донорно-акцепторные соединения, содержащие М, диалкиламинотиофеновые и цианоэтиленовые группировки и обнаруживающие высокие батохромные смещения в электронных спектрах поглощения и большие стоксовы сдвиги максимумов полос флуоресценции. -

7. Установлено, что 1-Оензоил или 1- (4-1;ет1<л) -2,2-

дихлорциклопропани при ' взаимодействии с водным раствором аммиака в диметилсульфоксиде с хорошими выходами превращаются в 4-оксонитрилы карбоновых кислот. При взаимодействие со смесью водного аммиака и ыорфолина (пиперидина) . в том же растворителе из 1-бензоил или 1- (4-метил)бензомл-2,2-дихлорциклопропанов с высокими выходами образуются труднодоступные 2-морфолино(пиперидино)-5-фенил(толил)пирролы.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАН. JX ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

1. Садовский О. Л. Синтез производных 3-N,N-диалкиламинозамещенных фталимида.// Научная конференция молодых ученых БГУ. Тез. докл. Минск, 1991.-С.46.

2. Садовский О.Л. Реакция гем.-дихлорциклопропилкетонов с сероводородом в присутствии вторичных аминов.// "Пятая конференция по химии карбенов". Тез.докл.-Москва, 1992.-С.107.

3. Жавнерко Г.К., Кучук Т.А., Агабеков D.E., Садовский О.Л., Кулинкович О.Г. Мономолекулярные пленки производных фталевого ангидрида.// Весц1 АН Беларус!. Сер. хим. навук.- »2.-1993.-С.42-45.

4. Садовский О.Л., Кулинкович О.Г. . Синтез М,Ы-дизамещенных

4-оксоалкантиоамидов из гем.-дихлорциклопропилкетонов. //Журнал Органической химии.-1993.-Т.29, Вып. 1 .-С. 109-111_.

5. Садовский О.Л., Кулинкович О.Г. Удобный метод получения

5-замещенных 2-N,N-диалкиламинотиофенов.//Журнал Органической химии.-1993.-Т.29, Вып.8, С.-1636-1637.

6. Садовский О.Л., Кулинкович О.Г. Синтез 5-арил-2-ыорфолино(пиперидино)пирролов из гем.-дихлорциклопропилкетонов.// Журнал Органической химии. 1994.Per » 259. (В печати).

7. Садовский О.Л. Синтез у~оксо|,и'гРилов иэ гем.-дихлорциклопропилкетонов.// Научная конференция молодых ученых БГУ. Тез. докл. Минск, 1994.-С.98.

РЭЗШЭ Садоуск! Алег ЛявонавХч

ГЕМ. -ДЫХЛОРЦЫКЛАПРАШЛКЕТОНЫ У С1НТЭЗАХ ДЬгЛЛК1ЛЛМГНАЗАМЕШЧЛНЫХ ТЫАФЕНАУ, СУРАЛАУ X П1РОПАУ.

Гем-дыхлорцыклапрап1лкетоны; замящчэнр" галагена;

актываваныя цыклапрапаны; раскрыццв трохвугляроднага цыкла; 2-Н,М-дыалк1лам1наэамешчаныя тыафены, фурани 1 п!роли.

Прадмет даследвання - гем.-дыхлсрциклапрапхлкетоны з рухомым атакам вадарода у а-станов!шчы да карбан1льнай групы у трохчленным цыкле. 3 мэтай распрацоук! метадау с1нтэзу 2-Й,И-диалк1лг,м1назамешчаних тыафенау, фуранау 1 п1ролау, даследваны 1х рэа::цц1 з нуклеаф1лам1 альСо трам! нуклеаф1лау, як!я адбываюцца з раскрьщцем цыкла.

Для знаход-яання структуры атрыманых рэчызау выкаристоувал!ся метады 14 1 ПМР-спектраскапИ, а таксама звестк1 э мемептарнага анал!зу; для ажыццяулення кантролю за ходам роакцы! 1 вьотзялення атрыманых прадуктау вьгкарыстоувалХсл храм?.тагрзф1чныл метады.

Кашгуруючае уэаемадэеянне пары нуклоафХлау ам!ак/другасны см1н з гем.-дихлорпыклапрап1лкетонам1 з высок!м1 выхадам1 пр;гподп1ць да цяжкадаступных 5-замешчаных 2-11, М-

дыалк1лам1иап1ролау; пры узыванн1 пары нуклеафХлау серавадарод/першасны (другасны) ам!н утвараюцца 4-оксаалкантыаам1ды, як!я гладка цыкл1эуюцца у прые\тнасц1 к1слот, даючы 5-эамеичаныя 2-11, >1-дыалк1лам1натыафе1гы. Селектывнасць, якая наз1раецца у аднос!нах да нуклеаф!лау, вытлумачваецца зменай у актывнасц! электраф1льнага цэнтру у нрацэсе рэакцы!.

