1,2,3,4-тетразин-1,3-диоксиды, аннелированные 1,2,3-триазольным кольцом: синтез и свойства тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ им. Н.Д. ЗЕЛИНСКОГО РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

на правах рукописи

-Х-ЧД

ВОРОНИН

АЛЕКСЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

1,2,3,4-ТЕТРАЗИН-1,3-ДИОКСИДЫ, АННЕЛИРОВАННЫЕ 1,2,3-ТРИА30ЛЬНЫМ КОЛЬЦОМ: СИНТЕЗ И СВОЙСТВА

02.00.03 — Органическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Москва - 2014

2 2 МАЛ 2014

005548574

Работа выполнена в Лаборатории химии нитросоединений Федерального государственного бюджетного учреждения науки Институт органической химии им. Н. Д. Зелинского Российской академии наук

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

Ведущая организация:

Чураков Александр Михайлович -

доктор химических наук, профессор

Бабаев Евгений Вениаминович —

доктор химических наук, профессор кафедры органической химии

Химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, вед.н.с.

Зюзин Игорь Николаевич - кандидат химических наук, Лаборатория термодинамики высокотемпературных процессов ИПХФ РАН, с.н.с.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

профессионального образования

«Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева»

Защита состоится 17 июня 2014 года, в 11 часов на заседании Диссертационного совета Д 002.222.01 при Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институт органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН по адресу: 119991, Москва, Ленинский проспект, 47, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН и на сайте aid.ioc.ac.ru.

Автореферат разослан 12 мая 2014 г.

Ваш отзыв в двух экземплярах, заверенный гербовой печатью, просим направлять по адресу: 119991, Москва, Ленинский проспект, 47, ученому секретарю Диссертационного совета ИОХ РАН.

Ученый секретарь Диссертационного совета Д 002.222.01 при ИОХ РАН

доктор химических наук

Л. А. Родиновская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Одной из актуальных проблем современной химии энергоемких веществ является конструирование соединений с высоким содержанием азота и оптимальным кислородным балансом. 1,2,3,4-Тетразин-1,3-диоксиды (ТДО) -новый перспективный "строительный блок" для создания полиазот-кислородных высокоэнергетических соединений. В нашей лаборатории был разработан общий синтетический подход к аннелированным ТДО 3, включающий нитрование ароматических соединений 1, содержащих в соседних положениях амино- и треот-бутил-МУО-азоксигруппы, и циклизацию образовавшихся нитраминов 2 с помощью различных (например, нитрующих или ацетилирующих) реагентов. Предполагается, что механизм замыкания ТДО-цикла включает образование промежуточного иона оксодиазония [ИЧ^НЧ=0]+. Используя этот подход, ранее был получен ряд ТДО, аннелированных шестичленными циклами.

О

NO,

О 4

N

"~n-no2

Н

О ♦

N

"N=N=0

• Bu1

О

-К

I

N

ТДО, аннелированные пятичленными гетероциклами, на сегодняшний день практически не изучены (известен лишь [1,2,5]оксадиазоло[3,4-е][1,2,3,4]тетразин-4,6-диоксид). В то же время ТДО, сконденсированные с фуроксановым, 1,2,3-триазольным и 1,2,3-триазол-1-оксидным ядрами, могут представлять значительный интерес как мощные энергоемкие вещества. В связи с этим разработка способов синтеза этих ТДО является актуальной задачей.

Исходными соединениями для получения ТДО являются фуроксаны, 1,2,3-триазолы и 1,2,3-триазол-1-оксиды, содержащие амино- и mpem-Qymn-NNO-азоксигруппы в соседних положениях. Разработка методов синтеза этих гетероциклов представляет собой самостоятельную сложную задачу.

Также составной частью работы является исследование реакционной способности иона оксодиазония на гетероциклах, содержащих экзоциклический TV-оксидный атом кислорода, т.к. a priori не было уверенности в том, что ион оксодиазония сохранит свою способность к участию во внутримолекулярной циклизации в соединениях такого типа.

Актуальным и важным является вопрос взаимосвязи термической стабильности и химической структуры сопряженных полиазотных циклов.

В соответствии с вышесказанным, основными целями настоящей работы являются:

• поиск подходов к синтезу ТДО, аннелированных фуроксановым, 1,2,3-триазольным и 1,2,3-триазол-1-оксидными циклами

• исследование химических свойств полученных аннелированных ТДО, изучение их термической стабильности, а также взаимосвязи стабильности с их структурой

• разработка методов синтеза исходных соединений, а именно, фуроксанов, 1,2,3-триазолов и 1,2,3-триазол-1-оксидов, содержащих в соседних положениях амино- и /??/>е/и-бутил-МУО-азоксигруппы

• исследование возможности генерации иона оксодиазония на гетероциклах, содержащих экзоциклический //-оксидный атом кислорода.

Научная новизна и практическая ценность диссертации. Разработаны методы синтеза 1,2,3,4-тетразин-1,3-диоксидов, аннелированных 1,2,3-триазольным и 1,2,3-триазол-1-оксидным ядрами с различным положением алкильных и арильных заместителей в 1,2,3-триазольных циклах, которые являются представителями новых гетероциклических систем.

Изучены реакции алкилирования 1-гидрокси-1Я-[1,2,3]триазоло-[4,5-е][1,2,3,4]тетразин-5,7-диоксида 4. Установлено, что алкилирование диазосоединениями, а также алкилирование А§-соли ТДО 4 алкилгалогенидами приводят преимущественно к образованию О-алкилированных продуктов. Напротив, реакция ТДО 4 с метилвинилкетоном или с системой реагентов Ви|0П/СРзС02Н/Н2304 приводит к7У(1)-алкилированным соединениям.

Разработан новый двухстадийный метод дезоксигенирования ТДО 4, приводящий к образованию Ш-[1,2,3]триазоло[4,5-е][1,2,3,4]-тетразин-4,6-диоксида 5.

Показано, что реакции ТДО 5 с диазосоединениями, а также его А§-соли с алкилгалогенидами протекает не избирательно с образованием всех трёх возможных //-изомеров с алкильными заместителями в 1,2,3-триазольном цикле.

Разработан новый подход к синтезу различных Л'-гстероциклов (фуроксанов, 1,2,3-триазолов и 1,2,3-триазол-1-оксидов), содержащих амино- и трет-бутип-ЫЫО-азоксигруппы в соседних положениях. Этот подход заключается в "передаче по принципу эстафетной палочки" уже сформированной /иреш-бутил-МУО-азоксигруппы от доступного амино(/ире/и-бутил-Л'Л'0-азокси)фуразана к целевым Л^-гетероциклам.

Разработан метод синтеза 3-амино-4-(/ире/и-бутил-Л'Ж?-азокси)фуроксана, изучена его изомеризация в 4-амино-3-(/ирет-бутил-ЛгЛгО-азокси)фуроксан. На примере 4-ацетамидо-3-(тре/я-бутил-./УМ?-азокси)фуроксана впервые показана возможность участия азоксигруппы в перегруппировке Боултона-Катрицкого с последовательным образованием 3-[(/и/?е/и-бутил-ММ?-азокси)(нитро)метил]-5-метил-1,2,4-оксадиазола и 4-ацетамидо-2-(/я/?ет-бутил)-5-нитро-2#-1,2,3-триазола.

Разработан метод синтеза 2-алкил-4-амиио-5-(»?ре«г-бутил-Л7УО-азокси)-2//-1,2,3-триазол-1-оксидов реакцией амино(яг/?е/н-бутил-МУО-азокси)фуроксана с алкиламинами. Восстановлением этих продуктов получены 2-алкил-4-амино-5-(/ире/гг-бутил-Л?АГ0-азокси)-2Я-1,2,3-триазолам.

Разработаны методы синтеза 1-арил-5-амино-4-(/?грет-бутил-Л'ЛГ0-азокси)- и 4-амино-5-(/ире/я-бутил-А'Л'0-азокси)-2-фенил-2Я-1,2,3-триазолов из {трет-бутил-А7\'0-азокси)ацстонитрила.

Впервые получены фуроксаны с первичной нитраминной группой. Данные нитрамины охарактеризованы в виде О- и ТУ-метильных производных, а также Ыа- и >1Н4-солей. На примере циклизации 4-(нитрамино)-3-фенилфурксана в фуроксано [3,4-с]циннолин-5-А^-оксид подтверждено образование иона оксодиазония [Я-И=М=0]+ на фуроксановом цикле с дистальным (относительно нитраминной группы) расположением экзоциклического УУ-оксидного атома кислорода. В то же время показано, что в случае, когда нитраминная группа и экзоциклический А'-оксидный атома кислорода фуроксанового кольца находятся в соседних положениях, ион оксодиазония теряет способность к внутримолекулярной циклизации.

Публикации и апробация работы. По результатам работы опубликовано 6 научных статей и 4 тезиса докладов на Всероссийской конференции «Химия нитросоединений и родственных азот-кислородных систем» (Москва, 2009 г.), Всероссийской научно-технической конференции «Успехи в специальной химии и химической технологии» (Москва, 2010 г.), Всероссийской конференции, посвященной памяти В.В. Бахирева, «Химия, технология и применение высокоэнергетических соединений» (Бийск, 2011 г.) и 9 Международном конгрессе молодых ученых по химии и химической технологии (Москва, 2013 г.).

Структура и объем диссертации. Материал диссертации изложен на 166 страницах и включает 133 схемы, 28 таблиц, 15 рисунков. Работа состоит из введения, обзора литературы, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов и списка литературы. Библиографический список включает 144 наименований. Литературный обзор посвящен известным способам синтеза

4(5)-амино-1,2,3-триазолов и 4(5)-амино-1,2,3-триазол-1-оксидов.

