Азолиевые соли в синтезе производных азолинов тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

" ' ЙАЦЮНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії ім.Л.М.Литвиненка

Раєнко Генадій Федорович

УДК 547.78+547.79

АЗОЛІЄВІ СОЛІ В СИНТЕЗІ ПОХІДНИХ АЗОЛІНІВ

02.00.03-органічна хімія

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук

Донецьк-2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Інституті фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л.М.Литвиненка НАН України.

Науковий керівник : доктор хімічних наук, старший науковий співробітник Короткіх Микола Іванович,

Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії

ім. Л.М.Литвиненка НАН України,

провідний науковий співробітник відділу хімії азолів

Офіційні опоненти:

доктор хімічних наук, доцент Шпанько Ігор Васильович, Донецьки державний університет, професор кафедри органічної хімії

кандидат хімічних наук Смоляр Микола Миколайович, Інститут фізикс органічної хімії і вуглехімії ім. Л.М.Литвиненка НАН України, старши науковий співробітник відділу хімії азинів

Провідна установа: Харківський національний університет ім. В.Н.Каразін: кафедра органічної хімії. Міністерство освіти і науки України, м. Харків.

Захист відбудеться “ & ” 2000р о годині н

засіданні спеціалізованої вченої ради Д 11.216.01 в Інституті фізико-органічні хімії і вуглехімії ім.Л.М.Литвиненка НАН України (83114, м.Донецьк, вул. Р. Люксембург, 70)

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту фізико-органічної хімії і вуглехімії ім.Л.М.Литвиненка НАН України (83114, м. Донецьк, вул. Р. Люксембург, 70)

Автореферат розісланий “ <^~ ” 2000 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

Шендрик О.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність. Хімія азолінів є відносно маловивченою областю хімії :тероциклічних сполук. Способи синтезу похідних, зокрема, не заміщених в езоположенні (тобто в положенні між двома гетероатомами циклу) дуже бмежені, а самі сполуки цього ряду звичайно вельми лабільні при зберіганні. Ііж тим, такі системи становлять інтерес як потенційні лікарські речовини, одифікуючі домішки до полімерних матеріалів, ініціатори йонної поліме-изації, тощо. Особливо важливою є відома їх відновлювальна функція, яка оже бути дуже цінною як в хімічних перетвореннях з метою одержання нових іпів гетероциклічних сполук, так і в фізіологічно активних речовинах, шовлюючи їх антиоксидантну дію. Інтерес викликають похідні азолінів, які істять у своїй будові фрагменти з малими циклами, як додатковими ункціями, що може зумовлювати певні особливості їх хімічної поведінки іапр. в реакціях з нуклеофілами), відтак і біологічних властивостей. При кисненні мезо-Н-гзотшв утворюються споріднені та більш стабільні ¡олінони. З відкриттям стабільних карбенів з’явилася можливість передбачити зві напрямки синтезу похідних мезо/Газолінів, використовуючи, зокрема, іатність карбенів до реакцій вклинення у Х-Н-зв’язки (де X = гетероатом). З шого боку, азоліни можуть бути й джерелом стабільних карбенів. Відтак ірішення завдань синтезу нових типів похідних азолінів тісно переплітається з ззробкою способів синтезу стабільних гетероароматичних карбенів, що є сладною науковою проблемою. Для вирішення питань синтезу азолінів і :тероароматичних карбенів перспективним є застосування реакцій похідних юлієвих солей з основними, в т.ч. лужними, реагентами. Таким чином, 'часна хімія азолінів становить тісне сплетення, своєрідний ланцюжок <реслених хімічних проблем азолієвих солей, гетероароматичних карбенів і іасне самих азолінів.

Зв’язок з науковими планами. Робота виконувалась у рамках планової оджетної тематики відділу хімії азолів ІнФОВ НАН України 1992-1999 років Г°№ держреєстрації иА01001242Р, 01994Ш3423, 0196Ш13305, 0197Ш01492, 97Ш01491).

Метою роботи є розробка нових способів синтезу похідних азолінів на :нові перетворень азолієвих, конденсованих азолієвих та азинієвих солей (в

ч. реакцій рециклізації) .з основними реагентами. Досягнення цієї мети ладається з вирішення двох завдань: 1) вивчення напрямків карбеногенних ляхів утворення азолінів (синтезу карбенів з азолієвих солей та основ і ;ретворення карбенів з електрофільними реагентами); 2) вивчення шляхів ворення конденсованих азолотіазолієвих і азолотіазинієвих солей та їх ¡циклізації під дією лугів у похідні азолінонів з малими циклами.

Отже, об’єктом досліждення є відновлювальні перетворення азолієвих лей, а предметом дослідження— шляхи синтезу похідних азолінів внаслідок ретворень азолієвих солей. У відповідності до цих завдань в першій частині >боти розглядається синтез 2/Газолінів за допомогою стабільних

гетероароматичних карбенів, а також проблеми, пов’язані з синтезом останні Друга частина присвячена синтезу похідних азолінонів з малими циклами.

Наукова новизна. 1) Мезо-Н-азоптя. вперше отримані в таких реакціях: 2-ціанметил-27/-імідазоліни — в реакції вклинення гетероароматичних карбен у СУ/-зв’язок ацетонітрилу; б) 1,3-дибензил-2-7рег-бутокси-2/£бензімідазолін'

1,3-діалкіл-2-аміно-2//-бензімідазоліни—при депротонуванні діакілбензімідаз лієвих солей під дією трет-бутилату калію в середовищі грег-бутанолу аС гідриду натрію у діетиламіні або морфоліні відповідно; в) 1,3-диметил-2і бензімідазолін — при нагріванні А^ІУ-диметил-Л^форміл-о-фенілендіаміну присутності гідриду кальцію; г) 1,3-діалкіл-2//-бензімідазоліни шляхс термічного внутрімолекулярного відновлення азолієвого катіону форміа аніоном; д) похідні азолініліденсукциніміду-селективною реакцією із 1-( адамантил)-3,4-ди(уг-бромфенш)-1,2,4-триазолін-5-ілідену з Дифенілмалеімідс в бензолі. 2) Розроблено нові шляхи синтезу 1,3-ді(1-адамантил)бензімідазолі: 2-ілідену та 1,3,4-тризаміщених 1,2,4-триазолін-5-іліденів, які полягають деціанметилюванні 2-ціанметил-2/£азолінів, або в депротонуванні відповідні азолієвих солей під дією гідриду натрію в ацетонітрилі чи зрег-бутилату калі в ароматичних розчинниках. 3) Вперше одержані гіпервалентні сполуки сірки карбенами при їх взаємодії з елементною сіркою або органічними сульфідам

4) Виявлено нові реакції карбенів: а) з фтальовим ангідридом з утворення бетаїну; б) з епіхлоргідрином — з утворенням л/езогліцидилазолієвих соле

