Гидроборирование алкенилхлоридов и алкил(алкенил)-нитрилов в присутствии трхлорида родия и возможное применение результатов в газовой хроматографии тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

МИНИСТЕРС ТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УЗБЕКИСТАНА им. МИРЗО УЛУГ БЕКА

На правах рукописи УДК 547.32/.33/.35-543.544(025)

БУРАНОВ АНВАР УРАЗОВИЧ

ГИДРОБОРИРОВАНИЕ АЛКЕНИЛХЛОРИДОВ И АЛКИЛ(АЛКЕНИЛ)-НИТРИЛОВ В ПРИСУТСТВИИ ТРИХЛОРИДА РОДИЯ И ВОЗМОЖНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ В ГАЗОВОЙ ХРОМАТОГРАФИИ

02.00.03- Органическая химия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Ташкеит-2004

Работа выполнена в Институте химии растительных веществ им. С. Ю. Юнусс АН РУз, Рочестерском технологическом институте (США) и Самаркандском государственном университете

Научный руководитель:

д. х. н., профессор Шахидоятов Х.М.

Официальные оппоненты: д.х.н., профессор Ташмухамедова А.К.

д.х.н., профессор Кадыров Ч.Ш.

Ведущая организация: Институт биоорганической химии

им. A.C. Садыкова АН РУз

Защита диссертации состоится 2004 г. в

0О

часов н;

заседании специализированного совета Д 067.02.09 при Национальнои университете Узбекистана им. Мирзо Улугбека по адресу: 700174, г. Ташкент Вузгородок, химический факультет, аудитория 225.

Факс: 998-71-144-77-28, 144-73-12.

Е-таП: rector@nuuz.uzsci.net

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Национального университета им. Мирзо Улугбека по адресу: 700174, г. Ташкент, Вузгородок.

Автореферат разослан "J0 " O/lpi/ГЛ 2004 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат химических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИИ

Введение. Одним из актуальных направлений органической химии является синтез, выделение и анализ хиральных соединений, проявляющих высокую биологическую активность. В оптически чистой форме соединения с одной конфигурацией могут проявлять полезную биологическую активность или высокую цитотоксичность, в то время как другая форма может обладать слабой активностью. Одним из методов ассиметрического синтеза является реакция гидроборирования непредельных соединений. На протекание этих процессов существенное влияние оказывают соли одно-, двух- и трехвалентного родия. Поэтому изучение каталитического эффекта малоизученного ЯЬСЬ на направление реакции гидроборирования алкенов, содержащих функциональные группы и тройную связь углерод-азот, является актуальной задачей. Вместе с этим разработка возможных путей перехода от ненасыщенных нитрилов к гетероциклическим соединениям с использованием этой реакции также показывает актуальность этого направления. С другой стороны, методы анализа рацематов на селективных неподвижных фазах мало освещены в литературе. Применяемые селективные хиральные неподвижные фазы очень дорогие, поэтому разработка легко доступных фаз для разделения и анализа хиральных соединений, синтезируемых реакцией

гидроборирования алкенилхлоридов и алкенилнитрилов в присутствии трихлорида родия, также является актуальной проблемой.

Цель исследования. Систематическое исследование реакций гидроборирования алкенилхлоридов, алкил(алкенил)нитрилов в присутствии трихлорида родия и создание новых неподвижных фаз для газовой хроматографии.

Задачи исследовання:

• гидроборирование алкенилхлоридов: аллилхлорида (3-хлорпропена), З-хлор-2-метилпропена, кротилхлорида (1-хлор-2-бутена), 1-хлор-2-метилпропена, 2-хлор-2-бутена;

• гидроборирование алкил(алкенил)нитрилов: ацетонитрила, пропионитрила, 2-хлорпропионитрила, 3-хлорпропионитрила, акрилонитрила, аллилцианида (3-бугеннитрила), 5-гексеннитрила;

• выявление основных закономерностей гидроборирования в присутствии Ш1С13;

• создание новых неподвижных фаз для анализа хиральных соединений методом газовой хроматографией.

Новизна работы. Впервые проведено систематическое исследование гидроборирования алкенилхлоридов, предельных и непредельных

нитрилов. Выявлены основные факторы (структура алкенилхлоридов, пространственные факторы), влияющие на ход реакций. Предложены схемы механизмов гидроборирования. Найдено, что двойные связи галоидалкенов под действием борана в присутствии трихлорида родия изомеризуются с образованием алкенов, которые далее превращаются с преимущественным образованием одного из хиральных соединений. Найдено, что гидроборирование насыщенных нитрилов сопровождается восстановлением нитрильной группы до аминогруппы. Выявлено, что 2-или 3-хлорпропионитрилы в данной реакции превращаются в алкиламиды. Показано, что реакция идет с отщеплением хлористого водорода, что подтверждается данными, полученными при гидроборировании акрилонитрила. Гидроборированием аллилцианида разработаны методы избирательного синтеза 4-амино-2,6-диметилпиримидина, метакриламида или бутирамида. На основании кинетических исследований предложен механизм этой реакции, включающий промежуточное образование аниона ацетонитрила. Обнаружено, что в отличие от аллилцианида гидроборирование 5-гексеннитрила идет с образованием 6-гидроксигексанамида, что связано с отсутствием гетеролитического разрыва одинарной углерод-углеродной связи, имеющегося в первом случае.