Автор выражает глубокую благодарность к.х.н. Ю. А. Стреленко и к.х.н. М. И. Стручковой за съёмку спектров ЯМР, к.х.н. Ю. В. Ивановой и к.х.н. В. А. Королеву за съемку масс-спектров, сотрудникам Лаборатории рентгеноструктурных исследований ИНЭОС РАН д.х.н. К. А. Лысенко и к.х.н. И. В. Федянину за выполнение рентгеноструктурных анализов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Обсуждение результатов работы состоит из четырёх частей. Первая часть посвящена синтезу аннелированных 1,2,3,4-тетразин-1,3-диоксидов (ТДО) с помощью синтетического подхода I, который заключается в формировании ТДО цикла на триазолах, содержащих в соседних положениях амино- и трет-Ъутп-ЫЫО-азоксигруппы.

Синтетический подход I

О

Р N-4

Ви'Ы=Ы ЫН2 О-М'

м — м

Во второй части описан синтез аннелированных 1,2,3,4-тетразин-1,3-диоксидов с использованием синтетического подхода II, который включает трансформацию заместителей в уже сформированной триазоло-тетразиновой системе.

Синтетический подход II

О О

/ У

М—N

// \\ \N

О—N N 0^1 N

-- УАл

N N

В третьей части обсуждается термическая стабильность и её связь со структурой новых триазолотетразинов (ТТ). В четвёртой части рассматриваются спектральные характеристики синтезированных продуктов.

А. СИНТЕЗ АННЕЛИРОВАННЫХ 1,2,3,4-ТЕТРАЗИН-1,З ДИОКСИДОВ.

ПЕРВЫЙ СИНТЕТИЧЕСКИЙ ПОДХОД

Нашей изначальной задачей был поиск путей синтеза 1,2,3,4-тетразин-1,3-диоксидов, аннелированных фукросановым, 1,2,3-триазольным или 1,2,3-триазол-1-оксидными кольцами. Все возможные комбинации аннелирования 1,2,3,4-тетразин-1,3-диоксидного (ТДО) цикла представлены в таблице 1. В таблице также представлены предшественники этих соединений.

Для успешного выполнения намеченных целей было необходимо предварительно решить следующие задачи: 1) изучить реакционную способность иона оксодиазония на модельных гетероциклах с экзоциклическим Л'-оксидным атомом кислорода; 2) разработать методы получения исходных амино^ире/и-бутил-УУМ?-азокси)фуроксанов, 1,2,3-триазолов и 1,2,3-триазол-1-оксидов, что является сложной самостоятельной задачей.

Таблица 1. Аннелированные 1,2,3,4-тетразин-1,3-диоксиды и соответствующие им исходные соединения

Аннелированные 1,2,3,4-тетразин-1,3-диоксиды 0 / N-N >, ч\ О-И N И 0 0 / N-N N)ЧN / N О 0 / N-N О о 0—N N N

Исходные соединения 0 Ви'№=^ NN2 И о/о 0 / Bu,N=N NN2 мУ^м / N 0 0 , / N

А.1. Синтез гетероциклов, содержащих амино- и

(/и/7е/и-бутил-ЛгМ?-азокси)груииы в соседних положениях

А.1.1. Генерация иона оксодиазония на модельных фуроксанах

В качестве модельных соединений для исследования реакционной способности иона оксодиазония на гетероциклах с экзоцикпическим //-оксидным атомом кислорода были выбраны 3-(нитрамино)-4-фенилфуроксан 1а, 4-(нитрамино)-3-фенилфуроксан 1Ь и соответствующие О-метилированные нитрамины 2а и 2Ь. Соединения ряда фенилфуроксана удобны как модели для исследования, поскольку мы можем получить оба изомера с различным положением //-оксидных атомов кислорода.

О-Ме О-Ме

РИ NN-N02 Р>1 NN-N02 Р\ РИ N=Nч

1а 1Ь 2а 2Ь

А.1.1.1. Синтез модельных соединений

Нитрование 4-амино-З-фенилфуроксана За нитрующей системой I ШОз/М1 ЫЧОзЛ ЬО приводит к 4-нитрамино-З-фенилфуроксану 1а с выходом 76%. Ранее нитрамины фуроксанового ряда не были известны. В твердом виде при комнатной температуре, а также в эфирном растворе нитрамин 1а нестабилен. Взаимодействие эфирных растворов нитрамина 1а и диазометана приводит к смеси соответствующих О- и //-метальных соединений 2а и 4а в соотношении 6 : 4 (ЯМР 'Н). Реакция эфирного раствора 1а с метанольным раствором ЫаОН дает стабильную Ыа-соль 5а.

З-Нитрамино-4-фенилфуроксан 1Ь получали аналогичным способом - нитрованием З-амино-4-фенилфуроксана ЗЬ. Соотношение О- и //-метальных соединений 2Ь и 4Ь,

полученных при взаимодействии нитрамина 1Ь с диазометаном, равно 6 : 5 (ЯМР 'Н). Обработка метанольного раствора 1Ь (ЫШЬСОз даёт стабильную ЫШ-соль 5Ь.

О-Ме

Ph

N=N

Ph NH2

w %'N

О

3a,b

Ph HN-N02

W %'N

О

1a, b

w

О

2a, b

Ph N-N02 M*

w %'N

О

5a,b

Me

Ph N-N02

w %'N

о

4a, b

/: la, IINO3/NII4NO3/H2O = 7 : 2 : 1, 10 °C, 1 ч; lb, HNO3/NH4NO3/H2O = 75 : 18 : 7, -5—0 °C, Зч; ii: CH2N2 в Et20, EtiO; iii: 5a, NaOH в MeOH, EtiO, -10 °C; 5b, (ЫН^гСОз, MeOH, 0 °C.

A.l.1.2. Генерация иона оксодиазония из iV-иитроамииа la. Синтез [1,2,5]оксадиазоло[3,4-с]циннолин-1,5-диоксида

Механизмы генерации иона оксодиазония из нитраминов с помощью, например, нитрующих или ацетилирующих реагентов, а также из О-алкильнных нитраминов при реакции с кислотами Бренстеда или Льюиса подробно описаны в работах, выполненных ранее в нашей лаборатории.

На примере нитрамина 1а, получаемого in situ нитрованием аминофуроксана За системой реагентов HNO3/H2SO4/AC2O, нами показано, что ион оксодиазония успешно генерируется на фуроксановом ядре с дистальным (относительно аминной группы) расположением экзоциклического /^-оксидного атома кислорода и вступает во внутримолекулярную реакцию электрофильного ароматического замещения с образованием [1,2,5]оксадиазоло[3,4-с]циннолин-1,5-диоксида 6а. К образованию циннолин-Л^-оксида 6а также приводит взаимодействие О-метшшрованного нитрамина 2а с 93%-ной H2SO4.

Ph

NH,

// W

-VN

За

Ph HN-NO2

W

-N

О 1а

О-Ме

Ph

11 IX

W

N=N

2а

o'VN

А'

-H2S04

Яг

o-VN

6а

i: IiN03/Ac20/H2S04, 5—10 °C, 10 мин, 72%; ii: 93%-ная H2SO4, 25 °C, 10 мин, 75%.

А.1.1.3. Генерация иона оксодиазония из Л^-нитроамина 1Ь

При нитровании аминофурокеана ЗЬ системой реагентов НЫОз/НгЗО^АсгО наблюдается образование нитрамина (контроль ТСХ), однако в дальнейшем вместо ожидаемого циннолина 6Ь образуется азосоединение 7 (выход 31%), строение которого доказано встречным синтезом.

Реакция О-метилированного нитрамина 2Ь с ШБС^ (25 °С, 10 мин) вместо ожидаемого циннолина 6Ь даёт 2-(гидроксиимино)-2-фенилацетонитрил 8 с выходом 64%.

ОМе

РИ

NN2

Р|1 NN-N02

// \\

// \\ N.

О 1ь

РИ

он 8

/: ШОз (1 экв.) / АсгО, 93%-ная №804 (2 экв.) / АсгО, 5-10 °С, 10 мин;

И: 93%-ная Ь^О-ц 25 °С, 10 мин.

Поскольку образование азосоединения 7 из нитрамина 1Ь происходит в тех же условиях, в которых из нитрамина 1а генерируется ион оксодиазония А', можно предположить, что соответствующий катион А" генерируется и из нитрамина 1Ь. Резкое отличие в реакционной способности этих катионов можно объяснить тем, что катион А" находится в конформации, стабилизированной внутримолекулярным ионным взаимодействием. Эта конформация затрудняет внутримолекулярную реакцию катиона с фенильным кольцом, которая приводила бы к циннолин-Л'-оксиду, и в то же время не мешает межмолекулярным реакциям.

и

И 4 о

о

С большой долей вероятности аналогичная ситуация будет наблюдаться и в случае 1,2,3-триазол-1-оксидов с соседним расположением аминогруппы и экзоциклического Д'-оксидного атома кислорода.

а нн2

м^ы-,

n

К N=N=0 n

А.1.2. Синтез исходных фуроксанов, 1,2,3-триазолов и 1,2,3-триазол-1-оксидов

Результатом исследований, рассмотренных в предыдущей главе, стало сокращение количества соединений, которые можно рассматривать как исходные для получения аннелированных 1,2,3,4-тетразин-1,3-диоксидов. Оставшиеся соединения представлены в таблице 2, которые и стали нашими целевыми структурами.

