Синтез и свойства некоторых производных фурфурола тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

РГб од

КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВЫСШЕМУ

ОБРАЗОВАНИЮ

УФИМСКИЙ НЕФТЯНОЙ ИНСТИТУТ

На правах рукопнои

САТАРОВА ГТЗЕЛЬ ЫАРСОВНА СИНТЕЗ И СВОЙСТВА ШСОТОНИ ПРОИЗВОДНЫХ ФУРФУРОЛА 03.00.03 - Органическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертация на оонсканив ученой отепенн кандидата химических наук

Уфа 1993

ВДога выполнена на кафедре "Бпохешш я технология микро-бжолопгчеоких производств" Уфимского нефтяного инотитута

ОФИЦИАЛЬНА ОДПС'НВЙШ:

НАУЧНЫЕ РУКШОДИТВШ: доктор хишпеоких наук,

профессор В.В.Зорин;

кандидат химических наук А.П.Родин

до.-тор химических наук, профессор Е.А.Кантор;

кандидат химяческих наук, доцент Н.Г.Нигыатуллин

Научно-исследовательский и технологический институт гербицидов АН Башкортостана

Защита соотоитоя "_§_" имя 1993 г. в //2°° чаоов на ваоедавта специализированного совета Д. 063.09.01 при Уфимском нефтяном иаотигуте по адресу: 450062, Уфа, Космонавтов,I.

С дисоертациеЖ можно ознакомиться в технической архиве Уфимского нефтяного института.

Автореферат рааоолан " июня 1993 г.

НЩЩКВ ПРЕДПРИЯТИЕ:

Ученый секретарь Специализированного совета, профеооор

А.Ы.Сыркин

ОБЩ ХШКТЕРИЯТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ: Интереа к химии фуздурола я его функцхо-нальн"ч производным вызван, s пернув очередь, большими возможностям их практического использования я доступностью неходкого пен-тозансодвржащвго сырья.

Соединения, содержащие фурановев кольцо, часто являющиеся производными фурфурола, обладают пошиванойбиологичвекой актив-г ноотью. На их остове могут быть голучены продукт, обладающие широким спектром практически ценных овойотв. Различные фура новые соединения рекомендованы и ловользуггоя в качеотве растворатолей, пластификаторов, фармацевтических препаратов, физиологически активных веществ, а также красителей, антиокоидантов и пр. В то «а время циклические ацетали, я особенно нятрсацвтали, я друга« насыщенные гетероцнклы, содержащие один яда два гетероатоьа проявляют ге^ицдднуп, фуЯгацидную, бактерицидную актввнооть. Сочетание в одной ыолекула насыщенного гетеропдаетчеоЕого я ^уранового фрагментов позволяет надеяться на возмбжяооть синтеза соединений, об-«

ладавзих совокупностью этих свойотв, что раскрывает широкио перспективы нахождения новых областей их практического использования.

Для создания перспективных методов синтеза бгфуихцяошхльшх. соединении етого класса важным является доотупнооть доходных базо-* зых реагентов. Двойная углерод-углеродная овяэь предотавлнет трота возможности в получении различных футдадаоыадьназомощевшх гетв-г роорганических и гетероциклических ооедипений, содержащих фурановоз кольцо. Поэтому, в качестве исходных веществ нами были выбраны активированные олефикы, являюциеоя производными крупнотоннажных продуктов: фурфурола, ацетона и етилацетата, а я основу синтеза поло-«

жены реакции нукяеофвльного, эдектрофильногч я гемолитического при-

%

соединения. В этой связи, комплексное изучение реакций присоединения гвтвроорганичеоких и гетероциклических соединений к олефянгш о

активированной двойной связью, о целью разработки методов оинтеза бифункциональных соединений, обладающих оовояупноотыо ценных овойотв, представляется ваяно! в актуальной задаче!. .

Настоящая работа выцолйена по планам научно-иооледовахельоких работ Уфимского нефтяного института в соответствии с координационным планом научно-исоледовахвльоких работ РАЯ по направлению "Синтетическая органическая химия" (тонкий органически! синтез) щ 19Э1-1995 гг., а ""акжа в соответствии о планами инновационно! научно-технической программы "Реактив" ( Приказ 'Комитета но Высшей шсо-ле Министерства науки, выоое! школы я технической политик! Российской Федерации К 377 ох 26.06.92).

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Целью данной работы явядооь оиотемэтичеокое лосле-дование реакций нуклеофидького, гемолитического и влектрофильного присоединения к активированным олефинам фуранового рада и создание на их основе удобных методов синтеза функциональнозамещенных гете-роорганических и гетероциклических ооединений, содержащих фурановоэ кольцо, а также определение путей их практического использования.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ. Впервые систематически исследованы реакции нуклеофильного, гемолитического и алектрофильного присоединения к активированным олефинаы - фурфурялиданацвтону и фурфурил-иденетилацетату.

Установлено, что ауклеофильное присоединение активных СН-кио-лох: 2-иатропропана, б-нитро-Х,3-диоксана и алкшшеркаптанов к фурфурилидешцетону в фур^уршшданваилацетату, каталивируемов сопря-аенныш основаниями, протекает рагиооэлективно по с(- волохенио боковой цепи фуранового кольца о образованием новых СнО и С-5 связей и соответствующих фурансодер&ащих сульфидов, нитрэзэединеняй, 5-нит-ро-Б-К-1,3-двокоанов.