Научная и практическая значимость результатов исследования.

Разработаны селективные методы получения 4-амино-2,6-диметил-пиримидина, метакриламида и бутирамида из аллилцианида, 6-гид-роксигексанамида из 5-гексеннитрила.

Предложены новые неподвижные фазы для хроматографического разделения. На основе 2-амино-6-метилпиримидинона-4 создана неподвижная фаза, способная хроматографически разделить энантиомеры хиральных алканов, хлоралканов и спиртов и др.

Реализация результатов. Разработанные селективные методы могут служить для целенаправленного синтеза веществ. Неподвижные фазы можно использовать в хроматографии для анализа хиральных веществ.

Апробация работы. Материалы диссертации частично доложены на 35-м научном национальном симпозиуме по органической химии (Сан Антонио, США. 1997), на научной конференции молодых ученых (Ташкент, 1997), на 2-м республиканском научном коллоквиуме (Ташкент, 1998), на 222-м конгрессе Американского Химического Общества (Чикаго, США. 2001) и на защите магистрской диссертации (Рочестер, США, 2001).

Опубликованность результатов. По теме диссертации опубликовано 4 статьи и 6 тезисов докладов.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 104 страницах компьютерного текста, включающего введение, четыре главы, выводы, список использованной литературы (112 наименований) и приложение, состоящее из 19 фотокопий ПМР-, ИК-, масс- спектров. Автор выражает благодарность проф. Моррилу Т.С. за оказанную помощь при выполнении части диссертации по реакциям гидроборирования и к.х.н., доц. Мухамадиеву Н. К. за оказанную помощь при выполнении раздела по газовой хроматографии.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Гидроборнрование алкенилхлоридов

Аллилхлорид (3-хлорпропен) подвергается гидроборированию как без катализатора, так и в присутствии трихлорида родия. Наличие хлорметильной группы в молекуле способствует присоединению по двойной связи против правила Марковникова и дает смесь продуктов -пропанол-1 (I) и З-хлорпропанол-1 (П) с преимущественньм образованием последнего.

1)ВН3:ТИР,25°С

2) NaOH/H2Q2,0 ос

1) RhQ3, BH3:THF, 25 °С

I (24%)

II (76%)

I

II

2) NaOH/H2Q2,0 ОС

Ш (0,7%

(13.3%) (86%) ии

В присутствии катализатора увеличивается доля основного продукта II; при этом был получен также пропанол-2 (HI). Образование его идет в результате элиминирования ß-хлорродийборгидрида от продукта присоединения боргидрида. Образующийся в результате пропей в дальнейшем вступает в реакцию гидроборирования с образованием I и III. Повышение температуры реакции практически не влияет на направление реакции (табл.1).

Гидроборнрование З-хлор-2-метилпропена даже в присутствии RhCl3 не идет, что связано с пространственным эффектом, т.е. наличием одновременно метальной и хлорметильной групп. Поскольку объем промежуточного продукта взаимодействия боргидрида с треххлористым родием, [H-B-Rh], в 103 раз больше, чем ВН3, то подход его со стороны

+■

Таблица 1. Выходы продуктов гадроборирования аллилхлорида

Продукты реакции Без катализа* л ✓ тора, % Без катализатора", % С катализатором», %

Пропанол-1 24 16,6 86

З-Хлорпропанол-1 76 82,5 13,3

Пропанол-2 0 0,8 0,7

Общий выход 75 95 90

экранированной двойной связи затруднен.

Гидроборирование кротилхлорида (1-хлор-2-бутена) проведено как в присутствии катализатора, так и без него (табл.2).

рн он

1)ВН3:ТНР,25°С _

а'

2)Ка0Н/Н202,25° С

1)ЯЬаз,ВН3ЛНР.25ДС

2) ЫаОНЛ^С^, 25 ОС

IV (29%)

IV + V (7.5%) (17%)

V (71%)

VI (75.5%)

Таблица 2. Выходы продуктов гидроборирования кротилхлорида

Продукты реакции Без катализато- Без катализа- С катализатор-

ра*, % тора", % ом*, %

Бутанол-2 29 15,0 7,5

4-Хлорбутанол-1 71 55 17

Бутанол-1 0 1,5 75,5

Общий выход 60 80 90

В отсутствии катализатора при комнатной температуре преимущественно образуется 4-хлорбутанол-1 наряду с бутаколом-2. Нагревание реакционной смеси изменяет соотношение 4-хлорбутанол-2:бутанол-2. Использование катализатора резко меняет направление реакции и приводит к образованию, в основном, бутанола-1. Этот факт объясняется изомеризацией двойной связи исходного соединения под действием катализатора. Предлагаемый механизм реакции показан на схеме. Он состоит из четырех стадий: образования (3-галоалкилборана и у-галоалкилборана, элиминации р-галоалкилборана, образования бутена-1 и его гидроборирования.

' При комнатной температуре; ' При кипении реакционной смеси.

Механизм гидроборирования кротилхлорида

Оптическая чистота 4-хлорбутанола-2 и бутанола-2 равна к 85 и 80. Эти данные показывают возможность использования КЬСЬ для синтеза хиральных соединений.