Таблица 2.1,2,3,4-Тетразин-1,3-диоксиды и соответствующие им исходные амино(/я/7еот-бутил-ЛгЛ'0-азокси)гетероциклы

Целевые аннелированные 1,2,3,4-тетразин-1,3-диоксиды О / N-N О— И О / N-N // О О—N N О м' О / N-N О—N N N

Исходные соединения О Bu^N=N ЫН2 И О Bu,N=N NN2 г,—1 О м' О / Ви'Ы^ МН2 N

Метод введения тре/и-бутил-АТУО-азоксигруппы группы, который нашёл наибольшее практическое применение в нашей лаборатории - метод Ковачича -заключается в реакции нитрозосоединений с Л^Л^-дибром(/ире/я-бутил)амином. Ранее этот метод был успешно использован для синтеза 3-амино-4-(/ире/я-бутил-ЛЖ>-азокси)фуразана 9.

О

-~

N. ^ N. ^

О О

9

Однако применить данный метод непосредственно в ряду фуроксана, 1,2,3-триазола или 1,2,3-триазол-1-оксида не представлялось возможным, поскольку соответствующие нитрозофуроксан и нитрозо-1,2,3-триазол-1-оксиды не известны, а нитрозо-1,2,3-триазолы труднодоступны.

Учитывая вышесказанное, перед нами стояла необходимость разработать новые подходы к синтезу исходных соединений. Для решения этой задачи нами найдено решение, суть которого заключается в "передаче по принципу эстафетной палочки" уже сформированной тре/я-бутил-МЮ-азоксигруппы от фуразана 9 к соответствующим фуроксану 11а, 1,2,3-триазол-1-оксидам 12 и 1,2,3-триазолам 13,15 и 16. Данный подход позволил получать целевые продукты из доступного фуразана 9, а также избавил нас от необходимости синтеза нитрозосоединений, предшественников соединений 10-16, в каждом конкретном случае. Общий план получения этих продуктов показан на схеме.

о . /

Ви ж2

ын2

А.1.2.1. Синтез амино(/ире/и-бутил-ЛгДг<3-азокси)фуроксанов и их ацетильных производных. Перегруппировка Боултона-Катрицкого

Синтез 3-амино-4-(/и/>ет-бутил-Л^М?-азокси)фуроксана 11а осуществлён в три стадии. На первой стадии проведено диазотирование соединения 9 избытком №N02 в смеси АсОН^гО, при этом образуется Ыа-соль оксима 10а, подкисление которой даёт оксим 10Ь.

Кипячение раствора оксима 10Ь в МеОН с 4-х кратным избытком МЬОН'НСЛ в присутствии экв. количества ЫаНСОз приводит к глиоксиму 17 с выходом 85%. Окисление этого глиоксима бромом в водной НС1 даёт практически чистый 3-аминофуроксан 11а.

О 0

Р Р1„<м=м Ви'М=г/ ЫНг

Ви'М=М МН2 , \ ^ у<\ Ви'М=М N

Г\ " ы" ШГ N N ~ ТГ1

МуМ ом он он

д М = N3(103)—|н+ 17 11а

э м = н(юь)

/: ЫаКЮг (2.3 экв.), АсОНЖзО 2:1, 71%; и: N№0111101 (4 экв.), ИаНСОз (4 экв.), МеОН, 85%; Ш: Вгз (1 экв.), НС1 (водн.), 66%.

Изомеризация фуроксанов 11а 11Ь начинается уже при комнатной температуре. Равновесие достигается при кипячении фуроксанов в полярном растворителе (МеСЫ, ЕЮАс) за 10—15 мин. Содержание изомера 11а в равновесной смеси -80%. Изомеризация при 25 °С в диоксане-сЬ протекает - за 13 ч, равновесная смесь содержит 75% 4-аминоизомера 11а.

о о

BulN=N 1ЧН2 NH2

)Ы )Ы

NN NN

О' о О" О'

11а 11Ь

Ацетильное производное аминофуроксана 18Ь, также как и сам аминофуроксан lib, представляет интерес как исходное соединение для получения 1,2,3,4-тетразин-1,3-диоксидов. Ацетилирование аминофуроксана 11а легко проходит в среде АсгО в присутствии каталитических количеств H2SO4. Равновесие 18а 18Ь

устанавливается через 1—2 ч кипячения в растворителе (EtOAc, MeCN). Индивидуальные изомеры 18а и 18Ь были выделены хроматографически. При комнатной температуре изомеризация не происходит.

В процессе изучения изомеризации 18а i? 18b было обнаружено, что при длительном нагревании в реакционной массе накапливался оксодиазол 19. Дальнейшее нагревание приводило к трансформации оксадиазола 19 в 1,2,3-триазол-1-оксид 20.

оу

о О N=NBu* 02N NHAc

' Bu'N=N NHAc д Bu'N=N NHAc д 02N-( д

113 — W — W — Vk — o-n'n-n

18a 18b 19 20

i: АсгО, 0.05 экв. H2SO4, 25 °C, 90%.

Перегруппировка оксадиазола 19 в 1,2,3-триазол-1-оксид 20 также протекает в д х дх водной щелочи при 20 °С. Превращения 18Ь 19 и 19 -*

а^^Л м-—

в, 'I 7 —► в/ J! У 20 можно отнести к перегруппировкам Боултона-D^ HZ DH Z „ „

Катрицкого. Это первый пример перегруппировок такого

типа с участием азоксигруппы.

А.1.2.2. Синтез амино(/ире/я-бутил-Л7У0-азокси)-1,2,3-триазолов и амино(трет-бутил-Л'А'0-азоксн)-1,2,3-триазол-1-оксидов

А.1.2.2.1. Синтез 2-алкил-1,2,3-триазол-1-оксидов 12

2-Алкил-4-амино-5-(тре»1-бутил-АВД>азокси)-2//-1,2,3-триазол-1-оксиды 12а-е получены реакцией фуроксана 11с первичными аминами в растворе МеОН. Лучше всего реакция протекает с ВиКНг (выход lid ~70%). В случае MeNHj, EtNH2, Pr'Nbb и B11NH2 выходы 1,2,3-триазол-1-оксидов 12а-с,е составляют 30%, 34%, 35% и 12% соответственно. Метод имеет ограничения - нам не удалось получить данным способом 1,2,3-триазол-1-оксиды с арильными, бензильными заместителями в N(2) положении, а также незамещенный 1,2,3-триазол-1-оксид.

о о о

, f , > , f

Bu N=N NH2 Bu N=N NH, rnh, Bu'N=N NH2

W¿ . \_/ ¿ 2 . \_/

M rs u "vv

N. ,N MeOH N. ,N

О О О О^ N

R

11а 11Ь 12а-е

R = Me (a), Et (b), Pr¡ (с), Bu' (d), Bu (e)

Изомеризация фуроксана 11 проходит сравнительно быстро, что, видимо, обусловлено повышенной устойчивостью промежуточной динитрозоэтиленовой

структуры 11с, нитрозогрупп.

стабилизированной сопряжением вицинальных амино-

° ВиЧ р Bu'N=N NH2 n~n._,NH2

~ 0=NN=0

o x0

Bu'.

° H > * H.+ N=N ,N~H

- И n

O-N N=0

Bu'x H

N=N N-H

- - w+n

O-N N=0

11а 11с

В процессе реакции первичных аминов с фуроксаном 11 формально амин мог бы вступать во взаимодействие как с одним из циклических изомеров 11а или lib, так и с открытой формой 11с, которая присутствует в растворе в некотором количестве. Последний вариант реакции представляется нам более вероятным.

На схеме показано, что характер сопряжения в открытой форме 11с обуславливает различную электрофильность нитрозогрупп. Нитрозогруппа, которая находится у того же атома углерода, что и аминогруппа, обладает большей электрофильностью, чем соседняя. Соответственно, амин реагирует именно с этой нитрозогруппой, образуя азосоединение D, которое циклизуется в 1,2,3-триазол-1-оксид 12. Такое предположение объясняет, почему в реакции образуется только один изомер 1,2,3-триазол-1-оксида.

Bu'N=N NH2

и

11а

Bu N=N NH2 -

O-N N=0

11с

RNH,

О

Bu'N=N NH,

n W 0=N N=N

Bu'N=N NH2

• w

^N. ,N O N R 12

Триазолоксид 12d в соляной кислоте или CF3CO2H легко элиминирует /и/?е/и-бутильную группу с образованием 1-гидрокси-1,2,3-триазола 21.

Реакция 1-гидрокси-1,2,3-триазола 21 с диазометаном приводит к О-метилированному продукту 23. Этот же продукт является основным в реакции Na-соли триазолоксида 22 с диметилсульфатом, а А'-алкилирование по атому N(2) наблюдается лишь в незначительной степени.

0 0 О о

' ' ' >

ButN=N ИН, Ви NN0 /ипм// Ви'Ы=Ы МН, Ви^=Ы ЫН2

и — м н ♦ и

N но N Ме° N О

о' N N |иеи N о

В"' 21 (М=Н) —, м „ Ме

124 22(М=Ыа)—1МЭ2С°3 23 12а

/': 21, СНг№ в Е120, МеСЫ, 5-10 °С, 5 мин, (85% 23); и: 22, \iC2S04, ацетон, 25 °С, 4 ч, (48% 23, 5% 12а).

А.1.2.2.2. Синтез 2-Ы-1,2,3-триазолов 13 и 15

Восстановлением 1,2,3-триазол-1 -оксидов 12а,с,й гранулированным цинком в среде ЕЮН/АсОН получены 4-амино-2-алкил-5-(/яре/и-бутил-Л'ЛгО-азокси)-1,2,3-триазолы 13а-с. В качестве побочных продуктов образуются азосоединения 24а-с. Вследствие этого, 1,2,3-триазол 13с получается с выходом 48%, а 1,2,3-триазолы 13а,Ь удалось выделить лишь с выходами 30 и 23% соответственно.