□оказано, что гетероциклические.амины: шшвридин, ыорфолин, селективно присоединяются по. положению боковой цепи фураново-_

го кольца о образованием /V- замешенных гетероциклических аминов о фурановым кольцом в боковой цепи. Реакция является обратимой и автокар литичеокой.

Установлено, что. гоыолитичеойое присоединение гексил- и геп-тилмеркаптанов к фурфурилиденацетону к фурфурилиденэтилацетату, внн циируемое перекисью трет.бутила„ протекав® одновременно в <х- я

- положения боковой цепи фуранового кольца о образованием соответствующих сульфидов.

. Доказано, что л реакции электрофильного присоединения формальдегида к активированным олефинам двойная связь неактивна, и основной реакцией является.электрофильное замещение в пятое положение ^уранового кольца» Незначительное образование продуктов присоединения в положение боковой цепи происходит, в результате вторич-- них превращений продуктов замещения. . •.

Разработаны охемы синтеза N - фурфурил-1,3-тетрагидро.аксази-нов и /V- фур5урил-1,3-оксазолиданов из фурфурола и аминоалканолов.

В отличив.от.эфиров п-ннтро- и п-бромобензойных вяолот эфирц б-нитро- и 5-бромопироолизевой кислот на участвуют в реакции нукле-офяльного ароматического 'замещения о аминоалканолами. Реакция протекает с образованием соответствующих амидов Б-замещенных фуранкар-боновых кислот.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Созданы удобные метода синтеза ряда гетероорганпческих и гетероциклических фуранзамещенных соединений. Разработаны и внесены в единый реестр реактивов КНТП "Реактив" лабораторные методики получения шести новых химических реактивов.

Выяьлена фзюгидвдная. и ростстицулиигвдая активность 2-(2'-фурил) -1,3-диоксациклоалканов, А/ - (2^йгрфдал) -I,3-оксаз олндтаов и их производных. Найдено, что /V - фур$урилиденалканоламшы проявляют гврбицидную активность.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты диссертационной работы

докладывались на: Республиканском конференции "Современные проблемы синтеза биологически активных веществ и лиотехноло^ти" (Уфа, сентябрь П*90 г.), 42-Конференцня молодых ученых.Башкирии "Химия, нефтехимия, нефтепереработка" (Уфа, март 1991 г.), 17 Всесоюзном совещании по химическим реактивам (Баку, сентябрь 1991 г.),. 2ШШ Науч-яо-техническор, конференции, атудентов, аспирантов и молодых ученых Башкирии** Бкпад молодежи Башкирии д. решение комплексных проблем нефти И гага (Уфа,, июнь 1992 т.), Ыевдународном совещании по кислородсодержащим соэдиненияы (Саратов, сентябрь 1992 г.\

ПУЕШСАЦйй. По теме даосертащш опубликованы: I научная статья и таз^оы 5 докладов на . конференциях и совещаниях. .....

ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация изложена на 118 страницах . машинописного экота л состоит из.введения, обзора литературы, обсуждения результатов, экспериментальной части. Работа содержит То таблиц, •

.125 соылок на публикации отечественных и зарубежных авторов.

0СН0ВН0В СОДЕЕШИЕ РАБОТЫ

I. СИНТЕЗ АКТИВИРОВАННЫХ ОЛЕФЙНОВ КОНДЕНСАЦИЕЙ ФУРФУРОЛА С АЦЕТОНОМ И ЭТШЦЕТАТШ

Одним из, удобных методов получения, олефинов фуранового ряда является конденсация фурфурола о ацетоном или этилацетатом. Наличие в молекуле этих соединении нескольких функциональных группI двойной .связи, фуранового кольца,, карбонильной дли карбоксильной. групп, делает возможным протекание многочисленных реакций, приводящих к их циклическим и ациклическим функциональным производным..

Альдолъко-кротоновая конденсация фурфурола (I) о ацетоном (2) (или этилацетатом (3)) при 10. °С в присутствии А'аОН ( и металлического натрия) и последующей обработкой реакционной омеси серкой кислотой. ( уксусной кислотой) проводят к ^образованию - фурфурил-— идовацетона (4) (или фурфуршщенэтилацетата (5)):

. .. о ,о

/¡>СН0 + CH,CR М RICH.U-Q ^t ,

1 ¿3 ОН

2,4 R-CH3', 3,5

is

Следует огыетигь, чтокиолотно-кагалиэируешя дегидратация а льдолей. протекает, чрезвычайно легко, так. как.при этом образуютоя олбфвяы о оопряжешой онотемой двойных связей. .

Олефины (4) и (5) образуются о практячеоки количественным выходом. Строение их установлено по данный ЯМР % к

2. РЕАКЦИИ НЩЕОФШДОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ к 0ШШШ1 «УРАНОВОГО РЯДА .

УсюЦчшаооть большинства ацеталей д юс гатероаналогов в присутствие щелочей делк,лт анионные реакции веоьма удобными для ях функциошлизацид» В развятао этого -надравлешяперспвктивной для . получения <йункцяошльных производных ацегалей предатавляетод рвав-? цпя сопряженного присоединения легко доатупшх. б-нитро-1,3-диокоа-

нов к одефанш о активированной двойкой связьп........

. . С целью исследования возиожноотиоинтега б-.нпгро-б-3-1 ,3-де~ океанов п . Ну замещенных гэгероцшиогзеоких ешнов, оодержа'вдх фурановое кольцо в боковой ценя,. бит Иа/чены реакции цуклеофгяь-. ного прасовдинекая б-нитро-Х.З-дишоаш, морфолина я пппврядана к фурфурюшданацетону н фур$уршшденэтилацетату. .......