Попытки гидроборирования 1-хлор-2-метилпропена (VII) без катализатора были безуспешными. Однако в присутствии катализатора был получен изобутиловый спирт (2-метил-1-пропанол, VIII). Выход составляет 45%.

с.^ ^ 1)Ш,С1З.ВН,=ТНР ^ но 2)Ыа0Н/Н202,(Х>С VI. У1П

При гидроборировании 2-хлорбутена-2 (IX) в дихлорометане в качестве основного продукта образуется бутанол-2 (X) (оптическая чистота равна 70). Следует отметить, что проведение реакции без катализатора дает исключительно бутанол-2 (X).

О 9Н

|)И1а3,вн3:сн2а2

2)ЫаОН/Н2Ог,ОоС ГХ X (85У.)

Таким образом, гидроборирование алкенилхлоридов в присутствии

ИЬСЬ приводит к образованию двух типов продуктов: р-галоалкилборанов

и у-галоалкилборанов. Далее р-галоалкилбораны подвергаются

элиминированию с образованием алкенов. КЬС1з изомеризует алкены, а продукты изомеризации далее участвуют в реакции гидроборирования, образуя соответствующие изомерные спирты. В случае аллилхлорида наряду с 3-хлорпропаном образуются пропанол71 и пропанол-2. Бутанол-1 и бутанол-2 были изолированы в случае кротилхлорида и 2-хлорбутена-2.

2. Гидроборнрованнс алкил(алкенил)яитрнлов

Ацетошприл (XII) образует комплекс с бораиом и легко восстанавливается ВН3:ТНР в присутствии КЬС13 при комнатной температуре до этиламина.

1)КЬОз,ВН3:ТНР

н3с—с=ы ->- н3с-сн2-ш2

2)Ыа011/Н202

XII ХШ

При гидроборировании пропионитрила (XIV) в присутствии ШгС1з реакция идет легче, чем с ацетонитрилом и образуется н-пропиламин (XV).

1)кьа3,вн3лж

Н3С—СН2—С^И -Н3С—Ша-СНг-Шг

2)Ыа0НШ202

XIV XV

Гидроборирование 2-хлориропионитрила (XVI) и 3-хлорпро-пионитрила (XVIII) в результате элиминирования НС1 приводит к образованию акрилонитрила. Он далее превращается в пропионитрил. Гидролиз последнего дает пропионамид (XVII):

1)МОз,ВН3:ТМг

2) Ка0Ш!202

xvi.x-H.Y-a ХУ1а ху'ь

XVIII, Х=С1,У=Н

Гидроборирование акрилонитрила (XVIя) как при комнатной температуре, так и при более высоких температурах в присутствии трихлорида родия, также приводит к амиду пропионовой кислоты.

1) КЬСЬ,ВН3:ТНР

XVI2 ---XVII

2) №0Н/Н202

В молекуле акрилонитрила имеется два реакционных центра: двойная и тройная связи, которые конкурируя между собой определяют направление реакции.

Общие результаты гидроборирования нитрилов приведены в табл.3.

Таблица 3. Продукты гидроборировання нитрилов

Субстрат Продукт Выход, %

Ацетонитрил Этил амин 90

Пропионитрил Пропиламин 85

2-Хлорпропионитрил Пропионамид 73

З-Хлорпропионитрил Пропионамид 72

Акрилонитрил Пропионамид 91

В отличие от других нитрилов гидроборирование аллилцианида (XIX) в присутствии катализатора ИЬСЬ протекает по следующим трем направлениям:

XIX

е/

Н.С

1) Й1СЗ,,ВН,:ТИР ь

гэиаОИЦА

с

он

ЫНг

XXI

ын2

XX

XXII

По пути а на первой стадии реакции происходит расщепление одинарной связи С-С. Дальнейшая тримеризация образующегося карбаниона ацетонитрила дает 4-амино-2,б-диметилпиримидин (XX). По пути Ь наблюдается изомеризация аллицианида в метакрилонитрил, а последующий гидролиз приводит к метакриламиду (XXI). По третьему направлению с двойная связь аллилцианида восстанавливается с образованием н-бутиронитрила, который гидролизуется до бутирамида (ХХП). Таким образом, реакция гидроборировання аллилцианида в присутствии катализатора ЯЬСЬ идет селективно с преимущественным образованием одного из трех соединений: 4-амино-2,6-диметилпиримидина, метакрил амида и бутирамида. Избирательность реакции зависит от соотношения реагентов (табл. 4).

Таблица 4. Селективный синтез продуктов гидроборировання аллилцианида с изменением соотношения исходных веществ

Аллилци- Боран Об. Мол. Об. Вых. Сравн. вых.

