Иодирование и диазотирование-иодирование ароматических соединений. Синтез, строение и свойства стабильных арилдиазоний тозилатов тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

ии-з

На правах рукописи

ТРУСОВА МАРИНА ЕВГЕНЬЕВНА

Иодирование и диазотирование-иодироваиие ароматических соединений. Синтез, строение и свойства стабильных арилдиазоний тозилатов

Специальность 02.00.03 - органическая химия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

1

гт

Томск 2009

003473562

Работа выполнена на кафедре органической химии и технологии органического синтеза в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Томский политехнический

университет»

Научный руководитель

доктор химических наук, профессор Филимонов Виктор Дмитриевич

Официальные оппоненты

доктор химических наук, профессор Филимошкин Анатолий Георгиевич

кандидат химических наук, доцент Кец Татьяна Станиславовна

Ведущая организация

Институт химии нефти СО РАН (г. Томск)

Защита состоится «24» июня 2009 года в 16 ч 30 мин, на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.269.04 при Томском политехническом университете по адресу: 634050, Томск, пр. Ленина 43а, 2-й корпус ТПУ, Малая химическая аудитория.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Томского политехнического университета по адресу 634050, г. Томск, ул. Белинского 53.

Автореферат разослан «22» мая 2009 года

Ученый секретарь совета по защите докторских и кандидатских диссертаций,

кандидат химических наук, доцент

С Гиндуллина Т.М.

Общая характеристика работы Актуальность исследования. Иодароматические соединения - одни из наиболее широко используемых строительных блоков в органическом синтезе. Они особенно важны как незаменимые субстраты для многочисленных методов образования С-С связей, химии гетероциклических и металлорганических соединений, синтеза органических соединений поливалентного иода.

Особый интерес представляют полииодзамещенные арены, поскольку с их участием значительно расширяются возможности иодорганического синтеза, а кроме того они являются исходными продуктами в получении рентгеноконтрастных средств.

Ароматические диазониевые соли также являются одними из наиболее важных строительных блоков в классическом органическом синтезе, а также в получении современных органических наноматериалов и иммобилизации органических остатков на металлические и неметаллические поверхности. Несмотря на огромные успехи синтезов на основе солей диазония, у большинства из последних имеется принципиальный недостаток -нестабильность и взрывоопасность, что всегда сдерживало их широкое промышленное применение. Поэтому получение новых стабильных солей диазония представляет важнейший интерес для органического синтеза и технологий органических веществ.

Работа выполнялась при под держке гранта РФФИ № 09-03-9919 Цель работы. Первоначальная цель работы состояла в разработке новых методов прямого и косвенного иодирования ароматических соединений, отвечающих современным требованиям зеленой химии и чистых химических технологий. В ходе исследования новых подходов к диазотированию-иодированию были получены новые арилдиазоний тозилаты, обладающие, как оказалось, уникальной для диазониевых солей стабильностью и безопасностью, и представляющие значительную важность для органической химии в целом. В связи с этим, значительная часть исследований должна была стать направленной на изучение данного типа диазониевых солей - определение их структуры, свойств, возможностей и ограничений для использования в органическом синтезе.

Научная новизна. Впервые установлены закономерности и препаративные возможности электрофильного иодирования аренов системами 12/КЮ3, ¡гЛЧаЫОз, 12/РЫ(ОАс)2 без растворителя в условиях механической активации.

Разработаны новые подходы к получению широкого ряда ди-, три- и тетраиодаренов, основанные на комбинациях электрофильного иодирования аминов и последующего диазотирования-иодирования.

Предложен принципиально новый метод диазотирования аминов и синтеза стабильных, хорошо растворимых, не взрывоопасных и химически активных арилдиазоний тозилатов. Комплексом экспериментальных и теоретических

методов проведено исследование электронного и пространственного строения этих соединений.

Впервые определены возможности и ограничения использования арилдиазоний тозилатов в органическом синтезе (галогенирование, нитрование, азосочетание, арилирование олефинов, образование триазенов, восстановление), открыта их уникальная способность к спонтанной модификации углеродсодержащих нано- и макро-поверхностей органическими функциональными группами.

Впервые квантово-химическими методами DFT, ab initio и МР2 систематически исследованы взаимодействия диазониевых катионов с анионами и получены данные об электронном строении широкого ряда арендиазониевых солей ArN2+ X" (Х"= Cl, BF4, TsO, CH3COO, CF3COO).

Практическая значимость. Методы синтеза полииодаренов важны для получения рентгеноконтрастных средств. Метод получения антивирусного препарата «Иодантипирин» твердофазным иодированием тетраалкиламмоний иоддихлоридами (Me4N+ICl2") и (Et4N+ICl2") не требует применения органических растворителей и в полной мере отвечает принципам зеленой химии и чистых химических технологий. Разработан высокоэффективный и безопасный метод синтеза л/-хлорбензофенона как полупродукта противосудорожного препарата «Галодиф».

Показано, что арендиазоний тозилаты могут найти широкое использование в «зеленом» и безопасном органическом синтезе. Эти же соединения обеспечивают уникальные возможности модификации углеродсодержащих поверхностей органическими функциональными группами и открывают эффективные пути в получении и практическом использовании новых поколений композитных органо-неорганических нано- и макроматериалов.

Апробация работы. Отдельные части работы докладывались и обсуждались на V всероссийской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Химия и химическая технология в XXI веке» (Томск 2004); III международной конференции «Химия, химическая технология и биотехнология на рубеже тысячелетий» (Томск 2004); VII всероссийской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Химия и химическая технология в XXI веке» (Томск 2006); V международной конференции «Химия, химическая технология и биотехнология на рубеже тысячелетий» (Томск 2006); 2 тезиса докладов на VIII всероссийской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Химия и химическая технология в XXI веке» (Томск 2007); 2 тезиса докладов на XLV международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск 2007); II молодежной научно-технической конференции «Наукоемкие химические технологии» (Москва 2007); на всероссийской с международным участием конференции «Полифункциональные наноматериалы и нанотехнологии» (Томск 2008); на III

российско-германском семинаре «КарлсТом 2008: Высокоразбавленные системы: массоперенос, реакции и процессы» (Томск 2008).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 статей, материалы 4 докладов, тезисы 6 докладов, получено положительное решение на выдачу патента РФ.

Объем и структура работы. Работа изложена на 162 страницах, содержит 16 рисунков и 29 таблиц. Состоит из 4 глав, выводов, списка литературы и приложений.

Положения, выносимые на защиту.

1. Реакция окислительного иодирования ароматических соединений системой I2/PhI(OAc)2 в отсутствии растворителя;

2. Метод синтеза лекарственного препарата «Иодантипирин» отвечающий современным требованиям «Зеленой химии»;

3. Методы синтеза полииодароматических соединений, основанные на последовательных реакциях «прямого» и «косвенного» иодирования-диазотирования;

4. Принципиально новый подход к синтезу л/-хлорбензофенона, как важного промежуточного продукта в синтезе лекарственного препарата «Галодиф»;

5. Синтез широкого ряда нового класса диазониевых солей на основе полимерного диазотирующего реагента и и-толуолсульфокислоты. Доказательства структуры полученных арилдиазоний тозилатов ЯМР-, ИК-спектроскопией, рентгеноструктурным анализом, а так же показатели уровня взрывобезопасности с использованием интегрированного метода DSC/DTA/TGA;

6. Использование арилдиазоний тозилатов в важнейших органических синтезах (бромирование, иодирование, нитрование, восстановление, азосочетание, образование триазенов, арилирование стирола) многие, из которых отвечают принципам «зеленой химии»;

7. Первые результаты по спонтанной модификации нано- и макро углеродных поверхностей с использованием арилдиазоний тозилатов;

8. Результаты исследований пространственного и электронного строения широкого ряда диазониевых солей (4-RC6H4N2+X" [Х= CI, BF4, TsO, СН3СОО, CF3COO]) квантово-химическими методами ab initio, DFT и МР2.

Основное содержание работы 1.Электрофилыюе иодирование аренов в отсутствие растворителя. 1.1 Исследование иодирующей способности иода в присутствии КЮ3 и NaN03 как окислителей без растворителя в условиях механической активации.

Нами показано, что в отсутствие растворителя растирание смеси дурола (1) (активный субстрат в реакциях Se) в присутствии KIO3 и стехиометрических добавок серной кислоты приводит к иодированию субстрата, однако процесс

сопровождался сильным смолообразованием, что снижает выход целевого иоддурола (1а) (20%).

Попытка заменить серную кислоту на АсОН, р-ТвОН, №Н504 не привела к успеху: в этих условиях продукт иодирования зафиксирован не был (данные ТСХ). Иодирование дурола под действием 12/№>ТОз/Н2804 проходило еще менее эффективно: в течение 10 часов методом ТСХ были зафиксированы лишь следовые количества иодарена. Таким образом, описанные эксперименты с активным в Бе процессах дуролом (1) показали малую перспективность использования систем 12/КЮ3/Н+ и 12/НаТЧ03/Н+ для иодирования в условиях «5о1уеп1-&ее».

1.2 Иодирование иодом в присутствии фенилиодозодиацетата (ФИА) без растворителя в условиях механической активации. Мы установили, что

система 12/ФИА без растворителя легко иодирует дурол, дифениловый эфир, дифенил, ацетанилид, флуорен, флуоренон и урацил. При этом активность данного реагента в отсутствие растворителя выше, чем в растворах - реакции протекают быстрее и не требуют дополнительной активации сильными кислотами. Однако по отношению к дезактивированному и-нитротолуолу исследуемая система оказалась инертной, как это имеет место и в растворах.

1.3 Использование тетраалкиламмоний дихлориодатов А1к41Ч+ГС12~ для синтеза иодантипирина в отсутствие растворителя в условиях механической активации. 4-Иодантипирин - известный медицинский препарат, обладающий противовоспалительным и антивирусным действием, используется в качестве радиофармпрепарата и при лечении клещевого энцефалита. Поэтому разработка прогрессивных методов его получения весьма актуальна.

Мы исследовали твердофазное иодирование антипирина и его бензолсульфокислой соли (БСК) действием 12, 1С1 и солями Ме4№+С12" и Е14МГС12".

Таблица 1.Иодирование антипирина и БСК в условиях механической активации без растворителя при 20°С, 45 мин, при соотношении субстрат:реагент 1:1.2

12/ PhlfOAc), 20°С

Аг-Н-:-1

без растворителя, (1-8) механическая активация

- Ar-I

(1а-8а)

40 - 80%

Субстрат Реагент 4-Иодантипирин, %

Антипирин Et4NI+Cl2" 97

БСК Et4NI+Cb" 88

Антипирин Me4NI+Cl2" 96

БСК Me4NI+Cl2" 82

Антипирин ICI 63

БСК ICI 50

Антипирин h 57

БСК h 44

Установлено, что иод обладает низкой иодирующей активностью, a ICI, напротив, чрезмерно активен и приводит к осмолению. Наиболее удобными

агентами оказались соли Мс^ИИСЬ" и Ет4К1+С12", которые обеспечивают почти количественный выход целевого 4-иодантипирина. Предлагаемый метод иодирования полностью исключает использование органического растворителя на всех стадиях синтеза (очистка технического продукта проводится водой), что, безусловно, является существенным преимуществом перед традиционными жидкофазными методами.

