Синтез и свойства арил (гетерил) адамантилкетонов тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

На правах рукописи

С

ЯГРУШКИНА ИРИНА. НИКОЛАЕВНА

СИНТЕЗ И СВОЙСТВА АРИЛ(ГЕТЕРИЛ)АДАМАНТИЖЕТОНОВ

02.00.03- Органическая химия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Самара - 1996

Работа выполнена на кафедре органической химии Самарского государственного технического университета им. В.В.Куйбышева

Научные руководители: доктор химических наук, профессор Моисеев И. К.

кандидат химических наук . доцент Земцова М.Ь

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор

П. П. Пурыгин

доктор химических наук, профессор

К. И. Кобраков

Ведущая организация:

Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"

Защита состоится " 20 " декабря 1996 г. в час. на за

дании диссертационного совета К.063.94.03 по химическим наукам при марском государственном университете по адресу: 443011, Самара, Академика Павлова 1, химический факультет , ауд. 203

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СамГУ

Автореферат разослан " 2*0" Л/_ 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, к.х. н Мл^М!^ В. А.Бла

1. Общая характеристика работы

1.1. Актуальность темы. В последние десятилетия проводятся интенсивные исследования в области химии адамантана и его функциональных производных . Повышенный интерес обусловлен совокупностью свойств, определяющих возможность использования этих соединений в качестве компонентов смазок, мономеров для синтеза полимерных материалов, биологически активных соединений.

Дальнейшее развитие химии адамантана требует синтеза новых соединений, определения их физико-химических характеристик, изучения свойств и выявления области практического применения.

Среди многочисленных производных адамантана недостаточно изучены арил(гетерил)адамантилкетоны из-за отсутствия доступных методов синтеза.

О получении кетонов адамантанового ряда по реакции Фриде-ля-Крафтса, хорошо изученной на примере хлорангидридов алифатических, циклоалифатических и ароматических соединений, в литературе имеются лишь единичные сведения, в которых показано, что взаимодействие хлорангидрида адамантанкарбоновой кислоты с ароматическими углеводородами в зависимости от строения последних протекает с образованием продуктов адамангилирования или адаман-таноилирования.

В связи с этим систематическое изучение специфического поведения хлорангидридов замещенных адамантанкарбоновых кислот как адамантилирующих и адамантаноилирующих агентов, синтез ароматических и гетероциклических кетонов на основе хлорангидридов адамантанкарбоновых кислот, изучение их химических свойств и определение физико-химических характеристик, а также поиск областей их практического применения является актуальной и важной задачей

1.2. Цель работы. Целью работы является выявление основных закономерностей взаимодействия хлорангидридов замещенных адамантанкарбоновых кислот с бензолом, толуолом, анизолом, тиофеном, и 2,2'-битиофеном в условиях реакции фриделя-крафтса, разработка методов синтеза арил(гетерил)адамантилкетонов, изучение их химических и физико-химических свойств и установление влияния ада-мантильного радикала на реакционную способность функциональных групп соединений данного ряда.

Работа выполнена в соответствии с программой Миннауки "Тонкий органический синтез" ("Университеты России").

1.3. Научная новизна. Впервые исследованы :

- поведение хлорангидридов замещенных 1-адамантанкарбоновых кислот с ароматическими и гетероциклическими соединениями;

- влияние характера заместителя в адамантановом каркасе на соотношение продуктов ацилирования - алкилирования;

- возможность получения (адамантил-1)арил(гетерил)кетонов в условиях реакции Фриделя-Крафтса;

- реакция хлорангидрида 2-адаыантанкарбоновой кислоты с ароматическими и гетероциклическими соединениями. Показано, что в случае высокореакционноспособных соединений образуются (ада-мантил-2)арил(гетерш1)кетоны, а в случае бензола и толуола смесь 1- и 2-ариладакантанов.

- взаимодействие хлорангидридов галогензамещенных адаман-танкарбоновых кислот с катализатором Льюиса. Предложен оригинальный метод синтеза труднодоступных смешанных галогензамещенных- адамантанов;

- химические свойства арил(гетерил)адамантилкетонов по карбонильной группе (оксимирование, восстановление), по адамантано-вому и гетероциклическому кольцам (реакции нитрования и бромиро-вания).

- разработаны методы синтеза функциональных производных адамантана.

1.4. Практическая значимость работы . Разработаны препаративные методы синтеза арил(гетерил)адамантилкетонов и их функциональных производных . Найден способ синтеза труднодоступных смешанных дигалогензамещенных адамантана. Для ряда синтезированных соединений выявлена сильная цитостатическая активность, а также установлены благоприятные показания для функционально важ-пых фосфоролипидов.