Экс. анид (мл) (мл) Соот. соот. вых С2Н5ОН ХХП/ХХ1/ХХ

(%) (%) (%)

1 1.00 15.00 1:15 1 1.5 60 15.07 13.62/0.00/71.30

2 1.00 10.00 1:10 1 1 60 16.33 31.30/0.00/52.33

3 1.00 5.00 1:5 1 0.5 55 9.95 68.25/0.00/22.00

4 1.00 3.00 1:3 1 0.3 40 3.44 58.74/33.38/4.44

5 1.00 2.00 1:2 1 0.2 40 12.33 71.36/16.30/0.00

6 1.00 1.00 1:1 1 0.1 61 4.60 0.00/95.40/0.00

7 1.00 0.50 2:1 1 0.05 50 2.44 0.00/97.56/0.00

8 1.00 0.25 4:1 1 0.025 60 2.43 0.00/97.57/0.00

9 1.00 0.00 1:0 1 0.00 20 1.90 0.00/98.10/0.00

Как видно из данных, приведенных в таблице 4., оптимальными условиями для предпочтительного образования 4-амино-2,6-диметилпиримидина является использование молярного соотношения аллилцианидгборан 1:1,5 (выход 71.30%). Образование бутирамида и метакр ил амида является результатом гидролиза нитр ильной группы бутиронитрила -продукта восстановления двойной связи аллилцианида и метакр илонитрила -продукта изомеризации аллилцианида.

Кинетические исследования гидроборировання аллилцианида осуществлены для выявления механизма реакции и понимания природы превращения его в XX (табл.5).

Таблица 5. Кинетические данные гидроборировання аллилцианида (в процентах от общего выхода продукта)

Экс. Время, часы XXII XXI Ацетонитрил Этанол XX

1 0.25 68 32 0.00 0.00 0.00

2 0.5 54 15.75 2 21.5 6.5

3 1.0 51.2 17.3 2 22.6 6.8

4 1.50 33.34 13.34 5.7 37 10.5

5 2.0 45 25.5 8 18 3.34

6 3.0 68.4 10.3 10.6 10.6 2.54

7 5.0 80.6 14.5 2.5 2.5 3.00

эазрыв связи углерод-углерод в аллилцианиде и образование карбаниона ацетонитрила происходит тогда, когда продолжительность реакции была 30 мин. Тримеризация карбаниона ацетонитрила приводит к образованию 4-амино-2,6-диметилпиримидина. Количество ацетонитрила и 4-амино-2,6-

диметилпиримидина [(6.5хЗ)+2] равно количеству этанола [21.5] (эксперимент 2 в табл.5). Эти данные подтверждают процесс тримеризации аниона ацето нитрила.

Для выявления механизма реакции проведено гидроборирование самого ацетонитрила. При этом 4-амино-2,6-диметилпиримидин не образуется, что дает возможность заключить о разрыве связи углерод-углерод с образованием карбаниона ацетонитрила и карбкатиона этана. Очень высокореакционноспособный и нестабильный карбанион ацетонитрила легко превращается в продукт тримеризации.

Механизм образована 4-амино-2,6-диметилпиримидина

и

N11-^

/V л

№

сн.

/К

КЬ

"в'

Н2С—СНН№

+

ЮьВ-Н

Н»01Ш1202

I II

Наличие двух реакционноспособных углерод-углеродной двойной и углерод-азотной тройной связей аллилцианида позволяет присоединить интермедиат [ШьВ-Н], образующийся из КЬС1з и ВН3, по обоим центрам. Это способствует гетеролитическому разрыву одинарной углерод-углеродной связи за счет торсионных сил между углерод-углеродной двойной и углерод-азотной тройной связей. Это благоприятствует образованию карбаниона ацетонитрила и карбкатиона этана. Интермедиат

ШьВ-Н может подойти к карбаниону ацетонитрила с обоих сторон, атакуя как углерод-азотную тройную связь, тах и углеродный центр, образуя две реакционноспособные частицы, которые могут находится в двух таутомерных формах.

V

Н2С—^->- Н2с—ОЭЫ:

Эти частицы приводят к тримеризации с образованием комплекса 4-амино-2,6-диметилпиримидин:И1-В-Н. Гидролиз последнего даёт 4-амино-2,6-диметилпиримидин.

При гидроборировании 5-гексеннитрила (XXIII), где двойная С=С и тройная С^ связи отделены тремя метиленовыми группами, наблюдается гидратация двойной связи и был получен 6-гидроксигексанамид (XXIV).

.о

-о=пч РКЬСЬ.ВЫ^ТШ' ^ но

2) КаОНИгОг ^ ^

XXIII XXIV

Протекание реакции по этому направлению показывает предпотгательность гидратации двойной связи по сравнению с тройной. Гетеролитический разрыв одинарной углерод-углеродной связи не происходит из-за отсутствия торсионных сил между гидроборированной двойной и тройной связями, имеющими место в случае алл ил цианида. Относительные скорости реакции гидроборирования нитрилов приведены в табл. 6 и рис.1.

Таблица 6. Относительные скорости гидроборирования нитрилов*

Время, часы 0 0.25 0.5 1 1.5 2 3 5

Пропионитрил 0 23 25 26 27 28 29 29

Ацетонитрил 0 20 21 22 22 23 23 23

З-Хлорпропионитрил 0 15 16 16 17 17 22 23

2-Хлорпропионитрил 0 13 14 14 15 15 20 21

Акрилонитрил 0 5 б 6.5 7 7 10 12

Аллилцианид 0 10 11 11.5 12 13 13 14

Гексеннитрил 0 3 3.5 4 4.3 4.7 4.9 5

' Указанные величины- количество молей исходных веществ, израсходованных в реакциях падроборирования, в мол/час

Приведенные в табл.6 и рис.1 данные показывают, что относительная скорость реакции нитрилов меняется в случае наличия двойной связи. При этом нитрильная группа остается индифферентной к восстановлению до тех пор, пока восстановление двойной связи не заканчивается.