5) Вперше встановлено, що: а) депротонування 3,5-незаміщених 1,4-ді(

адамантил)-1,2,4-триазолієвих солей веде до утворення похідних 1-ціаі амідинів; б) при адамантилюванні імідазолів, крім А^алкілювання, виявлено ( алкілювання в гетероядро. 6) Вперше знайдено основні напрямки реакі гетероциклізації 2-алілтіобензімідазолів під дією брому у 3-бромо-3,4-дигідр< 2//-бензімідазо[2,1 1,3-тіазин та 2Н- та 4Н- бензімідазо[2,1 -¿]-1,3-тіазини, я

перебігають з утворенням на проміжних стадіях 2-(2,3-дибромпропілтіо бензімідазолів. 7) Вперше показано, що рециклізації 3-галогенобензімідазо[2, ¿]-1,3-тіазинієвих солей та 2-метил-2-галогенометил-2,3-дигідробензімідазо[2, ¿]тіазолієвих солей під дією лугів ведуть до Лг;(2,3-епітіопропіл)бензімідазол-2-оігів

Практичне значення роботи полягає у створенні нових методів синте: азолінонів з малими циклами, похідних 2і7-азолінів, гетероароматичш карбенів, які можуть бути вихідними або проміжними речовинами в синте фізіологічно активних речовин, каталізаторами органічних реакцій. Ці мето/: можуть мати значення для препаративної хімії в синтезі багатьох вид органічних речовин. Похідні тіїранів і тієтанів, яких торкалася робота, новими мономерами з гетероциклічними групами. Розробка нового способ одержання феніл-4-дифеніліл-1-імідазолілметану має практичне значення д; випуску відомого фармацевтичного препарату в Україні.

Особистий внесок автора полягає у проведенні експериментальні досліджень, обробці отриманих результатів, формулюванні основних положеі та висновків дисертаційної роботи.

Апробація роботи. Результати роботи доповідались на Українськ:

з

знференції з органічної хімії ( Харків, 1995 р.), Українській конференції “Хімія ютвмісних гетероциклів” (Харків, 1997р.), XVIII Українській конференції з рганічної хімії (Дніпропетровськ, 1998 р.), на XVI Менделеєвському з’їзді з ігальної та прикладної хімії (Москва, 1998р.), VI конференції з хімії карбенів Москва, 1998р.), XVII Міжнародному конгресі з хімії гетероциклічних сполук Відень, 1999р.)

Публікації. За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано 7 статей і тези 8 доповідей на українських та міжнародних наукових конференціях.

Структура роботи. Дисертаційна робота викладена на -/Ч& сторінках, <ладається зі вступу, трьох глав, висновків, списку з 165 найменувань іікористаних літературних джерел та додатку, містить 16 таблиць та 15 схем.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ :ИНТЕЗ 2//-АЗОЛІНІВ ЗА УЧАСТЮ ГЕТЕРОАРОМАТИЧНИХ КАРБЕНІВ

Раніше було встановлено, що при взаємодії незаміщених у мезо-оложенні гетероядра азолів з епіхлоргідрином і сіркою утворюються N-2,3-тітіопропільні похідні азолінонів (О.П.Швайка та ін., 1990). Автори серед мовірних шляхів перебігу реакції запропонували такий, який включає виник-гння карбеноїдної ароматичної структури, що утворюється внаслідок дщеплення рухливого протону в азолієвих солях. Але у вільному стані карбен г виділявся. З метою пошуку нових методів одержання похідних мезо-Н-юлінів, нами була поставлена задача використати для цього стабільні ірбени, які можна одержати, виходячи з азолієвих солей, вивчити реакції з іектрофільними реагентами стабільних карбенів (зокрема з халькогенами та ксиранами), як і шляхи їх перетворення в азоліни.

Синтез 1.2.4-триазолін-5-іліденів та утворення 5/7-1.2.4-триазолінів7 8

Створення досконалих методів синтезу карбенів є актуальною проблемою рганічного синтезу. Синтез карбенів потребує спеціальних умов проведення ссперименту, а також високого ступеня очистки та зневоднення розчинників і гагентів.

Розроблені тут методи синтезу 1,2,4-триазолін-5-іліденів є порівняно ростими шляхами одержання цих хімічних частинок. Нами, зокрема, вперше становлено, що при дії гідриду натрію на ацетонітрильний розчин 1,2,4-шазолієвих солей Іа-г (див. схему 1), які мають замісник у положенні З ггероядра, при кімнатній температурі утворюються 1,2,4-триазолін-5-ілідени

і-г з високими виходами (68—95%), які одержуються у вигляді безбарвних зисталічних осадів. Другий новий спосіб одержання карбенів — депрото-/вання 1-(1-адамантил)-3,4-діарил-1,2,4-триазолієвих солей 1 під дією трет-/тилату калію в ароматичних розчинниках (бензолі, толуолі).

la-г 2а-г За-г

Схема 1

1-3 : R= l-Ad(a-r); Ri = R2= Ph(a); Ri= Ph; R2= С6Н4Вг-л(б);

Ri = R2 = СбН4Вг-л(в); Ri = Ph; R2= а-СюН7(г); la-г: W = Br, СЮ4.

Останній підхід дозволив одержати 1-(1-адамантил)-3,4-дифеніл-1,2, триазолін-5-іліден 2а та 1-(1-адамантил)-3-феніл-4-(1-нафтил)-1,2,4-триазолін-іліден 2г з високою чистотою та добрими виходами (51-64 %), в той час, і ніяким іншим способом сполуку 2г одержати не вдавалося. Завдяки просто проведення процесу та використання нерозчинного у воді розчинника, як* легко зневоднюється, цей метод слід вважати найбільш перспективним дг отримання різних типів гетероароматичних карбенів.

На відміну від відносно стабільних триазолініліденів (в ацетонітрилью розчинах 1-2 год), карбен 2а при нагріванні в ацетонітрилі (або in situ підч; реагування солі 1а більше 1 доби) вступає в реакцію вклинення у С-Н зв’язс ацетонітрилу з утворенням 1-(1-адамантил)-3,4- дифеніл-5- ціанметил- 5Н- азоліну За Слід відзначити, що похідні л/езо/^азолінів виступають проміжним частинками при отриманні карбенів з азолієвих солей під дією трет-бутшігл калію чи гідриду натрію. При депротонуванні 1,3-дибензилбензімідазолієві солей грег-бутилатом калію у трет-5утанолі виділено, хоча й з низьки виходом (10 %), відповідний 2-їрег-бутокси-2/£азолін. Проведення реаки депротонування цієї солі під дією гідриду натрію у діетиламіні нами за даним спектрів ПМР, зареєстровано утворення відповідного 2-діетиламіно-2і азоліну, а у випадку реакції 1,3-диметилбензімідазолієвих солей та морфоліи виділено індивідуальний 1,3-диметил-2-морфоліно-2і/-бензімідазолін. Одже, реакціях, з алкоксидами або амідами металів азолієві солі утворюють відповіді мезо-Н-гаошш., які далі здатні давати карбени. Цікаво, що при депротонувані

незаміщеного у положенні 3 гетероядр 1,2,4-триазолієвої солі Ід (Ri= Н) (диі схему 2), на відміну від розглянутої цьому розділі реакції солей 1а-: спостерігається утворення 1,: дизаміщеного 1-ціаноамідина 4д. D реакція, ймовірно, перебігає черс

проміжний карбен А і мезойонн структуру Б.