2 Методы косвенного иодирования ароматических соединений.

2.1 Синтез ароматических полииодпдов.

Мы разработали удобный и эффективный метод получения широкого ряда ди-, три- и тетраиодсодержащих аренов (156,16в-г, 17в-г, 196, 20в, 216, 226), основанный на последовательном электрофильном иодировании аминов и замены амино-группы через диазотирование на иод.

I Электрофильное

кшамсь/ц-тздр з,4,5-13 (156) 50% иодирование проводилось,

Ыесм20°с 2-1-5-М02 (16в) 73% ( г прягрнтями-

к 2 3-1г5-мо2 (16г) 70% известными реагентами.

2-НО2-41 (17в) 90% Ь/ШСИ/Н^СЬ МБ/ЕЮН, юХЙГГ иодо-дезаминирование 2,4-1г6М02 <17г> 60% А 1

2,б-1г4-сосч3(19б) 60% Ы18/Н2804/ЕЮН, 1С1/КС1,

2F-5-I (226) 68%

2.4.6-вгз (23а) 78% MejN+ICbVAcOH,

2,4,6-С13 (24а) 80%

ICl/AcONa/AcOH и

оптимизированы для конкретных соединений, что позволило получить как moho-, так и дииодпроизводные аминов (15-22) с высокими препаративными выходами.

Замена амино-группы на иод проводилась в одну стадию по реакции диазотирования-иодирования с использованием ранее разработанной системы NaNO:/KI//?-TsOH в ацетонитриле. В результате был получен широкий ряд полииодаренов как с донорными, так и акцепторными заместителями в кольце. Полученные соединения являются потенциальными медицинскими диагностикумами и представляют значительный интерес для препаративного органического синтеза в качестве высоко реакционноспособных строительных блоков.

При использовании в качестве кислоты при иодо-дезаминировании p-TsOH был замечен факт стабильности промежуточно образующихся солей диазония

В связи с важностью этого факта для органической химии, наша работа была далее направлена на получение и исследование данного типа диазониевых солей в сравнении с известными арилдиазоний хлоридами и тетрафторборатами.

3. Синтез стабильных арилдиазоний тозилатов. Исследование их структуры и свойств.

3.1. Синтез стабильных арилдиазоний тозилатов и Z-l-apiui-2-тозплдиазенов. Известно два подхода к получению ароматических диазониевых солей с использованием NaN02 и AlkONO. Мы разработали альтернативный способ диазотирования на основе полимерного

диазотирующего реагента (РТЧОг), представляющего собой анионит, насыщенный нитрит-ионами.

Разработанный метод диазотирования очень прост и заключается в следующем: к уксуснокислому раствору и-толуолсульфокислоты прибавляется полимерный диазотирующий агент P^NCV и ароматический амин. Реакция протекает при комнатной температуре, за 20-30 минут. После чего анионит отфильтровывается, и продукт высаживается диэтиловым эфиром (Метод А). В случае ароматических аминов с акцепторными заместителями (15-17, 23, 31-37, 39, 40) в бензольном кольце образуются кристаллические АДТ (15а-17а, 23а, 31а-37а, 39а, 40а), а в случае донорных аминов (26-30) и анилина (25) -маслообразные продукты (25а, 26а-30а).

о©

NH2 p-TsOH P'NOr ^^s^NiOTs

AcOH(MeOH, MeCN) 20-22°СГ 25 93%

5-30 min R^

В попытках получения кристаллических арилдиазоний тозилатов (25а-30а) из аминов с донорными заместителями мы использовали дополнительную стадию выделения, которая состояла в следующем. К получившимся маслообразным продуктам добавляется растворенный в диэтиловом эфире исходный ароматический амин (10% в расчете на исходный субстрат) и при длительном растирании действительно образовываются кристаллы (256-306) (метод Б), однако эти соединения, как оказалось, являются не солями диазония, а ковалентными 2-1-арил-2-тозилдиазенами (Z-ArN=NOTs). Выходы и некоторые физико-химические свойства арилдиазоний тозилатов (25а-30а) и продуктов (256-306) даны в таблице 2.

В целом, метод А применим для диазотирования анилинов с электронодонорными и электроноакцепторными заместителями, а также и для пространственно затрудненного анилина 23, т. е. реакция имеет общий характер.

Таблица 2. Результаты диазотирования ароматических аминов ЯСеН^МН: (15-17,23,25-40) системой (Р^ТГОг'Ур-ТБОН в уксусной кислоте при 20 °С и выделения продуктов по методам А и Б. __

R Продукты Выход, % Температура, °C

Плавления Разложения3

11(25) C6II5N2+ (25а) 91 67-68 -

C6H5N=N-OTS (256) 63 224 224

2-Ме(26) 2-MeCiH4N=N-OTs (266) 83 182 188

3-Ме(27) 3-МеСбН4Ы2+(27а) 87 масло

3-MeC6H4N=N-()Ts (276) 72 158-161 163

4-Ме(28) 4-MeC6H4N2+(28a) 87 96-97

4-MeC«H4N=N-OTs (286) 86 120 129

2-МеО(29) 2-MeOC6H4N2+(29a) 82 масло -

2-McOC6H4N-N-OTse (296) 51 149-151 156

Р-

4-МеСХЗО) 4-MeC)C6H4N2+(30a) 89 масло -

4-МеОСбН4 N=N-OTse (306) 79 118-120 168

4-NH2 (31) 4-NH2C6H,N2+I(31a) 66 149-151 148

2-NOj(17) 2-N02C6H4N2+(17a) 95 155 144

3-N02(32) 3-N02C6H4N2t (32a) 85 134 141

4-N02(16) 4-N02C6H4N2+(16a) 84 132 137

4-NC(33) 4-NCC6H4N2+(33a) 97 124 113

2-HO:C(34) 2-H02CC6R,N2+(34a) 82 128 121

4-H02C(35) 4-H02CC6H4N2+(35a) 80 114-115 97

4-1(15) 4-IC6H4N2' (15a) 60 124-126 115

2,4,6-Вгз(23) 2,4.6-Br3C6H2N2+(23a) 58 152 139

Р-С,0Нт(36) P-Ci0H7N2+(36a) 84 134-136 174

СбН4СН2СбН4(37) ^СбШСНгСбНдЫг" (37a) 25 246 269

4-C4Hg(38) 4-C4H9C6H5N2+(38a) 25 82-84

а-С14Нт02(39) a-C14H702N2+(39a) 46 142

4-C«H5N=N(40) 4-C6H5N=NC6HsN2+(40a) 88 103

Полученные соединения отличаются необычной для диазониевых солей стабильностью. Они хранятся в темноте при комнатной температуре в течение нескольких месяцев без изменений, а соль 16а сохраняется и при выдерживании на прямом солнечном свету в течение 2 недель.

Нами впервые для класса сульфонатных диазониевых солей XCfiH4N2+ TsO" изучено строение продуктов Х=/Я (15а), X=o-N02 (17а), X=/;-CN (33а) с помощью рентгеноструктурного анализа и однозначно доказано наличие

Строение полученных АДТ (15а-17а, 25а, 26а-30а, 31а-40а), и продуктов (256-306) исследовано также методами ЯМР ЬС, 'Н и ИК, для отнесения сигналов в спектрах ЯМР использовали 2D COSY метод.

Для доказательства структуры ковалентно построенных 2-1-арил-2-тозилдиазенов Z-ArN=NOTs 256-306 использовали масс-Рис. 1. Данные РСА спектроскопию и ЯМР 13С в сравнение с диазотш тозшата 15а. расчетными спектрами ЯМР 13С методом GIAO

B3LYP/6-311G**.

3.2 Исследование термической устойчивости арнлдиазоннй тозилатов.

Для определения отношения некоторых АДТ к нагреванию и оценки уровня их взрывоопасности мы провели соответствующие исследования двумя методами. Первый метод (метод А) заключался в нагревании образца АДТ в открытом бюксе в токе азота и нагревании со скоростью (5-20 °С/мин.), регистрацию тепловых эффектов и изменения массы образца проводили интегрированным методом DSC/DTA/TGA. Второй метод состоял в определении тепловых эффектов разложения в закрытом бюксе в атмосфере азота (метод Б).

диазониевых групп.

Мы обнаружили, что АДТ с акцепторными заместителями 15а - 17а, 23а, 32а-37а, 39а, 40а разлагаются при температуре выше 120 °С (исключение составляет 35а Тразл. = 97 °С) с экзотермическим эффектом и выделением азота.

Оба метода исследований показали сходные результаты в определении температур разложения и тепловых эффектов. Наиболее важным является оценка тепловых эффектов, характеризующая уровень взрывоопасное™ исследуемых соединений. Международные стандарты ЮНЕСКО ([http://www.unece.org/trans/danger/danger.htm]) устанавливают, что вещества, имеющие тепловые эффекты разложения ниже 800 Дж/г относятся к безопасным и могут транспортироваться подобно обычным соединениям. Полученные результаты говорят о том, что АДТ относятся к классу невзрывоопасных соединений по количеству выделяемой энергии при разложении (Энергия разложения АДТ от -184.7 до -420 Дж/г). Исключение составляют две арилдиазониевые соли о-карбоксиарилдиазоний тозилат 34а и а-антрахинондиазоний тозилат 39а.

Для сравнения впервые исследовано термическое разложение п-нитроарендиазонийтетрафторборат и показано, что его энергия разложения близка к энергии разложения изученных АДТ.

3.3. Химические превращения арилдиазонин тозилатов и г-1-арнл-2-тозилдиазенов. Ароматические соли диазония являются важнейшими строительными блоками тонкого органического синтеза, однако их широкое промышленное применение сдерживается низкой стабильностью и взрывоопасностью. Полученные арилдиазоний тозилаты (АДТ), ввиду их стабильности и хорошей растворимости могут иметь огромное значение для органического синтеза и технологии, однако их химические свойства практически неизвестны. Мы исследовали химические свойства АДТ на примере принципиально важных реакций органического синтеза.

3.3.1. Галогеинрование арилдиазонин тозилатов. Важнейшим превращением диазониевых солей являются реакции галогенирования, эти реакции относятся к реакциям нуклеофильного замещения и протекают с потерей азота. Чаще их проводят в сильнокислотных условиях и в присутствии солей меди (реакция Зандмейера). Мы исследовали галогенирование арилдиазоний тозилатов 15а-17а, 23а, 25а-40а, при этом использовали водные растворы без добавок солей меди, что соответствует требованиям «зеленой химии».

3.3.1.1 Иодирование арилдиазонин тозилатов. Оказалось, что соли диазония 16а, 17а, 30а, 31а, 33а, 35, 36а, 40а в водной среде при комнатной температуре спонтанно взаимодействуют с 2.5 кратным избытком К1. Реакция сопровождалась бурным выделением азота и образованием соответствующего арилиодида с высоким выходом. (Таблица 3).