Относительные скорости гндроборирования нитрилов с бораном и ИЬСЬ

Рис* 1

Изучение стабильности ширильной группы предельных и непредельных нитрилов к гидроборированию позволило выявить ряд активностей: пропионитрил> ацетонитрил>аллилцианид> акрилонитрил> 3-хлорпропионитрил >2-хлорпропионитрил >5-гексеннитрил Этот ряд показывает, что алкеншгаитрилы менее реакционноспособны, чем алкилнитрилы. Это объясняется наличием двух реакционных центров для гндроборирования в случае алкенилнитрилов.

3. Синтез неподвижных фаз

Известно, что эффективность хроматографического разделения зависит от состава и многофункциональности неподвижных фаз и адсорбентов. Многофункциональность неподвижных фаз обеспечивает специфичность и многосторонность в разделении сложных смесей органических соединений. Учитывая это, мы обратили свое внимание на

гетероциклические вещества имеющие ассимметрический атом азота и выбрали производные пиримидинона-4 такие как 2-амино-б-метилпиримидинон-4 (АМП-4, XXV) и 2-метшггио-6-метилпиримидинон-4 (МТМП-4, XXVI).

XXV XXVI

Соединение XXV было синтезировано конденсацией ацетоуксусного эфира с гуанидином по известной методике.

2-Метилтио-6-метилпиримидинон-4 (XXVI) получен из ацетоуксусного эфира и тиомочевины с последующим метилированием образующегося 2-тиоксо-6-метилпиримидинона-4 метилйодидом.

Для сравнения эффективности хроматографического разделения в качестве стандарта использовали р, р'-оксидипропионитрил (ОД11Н, Р=100) и сквалан (Р=0). Полученные химические и хроматографические характеристики приведены в табл.7.

Таблица 7. Химические и хроматографические характеристики АМП-

4 и МТМП-4

Неподвижная фаза Отн. пол. Раст-ль* Раб. тем. Химическая формула Конст. Роршнайдера

X у г и Б

АМП-4 11 ДМФА 140 С5Щ430 0.3 0.6 2 0.5 1.5

МТМП-4 16 ДМФА 120 сдагЗО 0.4 0.6 2 0.6 2

Сквалан 0 Хлф. 150 С30Нб2 0 0 0 0 0

ОДПН ЮС Мет. 100 сда2о 5.6 8.5 8 12 9.2

Полярность неподвижных фаз была вычислена с использованием пяти констант Роршнайдера. Полученные данные показывают, что неподвижные фазы АМП-4 и МТМП-4 принадлежат к слабополярным неподвижным фазам и их специфичность обеспечивается сочетанием следующих групповых составляющих, таких как -СНз, =N11, -N112, и -БСЦ. Полярность МТМП-4 увеличивается вследствие наличия в его молекуле -БСНз группы.

* ДМФА-диметилформамид, Хлф.-хлороформ, Мет.-метанол.

Для оценки закономерности удерживания в исследуюмых фазах изучены индексы удерживания разных классов органических соединений при различных температурах термостата колонок. Аналитическая зависимость между значениями времени удерживания веществ с различным числом атомов в молекуле (пс) и температурой кипения, а также зависимость значения времени удерживания веществ от температуры термостата колонок установлена методом наименьших квадратов. Степень линейности этой зависимости была оценена вычислением корреляционных коэффициентов (г) (табл. 8,9).

Таблица 8. Зависимость коэффициентов между значепиями времени удерживания п температуры кипения анализируемых веществ иа АМП-4 (12У=АТ1СИ„.+В)

Класс анализируемых веществ Коэффиценты

Ах Ю3 В г

Т=80"С

Алканы и изомеры 6.618 -0.923 0.9892

Фенилалканы 5.166 -0.749 0.9832

Спирты 13.295 -1.110 0.9746

Метилалкилкетоны 3.807 -0.416 0.9982

Диалкилэфиры 4.959 -0.561 0.9812

Нитрилы 8.597 -0.467 0.9802

Т= 100 иС

Алканы и изомеры 3.487 -0.485 0.9892

Фенилалканы 3.271 -0.436 0.9970

Спирты 11.295 -0.919 0.9972

Метилалкилкетоны 3.235 -0.361 0.9854

Диалкилэфиры 4.157 -0.428 0.9748

Нитрилы 6.856 -0.328 0.9856

Результаты, представленные в таблицах 8 и 9, свидетельствуют о наличии линейной зависимости между изученными параметрами и позволяет сделать заключение о возможном применении исследуемых соединений в качестве неподвижных фаз в газовой хроматографии. Учитывая это, было осуществлено разделение энантиомеров на исследуемых неподвижных фазах.