Дня определения возможности осуществления реакции Михаэля активированных олефицов (4,5) оо вторичными нитроооедшеншои в качестве модельной реакции <!ыло иэучано взаимодействие оовдинениИ-(4,5) о 2-шггропропанои.

Установлено, что ври взаимодействии 2-витропропана -о указан-* ншга олофинами в присутствии литиевой оолв 2-нитропрошна в среде ДШ. при комнатной температуре в течение 4 часов пря мольной еоот-

ношении олефин: 3-нигропропап: литиевая соль 2-цктралролана =.......

я1:1:0,01 селективно образуются продукты .присоединения 2-ни£роиро-пана в а,- положение боковой цеш фурановога кольца: бчлетил-5~ нитро-4^( с=с - фурил)тгеЕсан-2-он (6) и ашаовнй эфир 4-иетил-4-нитро-3-( & - пентановой киолога (7) с выходами 90 % и

70 % соответственно:

объясняется более высокой .стабильность»' проываутотео .обрабувдего-

ея аниоцного . с< - адцукта по сравнении о - аддуктсм. .....

С целью получения фуранзшещеншх. I, З.-диокоанов бнла ьспальзо-вана возможность.создания нуклеофильного центра при пятом атома

При взаимодействии -5-шгаро-1,3-^диоксана а олефинаш (4) и .(5)

исходит селективное образование 5-шгаро-5-Е-1,3-диоксанов, где К -заместитель, образованный активированным олефинш. 5г-Нитро-1,3-да-оксан является активной СН-кислотой ц легко метадлируется даже под дейотвием метилата лития о образованием оопраженного основания -литиевой соли б-нигро-!,3-диокоана (8):

углерода б^нитро-1,3-дионоаяа..

щя соотношении реагентов 1:1, .в.приоутргвшдид'иевой соли б^питро--1,3-дчоксана в кошчеотва 10 % от массы.исходаого б-н0'ро-1,3-да-оксана в ДМЭА Сшш ДЩСО)..в инертной .атмосфере, щи 20...25 °0 про-

*

030

0^0

+ МеОН

8

8а

9' „ о^

СН-?Н1?

°у . ^5 [о^о

и*

,0

цю+Х Га

-ва о^О ¿щ н соосн3 ; # $=СООСгН5

Литиевая соль 5-нитро-1,3-диоксана взаимодействует о фурфурпл-идепацетоном .(4) пли фурфурилиденэтилацетатом (5) о образованием анионного .адцукта, который прогогшруется ,5-Нпгро-Г,3-даоксаном, в результата чего образуется конечный .продукт н.регенерируется литиевая .соль. Реакция протекает регзосолективно с образованием продуктов присоединения з аС- положение боковой цепи фуранового кольца-.в.олефинах.С4)-и (5).,. .

.......Выход.продуктов присоед зеяин-в случае йгрфурилщгадацетона

несколько выше, чем о фурфурилиденэгдогацетатом.:...

Нитродиоксанн (11,12) идентифицированы по данным спектров НИР ГН л 130.

С целю получения азоглешх гетороцшелов,. содэряащих дура ново о кольцо в боковой цепи,. была поучены-реакции сопряженного полярного присоединения пиперидина (13) з морфолина (14) к олвфннам

(4) н (5). • .. ......

Установлено, что при взаимодействии.пиперидина или морфолина о олефинами (4 или 5) при температуре 20. -.30 °С в ДОЗД а течение (12...24) часов .также, региоселективно образуются продукты присоединения в ос - положение боковой цепи фуранового кольца •

Оомш ■+ /^н

4.5 13,14- 15 1в

4 Я = СН$ ; 5 И=0СцИ5 ; /3 Х=СН2 ; 14 Х-0¡/5 И=СНл,Х=Снк 16 £=0С2Н5 ,Х=СН2 ; 11 £=СН3,Х=0 ; 18 Я=0СлИ5 гХ=0

.....Реакция является .обратимой, что. не позволяет выделить образую-

вщеоя продукты присоединения в овободаи* виде ( в эгда присутствуют оотатки иоходаого. олвфина и циклического амина). Попытки выделить ооединенЕЯ (15-18) киолотночцело'щой обработкой приводили к ретро-

альдольной конденсации...... .................

•. Очевидна что обратная реакция катализируется самими продуктами реакция, щхжвляющими основные свойства. На его указывает то, что вькода продуктов и конверсия олефинов увеличиваются при проведении реакцм-в присутствии концентрированной уж усной кислоты. Примечательно, что морфолин более, активно, реагирует о олефинами . (4) I (5) г чем шшервдии„ _что, .по-видимому., связано о его. б.лыпей нувлеофильноотью, а. выходы продуктов реакции с фурфуршшденэтил-ацетатог выше, чем о фурфурилиденацетоном ( табл. I).

. ... Выхода продуктов оопряненного полярного .присоединения гетероцшуичеоких аминов ж олефинам (4) в (5) 20. ..30 °С, ЯШ., 12...24 ч ......

ОлефшГ, 1 Амин ! Продукт реакции ! Выход,!

. -Таблица I

Ос»

¡=снссн3 О™

1% .маао.

II

О*

0>сн*снсед

— II —

. И; .....'......

..........Таким образом,, углерод- и азотце-грированныв .нуклаофил ьные.

агенты рагиоселективно присоединяются по <Х- положению боковой цепи олефинсв (4,5).

... Предотавхяло. интероо прооледать влияние природа гетероатома нуклеофила на региоселеагявность-реакции.. С этой целью было изучено .направление присоединения гексил-(19) и гептилмеркаптанов (20) к олефинаы (4) и <5>.