R

N-N' В

(©; в ~ N VT І

R

ІД

N®

-І

Б1я

A R

Схема 2

4=C-N

R-:

4д

Синтез 2-иіанметил-2//-імідазолінів та 1.З-ді-П -адамантил1-2/£ ціанметилбензімідазоліну 5

Реакція вклинення індивідуальних карбенів в СН-зв’язок ацетонітрилу іаніше не була відома. Нами вперше було встановлено, що внаслідок реакції /езонезаміщених імідазолієвих солей 5а-г ( див. схему 3) з гідридом натрію в ухому ацетонітрилі утворюються продукти вклинення відповідних карбенів а-г в СН-зв’язок ацетонітрилу —2-ціанметил-2/£азоліни ба-г, на відміну від ,2,4-триазолієвих солей Іа-г, які дають 1,2,4-триазолін-5-ілідени 2а-г — арбени зі зниженою по відношенню до імідазолін-2-іліденів 7а-г уклеофільністю.

Треба відзначити, що ця реакція відбувається навіть зі стерично трудненим 1,3-ді(1-адамантил)бензімідазолій бромідом 5в, у якому мезоланка '2Н екранується адамантильними замісниками.

Утворення ціанметилазолінів може протікати через проміжні карбени 7а-г наступним вклиненням у СН-зв’язок ацетонітрилу або шляхом відщеплення ротону від ацетонітрилу та приєднання ціанметид-йону до азолієвого катіону.

Щоб з’ясувати, який з цих шляхів реалізується, нами проведено реакцію 2-ейтеро-1,3-дибензилбензімідазолій хлориду 5д з гідридом натрію в цетонітрилі (див. схему 4). Повний обмін дейтерію в солі 5д на водень в інцевому азоліні 66 однозначно свідчить про карбеновий механізм утворення іанметилазолінів ба-г.

Взаємодія ілідену 7в з ацетонітрилом перебігає майже миттєво при імнатній температурі з утворенням відповідного 2-ціанметііл-2//-азоліну 6в.

к

5а-г

ба-г

7а-г

Схема З

5-7: ЯіДг = (СН)4 (а-в); Я=СНз (а); (б); К=1-А<і (в);

11 = 1*1=112 =РЬ(г)

и

к

и

\аН

СИзСЛ

-

® 9

76 К

к

66 Я

аэ ^ НгСНіОІ

Я

Схема 4 К=СН2РЬ

Синтез 1.3-ді('1-апамантил')бензімідазолін-2-ілідену з відповідного

2-піанметил-2//-азоліну 7

Нами встановлено, що при нагріванні в вакуумі 1,3-ді(1-адамантил)-2 ціанметил-2//-бензімідазоліну 6в (190 °С) здійснюється розклад цієї сполуки з а елімінуванням ацетонітрилу та утворенням чистого карбену 7в (див. схему 5) Кип’ятіння в толуольних розчинниках дає аналогічні результати. Карбен 7в — безбарвна високоплавка речовина, котра добре зберігається в атмосфері аргон; щонайменше впродовж трьох місяців без значних змін.

6в 7в

Схема 5

Спосіб синтезу карбенів через проміжні ціанметилазоліни мабуть можі бути поширений на стерично затруднені структури, подібні до 7в, тому щ< розклад до карбенів стерично відкритих сполук типа 6а,б,г, на жаль, н вдається, що може бути зумовлено міцністю зв’язків С2-С в останніх на відмін; від поляризованої структури 6в.

Утворення 2//-азолінів шляхом гідролізу та відновлення карбенів8

2і7-азоліни можна отримати шляхом перетворення карбенів протонвмісними сполуками. Відомо, що при взаємодії карбенів з водою і органічних розчинниках (діоксані, тетрагідрофурані) утворюються продукті розкриття азольного кільця Л^формілдіаміни типу 8 (див. схему 6).

9а 10а

Схема 6

7-11: Я=СНз(а); 7,8: Я=1-Асі(в)

Пожарським зі співроб. (1985 р.) було знайдено, що при нагріванні № формілдіамінів утворюється суміш 2/Газолінів 9 та азолонів 10. Автори

ірипустили, що цей процес відбувається внаслідок диспропорціонування 2-'ідроксиазолінів 11. Нами вперше на прикладі 1,3-диметил- та 1,3-діадамантил-іаміщених солей бензімідазолію було показано, що гідроксиди азолію, які іають в реакції диспропорціонування азоліни 11 а,б, можна виділити у сристалічному стані у суміші з відповідними Л^формілдіамінами 8а,в. За іаними спектрів ПМР, мольне співвідношення 11а:8а (R = СНз) дорівнює 1:20, і у випадку (R = Ad) 11в:8в — 1:1. Нами також було встановлено, що при тгріванні (160—200 °С) у присутності гідриду кальцію, відбувається ¡елективне перетворення А^формілдіаміну 8а у 1,3-диметил-2/£бензімідазолін >а, яке може бути пов’язане з обміном гідроксид-йону гідридом у проміжній ісевдооснові або відновленням воднем проміжного карбену.

Інший знайдений нами шлях одержання 2/Газолінів — термічне внутрі-юлекулярне відновлення азолієвого катіону форміат аніоном, яке, мабуть, іідбувається через розклад проміжних 2-формілокси-2/£азолінів А, або через іідновлення проміжних карбенів Б (див. схему 7).

Взаємодія карбенів 7в, 2в з Л^фенілмалеімідом в бензолі перебігає, іабуть, через проміжні карбаніони А, які стабілізуються протонним Заміщенням з утворенням похідних 27/-азолінів — азолініліденсукцинімідів 2а,б, а також олігомеру 13 (див. схему 8).

Схема 7

5: R=CH3(e), R=BuW; 9: R=CH3(a), R=Bu(6)

Реакція з А^фенілмалеімідом8

9і р

в,7в

А

12а,б

13а,б

Схема 8

Співвідношення між сполуками 12:13 залежить від умов проведення ксперименту, але головне від типу реагуючого карбену. Так при взаємодії іідену 2в з Л^фенілмалеімідом при енергійному перемішуванні утворюється,

головним чином, мономерний продукт 12а, у той час як при реагуванні іліден 7в утворюється головно олігомер 136. -

Нами вивчена реакція сполук 2а і 7в з сіркою, яку вважають найкращок пасткою для карбенів. Обидві ці сполуки реагують майже миттєво і дают: відповідні тіони 14а,в. Але в реакції з 7в в бензолі, поряд з цим нами вперш виділено глибоко забарвлену у цеглисто-червоний колір сполуку 15, яка ма склад (С27Нз4№)2$п (де п=7) та може містити декілька молеку. кристалізаційного бензолу (див. схему 9).