Таблица 9. Зависимость коэффициентов между значениями времени удерживания анализируемых веществ и температурой колонок в термостате на АМП-4

Класс анализируемых веществ Коэффициенты

Ах 10^ В г

1. н-Нонан 1715.358 -6.477 0.9980

2. н-Декан 3961.007 12.351 0.9993

3. н-Ундекан 4867.602 -14.244 0.9979

4. Этанол 746.5130 -4.011 0.9948

5. Пропанол-1 1536.289 -5.633 0.9955

6. Пропанол-2 578.7720 -3.379 0.9978

7. Бутанол-1 5335.681 -15.229 0.9999

8. Бутанол-2 3063.032 -9.871 0.9963

9. Пентанол-1 657.4760 -2.035 0.9895

10. Этилбензол 602.3000 -3.547 0.9957

11. м-Ксилол 706.3210 -3.790 0.9999

12. трет-Бутилбензол 2216.988 -7.446 0.9912

13 ;Изопропилбензол 1392.162 -5.479 0.9946

14. Этил ацетат 1906.016 -7.061 0.9902

15. Дибутиловый эфир 1400.551 -5.270 0.9876

16. Ацетонитрил 3246.521 -13.248 0.9857

17. Бутиронитрил 5847.300 -17.444 0.9897

18. Бензонитрил 3846.212 -5.612 0.9823

19.Метилэтилкетон 794.8020 -0.006 0.9987

20.Метилпропил кетон 4726.242 -0.016 0.9853

Для определения возможности использования АМП-4 и МТМП-4 с целью разделения оптических изомеров были отобраны следующие рацематы для разделения: бутанол-2, 2-метилбутанол-1, пентанол-2, 2-хлорбутан и изооктан (3-метилгептан). Полученные данные показывают, что оптические изомеры разделяются на предлагаемых неподвижных фазах. Степень разделения оценена на основе полученных хроматограмм. Полученные результаты представлены в табл. 10.

Таблица 10. Параметры разделении (К) энантиомеров и их содержание

(С, %)

Энантиомеры АМП-4 (15%) МТМП-4 (15%)

К С,% К С,%

(+) Бутанол-2 1.02 50.0 0.73 50.0

(-) Бутанол-2 50.0 50.0

(+)2-Метилбутанол-1 1.10 50.0 0.48 50.0

(-) 2-Метилбутанол-1 50.0 50.0

(+) Пентанол-2 1.20 50.0 0.63 52.0

(-) Пентанол-2 50.0 48.0

(+)2-Хлоробутан 0.70 46.0 1.00 46.0

(-) 2-Хлоробутан 54.0 54.0

(+) З-Метил гептан 0.64 64.0 0.38 64.0

(-) З-Метил гептан 36.0 36.0

Как видно из этих данных, степень разделения хиральных соединений на адсорбенте, содержащем АМП-4 была более высокой, чем таковая для МТМП-4. Параметры времени удерживания коррелируют с константой Роршнайдера. Однако энантиомерическое разделение на данной неподвижной фазе не взаимосвязано с константой. Энантиоселективное разделение зависит от структуры анализируемых соединений и природы неподвижных фаз. Таким образом, АМП-4 можно предлагать в качестве неподвижной фазы для разделения хиральных соединений в газохроматографическом анализе.

Выводы

1. Впервые проведено систематическое исследование гидроборирования представителей алкенилхлоридов, предельных и непредельных нитрилов. Выявлены основные закономерности реакций.

2. Показано, что направление реакции гидроборирования зависит от структуры алкенилхлоридов и пространственных факторов, приводя к первичным или вторичным спиртам, галоидалканам или галоидспиртам. Предложены механизмы гидроборирования алкенилхлоридов. Выявлено, что взаимодействие галоидалкенов с бораном в присутствии трихлорида родия сопровождается

изомеризацией двойной связи, в результате чего образуются изомерные соединения.

3. Показано, что в случае гидроборирования кротилхлорида и 2-хлор-2-бутена образуются хиральные соединения с 80-85 оптической чистотой. Выявлено, что родийборгидрид может быть использован в качестве катализатора в синтезе хиральных соединений.

4. Найдено, что гидроборирование насыщенных нитрилов сопровождается превращением нитрильной группы в аминогруппу. Введение атома хлора в молекулу алкилнитрилов (2- или 3-хлорпропионитрилы) меняет направление реакции и приводит к алкиламидам нормального строения. Показано, что реакция идет с отщеплением хлористого водорода, что подтверждено данными, полученными при гидроборировании акрилонитрила.

5. Обнаружено, что в отличие от других алкенилнитрилов гидроборирование аллилцианида идет в трех направлениях с образованием 4-амино-2,6-диметилпиримидина, метакр ил амида или бутирамида. На основании кинетических исследований предложен механизм превращения аллилцианида в 4-амино-2,б-диметилпиримидин, включающий промежуточное образование аниона ацетонитрила.

6. Выявлено, что гидроборирование 5-гексеннитрила сопровождается образованием 6-гидроксигексанамида.

7. Разработаны селективные методы получения 4-амино-2,б-диметилпиримидина, метакр ил амида и н-бутирамида из аллилцианида, 6-гидроксигексанамида из 5-гексеннитрила.