1.5. Апробация работы и публикации. Основные результаты работы представлялись на Четвертом всесоюзном совещании по химическим реактивам (Баку,1991г.) . IX Всесоюзной межвузовской научно-практической конференции студентов и молодых ученых (Сама-

ра.1991г.) . VI и VII Всесоюзных конференциях "Перспективы развития химии и практического применения каркасных соединений " (Волгоград, 1992г., 1995г.), VI Всесоюзном совещании по химическим реактивам (Уфа-Баку, 1993г.). По материалам диссертации опубликовано 3 статьи в центральной печати.

1.6. Структура и объем диссертации. Диссертационная работа включает введение, обзор литературных данных, обсуждение результатов, экспериментальную часть, выводы, список литературы . Работа изложена на 128 страницах машинописного текста, содержит 10 таблиц, 83 рисунка, список литературы включает 129 наименований.

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

2. Изучение поведения хлорангидрндов адамантанкарбоновых кислот в реакции фрилеля-коафтса.

Для разработки методов синтеза кетонов адамантанового ряда было изучено поведение хлорангидрндов адамантанкарбоновых кислот в реакции Фриделя - Крафтса .

2.1. Синтез кетонов на основе хлорангидрндов моно- и ди-карбоновых кислот. Для установления влияния заместителей в ада-мантановом каркасе на соотношение продуктов алкилирования - аци-лирования в условиях реакции Фриделя-Крафтса изучено взаимодействие хлорангидридов 3-мегил-(1), 3,5-диметил-(П), 3,5,7-триметил-1-адамантанкарбоновой-(Ш), З-бром-dV), 3-хлор-1-адамантанкарбоновой- (V), 1,3-адамантандикарбоновой-(У1) , 3-метил-(VII), 5, 7-диметил-1,3-адамантандикарбоновой- (VIII) , 1-адамантилуксусной-(1Х), 1,3-адамантилдиуксусной-(Х) кислот с ароматическими (бензол (Х1а), толуол (XI6), анизол (Х1в)) в присутствии катализатора А1С13 и гетероциклическими (тиофен-(Х1г), 2,2-битиофен-(Х1д), 2-метилтиофен-(Х1е)) соединениями с катализатором SnCI4 . Для получения сопоставимых данных и возможности сравнительных оценок проведены также и реакции этих соединений с хлорангидридом 1-адамантанкарбоновой кислоты (XII) в тех же условиях .

Анализ продуктов взаимодействия методом газожидкостной хроматографии (таблица 1) показал, что в реакции хлорангидрида (XII) с бензолом наряду с 1-фениладамантаном обнаружены продукты гидридного переноса - 1,3-дифениладамантан и адамантан. Аналогично при ацилировании толуола в продуктах реакции обнаружены 1-(п-толил)адамантан, 1,3-ди(п-толил)адамантаны и адамантан . Взаимодействие же хлорангидрида (XII) с соединениями (Х1в, Х1г, Х1д) приводит к образованию соответствующих кетонов (схема 1).

СОС1

со

А1СЬ

М2,Э

йпси

Схема 1.

СО- (о)х

XI а,б

-СО

Х= 1,2

Можно предположить , что введение алкильных заместителей в предмостиковые положения адамантанового фрагмента должно предотвратить образование продуктов гидридного переноса, что даст возможность однозначно установить соотношение продуктов ацилиро-вания - алкилирования .

Однако результаты исследований показали, что хлорангидриды алкилзамещенных 1-адамантанкарбонозых кислот (1-Ш) в реакции Фриделя-Крафтса ведут себя аналогично адамантаноилхлориду (XII), образуя как продукты алкилирования , так и гидридного переноса (табл.1) . Кроме того, в реакционной массе идентифицированы продукты моно- и дихлорирования (схема 2).

Состав продуктов взаимодействия хлорангидридов адамантанкарбоновых кислот (1-Х) Таблица £. с бензоломЦХа) и толуолом(1X6), в процентах.

Хлоран- Субстрат Продукты реакции

гидрид IX (содержание в смеси, % по данным ГЖХ )

А(Ый1 1-Аг-АсЫгп 1,3-(Аг)2-А<1-1?п 1-На1-3-Аг-Ас1 ип-(С1)х-Ас1 Ас1-(С0-Аг)г

I а 9 51 3 35(х=1);5(х=2);п=1

(п=1) б 7 65 24 —

II а 16 59 23 1 (х=1);0(х=2);п=2

(п=2) б И 36 10 6 (х=1);21(х=2);п=2

III а 95 2 2 (х=1);2(х=2);п=3

(п=3) б 98 0,5 0,2(х=1);0.1(х=2);п=3

V а 50 16 4,7

б 30 34 5.5

IV а 36 45 6

б 21 44 1.3

VI а 6 26 19

б 17 4 54

VII а 37 35 28

(11=1) б 57 0,33 34

VIII а 49 15 5 (х=1);24(х=2)

(п=2) б 17 18 60

XII а 12 27 29

б 5 72 22 -

Примечание: И = СН3 (I,II,III,VII,VIII)

Образование хлоралкиладамантанов при ацилировании бензола и толуола хлорангидридами кислот (1-Ш) , повидимому , объясняется присутствием алкильных групп в адамантановом каркасе , которые делают его доступным для галогенирования .