О О

В1ЛМ=М NN2 В1А|=М N142 BulN=N ЫН2

И Л. И + И

О N N N

I I

К К К

12а,с,с) 13а-с 24а-с

Я = Ме (12а,13а,24а), Рг1 (12с,13Ь,24Ь), Ви1 (12(1,13с,24с)

Для синтеза 2-фенил-1,2,3-триазола 15, в качестве исходного соединения, использовался (/и/;ет-бутил-МУ0-азокси)ацетопитрил 14, метод получения которого был недавно разработан в нашей лаборатории.

Соединение 14 легко вступает в реакцию с фенилдиазоний хлоридом, давая с хорошим выходом (82%) гидразон 25. Реакция этого гидразона с избытком МШОН-НСЛ в присутствие основания при 35 °С даёт аминоглиоксим 25 с выходом 88%.

Нагревание (150 °С) аминоглиоксима 26 с избытком АсСЖа в ДМФА даёт целевой 2-фенил-1,2,3-триазол 15 с выходом 25%. Соединение 15 можно получать с выходом 28% напрямую из гидразона 26, перемешивая его при 150 °С в ДМФА в присутствии ЫН2ОН-НС1 и АсСЖа.

П Nc+ cf ?

♦ I дгПМа Bu'N=N^CN й Bu N=N NH2 Bu> + X AcONa . T —---W

N Г И ЕЮН/Н20 ^N N. ,N

Ц, JJ PhHN \/ us N

^ \ n / l

14 25 ^ У X Ph

Bu'N=N NH2 15

И

N N~OH NHPh 26

i: NH2OH-HCl (3 экв), ЫаНСОз (3 экв), MeOH, 35 °C, 3 ч, 88%; ii: AcONa (3 экв), ДМФА, 150 °C, 30 мин, 25%; ш: NHzOH HCl (3 экв), AcONa (6 экв), ДМФА, 150 °С, 30 мин, 28%.

А.1.2.2.3. Синтез 1-арил-1,2,3-триазолов 16

5-Амино-1-арил-4-(/п/?ет-бутил-Л7Л?-азокси)-1#-1,2,3-триазолы 16а,b получены с хорошим выходом реакцией (огре/?г-бутил-ЛгЛ'0-азокси)ацстонитрила 14 с арилазидами 27а,b в ацетонитриле в присутствие эквимольного количества ДБУ.

о о

Ы.^СП ♦ АгМз ДБУ. ^^^

Ar = Ph(a),/j-NO,Ph(b) N-4N'N^Ar

14 27а,b 16a,b

А.2. Синтез 1,2,3,4-тетразин-1,3-диоксидов, аннелированных 1,2,3-триазольным, 1,2,3- трназол-1-оксидным и фуроксановым циклами

Нами найдено, что препаративно наиболее удобным способом для замыкания 1,2,3,4-тетразин-1,3-диоксидного цикла (ТДО) в случае 1,2,3-триазолов и 1,2,3-триазол-1-оксидов оказалось использование системы реагентов HNO3/H2SO4/AC2O. Оптимально брать не менее 2 молей H2SO4 на моль HNO3. Время реакции обычно составляет 1 2 ч, выходы продуктов -60%.

А.2.1 Синтез 1,2,3,4-тетразин-1,3-диоксидов, аннелированных 1,2,3-триазол-1-оксидным циклом

Циклизация 1-гидрокси-1,2,3-триазола 21 с помощью системы реагентов HNO3/H2SO4/AC2O даёт родоначальника гидрокси-триазолотетразинов (ТТ) -1-гидрокси-1Я-1,2,3-триазол-1,2,3,4-тетразин-1,3-диоксид 28 с выходом 61%.

О

О '

/ N-N

Bu'N=N NH2 HN03:H2S04 O~N' ~N

W 1 : 2 )=<

HO'N-n'-N Ac20 HO-n-n"n

21 28

Аналогичным способом с хорошими выходами получены ТТ 29а-с с первичной и вторичной алкильными группами.

Ви'^Ы мн2

НЫ03: Н2Э04 1 2

г^-ы о-м' Чм

И

г

к

АСгО

И

12а-с 29а-с

Я = Ме (а), Е1 (Ь), Рг1 (с)

При проведении циклизации аминотриазола 12(1 (Я = В и') в этих условиях (АсгО, НЫ0з/Н2504 = 1 : 2) в основном образуется ТТ 28, не содержащий /яре/и-бутильного заместителя (45%). Минорным продуктом реакции является ТТ 30, содержащий /-Ви-группу в положении N(3) триазольного цикла. Структура этого соединения подтверждена рентгеноструктурными исследованиями (рис. 1).

О

Р Ы-м

И

NN03, Н2304 1 : X

Ас20

28

О

6 5/

Ы-М 4

'N1 г.)=(3а

N.. ,N1-1 N з 2

Ви'

30

31

Рис. 1. Структура ТТ 30 по данным РСА.

Изменение мольного отношения Н28С>4 (1 -МО экв) практически не влияет ни на выход ТТ 28, ни на выход ТТ 30 (табл. 3). Время реакции увеличивается незначительно. Ситуация драматически изменяется, когда для циклизации было взято 0.5 экв ШБО^ В данном случае выход ТТ 28 уменьшается до 35%, ТТ 30 не образуется вовсе, и появляется диазокетон (ДК) 31. Структура этого соединения подтверждена рентгеноструктурными исследованиями (рис. 2).

Таблица 3. Циклизация 1,2,3-триазол-1-оксида 15(1 Количество Время НгБО.), экв реакции, ч

Выход ТТ 28, % Выход ТТ 30, % Выход ДК 31,%

0.5 3 35 0 30

1 2 45 7 0

2 1.5 45 8 0

10 0.5 45 10 0

Если для циклизации в данных условиях (АсгО, НКОз / 1Ь8С>4 = 1 : 0.5) был взят 1-гидрокси-1,2,3-триазол 21, то в качестве основного продукта образовывался диазокетон 31 (выход 60%), а соответствующий ТТ 28 был выделен лишь в следовых количествах.

НО Чм 21

ныо3, Н250„

1 : 0.5 Ас20

Оч N2

М

31

Предположительно, механизм образования диазокетона 31 включает стадию образования бицикла Е, дальнейшие превращения которого через интермедиат Р приводят к продукту 31. Ранее реакции такого типа с участием шре/?г-бутилазоксигруппы известны не были, а диазокетон 31 - это первый пример диазокетонов 1,2,3-триазольного ряда.

1ЧН2

О у Ви' 12с]

Ви'М=Ы НМ

И

Ви1

О

он о А

" О N Ви1^-}-^{

КО

Ж

о -ы

м

К = Ас или Н

Оч Ы2

АсО'"-^

31

А.2.2 Синтез 1,2,3,4-тетразин-1,3-диоксндов, аннелированных 1,2,3-триазолым циклом

Циклизация 1,2,3-триазолов 13а-с и 15 в стандартных условиях (АсгО, НЫОз/НгЗОд = 1 : 2, 1 ч) с хорошими выходами даёт ТТ 32а-с и 33.

О

О '

/ 1М-М

Ви'Ы=Ы ЫН2 НШ3, Н2304 0-м" 'ы

К и

1 I

К 6

13а-с, 15 32а-с, 33

Я = Ме (13а, 32а), Рг' (13Ь, 32Ь), Ви' (13с, 32с), РИ (15, 33)

В случае, когда циклизацию проводили в этих условиях с 1-фенил-1,2,3-триазолом 16а, то помимо ТТ 34а образовывался (-10%) о-нитрофенил-1,2,3-триазол 35.

Поэтому целесообразным представляется проведение реакции в системе с меньшим количеством ШБСЫ (АсгО, ШМОз/НгЗСи =1 : 1). В данном случае время реакции увеличивается до 3 ч, однако побочный продукт 35 практически не образуется.

О

м-г/ о

Ви'^ N42 НМОз. н2зо4 о-м" Ви'^Ы мн2

М I_1jl м ♦ BUN-Nw

N XJ

%-N-Ph дС2о N--N-N-ph N

16a 34a 02n

35

TT 34b образуется при циклизации 1 -(дг-нитрофепил)-1,2,3-триазола 16b в стандартных условиях (Ас20, HNO3 / H2SO4 = 1 : 2, 1 ч) с выходом 49%.

о

о /

/ N-N

Bu'N=N NH2 hno3, H2S04 о—n" "n

X 1 : 2. M

N-VN~""<\\ Ac20 NO

N i>N02 N -Q^

16b 34b

Синтез 1#-[1,2,3]триазоло[4,5-е][1,2,3,4]тетразин-4,6-диоксида 36, а также его метальных производных 37 и 38 рассмотрен в главе Б.З.

Р Р Р

N-N N-N N—N

o-n" 4n o-n' o-n" vn

M MM

NVNH Me'N.N,N NVN-Me

36 37 38

A.2.3. Изучение возможности синтеза 1,2,3,4-тетразин-1,3-диоксида, аинелироваиного фуроксаиовым циклом

Замыкание равновесной смеси, содержащей -25% фуроксана lib, системой реагентов HNO3/H2SO4/AC2O не приводит к ТДО, аннелированному фуроксановым циклом. При этом с выходом 8% образуется фуразантетразиндиоксид 40. Попытка получить фуроксан 39 из соединения 18Ь с системой реагентов HNO3/H2SO4/AC2O также не удалась.