Установлено,что. при .взаимодействии гекоилт, (19) а гептил-.....

меркаптанов.<20) с ояефшами (4) и.(5),.катализируемом соотввтотву»-щиш.мерЕаптйдами. натрия при комнатной .температура,-.в течение 6 часов. в лнертной атмосфере "•акав происходив .образование продуктов присоединения в <Х- положение боковой цзпи Фуранового кольца:

-ь Д'зн

О

^Уснсн2ск

5й'

■¿123.25.2?

О

о I -

5Й

Й'бН -К'5®

и. , е-сц ■

гз. а'=с6н». &=осги$ м- 0Сг^

Полученные результаты свидетельствуют, что при.переходе от

гекоил- к 1'епЕИлмеркаотану выхода продуктов, конверсия по олефипу практически на изменяются (табл. 8).

.....Таблица 2

Выхода продуктов сопряженного полярного присоединения алкилмеркаптанов к.олефгааы (4) и (б)... 20, ..25 % катализатор ',6 ч)

Олефян| Меркаптан |

Продукта реакции

! Конверсия {Выход, (олефана, %\% цаоо

4

А

5 5

С5Н1354 С^Н^ЭЙ

С6К135Н

С7Н155Н

21 2? 25 27

80 80 80 82

77

78 80 63

По-ввдимоцу, региооелектявность реакции присоединения различных нуклеофадов к олефннам С4) я (5)не зависит от природа гетеро-

атоиа в определяется зарядоиатакущай частицы. ......

С целью одрвделенкд направления реакции по отношению в незаря^ женнум атакующим частицам было изучено.гсисиштичаокоа присоединение алкилмеркаптанов (19) и. (20) в активированным.олефинам (4) и (5).

В отличие, от сопряженного полярного присоединения,' гемолитическое присоединена. гексил- и гептвлмеркаптанов колефинам (4) а (5), инициируемое перекисью третичного-бутила.(ЦТБ), в инертной . атмосфере» при 130 в.течениеб чаоов. дриводит ксмеси. сС~ я

_/& - изомерных продуктов (табл^З). Реакция описывается клаосячео-кой схемой гомологического присоединения меркаптанов к олефинаы: (Щ)з С00С(СИ3)5 СО'

Л'5И + (С%)3 СО' ¿'5' ЦСН^ООН 10,20 Юа,20а

/г-ъ 0 о 0

<0Усн=сн£к + ч-О-лнснсй

ч>5 & тш 19Ш

Ю$205 + л'зн ^Уседсй + Й'5'

¿У 'В'-С£На,П=СИл ¡23

25 ¿в В ^НяЯ-О^е

Трег.бутокшльные радикалы, .возникающие из:ПТБ, как известно, легко отрывацт акш водорода от.меркаптана а образованием ежил--, шильного радикала. Последний присоединяется в сС^ или..поло™ жвшзе боковой цепа олефина .(4 или Б) о образованием промеауаочного... сшш-аодукта. Далее на стадии передачи цепи.образуется соответствующий сульфид и регенерируется алкилтиильшй радикал. Обрыв цепи про- —

исходит на алкилтиильйых радикалах о образованием даалкилдисульфадов.

Как и в случае сопряженного полярного присоединения при переходе от гексил- к гептилнеркаптану выхода продуктов, конвероия по олефину практически не изменяются (табл.3). Во всех.случаях более селективно образуется аС - изсмер, прячем при переходе от фурфурил-иденацетона к фурфурилиденэтилацетату оелективность образования с< - изомера по оравненив о Ji- изомером воэраотает (табл. 3).

. Таблица 3

. Выходы.продуктов гсжолитического пртооединения алкилмеркаптанов к олефинам (4) и (5). 130 °С, 5 % даос.ШТ^от.алкилмеркаптанов, 5.ч.

М Соединения

21 22

1 Конвероия (Выход смеси а- в I Соотношение ! олефина, % \А- изомеров на ! иасг'эров ! Гщю^еаги^овавший ! у»!л

78

73

1/2

23

24

80

76

1/2

25

26

80

78

V3

27

28

.81

80

1/3

Преимущественное образование с(- изомеров, по-видимому, связано с предпочтительным образованием более стабильного промежуточного сшга-адцукта с неспаренным электроном в аллильном положении к карбонильной (карбоксильной группе), (19 б, 20 б), чем спин-аодук-ниспарешшм электроном.в бензильном положении, (19 в, 20 в). И-хак, сопряженное полярное присоединение приводит к селектив-

иоду.образованию oi- изомеров. При гемолитическом присоединении образуется смесь .U-- и ' Jb - изомерных продуктов, о более предпочтительным образованием л - изомере.

3. Э15КТР03ШЫЮЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ АВИЗИРОВАННЫХ

.отЯЕСВ К ФОПШшЩШ В УСЖШШХ РЕАКЦИИ ЦРИИСА

.В отличие от алкилтиндьных радикалов, нувдеофильншс агентов, мсошо предположить, что электрофильные частицы, будут.присоединяться преивдтаэог-зенно в Jb г- положение, поскольку образующийся в атом случае катаошшй адцукт с. положительным зарядом в оС- положе-. нии MQiteT быть эффективно стабилизирован ароматическим колыгм. , .. Наибольпшй . интерес в синтетическом плане для этих реакций представляет электрофшаное-окоиметшщрование, которое, как известно. (реакция.Принса).может .привести к образованию 1,3-диоксанов, содержащих ^урановый, фрагмент., ..