Образование дихлоралкиладаманганов из хлоралкиладамантанов возможно в результате мекмолекулярного обмена галоида в присутствии кислоты Льюиса (схема 3).

Схема 3.

СН,

4- А1С1, СИ* 3

Мы предполагаем, что в процессе образования дихлоралкилада-мантана из хлоралкиладамантана происходит гидридное перемещение между хлоралкиладамантаном и катионом адамантана с последующей атакой СГ (схема 3).

СН3

Как видно из данных газожидкостной хроматографии (табл.1) продукты гидридного переноса - 1,3- дихлорадамантан и 1,3,5-триметил(арил)адамантаны присутствуют даже в случае 1,3,5-триме-тил-1-адамантаноилхлорида (III) (схема 4). Это свидетельствует о том , что образование продуктов гидридного переноса происходит и по мостиковым положениям адамантанового ядра. С активированными ароматическими соединениями (Х1в, Х1г, Х1д) хлорангидриды алкилза-мещенных адамантанкарбоновых кислот (1,11) подобно 1-адаманта-ноилхлориду дают соответствующие кетоны (схема 5).

Схема 5.

Q^M^CIV Q3=Me0Ph(r6); Qi= ß2=CH3, fi3= MeOPh (П6);

0г=СН3>05 = 2,2'-0итиенм/-5-1М (113).

Результаты исследований показали, что присутствие атома галогена в адамантановом каркасе существенно не изменяют реакционную способность хлорангидрида (табл. 1). Так, хлорангидриды (IV) и (V) с соединениями (Х1в,г,д) образуют кетоны, в которых сохраняется атом галогена в соседнем узловом положении адамантанового фрагмента. В случае же соединений (Х1а,б) образуются смеси продуктов адамантилирования. При взаимодействии хлорангидридов (IV) и (V) с соединением (Х1а) идентифицированы 1-фениладамантан, 1,3-дифениладамантан, 3-фенил-1-бром(хлор)адамантаны, а с соединением (Х1б) образуются соответствующие толилзамещенные ада-мантан,ы (схема 6).

Отсутствие дигалогенадамантанов, видимо, объясняется" тем, что образующийся в результате декарбонилирования галогенадаман-тильный катион реагирует предпочтительнее с ароматическим углеводородом, чем с анионом галогена.

Иначе ведут себя дихлорангидриды адамантандикарбоновых кислот. Наличие второй карбоксильной группы в соседнем узловом положении адамантанового каркаса повышает стабильность ацилиевого

На1

Схема 6.

на1- Вг, х= 1(Ег); На1-Вг, л = 2(Кд) На1- С1, х= 1(¥8); На1-С1, X - 2 (Ж9)

катиона, и он вступает в реакцию Фриделя-Крафтса не только с активированными ароматическими соединениями , но и с толуолом. При этом скорость реакции ацилирования превалирует над декарбонили-рованием в результате чего образуются соответствующие дикетоны (схема 7.)

Схема 7.

С0С1 С0-Р5

Ж5, &,г,д.

-С0С1 кй1

йГ Ь

(Ж,Ж,УШ) (Иб,6|8,а;Ж6,в;

Жб,г)

МЙ=Н, пз= РЬМе(УЕб); Р£ДгН,Аэ=МеОРЫЖф

Йз=2,2 -5итиении-5-и/1 (Ж3); Р^СНз^меР^Жб);

М*= сн3, й3-тиени/1-2(жг);

= снз, ра= Н, й3= МеОРИСЖЬ); Р,= СН3А=М3=МеРМЖ5).

Исключение составляет реакция с бензолом, из-за низкой реакционной способности которого, успевает произойти .частичное декар-бонилирование ацилиевого катиона, и образуются моноарилзамещен-ные адамантаны . Помимо них обнаружены 1,3-дибензоиладамантан и 5-метил-1,3-дибензоиладамантан (схема 8).

Увеличение числа метальных групп (таблица \) приводит к увеличению содержания моноариладамантанов, что говорит об уменьшении доли продуктов гидридного переноса .