8. Предложены новые неподвижные фазы для хроматографического разделения хиральных соединений. Показано, что разработанная на основе 2-амино-6-метилпиримидинона-4 (АМП-4) неподвижная фаза способна хроматографически разделить энантиомеры изомерных алканов, хлоралканов, спиртов и может быть предложена для использования при анализе хиральных соединений.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Буранов А.У., Насирова H.A. Изучение закономерности удерживания органических соединений на 2-амино-6-метилпиримидинона-4 //Ёш олимлар ва иктидорли талабаларнинг республика илмий-амалий конференцияси: Респ. илм.-амал. конф. иштир. илм. иш. тупл.: 28-29 Март 1997. -Тошкент,1997.2-жилд, б. 53-55.

2. Буранов А.У., Мух,амадиев Н.К. 2-Тиометил-6-метилпиримидинон-4 да баъзи органик бирикмаларнинг ушланиш конуниятларини урганиш //Табиий ва синтетик бирикмаларнинг таркиби ва хоссаларини текшириш: Илм.мак. тупл. СамДУ. -Самарканд, 1997. 66-69 б.

3. Anvar U. Buranov, Nurali Q. Mukhamadiev. Analysis and investigation of the retention of organic compounds on 2-amino-6-methyl-4-pyrimidinone with gas chromatographic method //Abstracts of the 35th National Organic Chemistry Symposium. June 22-26, 1997. -San-Antonio, Texas, USA, 1997. W295.

4. Nurali Q. Mukhamadiev, Ismoil M. Ergashev, Anvar U. Buranov. Systematic analysis of nitrogen-containing organic compounds in gas chromatography //Abstracts of the 35th National Organic Chemistry Symposium. June 22-26,

1997. -San-Antonio, Texas, USA, 1997. W322.

5. Буронов А.У. Пиримидинон-4 хосилалари асосидаги харакатсиз фазаларда энантиомер модцаларни газохроматографик ажратиш имкониятларини урганиш //Инсон манфаатлари йилига багишланган "Узбекистан Мустакзылиги-унинг фани ва технологияларини ривожлантириш кафолати": II- Респ. илм. коллок. мак. тупл. 12-13 ноябр

1998. -Тошкент, 1998.1-том, 6.125-127.

6. Буранов А.У., Мухамадиев Н.К., Шахидоятов Х.М., Эргашев И.М. Исследование возможности применения производных пиримидинона-4 в качестве неподвижной фазы для разделения хиральных соединений в газовой хроматографии. //Нефтехимия. 1999, том 39, N 1, с. 66-69.

7. Anvar U. Buranov, Terence С. Morrill. Determination of an unexpected product //Abstracts of 222nd meeting of American Chemical Society. August 26-30,2001. -Chicago, II., USA, 2001. ANYL 038.

8. Буранов А.У., Моррилл T.C., Шахидоятов X.M. Гидроборирование аллилцианида. Селективный синтез 4-амино-2,6-диметилпиримидина, бутирамида, метакр ил амида //Узб. хим. журн. 2002. N6, с. 3-7.

9. Anvar U. Buranov, Terence С. Morrill. RhCl3- promoted hydroboration of alkenyl nitriles. // Tetrahedron Letters, 2003,44 (33), p. 6301-6304.

Ю.Буранов Анвар Уразович. Гидроборирование алкенилхлоридов и алкенилнитрилов в присутствии трихлорида родия //Хорижда таълим олган ёш мутахассисларнинг I конференциям: Конф. илм. ишл. тупл. -Тошкент, 2003.1-том, 6.159-161.

Соискатель

РЕЗЮМЕ

Диссертации Буранова Анвара Уразовича на тему "Гидроборирование алкенилхлоридов и алкил(алкенил)нитрилов в присутствии трихлорида родия и возможное применение результатов в газовой хроматографии" на соискание ученой степени кандидата химических наук по специальности 02.00.03 - Органическая химия.

Ключевые слова: алкенилхлориды, алкилнитрилы, алкенилнитрилы, гидроборирование, трихлорид родия, механизмы гидроборирования, производные пиримвдинона-4, неподвижные фазы, газовая хроматография.

Объекты исследования: алкенилхлориды, алкилнитрилы, алкенилнитрилы, производные пиримидинона-4.

Цель работы. Систематическое исследование реакций гидроборирования алкенилхлоридов и алкил(алкенил)нитрилов в присутствии трихлорида родия и создание новых неподвижных фаз для газовой хроматографии.

Методы исследования. Тонкий органический синтез, физико-химические методы исследования, газовая хроматография.

Полученные результаты н их новизна. Впервые изучено направление реакции гидроборирования алкенилхлоридов и алкил(алкенил)нитрилов в присутствии трихлорида родия. Выявлены механизмы реакции и образования хиральных соединений. Разработана неподвижная фаза для газовой хроматографии для анализа хиральных соединений, образующихся в результате гидроборирования.

Практическая значимость: В результате проведенных исследований разработаны селективные методы получения 4-амино-2,6-диметилпиримидина, метакр ил амида и бутирамида из аллштци анида, 6-гидроксигексанамида из 5-гексеннитрила. Разработаны методы синтеза хиральных соединений при гидроборировании кротилхлорида и 2-хлор-2-бутена. Предложена новая неподвижная фаза для хроматографического разделения хиральных соединений АМП-4.