Шло установлено,.что в реакции .фурфурялиданацетона о-форма-линш а гексане в. присутствии катлонообменной смолы. КУ-2 при 60 °С за 16.часов образутся:5^1вдроксшйвтглфу1фурилиденацвтон-. (29), 5-метоюиметил$ур$урилиденацадон (30),. 2^ацетил-гЗ-(5-метоксшетил-2--фурил)-пропенол. (31) ,.5^цетил^-4-(5ч1етшссииаз!ил-2-фурал)-1,3-да-. океан (32) и афнр (29~а). Наиболее* информативным. мегодош.в. уотанов-.. лении строения и состава продуктов оказался метод хроыатомасс-опект-роыетрвд, .По. данным.хроматоыасс-лпектрометрии продукты (29-32) образуются в следующем, мольном .соотношении'85:2ill: 2 соответственно. С учетом качественного х количественного, -состава продуктов реакции .оле-фина (4) о техническим формалином,fx образование можно представить следующей схемой:

^Усн=снсси3 + НОНгс/рУсН=СНССНз

Л—-________________________'------------------ ,--------29

о V

сн3ссн=сн-^Усн2

P.Qn

k

о

^ 9,

=СНССН3-|

15 __ о

гсн,осн2/^Усн=с-ссн3

СН,ь)Н

о

30

_ С0СН3

СН3ОСНгЧЗтЛ зг 0

.....Подученные результаты показывают, что несмотря на наличие двойной связи в молекуле фурфуращценацетона, наиболее реакционноспособ-ным по отношению.к гндроксдметильному катиону является пятое положр-ние фурзиового кольца, и пероначально протекает электрофильноа замещение атома водорода, на гидроксиметилышй остаток о образованием продукта (29). На высокую реакционную способность пятого.'положения фура-нового' кольца также указывает наличие 5-ыетоксиметилфурфурилиДенаце-тона (30)образование которого, очевидно, происходит в результате атаки"пятого положения ^¡уранового -цикла метоксиметкльным катионом, генерируемым в.реакционной смеси из следов метанола в техническом формалине через стадию образования неустойчивого полуацеталя

С Из он * снго сн3осн2он " сн3оснгон СН50СЪ

Реакция электрофпльного. .присоединения па двойной связи протекаем .после замещения водорода . в пятом положении, фуранового кольт. Образующийся при .этом промежуточный карбкатион .может стабилизироваться по двум направлениям:, с..отщеплением протона и. образованием ненасыщенного спирта или-присоединением, второй молекулы формалъде-^ гида с образованием 5-ацетил-4-(5-датоксиметил-2-фурил)-1,3-диокса~ на (32) (реакция Принса)::

о

/Г\ + II +сн2 о 3' снрснА0ГСНСНССН,-^ 32

шн

Можно было ожидать, .что в этих вторичных превращениях, должен . активно -участвовать й-гчдрокоиметилфурфтри^шденаде',.ин (29). Однако, продуктов электрофильного присоединения о его участием' обнаружено не было..

. . В то .же. время здачит-.львая часть б-1ВДфоксшматш1фу-р$урилиден-.. ацетона раохо^ етоя в. иаучешшх условиях в межмолекулярной дегидратации о образованием простого эфира: О

& ВДС/"\СН*=СН?С^ —СНзс сн^сн-О-сн,) о

..... О- 26 ...... \ ¿¿а 0 ■■■ 'к

... Важдо.отметить, .что.образующиеся продукты присоединения явля-т

ются результатом .8лекгр<х*№П>нойатаки в . ^-положение бокогэй цепи фуранового кольца в.олефинах (4,5). Предпочтительность атаки- положения ю») оревненню сх......оС - положением также вытекает из сопоставления результатов квантово-химичеоких расчетов электронной плотности сС-л ^-положений.

..фурфу-ргщденэхидацетаг.^б) о формальдегидом реагирует во многом

"аналогично 4урйпшиденацат.ону.(4)..Иа продуктов .реакции были выделе-< .. . . ны 5-гидрсщоиметил$|грфур1лидена5шлацвтат (33) ^ 5-метоксиметилфурйгрил-

иденэтилацетат (34), ненасыщенный опирт (35)' и его метиловый эфир

(36): " •

О О

ф-сн^снсосм+що^ МОН,С-^УСН=снсос2Н5

/су-г г>н5с0мгс43-сн=с-с0сан5" 35 Н»}он• 0 ¿Мн

Представляется очевидным, ч?о продукты (33), (34) я (35) получаются аналогично, соединениям. (29), (30). и (31).

В продуктах реакции фурфуршшданэтилацётата (5) с фохмальдеги-дсяд отсутствуют соеддаения 1,3-диоксановой структуры, зато появляет-

оя ыатиловый эфир ненасыщенного ошрта (36). благодаря реакция. 5-ыетоксифурфу ждидэнатилацетата о мет окоиыетильным ка тионом:

н3сонгс~0-сн=снсос2н5 + сн2осн3->

-* Н3С0НаС-О-СН-СН-С0С2Н5 (35)

СНгОСНз '.....

По соотношению продуктов реакции можно судить о-рещоселвктив-нооти реакции фурфурилидвиатилацетага (5) о формальдегидом. Соединения образуются в. следующем соотношении - 33:34:35:36*92:2:5:1. Как видно, и в атом с лучае. вл ектрофшпьное замещение с участием свободного пятого положения уранового кольца значительно преваяжргвя над. електрофильным присоединением к:. . ¿я^/ . непред ельноцу. карбонильному фрагменту боковой цешипагероцикличеакого соединения.