COCÍ

COPh

COCI

-coph

4-

(ж,ж,ш)

р^Р,= СН3(Ш); Р^СН3,Р2=Н(Ж)

Хлорангидриды 1-адамантилуксусной -(IX) и 1,3-адамантилди-уксусной кислот (X) вступают в реакцию Фриделя-Крафтса не только с толуолом и активированными ароматическими соединениями (XI в, г. д), но и с малореакционоспособным бензолом с образованием соответствующих кетонов и дикетонов с высоким выходом (схема 9.).

С Н2 COCI

Схема 9. .СНа-СО-R

Ж а, 5 л,г, д kat

(Ka, б, 6,2, а)

СНг-СО- Q

СНдСОС! z^^C^CO-R

(2) (Xa, 8, 6, г, д,е)

fi =Ph(K,Xa); Q = MePh(lX:,XS); fi = MeOPh(]X(XB) R = тиени/1-2 (К.Хг); D -2,2'-битиении-5-Иу] ( Ж",ХЗ) й = 5~меш -2- тиенм(Х.е).

Таким образом, изучение поведения хлорангидридов моно- и адамантандикарбоновых кислот в условиях реакции фриделя-крафтса с ароматическими и гетероциклическими соединениями показало, что в зависимости от типа субстрата образуются либо смесь продуктов адамантилирования и гидридного переноса, либо арил(гете-рил)(адамантил-1)кетоны. Состав продуктов определяется реакционной способностью аренов и состоянием равновесия карбениевый ион - катион ацилия.

2.1.2 Изучение поведения хлорангидрида 2-адамантанкарбоновой кислоты в реакции фриделя-крафтса. Для изучения сравнительного поведения в реакции Фриделя-Крафтса 1- и 2-адамантаноилхлоридов исследовано взаимодействие хлорангидрида 2-адамантанкарбоновой кислоты с соединениями (Х1а, б, в. г, д).

Результаты эксперимента показали, что хлорангидрид 2-адамантанкарбоновой кислоты в реакции с анизолом, тиофеном и 2, 2-битиофеном выступает как ацилирующий агент, при этом образуются соответствующие (адамантал-2)-арил(гетерил)кетоны. В случае не бензола и толуола 2-адамантаноилхлорид в аналогичных условиях образует смесь продуктов адамантилирования и гидридного переноса - 1,3-дифениладамантан , 1-фениладамантан, 2-фениладамантан, 1.3-ди(п-толил)адамантан. 1-(п-толил)дамантан, 2-(п-толил)ада-мантан и адамантан (таблица 2).

Таблица 2.

Состав продуктов взаимодействия хлорангидрида 2-адамантанкарбоновой кислоты (XIII) с бензолом (Х1а) и толуолом (Х1б)

(%, по данным ГЖХ)

Хлор- Субстрат Ad 1-Ar-Ad 1,3-(Ar)2-Ad 2- -ArAd

ангидрид (XI)

а 9 57 29 0 2

XIII

б 3 63 18 0 1

На основании полученных данных можно предположить схему поведения 2-адамантаноилхлорида в реакции Фриделя-Крафтса(схема 10):

Схема 10.

СО

+

(Ж) ff^l

+ [О

Как видно из данных ГЖХ. (таблица 2.) 1-ариладамантаны в реакции с бензолом и толуолом являются основными продуктами реакции . Это обьясняется тем, что источником их образования служит не только 1-адамантил катион , но и 2-ариладамантаны , которые способны давать 1-ариладамантаны в результате межмолекулярной изомеризации.

2.1.3 Взаимодействие хлорангидридов адамантанкарбоновых кислот с А1С13 и А1Вг? В литературе известны примеры синтеза галогензамещенных адамантана взаимодействием адамантана с кисло-" тами Льюиса в различных растворителях.

Нами изучено поведение 3-С1(Вг)-1-адамантаноилхлоридов в реакции Фриделя - Крафтса с бензолом и толуолом, и установлено, что в процессе декарбонилирования З-галоген-1-адамантаноилхлоридов атом галогена сохраняется в адамантановом каркасе и в продуктах реакции содержатся 1-галогенариладамантаны. Кроме того, возможность образования моно- и дихлорзамещенных адамантанов в реакции ацилирования ароматических соединений позволяют предположить.что