ИСбН^-ОТэ + К1-~-- ВС6Н41

комнатн. тем-ра

64-100%

Таблица 3. Результаты иодирования фенилдиазоний тозилатов (16а, 17а, 30а, 31а, 33а, 35,36а, 40а) и 2-1-арил-2-тозилдиазенов(30б)_

Субстрат время реакции, мин Арилиодид; выход, %

и-МОгОД^Шв (16а) 5 и-Ш2С6Н41; 97

0-М02С6Н4^+"0Т5 (17а) 5 о-Ш2С6Н41; 85

и-СН3ОС6Н4Ы=М-ОТз (306) 30 и-СНзОСеВД 80

л-СНзОСбЩ^-ОТв (30а) 40 и-СН3ОС6Н41; 94

л-ЫН2С6Н4ЫГОТз (31а) 20 л-ЫНгСбЬЫ; 100

и-СООНСбШ^ ОТэ (35а) 4.5 час н-СООНС6Н41; 91

>;-СКС6Н4№т"ОТ5 (33а) 20 и-СЫС6Н41; 64

о-СООНСбДЫГОТз (34а) 200 о-СООНС6Н41; 93

и-СбН5^КСбН5М2+"0Т5 (40а) 15 л-СбН5Ы=ЫСбН51; 56

Оказалось, что Ъ-1 -арил-2-тозилдиазены (306) так же взаимодействуют с К1, давая соответствующий иодид с высоким выходом за соизмеримое время. Таким образом, было показано, что диазены проявляют активность в реакции иодирования подобно «истинным» солям диазония.

Мы также исследовали возможности иодирования АДТ без предварительного выделения как в уксусной кислоте, так и в водном растворе, в которых проводили диазотирование (таблица 4).

МН2 Й2?>Тз !

0р-ТвОН / Р*М02"

растворитель к комн. тем-ра я"

Таблица 4. Результаты диазотирования

К1

растворитель

комн. тем-ра к''

- иодирования ароматических

Субстрат Иодид Растворитель; врем диазотирования/иод ированиямин, мин. Выход, %

и-КСЬСбЩЫНг >г-Ш2С6Н41 АсОН; 25/5 96

«-Ы02С6Н4ЫН2 и-Ы02С6Н41 Н20; 35/5 95

о-Ы02СбН4ЫИ2 о-Ы02С6Н4 АсОН; 35/15 82

о-М)2С6Н4МН2 о-Ы02СбН41 Н20; 40/20 84

и-СНзООДШг и-СН3ОСбН41 АсОН; 20/30 80

л-СНзОСбЩШг /г-СН3ОС,,Н41 Н20; 90/40 85

о-СООНС6Н4Ш2 о-СООНС6Н41 АсОН; 40/270 63

о-С00НС6Н4Ш2 о-СООНС6Н41 Н20; 50/300 60

3.3.1.2 Бромирование арилдиазоний тозилатов. Реакцию бромирования диазониевых солей (реакция Зандмейера) в классическом виде проводят в сильнокислом растворе в присутствии катализатора (Си или Си(1)). При бромировании поддерживают низкую температуру порядка 0-5 °С.

Оказалось, что АДТ с акцепторными заместителями 16а, 33а легко реагируют с КВг без использования каких-либо катализаторов, реакция сопровождается выделением азота и завершается за 30-40 мин.

н,о

Р?С6Н„М2+-ОТ8 + КВ|-*-► РС6Н4Вг

комнатн. тем-ра

Г^р-ГЮг (16а) р-СИ (33а)

Выход чистых арилбромидов составил 80 % (4-бромнитробензол) и 74 % (4-бромнитрилбензол). Однако АДТ с донорными заместителями в бензольном кольце проявили низкую активность в аналогичных условиях, образуя преимущественно фенолы. Ъ- I -Арил-2-тозилдиазены не вступают в реакции нуклеофильного замещения с КВг.

3.3.2. Нитрование арилдиазоний тозилатов. Подобно бромированию АДТ нитрованию подверглись, лишь АДТ с акцепторными заместителями в бензольном кольце. Мы получили и-динитробензол с выходом 80 % из соединения 16а и Ка>Ю2 в водной среде без добавок катализаторов за 40 минут при комнатной температуре. В сходных условиях АДТ 30а не вступил в реакцию с №N02, происходило лишь образование соответствующего фенола.

Полученные результаты согласуются с известными данными о снижении реакционной способности диазониевых солей с донорными заместителями в реакциях нуклеофильного замещения.

3.3.3. Реакция азосочетания. Азосочетание, относится к реакциям

„ диазониевых солей, протекающих без О потери азота. Реакция применяется в ,1 производстве азокрасителей и является о о пи качественной пробой на диазониевую

группу.

Оказалось, что в реакцию азосочетания с р-нафтолом легко вступают не только арилдиазоний тозилаты 15а-17а, 23а, 25а-39а, но и Z-l-apил-2-тoзилдиaзeны 256-306.

3.3.4. Арилирование стирола. Мы впервые показали возможность участия АДТ и в реакциях образования С-С связей на примере конденсации со стиролом. Оказалось, что стирилированию успешно подвергаются АДТ, как с акцепторными (16а, 34а, 35а), так и с донорными заместителями (30а)

р-Аг-М=МОТз Р-Аг-М-И-ОТэ

К = Н 57%, [>N02 84% р-СНз 97% о-СНз 95% т-СНз 87% р-СООН 89%

Р = р-№Э2 75%; р-СООН 67%; р-СН3 84%; о-СООН 65%;

3.3.5. Реакция образования триазенов. Известно, что диазониевые соли в реакции с первичными и вторичными аминами образуют триазены.

Нами показано, что АДТ 16а, 30а легко реагируют с пиперидином в

метиловом спирте, давая соответствующие триазены с высоким выходом

©е

N2018

6

О меон , О

0-5 °С

N0; (16а) ОМе (30а)

По данной схеме легко образуется триазен из 4-нитрофенилдиазоний тозилата (16а) (выход 97%), однако 4-метоксифенилдиазоний тозилат (30а) дает сложную смесь продуктов, в числе которых обнаружен 4-тозилоксианизол.

В сходной реакции АДТ 16а с н-анизидином выход триазена составил 75%.

©е

ИгОТз

МеО-

■-О-™2 0

К102 4=7

3.3.6. Термическое разложение фенилдиазоний тозилатов. Нами была исследована реакция термического разложения арилдиазоний тозилатов и 2-1-арил-2-тозилдиазенов в различных растворителях (этиловый спирт, ацетонитрил, вода и бензол). Состав продуктов определялся ГХ-МС методом.

При 60 °С в этилового спирта и-нитрофенилдиазоний тозилат (16а) восстанавливался до нитробензола в течение 30 мин с выходом 97 % и п-метоксифенилдиазоний тозилат (30а) - до анизола с выходом 78 %. При этом реакции восстановления проходят существенно быстрее, чем с арендиазоний тетрафторборатами.

ЯСбН^'-ОТз-!^ РС6Н5

N02 97 % МеО 78 %

Однако, при термическом разложении 1-(4-метоксифенил)-2-тозилдиазена (306) происходит не восстановление, но образуется с 92 % выходом и-анизидин (30).

N ™2

.[N2]

N-018

-к ЫН2 А

- ф

ОМе ОМе

Типичной реакцией радикального замещения диазо-группы, является реакция образования бифенилов (реакция Гомберга-Бахмана) в которой образование бифенилов происходит через генерирование свободных радикалов при распаде солей диазония.

Для подтверждения генерирования свободных радикалов из АДТ 16а и 30а, мы исследовали их термическое разложение в среде бензола, при температуре кипения растворителя. В течение 30 минут произошла полная конверсия исходных АДТ и получены 4-нитробифенил и 4-метоксибифенил с выходами 95 и 93% соответственно

гоу^ют» -Зйи. КС6Н -с6н5

N02 95 % МеО 93%

Нужно отметить, что реакции термического разложения солей диазония могут протекать как по радикальному механизму, так и по нуклеофильному, в зависимости от условий. Для определения соотношения этих процессов мы исследовали разложение АДТ 16а и 30а в ацетонитриле и воде.

В ацетонитриле при 70 °С (30 минут) и-нитрофенил- (16а) и п-метоксифенилдиазоний (30а) тозилаты дали 60 % 4-тозилоксинитробензола и 40% нитробензола, 50 % 4-метоксиацетанилида и 30 % продукта восстановления - анизол.

ОТБ

Р! I*

Ы02 60 % 40 % МеО 50 % 30 %

При термическом разложении в ацетонитриле тозилдиазена (306), обнаруживается лишь и-анизидин 30 с количественным выходом.

Примером другого типа нуклеофильного замещения при термическом разложении солей диазония, может являться известная реакция образования фенолов в водном растворе.

Мы исследовали нуклеофильное замещение диазо-группы в АДТ 16а и 30а на ОН в водном растворе при 40 "С и показали, что соответствующие фенолы образуются с количественными выходами

КС6Н4М2*-ОТ8 н2° . РС6Н40Н 40 °С

1*= N02 96 % МеО 93%

Таким образом, АДТ проявляют сходную активность с известными диазониевыми солями, т.е. способны участвовать как в свободнорадикальных, так и нуклеофильных превращениях. Важно отметить, что в некоторых реакциях они обладают преимуществом перед известными солями, так как хорошо растворимы в воде и во многих органических растворителях.

3.3.7. Диазотирование-восстановление 2-амино-5-хлорбензофенона. м-Хлорбензофенон (41а), представляет важность как исходный субстрат в производстве антиконвульсанта «Галодиф».

Нами предложен новый подход к получению лг-хлорбензофенона (41а). Соединение 41а по предложенному методу легко получается через диазотирование-восстановление с использованием на стадии диазотирования р-ТвОН и полимерного диазотирующего агента в растворе ледяной уксусной кислоты. В результате на первой стадии с количественным выходом образуется стабильная и долго хранящаяся диазониевая соль 2-амино-5-хлорбензфенона А^ТвО-.

P-TS0H/P*N02-

АсОН 20-23 °С ° АсОН 20-23 °С

30 мин. Т 6-7 ч.

(41) (41а) 99%

Последующую стадию восстановления проводят под действием ШИгРО^ известным образом. Предлагаемый способ имеет ряд преимуществ перед известным способом и был запатентован.

3.3.8 Ковалентная модификации макро- и наноповсрхностп. Б последнее время возрастает интерес к наноструктурам и использованию их в научных и прикладных целях, в том числе в органическом синтезе, медицине, биотехнологии и генной инженерии.

Мы провели предварительные исследования по определению реакционной способности АДТ по отношению к углеродсодержащим поверхностям, в качестве которых выбраны наночастицы металлов, покрытые углеродными оболочками (Ре, N1, Со) (диаметр >10 нм)* а также графитовые электроды, используемые в вольтамперометрических анализаторах**". Оказалось, что полученные нами АДТ обладают очень высокой активностью - при контакте водных растворов АДТ 16а, 31а, 35а с нанопорошками происходит без какого-либо дополнительного инициирования спонтанная и мгновенная реакция с выделением азота.

н;о

R=NO-j (16а). СООН (35а), NH; (31»)

В ИК-спектрах модифицированных порошков четка видны полосы поглощения ароматического кольца в коротковолновой области (500-1300 см-1) и характеристические полосы функциональных групп (1400 см*1 от ИОг-группы, 3500 см"1 - СООН-группы, 1640 см"1 - ТЧН2-группы), которые не наблюдаются в ИК-спектрах исходных порошков.