Природа зв’язку у молекулі 15 досі є невідомою, але судячи з і властивостей можна вважати цей продукт гіпервалентною сполукою сірки. Ц речовина є виключно нестабільною по відношенню навіть до атмосферни кисню та вологи. У неабсолютованих розчинниках сполука 15 перетворюєтьс в тіон 14в та продукт оксидації 16 — азолієву сіль, яка містить протон у мезс положенні. Можливість отримання цієї гіпервалентної сполуки 15 можн; пояснити дуже низькою розчинністю в ароматичних розчинниках, що виводит: її зі сфери реакції, і вона врешті перетворюється в кінцевий продукт тіон 14е Слід відзначити, що при взаємодії триазолінілідену 2а з сіркою, а тако> триазолінілідену 2в з селеном утворення гіпервалентних сполук не зафіксовано В реакціях з карбенами сірка виступає як електрофіл, в якості якого можут: бути й інші її сполуки, які містять електроноакцепторні групи.

Реакції азолініліденів з халькогенами7’8

Схема 9

17а-в

176: п=0; 17в: п=і

Так реакція карбенів 7в і 2в з динітродифенілсульфідом та динітродифенілди-сульфідом ведуть до відповідних глибокозабарвлених гіпервалентних сполук 17а-в, які можна розглядати, як сполуки з переносом заряду. Останнє підтверджується більш глибоким забарвленням сполуки 17а в порівнянні з 176,в, що зумовлено більшими донорними властивостями карбену 2в.

Реакція 1.2.4-триазолін-5-іліденів з епіхлоргідрином 8

Взаємодія триазолініліденів 2в та 26 з епіхлоргідрином у надвишку останнього в присутності перхлорату натрію веде до алкілювання карбенового центру з утворенням 5-гліцидилтриазолієвих солей 186,в. [де 11= л-ВгСбШ, Я,=РЬ (6); Я=Яі= л-ВгСбШ (в)]

5з: 0^-|,К*Кі=Ь'

кі^к, ск? \ нсо^ *ж

к \У-У/ к 19: К=л-ВіСбН4,Кі=1-А(і

їж, 5з

Реакції азолініліденів с діоксидом вуглецю та Фтальовим ангідридом

Взаємодія азолініліденів 2в та 7в з діоксидом вуглецю у бензолі у ірисутності води (фактично, з карбонатною кислотою) при кімнатній температурі веде до утворення відповідних гідрокарбонатів азолію їж та 5з, які випадають у вигляді білих кристалічних осадів. При проведенні цієї реакції з ретельно осушеним СОг було виділено вихідні азолінілідени.

Реакція з фтальовим ангідридом веде до гідролітично нестабільного 3-щилтриазолієвого бетаїну 19, який з водою утворює л/езонезаміщений 'ідрофталат азолію.

Синтез і деякі особливості утворення вихідних мезо-незамішених азолієвих

солей

Синтез вихідних мезонезаміщених азолієвих солей (бензімідазолієвих 5,

1,2,4-триазолієвих 1) здійснювався шляхом алкілювання відповідних N11-шісних та А^заміщених азолів типу 20 під дією алкілгалогенидів або щметилсульфату. При адамантилюванні імідазолів 21а,б (див. схему 10),крім реакції в положення 1 (сполуки 22а,6) та наступної кватернізації у 1,3-падамантилзаміщену імідазолієву сіль, спостерігається алкілювання в юложення 4 з утворенням ІУ7/-вмісних 4-адамантилімідазолів 23а,б. Алкілювання імідазолу в оцтовій кислоті виявилося можливим здійснити під іією карбінолів, зокрема, трифенілметилкарбінолу, феніл-4-дифенілілметил-;арбінолу. Реакція останнього покладена в основу синтезу нового водороз-іинниого протигрибкового препарату — гідросульфату феніл-4-дифеніліл-1-

н 21а,б

Асі

імідазолілметану, який є спорідненою речовиною до карбеноїдних солей .

. гс^

О-«— 22АД й

23а,б Схема 10 21-23:ІІ=Н(а);ІІ=СНз(б)

20

СИНТЕЗ АЗОЛІНОНІВ,ЩО МІСТЯТЬ В БОКОВОМУ ЛАНЦЮЗІ МАЛІ ЦИКЛИ

Азоліни з малими циклами становлять інтерес як системи з додатковок (крім азолінових атомів азоту) функцією, які можуть бути використані для пошуку потенційних лікарських сполук. В синтезі, зокрема, оксидованих форм азолінів — азолінонів, які би містили малі цикли, ефективними виявилися реакції рециклізації конденсованих похідних азолієвих солей.

Синтез 2-метил-2-галогенометил-2.3-дигідробензімідазо-Г2.1-й1тіазолієвих солей та їх рециклізація в АЕ(2-метил-2.3-епітіопропш)бензімідазол-2-они

Для синтезу 2-метил-2-галогенометил-2,3-дигідробензімідазо[2,1-6]тіазо-лієвих солей можуть бути використані Л^алілазолтіони, гетероциклізаціі котрих на деяких структурах вже вивчались. Однак, спроб отримання на й основі похідних малих циклів в літературі не було, а також не було надійних доказів ізомерних структур продуктів галогенциклізації, від яких залежить напрямок подальшої рециклізації під дією лугів. У зв’язку з цим нами досліджені напрямки галогенциклізації А^металілбензімідазол-2-тіонів 24 під дієк брому (див. схему 11).

гГ 1©^

сн3 •

Вг2

Я

■ІІ «в

25а,6

24а-в ^

СН3

(К=Н) Вгіі

29

RW

СНз

26а-в

Я

4”°

'V

|оне

Е

* <! 28а,б СНз

Схема 11

24-28 : К=СНз(а), СН2РЬ(б); 24в:Я=Н; 25: \¥=СЮ4(а), 0(6); 26: Х=Вг(а,б), І(в),

\У=С104(а-в); 27: \У=СЮ4(а,б)

Сполуки 24а,б отримували карбеновим синтезом із відповідних мезо-кеза,-міщених солей 25а,б та сірки у присутності третинних амінів або в піридині. При бромциклізації тіонів 24а,б утворюються суміші 2-бромометил-2,3-дигідроазолотіазолієвих 26а,б та 3-бромо-3,4-дигідро-2і7-азоло-1,3-тіазинієвих солей 27а,б. Ці солі кристалізуються разом і розділити їх не вдається. Однак рециклізація обох типів солей веде до однакових похідних тіїранів 28а,б. Иодциклізація АЗД'-вмісного А^-металілтіону 24в веде лише до йодметил-тіазолідину 29, кватернізацією якого отримується відповідна сіль 26в, яка далі рециклізується у тіїран 28а під дією лугів.