№01ЛВ пгидочиив ЙЗАШ>ШДЬИ1ЛВИИ ЛЛиРАШ'ИДРИДиВ АДАМАНТАНКАРБОНОВЫХ КИСЛОТ С А1С13 И А1Вг3

№ хлорангидрид каг КОЛ-ВО kat, моль, Состав продуктов реакции,%

1—С1—А(3 1,3—С1С1—Ас! 1,3-ВгС1-Ай 1-ВГ-АЙ

IV Вг-Ас1-С0С1 А1С13 24 11,14 37,38 2,7 17,11

2,5

А1С13 1 1,7 14,9 56,8 11,3

1,1

А1Вг3 24 21,5 16,5 46,7 9,9

2,5

V С1-АсЬС0С1 А1С13 24 1 84, а - -

2,5

А1Вг3 24 43,71 14,26 20,37 7,6

2,5

I

04 I

если проводить реакцию Фриделя-Крафтса для З-галоген-1-адаманта-ноилхлорида с кислотами Льюиса в инертном растворителе и в отсутствии ароматического субстрата , то возможно образование смешанных галогензамещенных адамантана, получение которых весьма сложно.

На основании литературных данных и проведенного эксперимента целесообразно изучить взаимодействие хлорангидридов З-хлор(У) и 3-бром(Ш 1-адамантанкарбоновых кислот с А1С13 и А1Вг3 в зависимости ог мольного соотношения исходного соединения, катализатора и времени реакции.

Из таблицы 3 видно, что взаимодействие хлорангидрида (IV) с А1С13 и А1Вг3 приводит к образованию 1-хлор-З-бромадамантана, содержание которого в реакционной массе составляет 56.8% и 46.7% соответственно. Увеличение количества А1С13 и времени выдержки существенно уменьшает содержание 1-хлор-З-бромадамантана до 2.7%. Это позволяет предположить, что реакция протекает через стадию образования 1-хлор-З-бромадамантана.

Обращает на себя внимание и то , что использование А1Вг3 не приводит к образованию 1,3-дибромадамантана даже в случае хлорангидрида (IV) с А1Вг3 в течение 24 часов. Это объясняется тем, что введение второго атома брома в адамантановый каркас затруднено в связи с наличием уже имеющегося электроноакцепторного заместителя и в данных условиях возможно только при нагревании в течение длительного времени.

Хороший выход 1,3-дихлорадамантана (84.6%) получен при взаимодействии хлорангидрида (V) с А1С13 .

Использование А1Вг3 приводит к появлению в продуктах реакции 1-хлор-З-бромадамантана (20.4%) и бромадамантана (7.6%) соответственно (таблица 3.).

Таким образом, результаты проведенных исследований позволяют предположить следующую схему реакции хлорангидридов адамантан-карбоновых кислот с А1С13 и А1Вг3 (схема 109.)

Схема 10а.

2.2 Изучение химических свойств амл(гетещл)-адамантилкетонов .

Широкий спектр применения кетонов адамантанового ряда обусловлен наличием нескольких реакционных центров: карбонильной группы, адамантанового цикла и ароматического или гетероциклического колец.

Нами предпринята попытка изучения некоторых химических свойств арил(гетерил)адамантилкетонов по карбонильной группе (реакции восстановления, оксимирования ), по адамантановому циклу (взаимодействие с Ш03 ) и по ароматическому и гетероциклическим кольцам (реакции электрофильного замещения - нитрования и бромирования ) .

2.2.1 Взаимодействие арил(гетерил)адамангилкетонов с азотной кислотой и ее смесями. С целью изучения химического поведения кетонов адамантанового ряда в реакциях с азотной кислотой и ее смесями исследовано взаимодействие (адамантил-1)метилфенил-(1Ха), (адамантил-1)метил(п-толил)- (1X6) , (адамантил-1)ме-тил(тиенил-2) (1Хв) кетонов с концентрированной азотной кислотой, ее смесью с уксусным ангидридом и серноазотной смесью .

При нитровании (адамантил-1 )метил-4-Е-фенижетонов (IX а, б, в) концентрированной азотной кислотой при температуре 0-5°С образуются, подобно ариладамантанам при взаимодействии с концентрированной азотной кислотой, соединения, содержащие наряду с нитратной группой в третьем узловом положении адамантана и нит-рогруппу в 3-положении бензольного кольца, - нитрат(адаман-тил-1) метил (З-нитро-4-метилфенил) - (XIV), нитрат (адамантил-1) метил- (З-нитро-4-метоксифенил)- (XIV) кетонов, нитрат(адаман-тил-1)метил(3-нитрофенил)кетона-(ХУ1) (схема 11.). Аналогично при нитровании (адамантил-1)метил(тиенил-2)кетона выделен нитрат(адамантил-1)метил(5-нитротиенил-2)кетона- (XVII) (схема И).