о /

О О о

/ , * _у ^ , '

Ви'Ы=М ЫН2 Ви ЫН2 39 ^ Ви'^Ы МНАс

У~?С 0 /Ы

\ N / / V*

лл1. м-ы У ...

11а 11Ь ^ 18Ь

И Vм

40

Смесь натриевых солей нитраминофуроксанов 18с и 18(1, при взаимодействии с системой ШБО^АсгО в течение 1.5 ч при 15-20 °С привела к ФТДО 40 с выходом 25%.

о

о о о О

N4, МН2 , Ви,Ы=М NN02 NN02 ,, О-Ы' 'К|

И — И — Н И — И

11а 11Ь 18с 18с! 40

г. 1) НЫОз/НгБСи (1:1)/МсСЫ, - 5 °С, 1 ч, 2) КагСОз/МеОН; И: НгБО^АсзО, 15-20 °С, 1.5 ч.

Б. СИНТЕЗ АННЕЛИРОВАННЫХ 1,2,3,4-ТЕТРАЗИН-1,3-ДИОКСИДОВ. ВТОРОЙ СИНТЕТИЧЕСКИЙ ПОДХОД

Поскольку прямым замыканием ТДО-цикла (синтетический подход I) нам удалось получить не все из намеченных целевых соединений (см. табл. 2), было разработано несколько методик, которые мы объединили в группу "синтетический подход II". Этот подход включает введение заместителей в уже сформированную триазоло-тетразиновую систему, а также замену одних заместителей на другие.

Синтетический подход II

О О

/ / N-N N-N

0^1 N О—N N

N N

Б.1. К- и Ag- соли 1-гидрокси-1,2,3-триазоло-1,2,3,4-тетразин-1,3-диоксида

Реакцией ТТ 28 с МеОН раствором эквимольного количества КОН получена К-соль 41, а с водным А8>ч'0з - Ац-соль 42.

о о

/ /

Ы-Ы

л|" / ;/ О—м" \

)=(—)=(

НО'^"" "о-М^ММ

28 41,42

М = К (41), А§ (42) КОН (1 экв), МеОН ; и: А§Шз(1экв), Н20

Б.2. Алкилирование 1-гидрокси-1,2,3-триазоло-1,2,3,4-тетразин-1,3-диоксида

Метилирование ТТ 28 диазометаном приводит к получению О-метильного продукта 43а (71%). Метилирование А§-соли 42 иодистым метилом в ацетонитриле также даёт ТТ 43а (85%). Положение метальной группы в ТТ 43а подтверждено встречным синтезом.

О 0 0

/ / /

N-14 м-Ы ы-м

о—^ сн2м2 ^Ч)"1 сн31 о—м"_"м

нсг-ф. ЕЮАс 'сНзСМ Ад*

28 43а 42

Реакция ТТ 28 с диазоацетоном в сухом МеСЫ в присутствии ВБз^гО также проходит по О-атому 1,2,3-триазол-1-оксидного цикла. ТТ 43Ь получается с выходом 75%. В отсутствие ГЗРз ■ 1 'Л2О реакция не идёт. Направление реакции Ag-coли 42 с бромацетоном или а-бромацетофеноном не изменяется — образуются О-продукты 43Ь и 43с с выходами 83% и 60%, соответственно.

о о о

М-М О М-М о м_ьа

НО'%"" ВРзЕ'2° Р = СНз,РЬ Ад*

N

28 43Ь (К=Ме) 42

43с (Р?=РИ)

Реакция ТТ 28 с метилвинилкетоном в растворе МсСЫ приводит к Л'-замещенному ТТ 44, однако при комнатной температуре реакция протекает очень медленно. Нами найдено, что добавление ВРз-Е1гО значительно ускоряет реакцию и ТТ 44 образуется с выходом 36%. Положение заместителя в ТТ 44 подтверждено спектрами ЯМР 'Н-|3С НМВС, в которых наблюдается спин-спиновое взаимодействие протонов На заместителя с атомом С(7а) бицикла.

о о

м-м' О м-Ц

о-ы" А. ^ о-ы"

нп-К ^ вр3а2о м м^/ ■/

Н0 N меСМ 0 N н>На ^

28 44

Б.З. Синтез 177-[1,2,3]триазоло[4,5-е][1,2,3,4]тетразин-4,6-диоксида 36 из О-замещенных ТТ 43

В процессе изучения химических свойств О-алкилированных ТТ 43а-с нами был найден способ получения ТТ 45, который заключается в обработке О-замещенных ТТ 43а-с сильным основанием (Е1зИ, МеОЫа) в растворе МеОН.

О Р Р

* / т

м-ы ы-ы

О-ы" "ы в- О-ы" ^ н+ о—N1' >1

м — ы — м

NN N

43а-с 45 36

Я = Н (43а), МеС(О) (43Ь), РЬС(О) (43с)

Механизм реакции, видимо, включает стадию отрыва протона с последующей ионной диссоциацией, приводящей к образованию аниона 45 и альдегида. Этот анион является настолько хорошо уходящей группой, что реакция легко проходит даже в случае 0-метшшрованного ТТ 43а.

О Р О

/ м-и (

В:, О-М N и О О-Ы N

? ^ \ !зн~ -л —" +

Г* К

45

Отметим, что примеры реакций дезоксигенирования гетероциклов, протекающие

по сходному механизму, описаны ранее в ряду 1-гидрокситетразола.

Таким образом, нами разработан метод дезоксигенирования гидрокси-

триазолотетразинов, протекающий по схеме:

О О О О

/ / / /

ы-ы N-N Ы-Ы N-1^

О^ы" 'N1 'Ы В: 0~м" 'N1 н+ О—Ы' ^

)=( — м — Ы — )=(

Также нами было найдено, что ТТ 36 образуется с выходом 89% при реакции О-метилыюго ТТ 43а с Na:S204 в 95% метиловом спирте при комнатной температуре. В препаративном отношении этот метод получения ТТ 36 наиболее удобный.

N-N N-N

l)Na2S2C>4

Me° N 2) H+ N

43a 36 (89%)

Б.4. К- и Ag- соли 1,2,3-триазоло-1,2,3,4-тетразин-1,3-диоксида

Реакция ТТ 36 с МеОН раствором эквимольного количества КОН даёт К-соль 48. Ag-Соль 49 получена при добавлении эквимолярного количества AgN03 к водному раствору ТТ 36.

О О

/ t N-N N-N

О—N" : ц O-N" "N

>=( w +

N.- ,NH NUNM

N N

36 48,49

M = К (48), Ag (49) i: КОН (1 экв), МеОН ; ii: AgN03 (1 экв), H20

Б.5. Алкилирование 1,2,3-триазоло-1,2,3,4-тетразин-1,3-диоксида

Взаимодействие соединения 36 с диазометаном приводит к образованию смеси трёх изомеров с соотношением 37 : 32а : 38 = 26 : 33 : 41 (ЯМР 'Н) с выходом 34%. Алкилирование Ag-соли 61 Mel в ацетонитриле также даёт смесь трёх изомеров в соотношении 37 : 32а : 38 = 14 : 56 : 30 (ЯМР 'Н) с выходом 83%. Соединения разделяли с помощью хроматографии. Для доказательства строения ТДО 37 и 38 использовали двумерную ЯМР спектроскопию (НМВС 'Н- 13С, HSQC 'H-I5N).

Р Р Р Р

N-N N-N N-N N-N N—N

O-n" °N CH,N, 0-N" °N O-N" °N O-N" "N rH , O-N" "N

)=( ^ + w + ^ ОЦ. w +

N^.NH Me-N.N,N N N NVN-Me N^N Ag

Me

36 37 32a 38 49

В. ТЕРМИЧЕСКАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ

Одной из задач данной работы было изучение термической стабильности полученных ТДО, а также выяснение взаимосвязи стабильности со структурой данных соединений. Термическая стабильность ТТ в основном оценивалась по поведению веществ при нагревании на столике Кофлера. Для ТТ 28 и 43а термическая стабильность была также изучена в изотермических (манометр Бурдона) и неизотермических условиях (ДСК).

Полученные нами триазолотетразины (ТТ) оказались термически более стабильными соединениями, чем фуразано-1,2,3,4-тетразин-1,3-диоксид 40, который начинает разлагаться при плавлении при 112 °С. Так наиболее близкие по строению хиноидные ТТ 32а-с и 33 плавятся с разложением в диапазоне ~150—240 °С. Наиболее устойчивым оказался ТТ 33 с фенильным заместителем (т. разл. 236 °С).

Самым неустойчивым из полученных соединений оказался ТТ 32с (R = Bu'). Возможно, это связано с низкой температурой плавления этого соединения (т.пл. 151-152 °С, температура начала разложения - 154 °С) и лабильности продукта в расплаве.

Термическая стабильность ТТ 29а-с, в которых ТДО цикл аннелированн 1,2,3-триазол-1-оксидным кольцом, выше, чем у бескислородных аналогов 32. Эти соединения плавятся с разложением в диапазоне 208—231 °С. В то же время, как О-замещеные ТТ 43а-с, так и Л'(1)-замещенные ТТ 30 (т. разл. 176—177 °С) и 44 (т. разл. 158—164 °С) несколько менее стабильны. Вероятно, первая стадия распада этих соединений предполагает не разрушение тетразин-1,3-диоксидного цикла как такового, а, например, реакции, включающие циклические переходные состояния с участием //-атомов алкильного заместителя или разрыв N-OR связи в ТТ 30, 43а-с и 44.