Рециклізація 26—>28 перебігає через проміжні псевдооснови з наступним нуклеофільним приєднанням гідроксид-йону в л/езоположення конденсованого циклу з утворенням структури А, розкриттям тіазолієвого ядра інтермедіату й внутрімолекулярним заміщенням галогену у проміжному тіолат-аніоні Б. Аналогічно через інтермедіати В і Г перебігає також реакція 27—>28.

Особливості галогенциклізації 2.3-дибромпропілтіобензімідазолів4

Окрім щойно розглянутої галогенциклізації А^алілазолтіонів, для синтезу похідних малих циклів можуть бути використані лгезоалілтіоазоли (Швайка О.П., Короткіх М.І. та ін., 1990-1991 рр). Нами встановлено, що в залежності від умов та структури при бромуванні сполук 30 утворюються 2,3-дибромпропілтіобензімідазоли 32а,б (схема 12) поряд з 3-бромометил-2,3-дигідробензімідазо[2,1-£]тіазолом 31. В більшості розчинників дибромід 32а при кімнатній температурі або легкому нагріванні циклізується у 3-бромо-3,4-дигідро-2/£бензімідазо[2,1-6]-1,3-тіазин 33 (схема 12, шлях 1). Одночасно з.цим процесом відбувається циклодегідробромування у 2Н- та 4//-бензімідазо[2,1 - Ь\-

1,3-тіазини 34а,б та 35 а,б (шлях 2). У водно-органічних сумішах тіазин 33а утворюється з виходом 94 %. При цьому дегідроформи 34а,б та 35а,б не знайдені. Метилдибромід 326 в більш жорстких умовах (100—120°С) перетворюється лише в тіазини 346. та 356. Циклодегідробромування відбувається також при дії лугів на диброміди 32а,б та тіазин 33а, а також при нагріванні у диметилформаміді диброміду 326. Циклодегідробромування сполуки 326 відбувається також при кватернізації його бензилхлоридом з утворенням солі типу 36. Солі 36а,б та 37а,б одержуються при кватернізації сполук 34а,б та 35а,б диметилсульфатом. Будова гідроброміду сполуки 32а доведена зустрічним синтезом іх з бензімідазол-2-тіону та 1,2,3-трибромопропану у диметилформаміді при відсутності основ. Синтезом четвертинних солей 37а,б, 27 і Зба-г підтверджена будова солей 34а,б, 33а, 35а,б відповідно.

33а

35а,б

Вг

к

37а,б

N сю?

СНз

27в

36а-г

Вг

Вг К

О

н н

А Б

Схема 12

Реагенти: а. Вгг, АсОН або діоксан; Ь. Д, СНзСИ або ДМФА ; с. КаОН, СНзОН; <і (СНз)2304 або РІіСНгСІ; е. БАВСО. 30,32,34,35: ЇІ=Н(а), СНз(б); 36:К=Н, Кі=СН3(а,г), Х=СНзОБОз(а), Х=С104(г), Я^СНз, Л^СНгРЬ, Х=С1(б), Х=С104(в); 37: Х=СНз080з(а), Х=С104(б); 38: Б+=4-аза-1-амоніабіцикло-[2,2,2]окт-1-іл.

Таким чином, при бромуванні 2-алілтіобензімідазолів 30а,б відбувається їх гетероциклізація у трьох напрямках: у дигідроазин 33а (шлях 1), тіазини 34а,б, 35а,б (шлях 2) і у п’ятичленні тіазоліни 31 (шлях 3). Нами проведена оцінка можливостей реалізації основних напрямків гетероциклізації алілтіоазолів під дією галогенів в рамках синтетичного методу. Так, шлях З, ймовірно, реалізується внаслідок внутрімолекулярної електрофільної циклізації у проміжному карбокатіонному інтермедіаті А, або в попередньому п-комплексі. Наявність групи ЇЧН в азолі 30 і кисле середовище (оцтова кислота) істотно утруднює реалізацію цього шляху і тому головними продуктами реакції стають диброміди 32а,б. Дибромпропільний фрагмент сполук 32 містить в своєму складі два активних електрофільних центри (С3 та С2), що підтверджує легкість нуклеофільного заміщення в реакції вказанних центрів з 1,4-діазабіцик-

ло[2,2,2]октаном (БАВСО) — утворення солі 38. Нами встановлено, що із дибромідів 32а,б утворюються виключно шестичленні похідні і зовсім не утворюються п’ятичленні, тобто можна передбачити, що реакція перебігає шляхом внутрімолекулярного заміщення брому у сполуках 32а,б біля атому С3 дибромпропільного фрагменту, що суперечіть факту заміщення двох атомів брому при дії на дибромід 326 БАВСО. Окрім того, нами доведено, що в умовах циклізації диброміду 32а (ацетонітрил, 20—80 °С) тіазини 34а та 35а не можуть отримуватися із тіазину 33а шляхом його дегідробромування. Таке перетворення здійснюється в значно жорсткіших умовах (диметилформамід, >100 °С). Навіть при кип’ятінні 33а в ацетонітрилі він не змінюється. Таким чином, найбільш ймовірними напрямками перетворення дибромідів 32а,б слід вважати процеси його дегідробромування, яким сприяє піридиновий атом азоту циклу. Продуктами такого перетворення повинні бути бромолефіни А і Б, які шляхом нуклеофільного приєднання (у випадку структури А), або нуклеофільного заміщення в галогеналкільному фрагменті у випадку структури Б утворюють відповідно дигідротіазини 33 і тіазини 34, 35.

Вплив різних Факторів на напрямок галогенпиклізації алілтіоазолів

У відомих з літератури синтезах азолонових похідних тіїранів,тієтанів та селенетанів з алілхалькогеназолів загальними стадіями були галогенциклізації алілхалькогеназолів та наступна рециклізація утворених конденсованих

3-галогено-3,4-дигідро-2і/-1,3-халькогеназинієвих або 3-галогенометил-2,3-ди-гідрохалькогеназолієвих солей під дією лугів. Однак, залишалася нез’ясованою залежність напрямку процесів утворення халькогеніранів або халькогенеганів від природи реагентів та умов проведення синтезу.

Раніше було відомо, що при йодциклізації А^незаміщених 2-(2-метил-2-пропілтіо)- та 2-(2-метил-2-пропілселено)азолів 30 (див. схему 13) у лужному середовищі утворюються конденсовані п’ятичленні цикли — азолохалькоген-азоліни 31.

Нами встановлено, що при заміщенні йоду бромом змінюється напрямок реакції. . При бромуванні металілтіобензімідазолу 30 утворюються, окрім п’ятичленного 3- бромометилтіазолідину 31 (вихід 30 %) продукт приєднання брому до олефінового зв’язку — дибромід 32(И.=СНз). При бромуванні алілтіо-бензімідазолу 30 (Я=Н) у діоксані або ацетоні спочатку утворюються гідробромід сполуки 32 (Я=Н), який навіть при кімнатній температурі циклізується у гідробромід 3-бромдигідротіазину 33. Кватернізація основи тіазину 33 диметилсульфатом або бензилхлоридом веде до четвертинних солей 27, в результаті рециклізації яких під дією лугів отримуються тіїрани 28. Гетероциклізація 32 у 33 також перебігає паралельно з процесом кватернізації диброміда 32 диметилсульфатом при кімнатній температурі, внаслідок чого утворюється суміш солей 39 НСЮ4 та 27.