Таким образом, ..вдектрофилыша частицы преимущеотвенно участвуют в. реакции-ароматического ..занесения в пятом положении фуранового кольца, а присоединение протекает по ^ - положении ненасыщенной боковой цепи фуранового кольца.

4. (ШТЕЗ /V- (2'^УР5УШ)-2-К-1,3-СКаЗОетоиШСАН(В

С целью разработки методов синтеза А/-> замощенных 1,3«-окоазо-дидинов и „,3-тетрегядроокоаэинов, содержащих а боковой цепи фура-, новое кольцо, была изучена возможность получения фурфуридашноалка-, нолов на основе фурфурола и. легкодоступных/- и ^-аминоалканолов, а также конденоации /V- фурфуршшминоалканолов о карбонильными ' соединениями. . ,.....— ->-.

В результате проведениях исследований лредогажена. одадущая схема синтеза /V- фурфуршг-1,3-окоазох^-слоалканоа из легкодооаупшсс и производимых в промышленных масштабах фур®П 'ла, 2-аминоэтанола (37) и 3-аминопропанола <38):

о

18

Конденсацией фурфурола о ашноалканодаыи при О °С, в-течение I 0,5 часов с хорошими выходами были получены . /V- фурфуршшденами- -ноалканолы (39) и (40). Их восстановление /ИаВН4 в метаноле при 0 °0 до А/- фурфурилашшоалканолов. приводит к аминоспиртам (4Г) к (42) с высокими выходами. Циклизация /У-фурфуриламиноалканолов о ад^де-гвдащ при азеотропном-оздвдении .образующейся веды, .в присутствии КУ-2 (10 % от ыасон альдегида), при 60 °С, .в течение .5, часов легко приводит к образованию.. /V- фурфурил-2-Е-1,3-оксазолидинов и/У- фур-фурш1-2-В-1,3-тетрагидроокоазинов (43-48).

Выходы, промежуточных и конечных продуктов представлены в (табл. 4,5).•

.. Таблица .4 -

Выходы А/- фурфурилиденаминоалканолов и А/- фурфуряламино-алканолов.-0 ...-5.°С,-СНдШ.О.б.а-.

—. - . , 1______(_ __,'1 м1^г____I,-„с_______-____' 11т| "

Соединение ' " " ! Выход, %\ Соединение '' I Выход, %

80 <0КН^НСИ/НгОН 65 85 ^Сй^НСЗДС^ОН 70

Таблица 5

Выхода А/~ (2' - фурфурнл) -2-Е-1,3-оксазоциклоалканов. 50 °(\ С6Й6; 5 ч - ; ; '•" :

Соединение ! Выход, % I Соединение ! Выход, %

40

30

ф-СКг*?1 80 €^СиГ0>

Г0Уснг<О во О-СНг-к)

ОыФ^ 75 -Оч-О***:*

Выход окоаэолццЕШОв выше, чем соответствующих тетрагпдроокса-венов (табл.. 5), что ло-видаыому, связано о образованием в первом случае'г! олее енаргетнчески выгода ого шеотичленного переходного состояния по сравнению о оемичленным во втором о луча е. .

....... Выхода 2-5-1,3-окоазощшгаалканов уменьшаются в оледугацем

ряду альдегддов: CBgO > .CgHgCHO, > Л^.СдНуСНО

... Ио-видаыому, эво связано, о пространственными затруднениями, возникающими. при атаке А/- фурфуриламиноалканолов соответствующими карб катионами. .

Строение промежуточных и'конечных соединений подтверждено дан-Т 14

ными ЯМР ХН и С, Ш-спектроскопш. Причем данные ИК-спектров оказа-лиоь весьма информативными при установлении отроения .продуктов. •.'. • ..... Для /V- фурфуралиденаминопропаиола наблюдаются яь-готы поглощения, .связанные о колебаниями. Щ-груташ, C/V . - группы и фуранового кольца. В ИК спектра V- фурфуриламинооропанола исчезает полоса поглощения C=N группы и наблвдается .изменение формы и одвиг полосы поглощения в облаоти 3400 см~*. Иакоимум.пивд полооы поглощения в ИК опектре /V- фурёуршшденаминоцропанолоа приходится на область 3350 см""*, а э восстановленном продукта маковдум пика сдвинут в область. 3200 см"*. Полосы поглощения OvV и Ш. груш отоутотвуют в спектре /V- фурфурил-1гЗ-тетрагвдрооксазЕна.

Таким образом,, разработанные метода синтеза могут быть использованы дая . получения широкого ряда /V- фурфурил-2-R-I,З-оксацгасло-алканов о различными функциональными группами, исходя из доступного сырья.

5. ЕЗАШОДЕЙСШЕ СЛОЕНЫХ ЭМРОВ 5-ЕРСМО- И 5-НИГРСФУРАН--2-КАРБОНСВН КИСЛОТ С АМЖОАЖШОЛАШ •

С целью получения /V- ут/рил-1,3-оксазоциклоалканов нами была изучена возможность получения /V- фуралашноалканолов в реакции нуклеофнльного ароматического замещения брома ила нитрогрушш в

сложных вфирах 5-тбромо- и 5-нитроф5гран-2-карбоновых киолот на остаток аминоалканола (моноэтаноламина,. 3-ашшопропанол )........... .