Знойдзоныя псраутварэнн1 выкарыстаны для с1нтззу 3-11,11-•замешчаных фтал!м1дау, а таксама спалучаных злучэннлу, маючих дыалк1лам1нафуранавыя (тыафенавыя) фрагменты 1 акцэптарныя г,амя1лчальн1к1, што могуць у перспективе знайсц1 застасаванне у псасц! актыуных асяроддзяу для лазерау, а таксама флуарэсцентных прикметчыкау для вадк!х 1 цвердых матзрталау.

РЕЗЮМЕ.

Садовский Олег Леонович.

ГЕМ.-ДИХЛОРЦИКПОПРОПШ1КЕТОНЫ В СИНТЕЗАХ 2-Ы,Ы-

ДИАПКИЛАМИНОЗАМЕЩЕННЫХ ФУРАНОВ, ТИОФЕНОВ И ПИРРСШОВ.

Гем.-дихлорциклопропилкетоны; замещение галогена»

активированные циклопропаны; раскрытие трехуглеродного цикла» 2-М, Н-диалкиламинозамещенные тиофены, фураны и пирролы.

^бъект исследования - гем.-дихлорциклопропилкетоны, с подвижным атомом водорода в а-положении к карбонильной группе в трехчленном цикле. С. целью разработки методов синтеза 2-М,Н-диалкиламинозамещенных тиофенов, фуранов и пирролов изучены их реакции с нуклеофилами или парами нуклеофилов, протекающие с раскрытием цикла. Методы ПК, ПМР спектроскопии и элементного анализа использовались для установления структуры полученных веществ» хроматографическиё методы - для контроля за ходом реакции и выделения продуктов.

Конкурентное взаимодействие пары нуклеофилов

аммиак/вторичный амин с гем.-дихлорциклопропилкетонами с высокими выходами приводит к труднодоступным 5-замещенным 2-Н,Ы-диалкиламинопирролам; при использовании пары нуклеофилов сероводород/первичный (вторничный) амин образуются 4-оксоалкантиоаыиды, гладко циклизующиеся в присутствии кислот в 5-замещенные 2-Н,Ы-диалкиламинотиофены. Наблюдающаяся

селективность в отношении нуклеофилов объясняется изменением в процессе реакции активности электрофильного центра.

Найденные превращения использованы для синтеза 3-Ы,Ь1-диалкиламинозамещенных фталимидов, а также сопряженных соединений, содержащих 2-Ы,И-диалкиламинофурановые (тиофеновые) фрагменты и акцепторные заместители, перспективных в качестве активных сред для лазеров и флуоресцентных метчиков жидких и твердых материалов.

Summary

Sadovskli Oleg Leonovich

•GEH-DICHLOROCYCLOPROPYLKETONES IN THE SYNTHESES OF 2-N,N-DIALKYLAMINO-SUBSTITUTED THIOPHENES, FURANS AND PYRROLES.

gem-Dlchlorocyclopropylketones; Halogen Substitution; Activated Cyclopropanes; Opening of a three-Carbon Cycle; 2-N,N-D1alkylaraino-Substituted Thiophenes, Furans and Pyrroles.

The objects of the investigation are qenr dichlorocyclopropanes with a mobile hydrogen atom in position with respect to the carbonyl group in a three-mombored cycle. Aiming at the development of synthetic methods for 2-N,N-dialkylaraino subtituted thiophenes, furans and pyrroles, the reactions of gejn-dichlorocyclopropanes with nucleophiles and pairs of nucieophiles, accompanied • by the opening of the cycle, have been Investigated.

Elemental' analysis, IR and PMR spectroscopy were used to establish the structures of the substances obtained; the reaction course and the Isolation of products wero controlled by chromatographic methods.

A competitive interaction of ammonia/secondary amino "-nucleophilic pair with ge/r.-dichlorocyclopropanes give3 hardly obtainable 5-substituted 2-N,N-dialkylaminopyrroles in high yields; when hydrogen sulfide/prlnary(secondary) amine nucleophilic pair is used, 4-oxoalkanethioaraides are formed, which in the presence of acids, undergo a smooth cyclization to form' 5-substituted 2-N,N-dialkulamlno thiophenes. The observed selectivity towards nucleophilea is expained by .the changea in activity of the electrophilic centre in the course of the reaction.

The transformations discovered are used to synthesize 3-N,N-dialkylamin© substituted phtalimides, as well as conjugated compounds containing 2-N,N-dialkylaminofuran (thiopheno) groups and acceptor substltuents, which may find application as active media for lasers and as fluorescent marker." of liquid and solid materials.