Схема 13

Реагенты: а. Ъ, ОН', Вг2; Ь. (СНз)г Б04 або РІ1СН2СІ; с. ОН-; сі. 1°С. Я = Аг, А1к;

Яі = Н, СНз; X = СЯ, И; У = N112, Б; = Н, А1к, Аг; 2 = 8,8е; (} = Вг, I.

Слід зазначити, що дибромід 32 (Я=СНз) на відміну від аналогічного диброміду 32 (К=Н) не циклізується в тіазин 33. Він відзначається підвищеною стійкістю при зберіганні та нагріванні в органічних розчинниках. Наявність замісника у положенні 2 алільної групи азолів ЗО впливає на напрямок процесу гетероциклізації. Зокрема, у випадку відсутності замісника в положенні^, тобто сполуки типу ЗО (ЯрН), утворюють з бромом похідні тіазину типу 33, 27. А у випадку сполуки ЗО (ІІ=СНз) реакція спрямовується в бік утворення тіазолієвої солі 40. Під дією лугів солі 40 рещшшуються в тієтани 41.

На напрямок бромування алілітіоазолів впливає розчинник. Гідробромід 32 утворюється в оцтовій кислоті із незаміщеного азолу 30 (ЯрН) з виходом 57%. В цьому випадку приєднання брому відбувається легко також в діоксані, ацетоні, ацетонітрилі, диметилформаміді, хлороформі. Але в апротонних розчинниках, навіть при кімнатній температурі в значній мірі відбувається його гетероциклізація в тіазин 33. Найбільш високий вихід в реакції бромування

2-(2-метил-2-пропенілтіо)бензімідазолу 29 (Я=СНз) в тіазолідин 31, отриманий в піридині (вихід 30%). При проведенні реакції в ацетоні, тетрахлориді вуглецю, хлороформі або діоксані співвідношення продуктів реакції 31:32 декілька зменшується, а в оцтовій кислоті утворюється, головним чином, гідробромід 31 (ІІ=Н) з виходом 53 %.

Одже, на основі одержаних нами та раніше відомих експериментальних даних можна сформулювати сукупність факторів, що впливають на напрямок гетероциклізації алілхалькогеназолів. Реакції галогенциклізації алілхалькоген-азолів спрямовуються в бік халькогеназолінів 31 і 40, якщо циклізуючим агентом виступає йод, котрий має більший атомний об’єм, наявність електронодонорного замісника, наприклад, метальної групи, у положенні

2-алільної ланки та біля атома азоту гетерокільця, а також апротонні

розчинники. Якщо в якості галогена виступає бром, реакційним середовищем є протонний розчинник, а в положенні 2 алільної ланки та біля атома азоту гетерокільця відсутні замісники, реакція головним чином спрямовується в бік халькогеназинів 33 та 27.

Синтез 3-(2.3-епітіопропіл)бензімідазол-2-онів із 3-галогено-3.4-лигідро-2/7-бензімідазоГ2.1-61-1.3-тіазинієвих солей3

- Окрім описаного вище методу отримання азолієвих солей на основі тіазинів 33 шляхом їх кватернізації алкілюючими агентами, нами розроблено два інших підходи до їх синтезу. Перший :— з 3-гідрокси-3,4-дигідро-2//-бензімідазо[2,1-6]-1,3-тіазину 42, який одержано з бензімідазол-2-тіону та епіхлоргідрину в лужному середовищі шляхом заміни гідроксигрупи на хлор під дією тіонилхлориду і кватернізації утвореного 3-хлоро-3,4-дигідро-2Я-бензімідазо[2,1-6]-1,3-тіазину 336 алкілюючими агентами. Другий — шляхом заміни гідроксигрупи на хлор у 3-гідрокси-3,4-дигідро-2і7- бензімідазо[2Д-6]-

1,3-тіазинієвій солі 43а (див. схему 14). При взаємодії солі 27г з лугами спостерігається рециклізація тіазинієвого кільця з утворенням 3-(2,3-епітіо-пропіл)бензімідазол-2-ону 28в.

он а

Схема 14

Слід зазначити, що реакції рециклізації солей 37 в тієтани 38 та 27г в гіїрани 28 перебігають аналогічно до перетворення раніше згаданих солей 27а,б іерез проміжні псевдооснови, з наступним приєднанням гідроксид-йону до і/є?оположення відповідних катіонів, розкриттям азолієвих або азинієвих диклів та нуклеофільним заміщенням галогену на тіолат-аніон. На користь такого механізму свідчить той факт, що галогеналкільна група містить іасивніший електрофільний центр, ніж вузловий атом вуглецю (що спроби ¡амінити бром на гідроксильну групу під дією лугів в тіазолах 31 або на імонієву групу під дією БАВСО в солях 37 були невдалими, а азин 33 в таких /мовах зазнає дегідробромування).

РЕКОМЕНДАЦІЇ ДО ПРАКТИЧНОГО ЗАСТОСУВАННЯ СИНТЕЗОВАНИХ СПОЛУК

Доступні способи одержання гетероароматичних карбенів можуть мати значення для виробництва цих цінних та рідкісних сполук, як реактивів, каталітична активність яких вже відома для ряду органічних реакцій, але застосування обмежується їх доступністю. Крім того, карбени та продукти на їх основі можуть бути використані в препаративній практиці синтезу азолінів та інших гетероциклічних сполук, створенні перспективних фізіологічно-активних сполук. Розроблений спосіб синтезу 1-заміщених азолів з карбінолів та азолів в оцтовій кислоті застосовано в синтезі солей феніл-4-дифеніліл-1-імідазоліл-метану, які виявляють протигрибкові властивості. Найбільш цінним з солей є гідросульфат феніл-4-дифеніліл-1-імідазолілметану — новий водорозчинний антимікозний засіб, технологія отримання якого розроблена при участі автора та передбачається впровадження її у виробництво. Азолінони з малими циклами є новими мономерами та модифікаторами полімерних композицій, реакції малих циклів яких з нуклеофілами можуть бути використані для синтезу нових похідних азолінонів.

ВИСНОВКИ

1. В дисертації розв’язано важливу для органічної хімії задачу синтезу похідних азолінів та азолініліденів на основі перетворень азолієвих і конденсованих азолієвих солей з основними реагентами.

2. Синтез гетероароматичних карбенів ряду 1,2,4-триазолу вперше проведено з відповідних азолієвих солей в ацетонітрилі під дією гідриду натрію або в ароматичних розчинниках під дією зрег-бутилату калію.