Неожиданным результатом оказалась относительно высокая стабильность незамещенных ТТ 28 (т.пл. 180-185 °С разл.) и ТТ 36 (т.пл. 163-173 °С разл.), содержащих кислый протон в своём составе. Обращает на себя внимание близкая стабильность Н-форм и соответствующих К-солей 41 (т. нач. разл. 192 °С) и 48 (т. нач. разл. 203 °С) и Ag-солей 42 (т. нач. разл. 197 °С) и 49 (т. нач. разл. 192 °С). По-видимому, температура -160-200 °С и характеризует устойчивость анионных гетероциклических систем соответствующих ТТ 28 и 36, причём кислый атом водорода не ухудшает стабильность.

Г. СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, ПОЛУЧЕННЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Для подтверждения структур новых соединений использовался комплекс физико-химических методов, включающий ЯМР 'H, 13С, 14N, 15N и ИК спектроскопию,

масс-спектрометрию (электронный удар и масс-спектрометрию высокого разрешения (HRMS)), рентгеноструктурный анализ (РСА), а также элементный анализ.

Проведено полное отнесение сигналов полученных 1,2,3,4-тетразин-1,3-диоксидов в спектрах ЯМР 'Н, |3С и частичное отнесение сигналов в спектрах ЯМР 14N и 15N. В спектрах ЯМР 13С наблюдается уширение сигнала углеродного атома С(7а), связанного с /V-оксидным фрагментом ТДО-цикла, вызванное спин-спиновым взаимодействием ядер ПС и 14N. Для установления положения //-заместителя в 1,2,3-триазольных и 1,2,3-триазол-1-оксидных циклах применялись специальные методики (INEPT, 'H-I5N HSQC, 'Н-13С НМВС, 'Н-13С HSQC).

В спектрах ЯМР ,3С всех триазол-1-оксидо-тетразинов сигнал атома С(7а), расположенного рядом с N—»0 фрагментом ТДО цикла, смещён в сильнопольную область, по сравнению с сигналом атома С(3а).

В спектрах ЯМР 14N в ацетоне-de или CDCh наблюдаются два узких сигнала атомов азота N—Ю фрагментов ТДО кольца в области 5 = -35 -60 м.д. Сильнопольный сигнал, проявляется в области 8 = -50 -61 м.д., а слабопольный в области J = -37 -43 м.д., причём сильнопольный сигнал (Avy, = 45—120 Гц), как правило в 2 раза шире, чем слабопольный (Avy, = 10—50 Гц). Такая картина очень похожа на ту, что наблюдается в случае ФТДО, для которого было выполнено полное отнесение сигналов атомов азота ТДО кольца с использованием меченых атомов 15N. В связи с этим мы отнесли более широкий сильнопольный сигнал атому N(5), а узкий сильнопольный сигнал атому N(7).

О

« 5/

г«,

O-N N

6(14N) = -53 м.д. 7,N-n\ (Av./,= 15 Гц); О—n" °N S(i5N) =-52.7 м.д.

О 5(l4N) = ^44 М.д. ' (Av^ = 100 Гц); м 6(15N) = -43.9 м.д.

2

n = 0, 1

выводы

1. Разработаны два подхода к синтезу 1,2,3,4-тегразии-1,3-диоксидов, аннелированных 1,2,3-триазольным и 1,2,3-триазол-1-оксидным ядрами. Первый подход заключается в формировании 1,2,3,4-тетразин-1,3-диоксидного кольца на гетероциклах, содержащих амино- и /«/»е/гг-бутил-А'А'О-азоксигрупшл в соседних положения, а второй включает трансформацию заместителей в уже сформированной триазоло-тетразиновой системе.

2. Разработаны методы дезоксигенирования 1 -гидрокси-1Я-[ 1,2,3]триазоло-[4,5-е][1,2,3,4]тетразин-5,7-диоксида, приводящие к образованию 1Я-[1,2,3]триазоло[4,5-е][1,2,3,4]-тетразин-4,6-диоксида.

3. Установлено, что алкилирование 1-гидрокси-1Я-[1,2,3]триазоло-[4,5-е][1,2,3,4]тетразин-5,7-диоксида приводит, в зависимости от реагентов, к образованию О- или Ы( 1 )-алкилированных продуктов.

4. Показано, что алкилирование 1Я-[1,2,3]триазоло[4,5-е][1,2,3,4]тетразин-4,6-диоксидов протекает неселективно с образованием всех трёх возможных А'-изомеров в 1,2,3-триазольном цикле.

5. Разработаны эффективные методы синтеза ряда гетероциклов, а именно фуроксанов, 1,2,3-триазолов и 1,2,3-триазол-1-оксидов, содержащих амино- и /и/>ет-бутил-//Ж>-азоксигруппы в соседних положения.

6. Получен первый диазокетон 1,2,3-триазольного ряда.

7. На примере превращений 4-ацетамидо-3-(ягре/«-бутил-Л^М?-азокси)фуроксана впервые показана возможность участия азоксигруппы в перегруппировке Боултона-Катрицкого.

8. Впервые получены фуроксаны с первичными нитраминными группами.

9. На примере циклизации 4-(нитрамино)-3-фенилфурксана в фуроксано-[3,4-с]циннолин-5-//-оксид подтверждено, что ион оксодиазония [К-К=Ы=0]+ на фуроксановом цикле с дистальным (относительно нитраминной группы) расположением экзоциклического //-оксидного атома кислорода, сохраняет способность к внутримолекулярным реакциям.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. В. П. Зеленое, А. А. Воронин, А. М. Чураков, М. С. Кленов, А. Ю. Стреленко, В. А. Тартаковский. Генерация ионов оксодиазония. Сообщение 3. Синтез

23

[1,2,5]оксадиазоло[3,4-с]циннолин-1,5-диоксидов // Изв. АН. Сер. хим., 2011, № 10, с. 2009-2013.

2. В. П. Зеленое, А. А. Воронин, А. М. Чураков, М. С. Кленов, А. Ю. Стреленко, В. А. Тартаковский. Генерация ионов оксодиазония. Сообщение 5. Синтез и реакционная способность 3-(^-нитроамино)-4-фенилфуроксана // Изв. АН. Сер. хим., 2012, № 2, с. 349-352.

3. В. П. Зеленов, А. А. Воронин, А. М. Чураков, Ю. А. Стреленко, М.И. Стручкова, В. А. Тартаковский. Амино(шре«г-бутил-АгЛгО-азокси)фуроксаны: синтез, изомеризация, перегруппировка //-ацетильных производных // Изв. АН. Сер. хим., 2013, № 1, с. 118-123.

4. В. П. Зеленов, А. А. Воронин, А. М. Чураков, Ю. А. Стреленко,

В. А. Тартаковский. Синтез и восстановление 2-алкил-4-амино-5-(отре/л-бутил-№УО-азокси)-2//-1,2,3-триазол-1 -оксидов // Изв. АН. Сер. хим., 2014, № 1, с. 123-129.

5. А. А. Воронин, В. П. Зеленов, А. М. Чураков, Ю. А. Стреленко,

В. А. Тартаковский. Алкилирование 1-гидрокси-1#-[1,2,3]триазоло [4,5-е][1,2,3,4]тетразин-5,7-диоксида // Изв. АН. Сер. хим., 2014, № 2, с. 475-479.

6. A. A. Voronin, V. P. Zelenov, А. М. Churakov, Yu. A. Strelenko, I. V. Fedyanirv V. A. Tartakovsky. Synthesis of 1,2,3,4-tetrazine 1,3-dioxides annulated with 1,2,3-triazoles and 1,2,3-triazole 1-oxides II Tetrahedron, 2014, № 18, p. 3018-3022.

7. В. П. Зеленов, А. А. Лобанова, А. А. Воронин, A. M. Чураков.. Синтез фуразано[3,4-с]циннолин-5-7^-оксида и его нитропроизводных // Тез. докл. Всеросс. конф. «Химия нитросоединений и родственных азот-кислородных систем», Москва, 2009, с. 93.

8. В. П. Зеленов, А. А. Воронин, М. С. Кленов, А. М. Чураков, В. А. Тартаковский. Генерация оксодиазоний-катиона, связанного с фуроксановым циклом // Труды Всеросс. научно-технической конф. «Успехи в специальной химии и химической технологии», Москва, 2010, с. 54.

9. В. П. Зеленов, А. А. Воронин, А. М. Чураков, В. А. Тартаковский. Синтез [1,2,3]триазоло[4,5е][1,2,3,4]тетразинтриоксидов и их некоторые реакции // Тез. докл. Всеросс. конф, посвященной памяти В.В. Бахирева, «Химия, технология и применение высокоэнергетических соединений», Бийск, 2011, с. 22-23.

10. А. В. Золиков, А. В. Буржава, С. П. Смирнов, В. П. Синдицкий, А. Б. Шереметев, В. П. Зеленов, А. А. Воронин, А. М. Чураков, "Термический распад производных 1,2,3,4-тетразин-4,6-ди-Ы,Ы-оксидов", Сб. научных трудов "Успехи в химии и химической технологии" РХТУ, 2013, XXVII, № 2, с. 110-118.