При нитровании (адамантил-1)метил-4-К-фенилкетонов (И = Н , 0СН3 , СН3 ) нитрующей смесью нитрогруппа вступает исключительно в ароматическое кольцо с образованием (адамантил-1)метил (З-нитрофенил)- (XVIII), (адамантил-1)метил (З-нитро-4-метил-фенил)- (XX), (адамантил-1)метил(3-нитро-4-метоксифенил)- (XIX) кетоны (схема 12).

О _ныоз.

СН-С-(0/-|Э

оыо.

А/

О ^N0*

■сн2,-с-(о)-о

он

О МОг

сн2-с

й = н, сн3,осн3

Схема 12.

о Н»ЗР»/ШЮ3 о ^^

-сн,-г-<о>с Д/снг-ё-ф-о

.(Ко,5,6.) й = н ,сн3,осн3.

Соединение (IX) удается пронитровать в мягких условиях аце-тилкитратом в уксусной кислоте. При этом выделен (адаман-тил-1)метил (5-нитротиенил-2жетон-(XXI) (Схема 13).

Схема 13.

(Кг)

Строение синтезированных соединений подтверждено данными ИК и ПМР спектров.

2.2.2 Взаимодействие арил(гетерил)адамантилкетонов с бромом. Для изучения поведения арил(гетерил)адамантилкетонов в реакции бромирования были выбраны кетоны - (адамантил-1)метилфе-нил-(1Ха). (адамантил-1)метал(п-метилфенил)-(1Хб), (адаман-тил-1)метил(п-метоксйфенил)- (1Хв), (адамантил-1)метил(тие-нил-2)- (1Хг) кетоны.

При бромировании арил(гетерид)адамантилкетонов в условиях бромирования фениладамантана (16° С , 2 часа) продукты бромирования были получены только в случае кетона (1Хв). Причем, как показали данные ПМР слектроскопиии бромирование осуществляется только по ароматическому кольцу (схема 14).

Схема 14

0

сн5

Аг = МеОР|1 -СО-Аг Вгг,2ч,1б°С

СО-{о)-0СН3

Бромирование (1Ха,1X6,1Хг) кетонов в присутствии каталитического количества А1Вг3 при кипячении в эфире в течение 1часа приводит к образованию продуктов бромирования только в случае (1X6,1Хг) кетонов- (адамантил-1)-Х-бромметил(п-метилфенил)ке-тон-(XXIII) и (адамантил-1)-Д,-0ромметил(тиенил-2)кетон-(ХХ1У). а в случае (1Ха) кетона образуется трудноразделимая смесь (схема 15).

Схема 15

В г*

СН,- СО-13 А1ВГ3

Р = НеРЬ,тиени/1-2.

2.2.3 Синтез третичных адамантилсодержаиих спиртов. Нами проведено восстановление адамантиларил(гегерил)кетонов боргидри-дом натрия. В качестве исходных кетонов выбраны (адамантил-1)ме-тилфенил-(1Ха), (адамантил-1)метил(п-метилфенил)-(1X6). (адаман-тил-1)метил(п-метоксифенил)-(1Хв), (адамантил-1)метил (тие-

нил~2)-(1Хг) , (адамантил-1)метил(2,2!-битиенил-5-ил)- (1Хд)', (3-хлорадамантил-1)метил(тиенил-2)- (Уг) , (3,5-диметиладаман-тил-1)-(2,2-битиенил-5-ил)-(Пд) кетоны и 1.3-ди(п-метилбензо-ил)адамантан- -(Ха).

Выбор условий восстановления определялся структурой и растворимостью кетонов в метаноле. Так , адамантиларилкетоны (1Ха,б,в) восстанавливаются 4-кратным избытком боргидрида натрия при комнатной температуре до соответствующих адамантиларилкарби-нолов (XXV,XXVI,XXVII) в спиртовой среде (12часов) (схема 16).

Труднорастворимые кетоны (1Хг,д) удается растворить только при нагревании, и поэтому реакция протекает при 50 °С в течение 1 часа ШаВН4 - 4-кратный избыток) с образованием спиртов (XXVI-11ДХ1Х) (схема 16).

Схема 16.

Введение атома хлора и метальной группы в адамантановый кар-сас в случае (Уг, Пд) кетонов не вносит каких-либо изменений в (од реакции восстановления и (3~хлорадаыантил-1)-(тиенил-2)- и ;з,5-диметиладамантил-1)-(2,2-битиенил-5-ил)кетоны восстанавли-заются до карбинолов в условиях восстановления адамантилгетерил-сетонов.

- яо -

Наличие второй карбонильной группы существенно затрудняв' восстановление 1,3-ди(бензоилметил)адамантана и соответстущий ■ 1,3-ди(п-толилметаноил)адамантан-(XXXII) получается только пр] увеличении времени реакции до 60 часов ( при комнатной температуре), а восстановление (У1б) дикетона в абсолютном тетрагидро-фураке при нагревании в течение 5 часов приводит к гидрогенолиз; карбонильной группы и образованию - 1,3-бис(п-толилметил)адаман-тана (XXXIII) (схема 17).