3. 1,3-Ді(1-адамантил)бензімідазолін-2-іліден вперше синтезовано шляхом розкладу відповідного 2-ціанметил-2/£азоліну при нагріванні в вакуумі.

4. Гетероароматичні карбени є вихідними сполуками в синтезі мезо-Н-азолінів, зокрема, л/езо-ціанметилазолінів, 2//-бензімідазолінів, 2-аміно- та

2-алкокси-2//-бензімідазолінів, мезоазолінтіонів та селенонів, азолініліден-3-сукцинімідів.

5. Реакції. гетероароматичних карбенів з жорсткими електрофільними реагентами — ангідридами кислот (фтальовим ангідридом) ведуть до гетероциклічних бетаїнів, а з м’якими електрофілами, що містять вакантні а'-орбіталі (сіркою, діарилсульфідами та дисульфідами, активованими нітро-групою в ароматичних ядрах), — до гіпервалентних сполук сірки.

6. Вперше показано, що алкілювання імідазолів (1-бромоадамантаном) здатне здійснюватися в 4 положення гетероядра.

7. Карбенощна реакція А^алілбензімідазолієвих солей з сіркою в присутності основ, з наступними галогенциклізацією одержаних тіонів та рециклізаці-єю утворених конденсованих 2-галогенметилазолотіазолієвих та 3-гало-геназолотіазинієвих солей є ефективним способом синтезу азолінонів з боковою Л^-тіїранілметильною ланкою.

8. Напрямок утворення тієтанільних та тіїранілметильних похідних азолінонів визначається умовами реакції галогенциклізації л/езоалілтіоазолів. Зокрема, застосування йоду, алкільні замісники в 2-положенні алільної групи та біля атома азоту алілтіоазолів, основні розчинники сприяють утворенню

3-галогенметилазолотіазолієвих солей та на їх основі похідних тієтанів, а застосування брому, відсутність замісників в 2-положенні алільної групи та біля атома азоту алілтіоазолів та кислотні розчинники спрямовують реакцію в бік

3-галогеноазолотіазинієвих солей та похідних тіїранів на їх основі.

9. Гетероциклізація 2,3-дибромпропілтіобензімідазолів відбувається селективно в напрямку 3-бромо-3,4-дигідро-2/?-бензімідазо[2,1-£]-1,3-тіазину в м’яких температурних умовах (20 °С), в сумішах апротонних розчинників і води; при нагріванні в апротонних розчинниках паралельно йде циклодегідро-бромування у відповідні 2Н- та 4//-1,3-тіазини.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ

1. Коротких Н.И., Раенко Г.Ф., Асланов А.Ф., Швайка О.П. Реакции рециклизации. 31. Синтез 2-метил-2-галогенметилбензимидазо[2,1-6]тиазо-лидиниевых солей и их превращения в іУ-(2-метил-2,3-зпитиопропил)бензими-дазол-2-оны // Химия гетероцикл, соед. — 1994. — № 5. — С. 706—710.

2. Коротких Н.И., Раенко Г.Ф., Швайка О.П. Гетероциклизация 2-ал-лилтиобензимидазолов в производные бензимидазо[2,1 - 6]-1,3-тиазинов II Химия гетероцикл, соед. — 1995. —№ 3. — С. 410—415.

3. Коротких Н.И., Асланов А.Ф., Раенко Г.Ф. Реакции рециклизации.32. Синтез 3-(2,3-эпитиопропил)бензимидазол-2-онов из 3-галогенбензимидазо-[2,1 - è]-1,3-тиазаниевых солей // Журн. орг. хим. — 1995. — Т.31, вып. 5. — С. 779—782.

4. Коротких Н.И., Раенко Г.Ф., Асланов А.Ф. Гетероциклизации 2-аллил-тиобензимидазолов под действием брома. //Журн. орг. хим. — 1996. — Т.32, вып. 4. — С. 632—640.

5. Короткіх М.І., Раенко Г.Ф., Пехтерева Т.М., Швайка О.П. Вклинення гетероароматичних карбенів в С-Н зв’язок ацетонітрилу. Синтез 2-ціанметил-2//-азолінів. // Доп. НАНУкраїни.— 1998.— №6.—С.149—153.

6. Коротких Н.И., Асланов А.Ф., Раенко Г.Ф., Швайка О.П. Галогенциклизации и реакции рециклизации: синтез тиирановых, тиетановых и селенетановых производных азолонов //Журн. орг. хим. — 1999.— Т.35, вып.5.

— С. 752—761.

7. Короткіх М.І, Раенко Г.Ф., Швайка О.П. Нові підходи до синтезу стабільних гетероароматичних карбенів. // Доп. НАН України.— 2000. — №2,—С.135—140.

8. Korotkikh N.I., Rayenko G.F., Shvaika O.P. Aromatic carbenes of benzimidazole and 1,2,4-triazole series and their transformations with electrophilic agents. // Rep. at the 17th International Congress of Heterocyclic Chemistry.—Vienna.— 1999,—PO—383.

Раєнко Г.Ф. Азолієві солі в синтезі похідних азолінів.-Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.03- органічна хімія.- Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. JI.M.Литвиненка НАН України, м. Донецьк, 2000 р.

Дисертація присвячена проблемам синтезу похідних л/езоі£азолінів, а також азолінонів з малими циклами в боковому ланцюзі, проміжних продуктів їх синтезу. В роботі розроблено нові способи одержання стабільних гетероароматичних карбенів, реакції яких з електрофільними реагентами ведуть до утворення похідних мезоі£азолінів. Створено нові способи синтезу карбенів ряду 1,2,4-триазолу шляхом депротонування триазолієвих солей під дією гідриду натрію в ацетонітрилі або зрег-бутилату калію у бензолі. Вперше одержано 1,3-ді(1-адамантил)бензімідазолін-2-іліден шляхом розкладу відповідного 2-ціанметил-2і7-азоліну при нагріванні в вакуумі. Вивчено реакції гетероароматичних карбенів, що ведуть до утворення мезоН-гзоттв, з ацетонітри-лом, водою, відновлювальними агентами, Л^фенілмалеімідом, халькогенами, діоксидом вуглецю та епоксидними сполуками. Розроблено карбеновий синтез азолонових похідних тїіранів; з’ясовано умови, які визначають напрямок утворення тієтанільних та тіїранілметильних похідних азолінонів; знайдено, що галогенциклізація алілтіоазолів перебігає через 2,3-дибромопропілтіобенз-імідазоли. Результати роботи мають значення для препаративної хімії в синтезі азолінів та інших видів гетероциклічних сполук.

Ключові слова: азоліни, азолінони, карбени, азоли, азациклічні похідні малих циклів, реакції рециклізації.

Rayenko G.F. Azolium salts in synthesis of azoline derivatives.- Manuscript.

Thesis for a candidate’s degree by speciality 02.00.03 - organic chemistry. The L.M.Litvinenko Institute of Physical Organic & Coal Chemistry, The Ukrainian Academy of Sciences, Donetsk, 2000.