Степень внедрения и экономическая эффективность. Методы синтеза синтезированных веществ и хиральных соединений могут быть использованы в практике и неподвижная фаза АМП-4 может быть использована для анализа хиральных соединений в газовой хроматографии.

Область применения: Органическая химия, газовая хроматография.

Кимё фанлари номзоди илмий даражасига талабгор Буранов Анвар Уразовичнинг 02.00.03 - Органик кимё ихтисослиги буйича "Алкенилхлоридлар ва алкил(алкенил)нитрилларни родий трихлориди иштирокида гидроборлаш ва натижаларнинг газ хроматографиясида куллаш имкониятлари" мавзусидаги диссертациясининг

1\ИСКЛЧА МАЗМУНИ

Калит сузлар: Алкенилхлоридлар, алкилнитриллар, алкенилнитриллар, гидроборлаш, родий трихлориди, гидроборлаш мехакизмлари, пиримидинон-4нинг х.осилалари, кузгалмас фазалар, газ хроматографияси.

Тадкикот объектлари: алкенилхлоридлар, алкилнитриллар, алкенилнитриллар, пиримидинон-4нинг хосилалари.

Ишнннг максади: Алкенилхлоридлар ва алкил(алкенил)нитрилларнн родии трихлориди иштирокида гидроборлаш реакцияларини систематик урганиш ва газ хроматографиясида хирал модцаларни анализ килиш учун кузкалмас фазалар яратиш.

Тадкикот методи: Нафис органик синтез, тадкикотнинг физик-кимёвий методлари, газ хроматографияси.

Олинган иатижалар ва уларнинг янгилиги: Алкенилхлоридлар ва алкил(алкенил)нитриллар вакилларининг родий трихлориди иштирокида гидроборлаш реакцияси илк бор урганилиб, уларнинг бориши ва йуналиши аникланган. Реакция механизмлари таклиф этилган ва хирал моддаларнинг х.осил булиши асосланган. Газ хроматографиясида гидроборлаш реакциялари катижасида хосил булган хирал моддаларни тахлил килиш учун кузгалмас фаза яратилган.

Амалий а^амияти: Тадкикотлар натижасида 4-амино-2,6-диметилпиримидинни, метакриламидни ва бутирамидни аллилцианиддан, 6-гидроксигексанамидни 5-гексеннитрилдан селектив синтез килишнинг усуллари курсатилган. Хирал моддаларнинг кротилхпоридни ва 2-хлор-2-бутенни гидроборлаб синтез килиш усуллари яратилган. Хирал моддаларни газ хроматографиясида тахлил килиш учун янги кузгалмас фаза -АМП-4 таклиф этилган.

Тадбнк этиш даражасн ва нктисодий саиарадорлиги: Хирал моддаларни ва бошка бириюлаларни синтез килишнинг селектив усуллари амалиётда ишлатилиши мумкин. Кузгалмас фаза- АМП-4 эса хирал моддаларни газ хроматографиясида тахлил килиш учун таклиф этилади.

Кул л а ниш сохасн: Органик кимё, газ хроматографияси.

RESUME

Thesis of Buranov Anvar Urazovich on the academic degree competition of the candidate of chemistiy science, speciality 02.00.03 - Organic chemistiy subject "Hydroboration of alkenyl chlorides and alkyl(alkenyl)nitriles in the presence of rhodium trichloride and possible applications of the results in gas chromatography"

Keywords: Alkenylchlorides, allcylnitriles, alkenylnitriles,

hydroboration, rhodium trichloride, hydroboration mechanisms, derivatives of pyrimidine-4-one, stationary phases, gas chromatography.

Subjects of inquiry: Alkenylchlorides, alkylnitriies, alkenylnitriles, derivatives of pyrimidine-4-one.

Aim of inquiry: Systematic study of the hydroboration reactions of alkenylchlorides, alkyl(alkenyl)nitriles in the presence of rhodium trichloride and development of stationary phase for the analysis of chiral compounds in gas chromatography.

Method of inquiry: Fine organic synthesis, Physical and chemical methods of investigation, gas chromatography.

The results achieved and their novelty: For the first time the direction of hydroboration reactions of alkenylchlorides and alkyl(alkenyl)nitriles in the presence of rhodium trichloride has been studied. Hydroboration mechanisms have been elucidated and the formation of chiral compounds with good enantiomeric excess has been detected. Two new stationary phases have been developed for gas chromatography for the analysis of chiral compounds, formed as the result of hydroboration.

Practical value: In the results of conducted studies, the selective methods of preparation for 4-amino-2,6-dimethylpyrimidine, methacrylamide and butyramide from allylcyanide, 6-hydroxyhexanamide from 5-hexenenitrile have been developed. The methods of synthesis for chiral compounds in the case of hydroboration of crotyl chloride and 2-chloro-2-butene have been developed. A new stationary phase, AMP-4, has been proposed for the gas chromatographical separation of chiral compounds.

Degree of embed and economic efTectivity: The methods of synthesis for the chiral compounds and other products can be used in the practice. Stationary phases can be used in the analysis of chiral compounds in gas chromatography.

Sphere of usage: Organic chemistry, gas chromatography.