Схема 17

он

сн2 -<@^сн5 сн2

2.2.4 Синтез оксимов адамантанового ряда. Нами проведенс оксимирование незамещенных арил(гетерил)адамантилкетоно1 (1Ха, б, в, г, д; ХШв) , дикетонов (\'1б, г, д) и кетонов адамантанового ряда, содержащих галоген (1Ув, г,д; Ув,г,д) и алкильный заместители (Пв, г,д; VI16, в; Ха, б, в, г, д, е) .

Оксимирование ариладамантилкетонов (1Ха,б,в) проведено путе! конденсации гидроксиламина солянокислого в присутствии ацетате натрия в спиртовой среде в течение 2-3 часов (схема 18).

N1-120Н* НС1. СН.СООМа

сн2-со-о

(Ка,М) 0= РП(Ко),МеОРЬ(1Кб))МеРЬ(]Хб).

■сн,

ион

II

■с-р

Результаты эксперимента показали , что наличие битиенильно-"о заместителя при карбонильной группе приводит к уменьшению ре-шционной способности кетонов (IX г,д), повидимому, за счет гространственного влияния заместителя на реакционный центр. Син-;ез оксимов , содержащих битиофен, возможен только в присутствии шридина (схема 19).

Схема 19

ШгОН • НС1 -сн,-со-( о)х О/

(1Хг38) Х= 1(Жг;; Х=2(К6).

ион сн.-с-С^х

рисутствие галогенов и алкильных заместителей в адамантановом рагменте (Пв. г,д; Г/в, г, д; Ув, г,д) не приводит к изменениям в словиях реакции оксимирозания (схема 20).

Схема 20.

- не!

СНзСООМа /ии

В,= РА= Сн3(ЕЬ,г,д) 8, = Вг, Р,= н(жб,г,д) А1=С1, Ря=н(ж6,г,д)

р3 = ме0рь(]1, Е, V 6) Р3 = тиении - 2 (1, Ж, 31г) Р3-Я2-5итибни/!-5"-и/1 (Ж.Ж.Жд).

Аналогичная картина наблюдается и в случае оксимирования ка незамещенных Шб.г, д). так и замещенных (VII б, в; Ха, б,в,г,д, адамангилдикетонов, и только в случае битиенильного заместител при карбонильной группе оксимирование пространственно затруднен и возможно только в присутствии пиридина (схема 21).

^ня.0н • на

(Жб,г,Э;Ж8,6;

Ха,б,6,гДе)

Схема 21

МОН

Р,= Н,х=0(Жг,Э)

й,= СН3,х = 0(ШМ)

й,=Н,х = 1(Ха,5Д

г,Э,е).

II у

мон

Рг= МеРЬ(Ж,Ж,Х5) тиени/1 -2 (Ж, Ж, Хг.) РИ(Ха) рл= 2,2'- 6итиени/1-5-и/1 (Ж,Ж,ХЗ)

Строение синтезированных соединений подтверждено методами Ж спектроскопии и данными элементного анализа.

3. Рекомендации для практического использования получении)

результатов.

Разработанные методы синтеза кетонов адамантанового ряда I их функциональных производных позволяют использовать соединена в практике органического синтеза. Найден путь синтеза труднодоступных смешанных галогензамещенных адамантанов. Разработанные методы синтеза арил(гетерил)адамантилкетонов и их производных мс гут быть использованы для поиска новых лекарственных препаратов.

ВЫВОДЫ

1. Установлено, что взаимодействие хлорангидридов замещение адамантанкарбоновых кислот с анизолом, тиофеном, 2,2-битио->еном в условиях реакций Фриделя-Крафтса приводит к образованию '.етонов, тогда как в реакции с бензолом и толуолом продукты аци-ирования образуются только с хлорангидридами адамантандикарбо-:овой, адамантилуксусной и адамантилдиуксусной кислот, Соот-:ошение продуктов алкилирования-ацилирования в случае бензола и ■олуола определяется реакционной способностью аренов и соотноше-ием равновесия карбениевый ион - катион ацилия.

2. Впервые показано, что 2-адамантаноилхлорид в реакции >риделя-Крафтса только с активированными ароматическими соедине-иями образует продукты ацилирования 2-замещенного адамантана. В лучае же малореакционноспособных аренов (бензол, толуол) наряду

декарбонилированием 2-адамантаноильного катиона наблюдается го изомеризация в 1-адамантильный катион и образование продук-ов адамантилирования.