Показано также, что АДТ 16а, 31а, 35а в водных растворах спонтанно реагируют с поверхностью стеклоуглеродного электрода Полученные модифицированные электроды были исследованы в вольтамперометрическом

анализе кверцетина. На рис. 2 представлена

СЧ

\=/ градуировочная зависимость пика тока от нго / \ концентрации кварцетина на графитовом

(1) и модифицированных графитовых < электродах с различными заместителями, из которой видно, что модифицированные

' Нанопорошки металлов получены в лаборатории профессора Ермакова А.Е., Институт физики металлов, УРО АН, Екатеринбург, и работы проводились совместно с к.х.н. Федущак Т.А. "Работа проводилась совместно с лабораторией микропримесей ТПУ ХТФ, зав. д.х.н. Слепченко Г.Б., аспирантами Мартынюк O.A. Постниковым П.С. и Кам Фам Ньунг

электроды обладают большей чувствительностью по сравнению с графитовыми. При этом наибольший аналитический сигнал наблюдается при использовании в качестве модификаторов АДТ с карбоксильной (35а) (МГЭ- СООН) или аминогруппой (31а) (МГЭ- >Ш2), по сравнению с модификатором с нитрогруппой (16 а) (МГЭ-М02).

Рис.2 Градировочная зависимость тока пика от концентрации кверцетина на графитовом (1) и модифицированных графитовых электродах (МГЭ) с различными заместителями. 2- МГЭ-Ы02; 3-МГЭ- М2; 4-МГЭ- СООН

Углубленное изучение полученных композиционных органо-неорганических наноматериалов и модифицированных электродов является предметом дальнейших специальных исследований и не входит в нашу задачу.

3.4 Квантово-химпчсские исследования строения н термодинамических свойств ароматических диазонневых солен методами ab initio и DFT. (для удобства восприятия результатов введена новая нумерация) В настоящей работе впервые проведены квантово-химических исследования электронного и пространственного строения ряда ароматических диазониевых солей (АДС) 4-RC6H4N2+X" (1-5) [Х= CI (1), BF4 (2), TsO (3), СН3СОО (4), CF3COO (5)] в сравнении с изолированными катионами 4-RC6H4N2+(6) [R=H (a), Me (b), ОМе (с), NH2 (d), CI (e), F (f), CN (g), COOH (h), N02 (i)] и вычислены некоторые факторы, определяющие реакционную способность АДС.

Выбранный ряд анионов солей 1-5 перекрывает весь спектр известных АДС от классических неустойчивых арендиазоний хлоридов 1, относительно устойчивых ацетатов и трифторацетатов 4, 5 и «стабильных» тетрафторборатов 2. Особый интерес представляют арендиазоний тозилаты 3, полученные в данной работе.

Оптимизация геометрии и определение термодинамических параметров исследованных соединении проводились методами ab initio RHF и методом функционала плотности (DFT) B3LYP в базисе 6-311G* с использованием natural bond orbitals (NBO). Вычисления методом MP2/6-311G** проводились с использованием программы PC GAMESS version 7.1 (Tomado) на вычислительном кластерном комплексе Т-платформы (НРС-0011102-001) ТПУ. Все полученные стационарные структуры не имеют мнимых частот колебаний. Для определения термодинамических свойств оптимизированных соединений в растворителях применяли модель РСМ. Оптимизированные структуры были исследованы также методом ADF (Amsterdam Density Functional).

Оказалось, что только метод ЯНР позволяет локализовать стационарные структуры, отвечающие истинным диазониевым солям 4-КСбН^2т X" 1-5 (рис. 4). В то время как ВЗЬУР и МР2 методы для солей 1, 4 и 5 предсказывают их существование в форме син-ковалентных структур АгЫ=1\[-Х.

При моделировании взаимодействий бензолдиазоний катиона 6а и хлорид-иона методом ББТ ВЗЬУР, помимо стационарных структур, мы нашли также и структуру, отвечающую переходному состоянию реакции замещения диазониевой группы на хлор и имеющую одну мнимую частоту колебаний -569 см"1 (рис. 3).

©

Рис. 3. Вычисленная методом Ь31ур/6-31Ю* структура переходного а;-, состояния реакции хлорид-иона с

0 С^^®® © бензолдиазоний катионом 6а.

Таким образом методы БП ВЗЬУР, и МР2 не позволили выявить структуры отвечающие по строению и спектрам известным бензолдиазониевым

солям с такими анионами, как СГ, СН3СОО" и, отчасти, СР3СОО\

© ©

0 9 ■ О

о Г^О*

о- ^ £

© 4 о о

л ~ о" о ^ О „ О

^ ° ° о 9 °

0 0 о 0о о,ов

1а О 2а о За в

о Р-

О © ©

® о о о

г,

0 О'" О о

«О п О й о

° ,

4а • 5а

Рис. 4. Оптгшизированные пространственные структуры арендиазониевых солей 1а, 2а, За, 4с, 5а, рассчитанные методом ПН.

Вычисленные расстояния между атомами анионного фрагмента X и атомами 1Ч1 и И2 оказываются короче суммы их Ван-дер-Ваальсовых радиусов. При этом во всех арендиазоний хлоридах 1 атом хлора расположен ближе к атому И2 диазониевой группы, чем к атому И1. Обратная ситуация наблюдается для ацетатов 4 и трифторацетатов 5, у которых наиболее тесные контакты атомы кислорода анионов имеют с атомами Ы1. В тетрафторборатах 2 и тозилатах 3 наиболее короткими контактами являются Ы2—Б и К2—О согласно расчетам по методу ВЗЬУР, однако метод КНР предсказывает в качестве

кратчайших контактов N1—F для тетрафторборатов 2 (исключением выступает соль 2d). Для тозилатов 3 метод RHF предсказывает наиболее короткие расстояния N2—О для большинства солей (ЗЬ-g). Таким образом, оба атома азота N1 и N2 в той или иной мере связаны с анионами, что находится в соответствии с экспериментальными данными. Как видно из рис. 4, достаточно короткие межатомные расстояния наблюдаются между анионами и одним из о/7то-протонов ароматического цикла Н2, что указывает на возможность образования водородных связей Н2—X.

В таблице 5 приводятся порядки внутри- и межмолекулярных связей (NAO) и индексы Виберга (W) тех же связей в катионе 6а и АДС 1а-5а, вычисленные методом NBO на основе RHF оптимизированных структур. Таблица 5. NAO порядки связей и индексы Виберга (W), вычисленные методом NBO RHF/6-311G*

R X" N -N C'-N' X-N1 X-N2 X-H2

С1 1.8297 0.8123 0.0017 0.0156 0.048

Н 1а (2.8156) (0.9417) (0.0108) (0.0150) (0.0237)

Н 2а bf4 1.8285 0.8112 0.0077 0.0090 0.0051

(2.8298) (0.9366) (0.0034) (0.0066) (0.0084)

НЗа TsO 1.8274 0.8116 0.0059 0.0101 0.0272

(2.8238) (0.9366) (0.0035) (0.0077) (0.0156)

Н 4а СН3СО2 1.8425 0.8132 0.0101 0.0050 0.0071

(2.8390) (0.9356) (0.0081) (0.0067) (0.0159)

Н 5а CF3CO2 1.8320 1.8165 0.0055 0.0024 0.0047

(2.8369) (0.9383) (0.0047) (0.0031) (0.0116)

Нба нет 1.8177 (2.8142) 0.8218 (0.9487)

В работе приведены вычисленные методом RHF энергии диссоциации диазониевых солей 1-5 при (е= 0) и в высокополярной водной среде по модели РСМ (уравнение 1).

ArN2+ X" ArN2+ + X' (1)

Из расчетов следует, что в неполярной среде (е= 0) сила связывания между диазоииевыми катионами и анионами возрастает в следующем ряду: BF4" < СГ < TsO" < CF3COO" < СН3СОО". Электроноакцепторные заместители R в дназониевом катионе усиливают прочность связи с анионами X, а электронодонорные - ослабляют. В целом величины дн диссоциации изученных солей с BF4\ СГ и TsO" удовлетворительно коррелируют с ор+ константами заместителей R. Увеличение полярности среды приводит к резкому снижению энергий диссоциации всех изученных АДС в результате сильной сольватации свободных катионов ArN2+ и анионов X". Так, вычисленные в воде энергии сольватации для изученных ионов равны (ккал/моль): C6H5N2+ -51.58, СГ -77.53, BF4" -59.14, TsO" -67.43, СН3СОО" -78.74, CF3COO" -64.50, т.е. сравнимы по величине с ДНа155 и AGdlss. в неполярной среде. Степень диссоциации АДС с различными анионами в воде возрастает в

следующем порядке BF4" < CF3COO" < СН3СОО" < TsO" < СГ. Этот ряд качественно совпадает с известной плохой растворимостью арендиазоний тетрафторборатов и, напротив, высокой растворимостью хлоридов и тозилатов. Таким образом, в высокополярной среде сольватационные факторы, влияющие на прочность связей диазониевый катион-анион, доминируют над электронными эффектами, обеспечивающими ионные взаимодействия в неполярной среде.

Заряды NBO солей 1-5 изменяются более регулярным образом, чем ESP заряды, и подчиняются некоторым закономерностям. Так, имеет место параллельное и ожидаемое снижение электронной плотности NBO на атомах С1 и N2 с возрастанием электроноакцепторного характера заместителей R и приблизительные корреляции зарядов с ор+ константами этих заместителей.

Давно известно, что с увеличением рН среды диазониевые соли способны изомеризоваться в соединения ковалентной природы, существующие в син- и анти-формах [Zollinger Н. Diazo Chemistry. // Weinheim. New York. Basel. Cambridge. Tokyo. - 1994; ]

ArN2+X" — ArN=NX Мы впервые вычислили термодинамические параметры этих переходов в газовой фазе и в водных растворителях. Вычисленные данные показывают, что изомеризация АДС в ковалентные формы термодинамически выгодна только для бензолдиазонийацетата 4а. Для остальных соединений существенно более стабильными оказываются ионные диазониевые состояния, при этом их относительная стабильность возрастает с увеличением полярности среды.

Для оценки природы связи диазониевый катион-анион мы провели расчеты оптимизированных методом RHF структур АДС 1а-5а, фенилдиазоний катиона 6а и соответствующих анионов - СГ, BF4", TsO", СН3СОО", CF3COO" с помощью программы ADF (Amsterdam Density Functional). Чтобы оценить вклады во взаимодействие между ионами, был осуществлен анализ разделения энергии (ЕРА) в рамках программы ADF. Согласно этой схеме, энергия формирования диазониевых солей (De) из катиона и аниона может быть разложена следующим образом:

D= - (ЛЕргср+ЛЕт{) (2),

AEiM = AEpauli + ¿l£dstat + АЕогЪ (3),

Таблица 6. Результаты расчета методом ADF общей энергии

Соединение AEvauW, % •^elstat, % AE0rb, % De, kcal/mol

PhN2+Cl" la 26.3 67.3 6.4 96

PhN2+BF4"2a 38.0 7.7 54.3 78

PhN2+ TsO- За 32.5 7.0 60.5 81

PhN2+CH3COO' 4a 35.1 8.2 56.7 97

PhN2+CF3COO- 5a 39.6 9.2 51.2 84

PhN2+6a (7 ilmer) 48.1 11.0 40.9 57

|~PhN2+ 6a (7 opt) I 48.4 | 11.9 | 39.7 | 36 |

Хорошо видно, что во всех солях 2а-5а за исключением хлорида 1а вклад энергии орбитального взаимодействия ЛЕоА существенно больше энергии электростатического взаимодействия АЕ^ы- Бензолдиазоний хлорид 1а резко отличается от остальных АДС преобладанием электростатического взаимодействия. Важно отметить, что вычисленные значения De для АДС 2а-5а (табл. 8) находятся в идеальной линейной взаимосвязи со значениями АН диссоциации тех же солей.