Заказ № 91-Р/04/2014 Подписано в печать 18.04.14 Тираж 140 экз. Усл. пл. 1,2

,4ООО "Цифровичок", тел. (495) 797-75-76 чЧ^УУ www.cfr.ru; е-таИ:ш/о@с/г.ги

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ им. Н.Д. ЗЕЛИНСКОГО РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

на правах рукописи

04201457369

ВОРОНИН

АЛЕКСЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

1,2,3,4-ТЕТРАЗИН-1,3-ДИОКСИДЫ, АННЕЛИРОВАННЫЕ 1,2,3-ТРИ АЗ О ЛЬНЫМ КОЛЬЦОМ: СИНТЕЗ И СВОЙСТВА

02.00.03 — Органическая химия

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата химических наук

Научный руководитель: Профессор, д.х.н., А. М. Чураков

Москва - 2014

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ...............................................................................................................................4

ВВЕДЕНИЕ........................................................................................................................................................5

I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР..........................................................................................................................7

1. Методы синтеза 4(5)-амино-1,2,3-триазолов и 4(5)-амино-1,2,3-триазол-1-оксидов.................................................7

1.1. Реакция цианометиленовых соединений с азидами.....................................................................................................7

1.2. Циклизация цианотриазенов и цианотриазен-1-оксидов...........................................................................................11

1.3. Реакция аминонитрофуроксанов с аминами................................................................................................................15

1.4. Взаимодействие этиленов с азидами............................................................................................................................17

1.5. Перегруппировки............................................................................................................................................................20

1.6. Циклизация азотистых производных 1,2-дикарбонильных соединений...................................................................23

2. Методы введения аминогруппы в сформированный гетероцикл...........................................................................25

2.1. Восстановление...............................................................................................................................................................25

2.2. Нуклеофильное замещение...........................................................................................................................................26

2.3. Перегруппировки производных карбоновых кислот...................................................................................................27

2.4. Другие способы получения амино-1,2,3-триазолов.....................................................................................................27

II. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.............................................................................................................29

1,2,3,4-ТЕТРАЗИН-1,3-ДИОКСИДЫ, АННЕЛИРОВАННЫЕ 1,2,3-ТРИА30ЛЬНЫМ И 1,2,3-ТРИАЗОЛ-1-ОКСИДНЫМ ЦИКЛАМИ.....................................................................................................29

А. СИНТЕЗ АННЕЛИРОВАННЫХ 1,2,3,4-ТЕТРАЗИН-1,3-ДИОКСИДОВ. ПЕРВЫЙ СИНТЕТИЧЕСКИЙ ПОДХОД......................................................................................................................29

А.1. СИНТЕЗ ГЕТЕРОЦИКЛОВ, СОДЕРЖАЩИХ АМИНО- И /прет-БУТИЛ-ШО-АЗОКСИГРУППЫ В СОСЕДНИХ ПОЛОЖЕНИЯХ..............................................................................................................................................................33

1. Генерация иона оксодиазония на модельных фуроксанах......................................................................................33

1.1. Синтез модельных соединений.....................................................................................................................................35

1.2. Генерация иона оксодиазония из А/-нитроамина 1а. Синтез [1,2,5]оксадиазоло[3/4-с]циннолин-1,5-диоксидов 37

1.3. Генерация иона оксодиазония из Л/-нитроамина 1Ь...................................................................................................41

2. Синтез исходных фуроксанов, 1,2,3-триазолов и 1,2,3-триазол-1-оксидов..............................................................44

2.1. Синтез амино(трет-бутил-Л/Л/0-азокси)фуроксанов и их ацетамидных производных. Перегруппировка Болутона-Катрицкого.............................................................................................................................................................47

2.2. Синтез амино(трет-бутил-Л/Л/0-азокси)-1,2,3-триазолов и амино(/г7рет-бутил-Л/Л/0-азокси)-1,2,3-триазол-1-оксидов...................................................................................................................................................................................53

2.2.1. Синтез 4-амино-2-алкил-5-(™рет-бутил-Л/Л/0-азокси)-1,2,3-триазол-1-оксидов, 4.амино-5-(/г7рет-бутил-

Л/Л/0-азокси)-1-гидрокси-1,2,3-триазола и его О-метильного проиводного................................................................53

2.2.2. Синтез 4-амино-2-алкил(фенил)-5-(трет-бутил-Л/Л/0-азокси)-1,2,3-триазолов...............................................57

2.2.3. Синтез 5-амино-1-арил-5-(трет-бутил-Л/Л/0-азокси)-1,2,3-триазолов..............................................................59

A.2. СИНТЕЗ 1,2,3,4-ТЕТРАЗИН-1,3-ДИОКСИДОВ, АННЕЛИРОВАННЫХ 1,2,3-ТРИАЗОЛЬНЫМ, 1,2,3-ТРИА30Л-1-ОКСИДНЫМ ЦИКЛАМИ................................................................................................................................................61

3.1. Синтез 1,2,3,4-тетразин-1,3-диоксидов, аннелированных 1,2,3-триазол-1-оксидным циклом...............................61

3.2. Синтез 1,2,3,4-тетразин-1,3-диоксидов, аннелированных 1,2,3-триазолым циклом...............................................69

3.3. Изучение возможности синтеза 1,2,3,4-тетразин-1,3-диоксида, аннелированного фуроксановым циклом.........71

Б. СИНТЕЗ АННЕЛИРОВАННЫХ 1,2,3,4-ТЕТРАЗИН-1,3-ДИОКСИДОВ. ВТОРОЙ СИНТЕТИЧЕСКИЙ ПОДХОД......................................................................................................................73

4.1. К и Ag соли 1-гидрокси-1,2/3-триазоло-1,2/3<4-тетразин-1,3-диоксида.....................................................................73

4.2. Алкилирование 1-гидрокси-1,2,3-триазоло-1,2,3,4-тетразин-1,3-диоксида..............................................................74

4.3. Синтез 1Н-[1,2,3]триазоло[4,5-е][1,2,3,4]тетразин-4,6-диоксида из О-замещенных соединений 46.....................77

4.4. К и Ag соли 1,2,3-триазоло-1,2,3,4-тетразин-1,3-диоксида..........................................................................................81

4.5. Алкилирование 1,2,3-триазоло-1,2,3,4-тетразин-1,3-диоксида..................................................................................82

B. ТЕРМИЧЕСКАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ........................................................................................................84

Г. СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, ПОЛУЧЕННЫХ СОЕДИНЕНИЙ...................................90

6.1. Спектроскопия ЯМР *Н, 13С, HN и 1SN......................................................................................................................90

6.1.1. Исходные соединения.................................................................................................................................................90

6.1.2.1,2,3,4-Тетразин-1,3-диоксиды...................................................................................................................................91

6.2. Рентгеноструктурный анализ...............................................................................................................................112

III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ......................................................................................................118

IV. ВЫВОДЫ................................................................................................................................................154

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ............................................................................................................................155

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ТДО - 1,2,3,4-тетразин-1,3-Диоксид ТТ - триазолотетразины ФЦО - фуроксанциннолин-ЛЧжсид ДК - диазоткетон

COSY - ^-'Н корреляционная спектроскопия

HSQC - ЯМР-эксперимент гетероядерной ('Н-13С) одноквантовой корреляции

НМВС - ЯМР-эксперимент гетероядерной ('Н-^С) корреляции через несколько связей

ESI - ионизация методом электрораспыления

NOE - ядерный эффект Оверхаузера

NOESY - спектроскопия ядерного эффекта Оверхаузера

«Хорошо. Взры... взрывчатый аспирин. Перхлорированный ацетилсалииилацид. Ерунда. А вот я, знаешь, открыл экзотермические взрывчатые вещества. Собственно, любое тело взрывчатое вещество. Вода... вода - взрывчатое вещество. Земля... и воздух - тоже взрывчатка. Перо, пух в перине взрывчатка. Ну, пока это имеет только теоретическое значение. И я открыл атомные взрывы. Я-я-я произвел альфа-взрыв. Все рас-распадается на по-положительные частицы. Термохимии не существует. Де-струк-ция. Деструктивная химия, вот что. Это грандиозная штука, Томеш, с чисто научной точки зрения. У меня дома есть такие таблицы... О, если б у меня были аппараты! Но у меня - только глаза... да руки... Вот погоди, я еще все напишу! »

К. Чапек, «Кракатит».

Одной из актуальных проблем современной химии энергоемких веществ является конструирование соединений с высоким содержанием азота и оптимальным кислородным балансом. 1,2,3,4-Тетразин-1,3-диоксиды (ТДО) - новый перспективный "строительный блок" для создания полиазот-кислородных высокоэнергетических соединений.1 В последнее время структуры, содержащие цикл ТДО в своём составе, стали привлекать повышенное внимание исследователей.2'3'4'5'6'7,8'9

В нашей лаборатории был разработан общий синтетический подход к аннелированным ТДО А (схема включающий нитрование ароматических соединений В, содержащих в соседних положениях амино- и те/?еот-бутил-,/УЖ}-азоксигруппы, и циклизацию образовавшихся нитраминов С с помощью нитрующих10, фосфорилирующих,10'11 сульфирующих12'13 или ацилирующих реагентов.13'14 Предполагается,10 что механизм замыкания ТДО-цикла (схема 1) включает промежуточный ион оксодиазония [К-Н=Ы=0]+. Используя этот подход, были получены ТДО, аннелированные бензольным,15 пиридиновым16 и фуразановым циклами.17'10

Схема 1

о

о *

N

"N-N02 Н

О

N

-м

0

1

в

Наиболее полно среди аннелированных ТДО изучены беизтетразин-1,3-ДИОксиды. Химии данных соединений в литературе посвящено порядка 25 научных статей. ТДО, аннелированные 5-ти членными гетероциклическими системами, практически не изучены (известен лишь [1,2,5]оксадиазоло[3,4-е][1,2,3,4]тетразин-4,6-диоксид (фуразанотетразиндиоксид, ФТДО)17). В то же время, ТДО Э, Е и Р, сконденсированные с фуроксановым, 1,2,3-триазол-1-оксидным и 1,2,3-триазольным ядрами, могут представлять значительный интерес как мощные энергоемкие вещества. В связи с этим поиск способов синтеза таких ТДО является актуальной задачей.