. Установлено, что при взаимодейотвш эфиров. аамещенных фуранкар-боновых кислот (49-52) о аыиноалкааоламн в полярных растворителях (ДМСО, даФА,. метанол, гекс^метапол), в присутствии КОН, при комнатной температур , в течение 3 часов образуются гадроксиалкилаывды 5-бромо- и 5-«итрофуряя-2-ка"рбоновш: кислот, а не продукты нуклеофиль-ного замещения атома брома или штгрогрунш:

х/>СМ + ЩЩ(СЦ )п С И2СН К^СУфШН/Щ^Ои

зз Л.Ч>)$Ч лЧ и &...5В-

ЧЬ Х-Ьг 2 =ОСИя /1-0

50 Х^дг .^оегНг Ц

51 X щ.т ^Ог.пЧ

Шестикратный избыток аминоалканола и увеличение времени в реакции до 36 чаоов также не привели к нуклеофильноцу замещению ¡брома И/У02.

Попытки циклизации окоиалкиламидов 5-замещенных фуран-2~карбо-новых кислот о формалином, в бензоле, в присутствии КУ-2, в течение 6 чаоов, при 50 °0, не привели к ожидаемым гетероциклическим продуктам. •

Отроение соединений (55-58) доказано методами ЯМР 13С, ИК-спект-роскопии и маос-опектршетрш. Выхода продуктов (55-58) приведены в (табл. 6).

Таблица 6

Выходы продуктов (55-68) в реакции сложных эфиров 5-бромо-и 5-нитрофуран-2-карбоаовых кислот с аминоопиргами. 25 °С, ДМСО, 3 ч

Исходное соединение "1 Продукт реакции 1 Выход, % к

I 12 ! 3

5г/^\с(0)0СНз. бг/ЦУстнщщан эо

Зг/~^С(ОШНСН2СН2ОН 89

Продолжение табл. 6ч

" 2 \ 3

ос2ъ щфштюфк*! 75

бг-О

аг -СУ аоющ йг-ГЛ. с (отщснгщом

щ/^У С(0)6щ Щ-С^У ШМЩЩЩОН

84 6?

65

ж Выход указан в (%) он 1 орэтЕческого.

Конверсия по эфиру ~ 100 %,

Таким образом, полученные результаты показывают, чэо в отличие от эфяров п-шгробензойной н пароброыобензоЗной кислот, вступающих в реамию нуклаофзльного ароматического замещения о а.'пиоалхшно-лами, зфпры 5-брсмо- и 5-нагро$тран-2-1шрбоновнх кислот в эту реакция в аналогичных у плозиях не вступают. Реакция протекает по карбоксильной группе о замещением алкокенгрутда на 2- или 3-ищроксиалкил-аминильный остаток и образованием соответствующих гидрокояалкялг я-доз б-замещенннх-йгран-2-карбоновых киолое-.

По-ввдимому., алкоксиЕарбонильшя .грдпша-ЗО. втором полонаник 'Ву-ранового кольца ^анеа ^ф$ектпвно..ак;гивпруег &тсм брома иди нитро^ группу в пятом положении* .по. сравнение о эффектом активации, таких групп, находящихся в первом и четвертом положениях бензольного коль«

ца.

22 - . .

Известно, что взашодейогвие .литиевых оодей 2-Бгб-аитро-1,3-диоксанов с замещенными нитробензолами приводит к .образованию1! об-. ответствующих 2-В-5-арил-5-нитро-1,3-диоксанов о вдоокиьш выходами.

Нами была предпринята,попытка изучения. реакции- нуклеофильного а рома тичеакого.замещения меаду сложными эфирами Б-бромо- и б-нитро-фуран-2-карбонсшх кислот.....

. Однако, как было установлено, даже.такие .сильные нуклеофиль-ные агенты, .как литиевые соли 2-^В-в-нитро-Х,3-диоксанов не вступают в аналогачных-уоловиях-в .реакцию нуклвофольного-ароматического замещения с эфирами 5-броыо- и 5-нитро-2-карбоновых киолот.

6. КОНДЕНСАЦИЯ ФУРФУРОЛА СО СПИРТАМИ

Известно, что ацетали фурфурола обладают повышенной роототи-мулирующей.активностью, ...

.О целью поиска- ноши. аффективных.рострегуляторов .была проведена конденсация фурфурола о глицерином, ленгазритритом, этанолом, бутанолоы, /V- фениламиноэтанолоы и получены соответствующе ацетали. СИ,ОН

„ Опт™- П

Осно » ж«

Vх уНОНаС^СНдОН

(Щ - * Ь / \ Г 'о

63 о] 60

Соединения.(59^63) обравуются о высокими выходами. Их строе-

Г 13

¡шй поцтнерздено данными ЯКР и *0.

- 23

7. ПУТИ ПРАКТИЧЕСКОГО ШКИЬЗШАНВД НАУЧНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

. .... В райках комплексно! научно-технической.програамы "Реактив" Ииниот^отва.науки,.высшей.вдоан-К технической политики Рооски раз работало.0 лабораторных матодик синтаэа новых реактивов, кохорпе внесены в Единый рееотр закавнах реактивов я .переданы на вавод "Уфароактив" для организациилроизводотва. По заказуЭОЗ "Уфареакгит?" наработана и переданн 20 реактивов, оинтезированных в ходе исследований. .

. .. В результате проведенных испытаний установлено, что рад синтезированных продуктов проявляют .биологическую активность г 2-С з'-фу-рил)-1,3-диоксациклоалваны, А/-<2-н&урфурил).-Х,3-оксазол1щшш и их. производные - фунтициднут г роотсищулирующуп активность, а /У- фур-фурилиденалканоламины - гербяцидаую активнооть.