Выводы

1 .Установлены основные закономерности электрофильного иодирования аренов и некоторых гетероциклов в отсутствие растворителя под действием иода и фенилиодозоацетата или тетраалкиламмоний иододихлоридов Alk4N+ICl2.

2.Разработан высокоэффективный метод синтеза лекарственного препарата «Иодантипирин» с использованием тетраалкиламмоний иододихлоридов в отсутствие органических растворителей, отвечающий требованиям зеленой химии и чистых химических технологий.

3.Предложен общий и эффективный подход к получению полииодаренов как предшественников рентгеноконтрастных средств на основе комбинаций реакций электрофильного иодирования ароматических аминов и диазотирования-иодирования.

4.В ходе разработки новых подходов к диазотированию аминов под действием полимерного диазотирующего агента и толуолсульфокислоты был впервые получен широкий ряд арендиазоний тозилатов (АДТ), которые, как оказалось, обладают уникальной для диазониевых солей стабильностью, не взрывоопасностью и хорошей растворимостью в воде и органических растворителях.

5.Впервые показано, что АДТ, обладают высокой реакционной способностью в важных реакциях органического синтеза - бромирование, иодирование, нитрование, восстановление, азосочетание, образование триазенов, арилирование стирола. Установлены зависимости реакционной способности АДТ от строения. Благодаря своей безопасности и повышенной растворимости АДТ, могут занять важное место в органическом синтезе и органических технологиях, особенно в «зеленых» и «чистых» технологиях.

6.Комплексом методов (ПК, ЯМР, DSC/DTA/TGA, РСА) изучено строение АДТ. Впервые для широкого ряда солей диазония изучена природа электронных взаимодействий диазониевых катионов с анионами квантово-химическими методами ab initio, DFT и МР2;

7.Найдено, что полученные АДТ обладают уникальной и чрезвычайно важной способностью к спонтанному взаимодействию с углеродсодержащими нано- и макро-поверхностями, обеспечивая легкую прививку к поверхностям органических функциональных групп.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Краснокутская Е.А., Трусова М.Е., Филимонов В.Д. Иодирование аренов системой иод-фенилиодозоацетат в твердой фазе. //Журнал органической химии-2005 - т. 41. - с. 1788-1789;

2. Краснокутская Е.А., Гиберт Н.С., Трусова М.Е., Филимонов В.Д // Синтез 4-иодантипирина без растворителя в условиях механической активации // Хим.-Фарм. Ж.,-2007-41 - с 112;

3. Трусова М.Е., П.С. Постников, Е.А. Краснокутская, В.Д. Филимонов, Ki-Wan Chi. Новый подход к синтезу стабильных арилдиазоний тозилатов их структура и применения в органическом синтезе // Известия Томского политехнического университета. - 2008,- 3.-312. - 83-86;

4. Трусова М.Е. Синтез ароматических полииодидов из анилинов // Известия Томского политехнического университета. - 2008 - 3.-312. - 87-91;

5. Filimonov V. D., Trusova М., Postnikov P., Krasnokutskaya E.A., Lee Y.M., Hwang H.Y., Kim H. and Ki-Whan Chi Unusually Stable, Versatile, and Pure Arenediazonium Tosylates: their Preparation, Structures, and Synthetic Applicability // Org.Lett. - 2008. - 10. - 18. - 3961-3964;

6. Трусова М.Е Исследование препаративных возможностей реагентов окислительного иодирования I2/NaN03, KI/KJO3, 12/фенилиодозодиацетат в условиях «solvent free» //«Химия и химическая технология в XXI веке». Тезисы V Всероссийской студенческой научно-практической конференции - 12-15 мая 2004 - Томск: Изд. ТПУ. - 2004. - 68 - 69;

7. Трусова М.Е. Разработка экономичного способа получения полииодаренов из ароматических аминов // «Химия и химическая технология в XXI веке». Тезисы VII Всероссийской студенческой научно-практической конференции - 12-15 мая 2004 - Томск: Изд. ТПУ. - 2004 - 107;

8. Краснокутская Е.А., Лесина Ю.А., Горлушко Д.А., Трусова М.Е. Изучение процессов иодирования в условиях механохимической активации в твердой фазе // Химия и химическая технология на рубеже тысячелетий : Материалы III Всероссийской научно-практической конференции - Томск: Изд.ТПУ. - 2004. -с. 66-67

9. Трусова М.Е Эффективные методы синтеза ароматических полииодидов через реакции электрофильного иодирования и иододезаминирования // Материалы XLV МНСК «Студент и научно-технический прогресс» :Химия / НГУ. Новосибирск - 2007 - с 56;

10. Семенищева Н.И., Трусова М.Е., Третьяков А.Н., Краснокутская Е.А. Стабильные арилсульфонатные соли диазония мономерного и полимерного строения: новые подходы к получению, структура и использование в органическом синтезе // Материалы XLV МНСК «Студент и научно-технический прогресс»:Химия / НГУ. Новосибирск - 2007 - с 52;

11. Постников П.С., Трусова М.Е., Семенищева Н.И. Новый метод синтеза стабильных солей диазония и их экспериментальное и теоретическое

исследование // «Химия и химическая технология в XXI веке». Тезисы VIII Всероссийской студенческой научно-практической конференции - 12-15 мая 2007 - Томск: Изд. ТПУ. - 2007. - 153;

12. Семенищева Н.И., Горлушко Д.А., Белянин M.JL, Трусова М.Е., Краснокутская Е.А. Разработка научных основ современных технологий синтеза иодорганических соединений как субстратов медицинских препаратов // «Химия и химическая технология в XXI веке». Тезисы VIII Всероссийской студенческой научно-практической конференции - 12-15 мая 2007 - Томск: Изд. ТПУ. -2007,- 161;

13. Семенищева Н.И., Трусова М.Е., Третьяков А.Н. Мономерные и полимерные арилдиазоний тозилаты: получение, исследование строения и применение в органическом синтезе // Тезисы докладов II Молодежной научно-технической конференции «Наукоемкие химические технологии» - 16-18 октября 2007 -Москва - 56.

14. Постников П.С., Трусова М.Е., Фам Кам Н., Федущак Т.А. Поверхностная модификация наночастиц с использованием новых солей диазония // Материалы всероссийской с международным участием конференции «Полифункциональные наноматериалы и нанотехнологии». Изд.: ТГУ. - II том. - 19-22 сентября. - 2008. - 111-112;

15. Филимонов В.Д., Постников П.С., Трусова М.Е., Фам Кам Н. Стабильные арилдиазоний тозилаты - новый эффективный реагент для модификации поверхности наночастиц // Тезисы докладов русско-немецкого семинара «КарлсТом 2008: высокоразбавленные системы: массоперенос, реакции и процессы». - 26-29 октября.- Томск. - 2008. - 221-223.

16. Штрыкова В.В., Трусова М.Е., Филимонов В.Д. Способ получения м-хлорбензофенона // Положительное решение на выдачу патента РФ №2008109669/(010459);

Подписано к печати 21.05.2009. Формат 60x84/16. Бумага «Классика».

Печать RISO. Усл. печ.л. 1,28. Уч.-изд. л. 1,16. _Заказ 512-09. Тираж 100 экз._

ISO 9001

Томский политехнический университет Система менеджмента качества Томского политехнического университета сертифицирована NATIONAL QUALITY ASSURANCE по стандарту ISO 9001:2000

иштньствоУто. 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30.

Общая характеристика работы

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Реакции электрофильного иодирования, отвечающие требованиям 9 «Зеленой химии»

1.2. Ароматические соли диазония и области их применения

1.2.1. Механизм диазотирования

1.2.2. Диазотирование с использованием NaN

1.2.2.1. Диазотирование ароматических аминов в водных средах

1.2.2.2. Диазотирование с использованием NaN02B неводных и водно- 17 органических системах

1.2.3. Диазотирование с использованием алкилнитритов (AlkN02)

1.2.4. Другие методы диазотирования

1.3. Изучение строения диазониевых солей

1.3.1. Физико-химические методы исследования структуры 25 диазониевых солей

1.3.2. Исследование структуры диазониевых солей с использованием 36 рентгеноструктурного анализа

Глава 2 Электрофилыюе иодирование аренов и некоторых 39 гетероциклов в отсутствие растворителя

2.1. Исследование иодирующей способности иода в присутствии КЮ3 39 и NaNC>3 как окислителей без растворителя в условиях механической активации

2.2. Иодирование иодом в присутствии фенилиодозодиацетата (ФИА) 40 без растворителя в условиях механической активации

2.3. Использование тетраалкиламмоний дихлориодатов Alk4N+ICb" для 43 синтеза иодантипирина в отсутствие растворителя в условиях механической активации

2.4. Экспериментальная часть

Глава 3 Методы косвенного иодирования ароматических 49 соединений

3.1 Синтез ароматических полииодидов

3.2 Экспериментальная часть

Глава 4. Синтез стабильных арилдиазоний тозилатов. 64 Экспериментальное и квантово-хнмическое исследование структуры. '

4.1. Синтез стабильных арилдиазоний тозилатов и Z-l-apmi-2- 64 тозилдиазенов

4.2 Экспериментальная часть

4.3 Исследование термической устойчивости арилдиазоний тозилатов 88 4.4. Химические превращения арилдиазоний тозилатов и Z-l-apmi-2- 90 тозилдиазенов

4.4.1. Галогенирование арилдиазоний тозилатов

4.4.1.1 Иодирование арилдиазоний тозилатов

4.4.1.2 Бромирование арилдиазоний тозилатов 93 4.4.2 Нитрование арилдиазоний тозилатов

4.4.3. Арилирование олефинов

4.4.4. Термическое разложение фенилдиазоний тозилатов

4.4.5 Реакция азосочетания

4.4.6 Реакция образования триазенов

4.4.7 Диазотирование-восстановление 2-амино-5-хлорбензофенона

4.4.8 Ковалентная модификация макро- и наноповерхности

4.5 Экспериментальная часть

4.6 Квантово-химические исследования ароматических диазониевых 111 солей методами ab initio и DFT

Выводы

Актуальность исследования. Иодароматические соединения - одни из наиболее широко используемых строительных блоков в органическом синтезе. Они особенно важны как незаменимые субстраты для многочисленных методов образования С-С связей, для химии гетероциклических и металлорганических соединений, синтеза органических соединений поливалентного иода.

Особый интерес представляют полииодзамещепные арены, поскольку с их участием значительно расширяются возможности иодорганического синтеза, а кроме того они являются исходными продуктами в получении рентгеноконтрастных средств.