3. Найдено, что при взаимодейстзии З-галоген-1-адамантано-лхлоридов с кислотами Льюиса в инертном растворителе и в от-утствии ароматического субстрата возможно образование смешанных алогензамещенных адамантанов, получение которых весьма сложно.

4. Установлено, что при взаимодействии арил(гетерил)адаман-илкетонов с концентрированной азотной кислотой образуются про-укты нитрования, содержащие как нитрогруппу в ароматическом ольце, так и нитратную группу в адамантановом каркасе. Китрова-ие ариладамантилкетонов смесь» азотной и серной кислот и гете-кладамантилкетона ацетилнитратом приводит к образованию продук-ов, содержащих нитрогруппу только в ароматическом и гетероцикли-еском кольцах.

5. Показано, что бромирование арил(гетерил)адамантилкетонов существляется по ароматическому и гетероциклическому кольцам, ричем выбор условий бромирования зависит от реакционной спо-обности последних.

6. Изучено химическое поведение арил(гетерил)адамантилкето-ов по карбонильной группе в реакциях оксимирования и восстанов-

ления.

Разработаны метода синтеза оксимов- и третичныхадамантилсс держащих спиртов.

7. В результате проведенных исследований впервые синтезирс ваны адамантилсодержащие кетоны и их производные {58 соединений Выявлена биологическая активность синтезированных соединений.

Основные результаты работы изложены в следующих публикациях

1. Ягрушкина И.Н., Земцова М.Н., Никишина Е.В., Микава Л.С Моисеев И. К. Синтез и свойства адамантансодержащих кетонов. / Четвертое всесоюзное совещание по химическим реактивам ": Тез. докл.- Баку 1991 с.172

2. Никишина Е. В., Микава Л. С., Ягрушкина И. Н., Земцов. М. Н., Трахтенберг П. Л. // IX Всесоюзная межвузовская научно-практическая конференция студентов и молодых ученых. "Хлоран-гидрид адамантилуксусной кислоты в реакции Фриделя-Крафтса. Актуальные эколого-экономические проблемы современной химии." : Тез. докл. - Самара 1991. с. 71.

3. Ягрушкина И. Н., Земцова М.Н., Климочкин Ю.Н., Моисеев И. Хлорангидриды адамантанкарбоновых кислот в реакции Фриделя-Краф: са. // VI Конференция "Перспективы развития и практического применения каркасных соединений ": Тез.докл.- Волгоград, 1992.

4. Ягрушкина И.Н., Земцова М.Н., Моисеев И.К. Синтез Нит-ропроизводных (адамантил-1)метиларил(гетерил)кетонов // "Шестое совещание по химическим реактивам 5...9 октября 1993г." : Тез. докл. - Уфа-Баку, 1993, с. 121.

5. Ягрушкина И. Н., Земцова М.Н., Моисеев И.К. Поведение хлорангидрида 1,З-диметил-5-адамантанкарбоновой кислоты в реакции Фриделя-Крафтса.// Там же. - Уфа-Баку, 1993, с. 122.

6. Курбатова С.В., Ягрушкина И. Н., Земцова М.Н. .Моисеев Ю

Использование компьютернохроматографической системы для

анализа производных адамантана.// VII Научно практическая конференция стран СНГ "Перспективы развития химии и практического применения каркасных соединений ": Тез. докл.- Волгоград, 1995,с.51.

7. Земцова М.Н., Трахтенберг П.Л., Зяблова С.Е., Ягрушкина й.Н., Моисеев И.К. Синтез кетонов адамантанового ряда на основе 1,3-адамантилдиуксусной кислоты.// Там ке,- Волгоград, 1995, с. 117.

8. Ягрушкина И.Н., Земцова М. Н.. Моисеев И. К. Синтез ада-чантилсодержащих спиртов.// Там же - Волгоград, 1995,с.118.

9. Ягрушкина И. Н., Земцова М.Н.. Климочкин Ю. Н., Моисеев А. К. Поведение хлорангидридов адамантанкарбоновых кислот в реакции Фриделя-Крафтса. // I. орг. химии. 1994. т. 30. Вып. 6. с. 842.

10. Ягрушкина И. Н.. Земцова М.Н., Моисеев И. К. Синтез новых 2-адамантиларил (гетерил) кетонов. // Ж. орг. химии. 1994. т. 30. ЗЫП.7. С. 1072.

И. Ягрушкина И.Н.. Земцова М.Н., Моисеев И.К. Хлорангидри-цы адамантанкарбоновых кислот в синтезе галогензамещенных ада-лантана. // Ж. орг. ХИМИИ. 1995. т. 31. ВЫП. 4. С. 626.