ВЫВОДЫ

• "I. Нуклеофильное прясоадинэшге активных СН-кислот: 2-нитропро-пана; 5-нптро-1,3-диокоана вг алгашгаргаптаповк фурфпялпденацетону и фурфурилиденэтплацетату, катализируемое сопряженными основаниями в среде ЛШ. при 20...25 °0 протекает регаоселапстивно по <х~ поло- : женив боковой цепи фгранового кольца а образованием новых С-С и С-5 связей тгооответотвуюгщх фураноодержапшх нктроооедннений, 1,3-тг'т>о-днокоанйв и сульфидов..........

2. Гетероциклические амины: шпериднн, морфолин в Л),Ш при 20...30 °0 оелективно присоединяются по сС- положению боковой цепи фуранового кольца, о образованием новой С-Ы связи и фурансодержа-щнх /V- замещенных гетероциклических'аминов. Реакция является обратимой и автокаталитечеокой.--------

3. В условиях гомолктичеокого присоединения гекоил- в гшггил-неряаптанов к фурфурилидеиацегону и фурфурвлиденэтилацетаау при 130 °0 в присутствии ПТБ образуются сульфиды,представляющие собой смеоь изомерных продуктов присоединения алкялмеркаптанов в «"-

или в - положения боковой цепи фуранового кольца. Преимущественно образуются сС - изомеры.

4. Двойная связь боковой цепи в фурфурилидеяацетоне и фурфурил-иденэтилацетате неактивна в реакцй' электртфитаного" присоединения.

Генерируемые в присутствии кислотных катализаторов электрофильные

частицы: гидрокоииетильные н метоксиметильные ионы карбения замещают атом водорода в пятом положении Мураново.о кольца, ^еакция по двойной овяаи боковой цепи .¿уранового кодьца протекает в /> - положение пооле замещения пятого полокедая фуранового кольца.

5. Анализ продуктов вуклеофалъного, радикального и электрофиль-ного приооединения к актиотрованным олефинам показывает, что при пе-шгоде от нуклеофаиьшх через радикальные к злектрофильным атакующим чаотицам реакционная опособность /> - пояснения по сравнению о

■ ос- положением яепредаяьной боковой цепи фурфуршгчденацетона я фурфпгяллденэтилацетага возрастает.

6. Дредаояенкае схемы синтеза N- фурфурил-I.3-тетрагидроокоа-зинов и /V- фурфурал-1,3-оксазолидинов восстанавлением фурилазоме-тинов и последующей конденсацией фурфуриламиноалканолов с альдегидами moi<ур служить удобным методом получения А/- фурфурял-2-В-*!,3-ок-сазоцикяоалканов о различными функциональными группами (Б).

7. Взаимодействие активированных ароматических оубстратов -олоиных вффов 5-брсмо- л 5-нитрофуран-2-карбоновых киолот о моно-втаноламином и З-аминопропанолом проводит к амидам соответствующих киолот, а не к продуктам нуцлеофильного замещения атома брома или нитрогрупш на шдрокодалншиминилт.ннй остаток, как в случае эфиров п-бромо- и п-нитрскЗензоаных кислот.

8. Разработаны методы синтеза циклических ацеталей, 1,3-окса-золидинов, I,3-теграгидрооксазинов и других циклических аминов, содержащих фурановое кольцо в боковой цеди. Найдено, что 2-(2^фурил)-1,3-диокоащклоалканы, N -(2^-фурфурил)-1,3-окоазолиданы и их производные проявляют повышенную ростотимулирующую и фунгицидную актив-нооть, а /V- фуййурилиденалканаяамины - гербицидцую активность.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

1. Сатарова P.M., Макаава P.M., Зорин В.В. Синтез биологически активных веществ на основе олефиноа фуранового ряда // Тез. докл. Реоцубл. конф. "Современные проблемы синтеза биологически активных веществ и биотехнологии". - 7фа. - 1990. - С. 42.

2. Родин А.П., Сафаров И.М., Сафарова Г.М., Макаеза P.M., Зорин В.В. Присоединение фор/альдегида к олефинам фуранового ряда // Тез. докл. 17 Всесоюзного совещания по химическим реактивам. - Баку. -1991. - С. 104. v

3. Сафарова Г.М.- Реакции сопркаенаого присоединения гетероциклических аминов к непредельным соединениями фуранового ряда // Тез.

докл. Республ. конф. 2имия, нефтехимия, нефтепереработка. -

Уфа. - 1991. - С.9.

4. Сафарова Г.М,, Сафаров U.U., Мэкаев: Р.Ы., Зорин В.В. Синтез /V- (2-^урфурйл)-2-Е-1,3-ок0азоцнклоалканов // Тез. догся. иежвзг, конф. "Карбонильные соединения в синтезе гатероциклов",-Саратов. - 1992. - С. 93.

5. Сафарова Г.М., Ыакаева P.M., Зорин В.В. Синтез биологически активных соединений на основе фурфурола // Тез. докл. ■ ХШШ науч.-техн. конф. студентов, аонираятов и молодых ученых Башкирии "Вклад молодежи Башкирии в решение комплексных программ нефти и газа". - Уфа. - 1992. - С. 15.

6. Родин А.П., Сафарова Г.М., Макаева P.Ii., Зорин В.В., Караганов P.A. Реакции радикального и оопряяенного полярного присоединения тиолов к непредельным соединениям фуранозого ряда/ ЖОрХ, - 1992. - Т. 28. Вып. 3. - 0. 545-R48.

Соискатель •

Г.Ы.Сафарова