Ароматические диазониевые соли также являются одними из наиболее важных строительных блоков в классическом органическом синтезе, а также в получении современных органических наноматериалов и иммобилизации органических остатков на металлические и неметаллические поверхности. Несмотря на огромные успехи синтезов на основе солей диазония, у большинства из них имеются принципиальные недостатки - нестабильность и взрывоопасность, что всегда сдерживало их широкое промышленное применение. Поэтому получение новых стабильных солей диазония представляет важнейший интерес для органического синтеза и технологий органических веществ.

Работа выполнялась при поддержке гранта РФФИ № 09-03-9919.

Цель работы: Первоначальная цель работы состояла в разработке новых методов прямого и косвенного иодирования ароматических соединений, отвечающих современным требованиям зеленой химии и чистых химических технологий. В ходе исследования новых подходов к диазотированию-нодированию были получены новые арилдиазопий тозилаты, обладающие, как оказалось, уникальной для диазониевых солей стабильностью и безопасностью, и представляющие значительную важность для органической химии в целом. В связи с этим, значительная часть исследований должна была стать направленной на изучение данного типа диазониевых солей -определение их структуры, свойств, возможностей и ограничений для использования в органическом синтезе.

Научная новизна. Впервые установлены закономерности и препаративные возможности электрофилыюго иодирования аренов системами Ь/КЮз, I2/NaN03, I2/PhI(OAc)2 без растворителя в условиях механической активации.

Разработаны новые подходы к получению широкого ряда ди-, три- и тетраиодареиов, основанные на комбинациях электрофильного иодирования аминов и последующего диазотирования-иодирования.

Предложен принципиально новый метод диазотировапия аминов и синтеза стабильных, хорошо растворимых, не взрывоопасных и химически активных арилдиазоний тозилатов. Комплексом экспериментальных и теоретических методов проведено исследование электронного и пространственного строения этих соединений.

Впервые определены возможности и ограничения использования арилдиазоний тозилатов в органическом синтезе (галогенирование, нитрование, азосочетание, арилирование олефинов, образование триазенов, восстановление), открыта их уникальная способность к спонтанной модификации углеродсодержащих нано- и макро-поверхностей органическими функциональными группами.

Впервые квантово-химическими методами DFT и ab initio систематически исследованы взаимодействия диазониевых катионов с анионами и получены данные об электронном строении широкого ряда арендиазониевых солей ArN2+ X" (Х"= CI, BF4, TsO, СН3СОО, CF3COO).

Практическая значимость. Методы синтеза полииодаренов важны для получения рентгепоконтрастных средств. Метод получения антивирусного препарата «Иодантипирин» твердофазным иодированием тетраалкиламмоний иоддихлоридами (Me4N+ICl2") и (Et4N+ICl2~) не требует применения органических растворителей и в полной мере отвечает принципам зеленой химии и чистых химических технологий. Разработан высокоэффективный и безопасный метод синтеза л/-хлорбензофенона как полупродукта противосудорожного препарата «Галодиф».

Показано, что арендиазоний тозилаты могут найти широкое использование в «зеленом» и безопасном органическом синтезе. Эти же соединения обеспечивают уникальные возможности модификации углеродсодержащих поверхностей органическими функциональными группами и открывают эффективные пути в получении и практическом использовании новых поколений композитных органо-неорганических нано-и макроматериалов.

Апробация работы. Отдельные части работы докладывались и обсуждались на V всероссийской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Химия и химическая технология в XXI веке» (Томск 2004); III международной конференции «Химия, химическая технология и биотехнология на рубеже тысячелетий» (Томск 2004); VII всероссийской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Химия и химическая технология в XXI веке» (Томск 2006); V международной конференции «Химия, химическая технология и биотехнология на рубеже тысячелетий» (Томск 2006); 2 тезиса докладов на VIII всероссийской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Химия и химическая технология в XXI веке» (Томск 2007); 2 тезиса докладов на XLV международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск 2007); II молодежной научно-технической конференции «Наукоемкие химические технологии» (Москва 2007); на всероссийской с международным участием конференции «Полифункциональные наноматериалы и нанотехпологии» (Томск 2008); на III российско-германском семинаре «КарлсТом 2008: Высокоразбавленные системы: массоперенос, реакции и процессы» (Томск 2008).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 статей, материалы 4 докладов, тезисы 6 докладов, получено положительное решение на выдачу патента РФ.

Объем и структура работы. Работа изложена на 162 страницах, содержит 16 рисунков и 30 таблиц. Состоит из 4 глав, выводов, списка литературы и приложений. Глава 1 представляет литературный обзор по методам иодирования в отсутствии растворителей, синтезу, применению в органическом синтезе и строению ароматических диазопиевых солей. В последующих главах излагаются и обсуждаются результаты собственных исследований. Диссертация завершается выводами и списком литературы из 176 наименований.

Диссертация выполнена на кафедре органической химии и технологии органического синтеза Томского политехнического университета, и автор выражает благодарность всем сотрудникам кафедры за помощь в ее выполнении и моральную поддержку. Автор благодарит своего научного руководителя профессора Филимонова В.Д. и аспиранта кафедры ОХОС ХТФ ТПУ Постникова П.С. за помощь в проведении исследований, плодотворные дисскусии и обсуждения полученных результатов.

Отдельную благодорность, автор выражает к.х.н. Огородникову В.Д. и сотрудникам науно-аналитического центра ТПУ. Положения, выносимые на защиту.

1. Реакция окислительного иодирования ароматических соединений системой Ь/ФИА в отсутствии растворителя;

2. Метод синтеза лекарственного препарата «Иодантипирина» отвечающий современным требованиям «Зеленой химии»;

3. Методы синтеза полииодорганических соединений основанные на последовательных реакциях «прямого» и «косвенного» иодирования-диазотирования;

4. Принципиально новый подход к синтезу л^-хлорбензофенона, как важного промежуточного продукта в синтезе лекарственного препарата «Галодиф»;

5. Синтез широкого ряда нового класса диазониевых солей на основе полимерного диазотирующего реагента и п-то луолсульфоки слоты. Доказательства структуры полученных арилдиазоний тозилатов методами ЯМР-, ИК, рентгеноструктурным анализом, а так же доказательства взрывобезопасности с использованием интегрированного метода DSC/DTA/TGA;

6. Использование арилдиазоний тозилатов в важнейших органических синтезах (бромирование, иодирование, нитрование, восстановление, азосочетание, образование триазенов, арилирование стирола) многие, из которых отвечают принципам «зеленой химии»;

7. Первые исследования в области спонтанной модификации нано- и макро углеродных поверхностей с использованием арилдиазоний тозилатов;

8. Результаты исследований пространственного и электронного строения широкого ряда диазониевых солей (4-RC6H4N2+X" [Х= CI, BF4, TsO, СН3СОО, cf3coo]) квантово-химическими методами ab initio, DFT и МР2.

Выводы

1. Установлены основные закономерности электрофильного иодирования аренов и некоторых гетероциклов в отсутствие растворителя под действием иода и фенилиодозоацетата или тетраалкиламмоний иододихлоридов Alk4N+ICl2.

2. Разработан высокоэффективный метод синтеза лекарственного препарата «Иодантипирин» с использованием тетраалкиламмоний иододихлоридов в отсутствие органических растворителей, отвечающий требованиям зеленой химии и чистых химических технологий.

3. Предложен общий и эффективный подход к получению полииодаренов как предшественников рентгеноконтрастных средств на основе комбинаций реакций электрофильного иодирования ароматических аминов и диазотирования-иодирования.

4. В ходе разработки новых подходов к диазотировапию аминов под действием полимерного диазотирующего агента и толуолсульфокислоты был впервые получен широкий ряд арендиазоний тозилатов (АДТ), которые, как оказалось, обладают уникальной для диазониевых солей стабильностью, не взрывоопасностыо и хорошей растворимостью в воде и органических растворителях.

5. Впервые показано, что АДТ, обладают высокой реакционной способностью в важных реакциях органического синтеза -бромирование, иодирование, нитрование, восстановление, азосочетание, образование триазенов, арилирование стирола. Установлены зависимости реакционной способности АДТ от строения. Благодаря своей безопасности и повышенной растворимости АДТ, могут занять важное место в органическом синтезе и органических технологиях, особенно в «зеленых» и «чистых» технологиях.

6. Комплексом методов (ИК, ЯМР, DSC/DTA/TGA, PC А) изучено строение АДТ. Впервые для широкого ряда солей диазония изучена природа электронных взаимодействий диазониевых катионов с анионами квантово-химическими методами ab initio, DFT и МР2.

7. Найдено, что полученные АДТ обладают уникальной и чрезвычайно важной способностью к спонтанному взаимодействию с углеродсодержащими нано- и макро-поверхностями, обеспечивая легкую прививку к поверхностям органических функциональных групп.

1. Кустов Л.М., Белецкая И.П. «Green Chemistry» новое мышление. // Рос. хим. ж. — 48. - 6. — 3 — 12;

2. Pravst I., Zupan М., Stavber S. Introduction of Halogen Atoms into Organic Compounds Under Solvent-free rreaction Conditions // Cur.Org.Chem. 2009. - 13.-47-70;

3. Sohmiya H., Kimura Т., Fujita M., Ando T. Solid-State Organic Reactions Proceeding by Pulverization: Oxidation and Halogination with Iodobenzene and Inorganic Solid-Supports. // Tetrah. 1998. - 54. - 45. - 13737-13750;

4. Alexander V.M., Khandekar A.C., Samant Sh.D. Solvent-Free Iodination of Arenes at Room Temperature. // Synlett. 2003. - 12. - 1895-1897;

5. Barker I.R.L., Waters W.A. Examples of the direct iodination of aromatic compounds. //J. Chem. Soc. 1952. - 150-153;

6. Sekher P., Gano J.E., Luzik E.D. A Potent, Nonpeptidyl l#-Quinolone Antagonist for the Gonadotropin-Releasing Hormone Receptor // J. Med. Chem. 2001. - 44 - 6. - 917-922;

7. Hathaway B.A., Taylor B.E., Wittenborn J.S. Selective preparation of 4-(Bromo or Iodo)-2,5-Dimethoxybenzonitre and Z(Bromo or Iodo)-3,6-dimetoxybenzonitrile Rom 2,5-Dimetoxybenzaldehyde. // Synth. Commun. -1998. 28 - 24. - 4629-4638;

8. Katayama S., Nobuyuki A., Nagata R. Synthesis of Tricyclic Indole-2-caboxylic Acids as Potent NMDA-Glycine Antagonists. // J. Org. Chem. -2001. 66. - 10. - 3474-3483;

9. Yusubov M.S., Tveryakova E.N. et. al. Solvent —Free Iodination of Arenes using Iodine-Silver Nitrate Combination. // Synth. Commun. 2007. - 37. — 1259-1265;

10. Краснокутская E.A., Лесина Ю.А., Горлушко Д.А., Филимонов В.Д. Сравнительное изучение активности иодирующих агентов в растворе и твердой фазе // Ж.Орг.хим. 2005. - 41. - 855-859;13. Hodgson Н.Н// 1946;

11. Zollinger Н. Diazo Chemistry. // Weinheim. New York. Basel. Cambridge. Tokyo. 1994;

12. Galli C. Radical Reactions of Arenediazonium Ions: An Easy Entry into the Chemistry of the Aryl Radical. // Chem.Rev. 1988. - 88. - 765-792;