The thesis is devoted to the problems of synthesis of meso-H-azoline and also azolinone derivatives with small rings in side chain, intermediates of their synthesis. In the work the new pathways for the preparation of stable heteroaromatic carbenes are created which reactions with electrophilic reagents lead to azoline derivatives. It is worked out new pathways for synthesis of carbenes of a 1,2,4-triazole series by the deprotonation of the corresponding triazolium salts under the action of sodium hydride in acetonitrile or potassium terf-butylate in aromatic solvents. For the first time l,3-di(l-adamantyl)-benzimidazoline-2-ylidene was synthesized by decomposition of the corresponding 2-cyanomethyl-2/£azoline upon heating in vacuum. The reactions of heteroaromatic carbenes were studied which lead to formation of 777eso-//-azolines: with acetonitrile, water, reducing agents, A^phenylmaleimide, chalcogenes and epoxides. The carbene synthesis of azolonecontaining derivatives of thiiranes is developped. The conditions, which define the directions of formation of thietanyl and thiiranylmethyl derivatives of azolinones are found. It is shown that halogencyclization of allylthioazoles to 3-bromo-3,4-dihydro-2/f-benzimidazo[2,1 -

6]-l,3-thiazines proceeds via 2,3-dibromopropylthiobenzimidazoles. The results of

the work are of importance for preparative chemistry, in synthesis of many types of organic compounds.

The keywords, azolines, azolinones, carbenes, azoles, azacyclic derivatives of small rings, recyclization reactions.

Раенко Г.Ф. Азолиевые соли в синтезе производных азолинов.-Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук по специальности 02.00.03- органическая химия.- Институт физико-органической химии и углехимии им. Л.М.Литвиненко НАН Украины, г. Донецк, 2000 г.

Диссертация посвящена проблемам синтеза производных мезо- Н-азолинов а также азолинонов с малыми циклами в боковой цепи, промежуточным продуктам их синтеза. Разработаны новые способы синтеза стабильных гетероароматических карбенов, реакции которых с электро-фильными реагентами ведут к образованию производных мезсРазопинов. Разработаны новые способы синтеза карбенов ряда 1,2,4-триазола путем депротонирования 1,2,4-триазолиевых солей под действием гидрида натрия в ацетонитриле или трет-бутилата калия в бензоле. Установлено, что депротонирование бензимидазолиевых солей грег-бутилатом калия в среде трет-6утанола происходит через промежуточные 2- трет-6утокси-2Н-бсю-имидазолины. Впервые получен 1,3-ди(1-адамантил)бензимидазолин-2-илиден путем разложения соответствующего 2-цианметил-2./7-азолина при нагревании в вакууме. Изучены направления реакций гетероароматических карбенов с ацетонитрилом, водой, восстанавливающими агентами, А^фенилмалеимидом, халькогенами и эпоксидными соединениями. Найдено, что 1,2,4-триазолин-5-илидены взаимодействуют с ацетонитрилом при нагревании или в течение нескольких суток при комнатной температуре с образованием 5-цианметил-5/£

1,2,4-триазолинов, в отличие от имидазолин-2-илиденов, которые почти мгновенно реагируют с ацетонитрилом при комнатной температуре, что связано с их повышенной нуклеофильностью по сравнению с 1,2,4-триазолин-5-илиденами. При взаимодействии 1,3-дизамещенных бензимидазолин-2-илиденов с водой, вследствие раскрытия азольного кольца, наблюдается образование А^формилдиаминов, при нагревании которых в присутствии гидрида кальция происходит их селективное превращение в 2/Газолины. Последние также образуются при нагревании соответствующих формиатов бензимидазолия через промежуточные 2-формилокси-2//-азолины. Взаимодействие карбенов с А^фенилмалеимидом в бензоле ведет к образованию производных азолинилиденсукцинимида, а также олигомеров, которые содержат в среднем два сукцинимидных фрагмента. При реагировании

1,3-ди(1-адамантил)бензимидазолин-2-илидена с серой в бензоле, кроме соответствующего тиона, образуется нестабильное гипервалентное соединение, которое под действием воды и кислорода превращается в соответствующие тион и 2-незамещенную азолиевую соль. Взаимодействие 1,2,4-триазолин-5-илиденов с эпихлоргидрином дает 5-глицидилазолиевые соли. 1,2,4-Триазолин-5-илидены и бензимидазолин-2-илиден реагируют в присутствии воды с

углекислым газом с образованием соответствующих гидрокарбонатов азолия. Получен 1-(1-адамантил)-3,4-ди-(4-бромфенил)-5-(бензоил-2-карбоксилат)-

1,2,4-триазолия при взаимодействии 1-(1-адамантил)-3,4-ди(з7-бромфенил)-1,2,4-триазолин-5-илидена с ангидридом бензойной кислоты в бензоле. Изучены основные направления реакции гетероциклизации 2-аллилтиобензимидазолов под действием брома в 3-бромо-3,4-дигидро-2/Г-бензимидазо[2,1-6]-1,3-тиазин и 2Н- и 4//-бензимидазо[2,1-6]-1,3-тиазины, которые протекают с образованием на промежуточных стадиях 2-(2,3-дибромпропилтио)бензимидазолов. Найдено, что рециклизации 3-галогено-3,4-дигидро-2//-бензимидазо[2,1-£]-1,3-тиазини-евых солей и 2-метил-2-галогенометил-2,3-дигидробензимидазо[2,1-6]-тиазоли-евых солей под действием щелочей ведут к А^(2,3-эпитиопрошш)бензимидазол-

2-онам. Разработаны два подхода к синтезу 3-галогено-3,4-дигидро-2//-

бензимидазо[2,1 - 6]-1,3-тиазиниевых солей: первый включает получение

3-галогено-3,4-дигидро-2//-бензимидазо[2,1-6]-1,3-тиазинов и их кватерниза-цию диметилсульфатом или бензилхлоридом, второй — обмен гидроксигруппы на хлор в 3-гидрокси-3,4-дигидро-2/^бензимидазо[2,1-6]-1,3-тиазиниевых солях. Галогенциклизации 1-аллилбензимвдазолтионов ведут к смесям 3-гало-гено-3,4-дигидро-2/£бензимидазо[2,1-£]-1,3-тиазиниевых и 2-метил-2-галогено-метил-2,3-дигидробензимидазо[2,1-А]-тиазолиевых солей. При адамантили-ровании имидазолов в их избытке, кроме реакции в положение 1, наблюдается алкилирование в положение 4 с образованием /^незамещенных 4-адамантил-имидазолов. Практическое значение работы заключается в создании новых способов синтеза производных 2//-азолинов, азолинонов с малыми циклами, гетероароматических карбенов, которые могут быть использоваными в синтезе физиологически активных веществ, в полимерной химии. Полученные в работе производные тииранов, тиетанов и селенетанов являются новыми мономерами с гетероциклическими группами.

Ключевые слова: азолины, азолиноны, карбены, азолы, азациклические производные малых циклов, реакции рециклизации.