ООО / / /

Ы-Ы N1—N

/, ч\ I, ч\ /, ч\

О—N N О^Ы N О—N N

и ы

о 0 о

О Е Р

N1' N

Важным и интригующим является вопрос взаимосвязи термической стабильности и химической структуры сопряженных полиазотных циклов. Так, наиболее близкое по структуре известное соединение, в котором соединены 1,2,3,4-тетразиновый и триазольный циклы — 2-фенил-[1,2,3]триазоло[4,5-е][1,2,3,4]тетразин,18'19 является нестабильным и распадается уже при комнатной температуре. В то же время, сходный по строению фуразанотетразиндиоксид, плавится с разложением при 112 °С.17 Бензаннелированные ещё более стабильны (т. разл. 170—220 °С).

В соответствии с вышеизложенным, основными целями настоящей работы стали:

• поиск подходов к синтезу ТДО, аннелированных фуроксановым, 1,2,3-триазольным и 1,2,3-триазол-1-оксидными циклами.

• исследование химических свойств полученных ТДО, изучение их термической стабильности, а также взаимосвязи стабильности с их структурой.

Составными частями работы также являются следующие задачи:

• разработка методов синтеза исходных соединений, а именно, фуроксанов, 1,2,3-триазолов и 1,2,3-триазол-1-оксидов, содержащих в соседних положениях амино- и т/?ет-бутил-./УМ9-азоксигруппы.

• исследование реакционной способности иона оксодиазония на гетероциклах, содержащих экзоциклический атом кислорода, а именно, на фуроксанах.

I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Литературный обзор посвящен методам синтеза 4(5)-амино-1,2,3-триазолов и 4(5)-амино-1,2,3-триазол-1-оксидов и состоит из двух разделов. В первом разделе рассматриваются методы синтеза, в которых аминогруппа присутствует в исходном соединении или образуется одновременно с формированием 1,2,3-триазольного или 1,2,3-триазол-1-оксидного циклов. Второй раздел посвящен методам введения аминогруппы в уже сформированный гетероцикл.

Таким образом, литературный обзор связан с одним из основных этапов работы — синтезом исходных 4(5)-амино-1,2,3-триазолов и 4(5)-амино-1,2,3-триазол-1-оксидов.

1. Методы синтеза 4(5)-амино-1,2,3-триазолов и 4(5)-амино-1,2,3-триазол-1-

оксидов

1.1. Реакция цианометиленовых соединений с азидами

Впервые реакция фенилазида с соединениями, содержащими активный цианометиленовый фрагмент, приводящая к получению 5-амино-1,2,3-триазолов, была описана Димротом.20 Весомый вклад в развитие данного метода внесли работы Гувера и Дэя,21 Либера и соавт.,22 а также работы Дорноу и Хелберга.23 К достоинствам данного синтетического пути можно отнести: 1) широкий выбор исходных соединений, вступающих в реакцию, 2) в большинстве случаев умеренный или хороший выход целевых амино-1,2,3-триазолов 3) относительная простота синтеза (как правило, реакция проводится в кипящем спирте в присутствии основания). Среди недостатков стоит отметить: 1) лабильность как исходных соединений, так и продуктов реакции (5-амино-1-замещенные-1,2,3-триазолы относительно легко подвергаются перегруппировке Димрота, поэтому в некоторых случаях возникает необходимость скрупулёзного подбора условий синтеза), 2) ограниченная возможность использования фенилазидов с NO2 и CN заместителями в орто-положении, 3) невозможность получения других изомеров амино-1,2,3-триазолов.

Реакция представляет собой 1,3-циклоприсоединение, промотируемое основанием. Процесс протекает по несогласованному механизму и начинается с атаки аниона 1, генерируемый in situ в условиях синтеза, по электрофильному терминальному атому азота азидогруппы, что приводит к образованию триазена 2, который анионным центром внутримолекулярно атакует цианогруппу. Последующая изомеризация и протонирование имина 3 приводит к образованию аминотриазола 4 (схема 1.1).24

^СНгСЫ

-НВ

^СНСЫ

N

N К1 3

|_|+ Р?2 NN2

— к

4

Однако данный путь не является единственным, по которому может протекать процесс. В зависимости от исходных соединений механизм реакции может претерпевать изменения. Например, реакция цианоимидалоза 4 с активным цианометиленовым субстратом даёт соль бицикла 5, которая при обработке кислотой превращается в соответствующий 5-амино-1,2,3-триазол б.25 Механизм процесса представлен на схеме 1.2.

Схема 1.2

см

н^м

N3 Рм СМСНрСМ

,сн2см

.сн

N.

МиЛЬ"

^см

¿г-""

см

п

N ^ -

см

№

N11

ЪН'Хь .мн

Ыи: Н2М

N0

N4

СМ

14^

см

Н2М

Н /=

IX н

см

6 (35%)

см

н

N0

Н-4—N + нм=/ ^ к

см

1

N0

-К

Н2М-^ N К

5(61%)

В случае орто-замещенных арилазидов (N02, СИ, СООЯ), продуктами реакции являются трициклические структуры, образующиеся в результате внутримолекулярной атаки амидного

ЛА Л<4

аниона по электрофильному центру заместителя. ' '

Схема 1.3

Конденсацию цианометиленовых соединений с азидами в большинстве случаев проводят в спирте (МеОН, ЕЮН) при кипячении или при комнатной температуре, либо в полярном растворителе (ДМСО) при комнатной температуре или при небольшом нагревании (<50 °С). Более мягкий температурный режим выбирают в тех случаях, когда возможна перегруппировка Димрота получающихся амино-1,2,3-триазолов. В качестве основания приоритет отдаётся МеО№ или ЕЮЫа (если реакция проводится в спирте), либо К2СОз (в случае, если растворитель ДМСО). Также возможно использование таких систем, как ДМФА/КОН, ЕЮН/КОН, Ви1ОН/Ви1ОК, ТГФ/Ви1ОК, ДМФАЛ^зЫ, ЕЮН/ и др. Время реакции варьируется, в случае кипячения, от нескольких минут до нескольких часов; в случае, если синтез проводится при комнатной температуре, то длительность процедуры составляет от нескольких часов до нескольких суток. Как уже было отмечалось выше, выходы реакций обычно лежат в промежутке от умеренных до хороших.

Возможно использование соединений Я СНгСИ с различными заместителями И. , например, с такими как бензотиазольный,28 оксопиррольный,29 бензосульфанильный,30 оксадиазольный,31 тиазольный,32 нафтильный,33 этильный,34 триметилметиленсилильный,35 и др., однако наиболее часто используется соединения, в которых Я2 = РЬ (Аг), СОЫНг, СОгА1ку1, С1Ч.

Арилазиды, как правило, легко вступают в реакцию, давая с хорошими выходами целевой амино-1,2,3-триазол.22'23 Так, кипячение фенилазида в ЕЮН в присутствие ЕЮИа со "стандартными" нитрилами приводит к образованию целевых амино-1,2,3-триазол с выходами > 75% (см. табл. 1). Исключение составляет реакция с малононитрилом, однако изменение условий (замена растворителя и основания) позволяет поднять выход с 22% до 59%.

1

Таблица 1. Синтез 5-амино-4-замещенных-1-фенил-1,2,3-триазолов реакцией фенилазида со

«стандартными» метиленцианидами

Исходный нитрил Условия реакции Выход Литература

С1ЧСН2СОШ2 ЕЮН/ЕЮЫа/кипячение 88 23

СИСНгССШ ЕЮН/ЕЮНа/кипячение 79% 36

ЕЮН/ЕЮЫа/кипячение 22% 23

СЫСНгСЫ

0М80/К2С03/25 °С 59% 28

РЬСН2СЫ ЕЮН/ЕЮЫа/кипячеиие 99% 37

Реакции /ярет-бутилвинилазида и /?-стирилазида с СЫСНгССЖНг, ОГСН2С02Ме, РЬСНгСИ были изучены Л 'аббе и Хасснером.38 Было показано, что целевые амино-1,2,3-триазолы образуются с выходами от умеренных до хороших. Наилучший выход (91%) был получен, когда в качестве основания вместо МеСЖа в МеОН использовалься Ви*ОК в ТГФ. Также авторы

38 39

сообщают, ' что возможно использование /?-галогеназидов вместо соответствующих винилазидов.

Конденсация бензилазида с Я2СНгСК обычно используется в тех случаях, когда предполагается дальнейшее снятие бензильной защиты и получение незамещенного аминотриазола. В работе21 Гувера и Дэя показано, что в условиях ЕЮН/ЕЮЫа/кипячение с хорошим выходом (81%) удаётся получить продукт лишь при реакции данного азида с цианоацетамидом. В случае, когда И2 - СООЕ1:, СОСЖа выход не превышал 25%. Взаимодействие азида с малононитрилом в ЕЮН/ЕКЖа при комнатной температуре приводило к смеси этилимидатного (15%) и циано- (17%) производных соответствующего 5-амино-1,2,3-триазола. Реакция азида с фенилацетонитрилом в ТГФ в пристутсвии ВиЧЖ при 25 °С даёт 5-амино-1,2,3-триазол с 78% выходом.40 Коттрелом и соавт.41 были найдены более мягкие условия (ДМСО/К2СО3/25 °С), в которых 5-амино-1,2,3-триазолы получались с хорошими выходами (84% для Я2 = СОЫНг, РЬ; 48% для Я2 = СЫ). Удивительным оказался тот факт, что этил 2-цианоацетат не вступал в реакцию в данных условиях. Метод также эффективен (выходы 75—94%), когда в качестве исходного азида берётся не бензилазид, а его производные, замещенные по фенил