13. Саундерс К. Ароматические диазосоединения и их техническое применение. // М.: Химическая литература ГОНТИ НКТП. 1938. -с.261;

14. Пассет Б.В. Основные процессы химического синтеза биологически активных веществ. // М.: Издательский дом «ГЭОТАР-МЕД». 2002. - с. 366;

15. Burnett J.F., Zahler R.E. Aromatic Nucleophilic Substitution Reactions // Chem. Rev. 1951.-49.-2.-273-412;

16. Sutton D. Organometallic diazo compounds // Chem. Rev. 1993. - 93. — 3. -995-1022;

17. Pozharskii A.F., Dalnikovkaya V.V. Perimidine // Uspekhi Khimii. 1981. — 50.-9.- 1559-1600;

18. Sounders K.H. Aromatic diazoco-compounds and their Technical applications. //London. 1949.-83;

19. Buntrock R.E., Taylor E.C. Cyclization reactions of 2,2'-disubstituted biphenyls // Chem. Rev. 1968. - 68. - 2. - 209-227;

20. LeStart F., Murphy J.A., Hughes M. Direct Electroreductive Preparation of Indolines and Indoles from Diazonium Salts // Org.Lett. 2002. - 4. - 16. -2735-2738;

21. Roglands A., Pla-Quintana A., Moreno-Marias M. Diazonium Salts as Substrates in Palladium-Catalyzed Cross-Coupling Reactions // Chem.Rev. -2006.- 106.-4622-4643;

22. Sengupta S., Sadhukhan S.K. Iodoarenediazonium salts: A new class of aromatic substrates for differential palladium catalyzed reactions // Tetrah.Lett.- 1998.-39.-715-718;

23. Harper J.C., Polsky R., Wheeler D.R., Brozik S.M. Maieimide-Activated Aryl Diazonium Salts for Electrode Surface Functionalization with Biological and Redox-Active Molecules // Langmuir. 2008. - 24. - 2206-2211;

24. Grass R.N., Athanassiou E.K., Stark W.J. Covalently Functionalized Cobalt Nanoparticles as a Platform for Magnetic Separations in Organic Synthesis // Angew. Chem. Int. Ed. 2007. - 46. - 26. - 4909 -4912;

25. Polsky R., Harper J.C., Wheeler D.R., Brozik S.M. Multifunctional Electrode Arrays: Towards a Universal Detection Platform // Electroanalysis Rev. — 2008.-20.-6.-671-679;

26. Tasis D., Tagmatarchis N., Bianco A., Prato M. Chemistry of Carbon Nanotubes // Chem. Rev. 2006. - 106. - 3. - 1105-1136;

27. Мороз A.A., Белобородова И.А. Иодирование аминоантрахинонов // ЖОрХ- 1981. 17.- 12.-2612-2615;

28. Bigelow L.A. o-Bromotoluene // Org. Synt. 1941. - 1. - 136-137;

29. Hartwell J.L. o-Chlorobromobenzene // Org. Synt. 1955. - 3. - 185-186;

30. Nielsen M. A., Nielsen M. K., Pittelkow T. Scale-Up and Safety Evaluation of a Sandmeyer Reaction // Organic Process Research and Devolopment — 2004. -8.- 1059-1064;

31. Olah G.A., Grant J.L. Carbon-13 Nuclear Magnetic Reconance Spectroscopic Study of Benzediazonium Ions Indication Ambident Character // JACS. — 1975.- 19.-1546-1548;

32. Liang C., Huang J.-F., Li Z., Luo H., Dai S. A Diazonium Salt-Based Ionic Liquid for Solvent-Free Modification of Carbon // Eur.J.Org.Chem. 2006. -3.-586-589;

33. Baik W., Luan W.L., Lee H.J., Koo S., Kim B.H. Efficient one-pot transformation of aminoarenes to haloarenes using halodimethylisulfonium halides generated in situ // Can. J. Chem. 2005. -83.-3. - 213-219;

34. Dai W.-M., Lai K.W. Chemistry of aminophenols. Part 3: First synthesis of nitrobenzo£.furans via a coupling-cyclization approach // Tetrah.Lett. 2002. -43.-9377-9380;

35. Krasnokutskaya E.A., Semenischeva N.I., Filimonov V.D., Knochel P. A New, One-step and Effective Protocol for Iodination of Aromatic and Heterocyclic Compounds via Aprotic Diazotization of Amines. // Synthesis. — 2007. — 1. -81-84;

36. Slutsky M.M., Jones T.V., Tew G.N. Spin System Assignment of Homo-o-Phenylene Ethynylene Oligomers // J.Org.Chem. 2007. - 72. - 2. - 342-347;

37. Lee Ch.-Ch., Leung M., Lee G.H., Liu Y.-H., Peng Sh.-M. Revisit of the Dessy-White Intramolecular Acetylene-Acetylene 2 + 2. Cycloadditions // J. Org. Chem. 2006. -71.-22.-8417;

38. Xu В., Lu M., Kang J., Wang D., Brown J., Peng Zh. Synthesis and Optical Properties of Conjugated Polymers Containing Polyoxometalate Clusters as Side-Chain Pendants // Chem. Mater. 2005. - 17. - 11. - 2841-2851;

39. Tundo P., Loris A. and Selva M. Formation and reaction of diazonium salt in a C02/H20 system // Green. Chem. 2007. - 9. - 777-779;

40. Jueicek M., Kasark P., Stach M., Putala M. Potential l,l'-binaphthyl NLO-phores with extended conjugation between positions 2 and 6, and 2' and 6 // Tetrah. Lett. 2007. - 48. - 10,- 8869-8873;

41. Sapountzis I., Dube Fl., Lewis R., Gommermann N., Knochel P. Synthesis of Functionalized Nitroarylmagnesium Halides via an Iodine-Magnesium Exchange // J. Org. Chem. 2005. - 70. - 7. - 2445-2454;

42. Maya F., Tour J.M. Synthesis of terphenyl oligomers as molecular electronic device candidates // Tetrah. 2004. - 60. - 1. - 81-92;

43. Barbero M., Crisma M., Degani I., Fochi R., Perracino P. New dry arenediazonium salts, stabilized to an exceptionally high degree by the anion o-benzenedisulfonimide // Synthesis. 1998. - 10. - 1171-1175;

44. Bahr L, Tour J.M. Highly Functionalized Carbon Nanotubes Using in Situ Generated Diazonium Compounds // Chem.Mater. 2001. - 13.- 11 - 38233824;

45. Flatt A.K., Chen В.,Taylor P.G., Chen M., Tour J.M. Attaching Electronically Active Oligoanilines to Silicon Surfaces // Chem. Mater. 2006. - 18. - 18. -4513-4518;

46. Brase S., Dahmen S., Popescu C., Schroen M., Wortmann F.-J. The Structural Influence in the Stability of Polymer-Bound Diazonium Salts // Chem. Eur. J. -2004.- 10.-21.-5285-5296;

47. Garel L., Saint-Jalmes L. One-pot fluoro-de-diazoniation of anilines in organic medium // Tetrah.Lett. 2006. - 47. - 32. - 5705-5708;

48. Colas Ch., Goeldner M. An Efficient Procedure for the Synthesis of Crystalline Aryldiazonium Trifluoroacetates Synthetic Applications // Eur. J. Org. Chem. - 1999. - 6. - 1357-1366;

49. Gorlushko D.A., Filimonov V.D., Krasnokutskaya E.A., Semenischeva N.I., Gob B.S., Hwang H.Y., Cha E.H., Ki-Whan Chi. Iodination of aryl amines in a water-paste form via stable aryl diazonium tosylates // Tetrah.Lett. 2008. -49.-6.- 1080-1082;

50. Горлушко Д.А., Филимонов В.Д., и др. Простой и эффективный метод диазотирования иодирования ароматических аминов в водных пастах под действием NaN02 и NaHS04 // ЖОрХ. - 2008. - 44. - 8. - 1254 -2155;

51. Bahulayan D., John L., Lalithambika Modified Clays as Efficient Acid-Base Catalyst Systems for Diazotization and Diazocoupling Reactions // Synth. Commun. 2003. - 33. - 6. - 863-869;

52. Кикоть B.C., Колесник Ю.А. О диазониевых солях арилсульфокислот // ЖОХ— 1963.-33.-3.-997-1001;

53. Козлов В.В. // Сообщение о научных работах ВХО им. Д. И. Менделеева. Изд. АН СССР. 1950. -3.-17;

54. Hodgson Н.Н., Marsden Е. The reaction of hydroxylamine with cytosine and related compounds // J. Chem. Soc. 1940. - 64. - 208;

55. Merrington J., James M., Bradley M. Supported diazonium salts—convenient reagents for the combinatorial synthesis of azo dye // Chem. Commun. 2002. -2.-140-141;

56. Anderson L.C., Steegly J.W. The Absorption Spectra of Some p-Aminoaryldiazonium Derivatives // JACS. 1954. - 76. - 20-5144;

57. Казицпна JI.A., Дзегиленко Н.Б., Упадышева A.B., Мищенко В.В., Реутов О.А. Спектры арилдиазоний хлоридов и о строении катионов диазония // Изд. АН СССР. 1967. - 9. - 1925-1931;

58. Казицина Л.А., Куплетская Н.Б., Птицына В.А., Реутов О.А. Электронные спектры двойных диазониевых солей двухвалентной меди и кобальта//ЖОХ. 1963.-33.- 10.-3243-3248;

59. Жарков И.П., Кондратенко П.А., Шрубович Е.В. Об энергетиченской структуре и механизме фотодиссоциации катиона диазония // Журнал прикладной спектроскопии. — 41. — 5. — 803-809;

60. Aroney М., Le Fevre R.J.W., Werner R.L. Infra-Red Absoiption Characteristic of Diazonium Cations // J. Chem. Soc. 1955. - 79. - 276;

61. Whetsel K.B., Hawkins G.F., Johnson F.E. The Infrared Spectra of Aryldiazonium Salts // JACS 1956 - 78 - 3360-3363;

62. Казицына Л.А., Реутов O.A., Кикоть Б.С. Инфракрасные спектры поглощения двойных солей о- и м-замещепных арилдиазопийхлоридов с хлоридами металлов // ЖОХ. 31. — 10. - 2950-2957;

63. Казицына Л.А., Пасынкевич С.В., Кузнецова А.В., Реутов О.А. Синтез, структура и ИК-спектры арилдиазоний кадмий галидов // Изв. АН. СССР. Отд. Хим. II. 1962. - 10. - 1762-1767;

64. Казицына Л.А., Реутов О.А., Бучковский З.Ф. Инфракрасные спектры двойных диазониевых солей // ЖФХ 1960. - 34. - 4. - 850-855;

65. Казицына Л.А., Реутов О.А., Бучковский З.Ф. Двойные диазониевые соли хлоридов двухвалентных металлов // ЖОХ — 31. — 10. 2943-2949;

66. Казицина Л.А., Кикоть Л.Д., Ашкинадзе Л.Д. Корреляция частот и интенсивностей ИК полос поглощения для хлоридов диазония с константами заместителя // Докл. АН СССР. 1963. - 151. - 3. - 573-576;

67. Казицына Л.А., Ашкинадзе Л.Д., Реутов О.А. О корреляции частот и интенсивности инфракрасных полос диазониевой группы ароматическихдиазосоединений с константами заместителей // Изв. АН СССР, Сер. хим. 1967.-3.-702-703;

68. Казицына JI.A., Дзегиленко Н.Б. О строении диазониевых солей органических кислот//ЖОрХ- 1967.-4.- 12.-2153-2155;

69. Кикоть Б.С., Колесник Ю.А. О диазониевых солях арилсульфокислот // ЖОХ — 1963.-33.-3.-997-1001;

70. Устынюк Ю.А., Субботин О.А., Бучнева Л.М., Грузднева В.Н., Казицына Л.А. Сректры Я.М.Р. 13С -'Н фенилдиазониевых солей и о-параметры диазониевой группы. // Доклады АН СССР. 1976. - 227. - 1. - 101-103;

71. Casewit С., Roberts J.D. Nitrogen -15 Nuclear Magnetic Resonance Studies of Benzenediazonium Ions. Effects of Solvent, Substituent, Anion and 18-Crown-6 // JACS. 1982. - 47. - 2875-2878;

72. Gruner M., Pfeifer D., Becker H.G.O. 15N- und 13C-NMR-chemische Verschiebunger sowie 13C-'H-, 13C-15N- und 15N-15N-Spin-Spin-Kopplungskonstanten para-substituierter Benzendiazoniumsalze. // J.prakt.Chem. 1985 - 327. - 1. - 68-79;

73. Sorriso S. The Chemistry of Diazonium and Diazo Groups. // Wiley, Chichester. 1978. - 1. - 126;

74. Romming C. Structure of the 1:1 Compound Pyridine Iono Monochloride // Acta Chem. Scand. - 1956. - 10. - 4. - 696-698;

75. Romming C. The structure of benzene diazonium chloride // Acta Chem. Scand. 1963: - 17 - 5. - 1444-1454;

76. Romming C., Tjornhom T. The Crystal Structure of the 1:1 Complex Benzenediazonium Chloride Acetic Acig // Acta Chem. Scand. - 1969. - 22 -5.-2934-2942;

77. Andersen О., Romming С. The crystal structure of benzenediazonium tribromide//Acta Chem. Scand. 1962. - 16 - 8. - 1882-1889;

78. Ogata Y., Aoki K. Iodination of aromatic compounds with a mixture of iodine and peracetic acid. III. Autocatalysis and relative rates // J. Am. Chem. Soc. — 1968.-90.-22.-6187-6191;

79. Merkushev E.B. Advanced in the synthesis of iodoaromatic compounds // Synthesis. 1988. - 12. - 923-937;

80. Kryska A., Skulski L. Improved, acid-catalyzed iodinating procedures for activated aromatics with (diacetoxyiodo)benzene as the oxidant // J. Chem. Res. (S). 1999. - 10. - 590-591;

81. Трусов C.P., Эджиня A.C. Жидкофазное каталитическое окисление 1,2-дифеннлэтана // Нефтехимия. -1991.-31.-5.- 666-669;

82. Додонов В.А., Зиновьева Е.И. // Металлорг. химия. 1993. - 6. - 375;

83. Barton D.H.R, Chavasiri W., Hill D.R, Ни B. The selective functionalisation of saturated hydrocarbons part. 271: a new Michael-type addition reaction for saturated hydrocarbons not involving radical chemistry // New. J. Chem. -1994. 18-611-620;

84. Cossy J., Belotti D., Bellosta V., Brocca D. Oxidative cleavage of 2-substituted cycloalkane-l,3-diones and of cyclic (3-ketoesters by copper perchlorate/oxygen // Tetrahedron Lett. 1994. - 35. - 33. - 6089-6092;

85. Хейнс А. Методы окисления органических соединений. -М.: Мир, 1988. -399с;

86. Moriarti R.M., Vaid R.K., Koser G.F., Gerald M. Hydroxy(organosulfonyloxy)iodo.arenes in Oranic Synthesis // Synlett. -1990.-365;

87. Togo H., Nogami G., Yokoyama M. Synthetic application of polystyrene(iodoso diacetate). // Synlett. 1998. - N 5. - P. 534-536;

88. Ogata Y., Urasaki I., Ishibashi T. Reactions of biphenyl, diphenylmethane, and bibenzyl with acetyl hypoiodite // J. Chem. Soc., Perkin Trans. I. 1972. -2.- 180-184;

89. Ogata Y., Urasaki I. Iodination of acenaphthene and fluorene with iodine-peracetic acid//J. Chem. Soc. (C). 1970. - 12. - 1689-1691;

90. Чайковский B.K., Филимонов В.Д., Яговкин А.Ю., Огородников В.Д. 2,4,6,8- Тетраиод-2,4,6,8-тетраазобицикло3.3.0.октан-3,7-дион как мягкий и удобный реагент иодирования ароматических соединений // Изв. РАН Сер. хим. 2001. - N 12. - С. 2302-2306;

91. Евстропов А.Н, Яворовская В.Е., Воробьев Е.С и др. Синтез и противовирусная активность производных антипирина. // Хим.-фарм. журн,- 1992.-5.-50-53;

92. Trivedi М.А. A rapid method for the synthesis of 4-iodoantipyrine // J. Labelled Compd. Radiopharm. 1996. - 38. - 5. - 489-496;

93. Spacek M. Comparison of three alternatives for the production of iodoantipyrine. // Chem. Prum. 1984. - 34. - 5. - 256-258;

94. Патент России 2179551 (2002); РЖ Химия 190 53П (2002);

95. Патент России 2106344 (1998); РЖ Химия 190 69Щ1998);

96. Kosynkin D. V., Tour J. М. Benzyltriethylammonium Dichloroiodate/Sodium Bicarbonate Combination as an Inexpensive, Environmentally Fiendly, and Mild Iodinating Reagent for Anilines. // Org. Lett. 2001. - 3 - 991;

97. Вайсбергер А., Проскауэр Э., Риддик Дж., Тупс Э. Органические растворители // Под ред. Я.М. Варшавского. М.: ИЛ. - 1958. - 25-75;

98. Синтезы органических препаратов. Сборник 8. М.: ИЛ. - 1958. - 22-23;

99. Вейгапд-Хильгетаг. Методы эксперимента в органической химии. / Под ред. Н.Н.Суворова. М.: Химия. - 1968. - 944;

100. Меркушев Е.Б. Препаративные синтезы иодароматических соединений. Томск: Изд-во Томск, ун-та. - 1985. - 71;

101. Справочник химика. Т. 2. — JL: Химия, 1971. 1168;

102. Parkesh, R., Gowin, W., Lee, T.C., Gunnlaugsson, T. Synthesis and evaluation of potential CT (computer tomography) contrast agents for bone structure and microdamage analysis // Org. Biomol. Chem. 2006 - 4 - 36113617;

103. Knochel P., Dohle W., Gommermann N., Kneisel F.F. Synthese hoch funktionalisierter organomagnesiumreagentien durch Halogen-Metall-Austausch // Angew.Chem. 2003. - 115. - 4438-4456;

104. Zauhar J., Bandrauk A.D., Truong K.D., Michel A. Synthesis of dicyanomethyl and nitro substituted p-polyphenyls and their salts // Synthesis. 1995.-6.-703-706;

105. D'Auria M., de Luca E., Mauriello G., Racioppi R., Sleiter G. Photochemical substitution of halogenopyrrole derivatives // J. Chem. Soc. Perkin Trans 1. -1997.- 16.-2369-2374;

106. Benhida R., Blanchard P., Fourrey J.-L. A mild and effective iodination method using iodine in the presence of bis-(trifluoroacetoxy)iodobenzene // Tetrah. Lett. 1998. - 39. - 38. - 6849-6852;

107. Ishikava N., Sekiya A. The iodination of benzene with Iodine in the thallium (III) trifluoroacetate-trifluoroacetic acid system // Bull. Chem. Soc. Jpn. -1974.-47-7.- 1680-1682;

108. Вацадзе C.3., Титанюк И.Д., Черников А.В., Зык Н.В. Синтез диод- и трииоданилинов иодированием анилина дихлориодатом калия и получение 1,3,5-трииодбензола // Изв. AJT Сер.Хим. 2004. - 2. - 450452;

109. Чайковский В.К. Дис. Эффективные методы иодирования ароматических соединений и суперэлектрофильные иодирующие системы.

110. Использование иодаренов в органическом синтезе, докт. хим. наук. // Томск.-2002. -315 с;

111. Годовикова Т.И., Ракитин О.А., Хмельницкий Л.И. Диазотирование в сильнокислых средах слабоосновных ароматических и гетероциклических аминов. // Успехи химии. 1983. - 5. - 777-785;

112. Чайковский В.К., Филимонов В.Д., Скороходов В.И. Иодирование ароматических соединений N-иодсукцинимидом в органических растворителях в присутствии IT2S04. // Изв. вузов. Сер. хим. и хим. технол. 2002. - 45 - 3. - 48-51;

113. Niemann С., RedemannC.E. The synthesis of dl-3,5-diiodo-4-(2',4'-diiodo-3'-hydroxy-phenoxy)-phenylalanine, a physiologically inactive isomer of thyroxine // J. Am. Chem. Soc. 1941. - 63 - 6. - 1549-1552;

114. Maya F., Tour J.M. Synthesis of terphenyl oligomers as molecular electronic device candidates // Tetrahedron. 2004. - 60 - 1.-81-92;

115. Mattern D.L., Chen X. Direct polyiodination of benzenesulfonic acid // J. Org. Chem. 1991. - 56 - 20. - 5903-5907;

116. Чайковский В.К., Харлова Т.С., Филимонов В.Д. Иодирование ароматических нитросоединений суперактивным реагентом на основе хлорида иода // Изв. АН Сер. хим. 1999. - 1303-1306;

117. Pattenden G., Tankard М., Cherry Р.С. Facile synthesis of the "Tricarbonyl' subunit in the immunosuppressant rapamycin // Tetrahedron Lett. 1993. - 34 - 16.-2677-2680;

118. SU 1836322 С 07 С 49/813, 45/46, публ. 1990;

119. Печенкин А.Г., Тигнибидина Л.С., Бакибаев А.А. Способ получения м-хлорбензофенона // А.С. 1235146 СССР МКИ С 07 С 49/813, 45/46;

120. Ustynyuk, Y.A.; Subbotin, О.А.; Buchneva, L.M.; Gruzdneva, V.N.; Kazitsyna, L.A. // Dokl. Akad. Nauk. SSSR, Engl. 1975 - 227 - 175;

121. Yu B.-Ch., Shirai Ya., Tour J.M. Syntheses of new functionalized for potential molecular electronic devices // Tetrahedron. 2006. - 62. - 1030310310;

122. Bunnett J. F., Yijima Ch. Thermolysis of Arenediazonium Salts in Acidic Metanol. Evidence for Competing, Independent Ionic and Radical Mechanisms // J. Org. Chem. 1977. - 42. - 4. - 639-643;

123. Broxton T. J., Bunnett J. F., Paik Ch. H. Thermolysis of Arenediazonium Salts in Acidic Metanol // J. Org. Chem. 1977. - 42. - 4. - 643-649;

124. Detar D.F., Kosuce T. Mechanisms of Diazonium Salts Reactions. The reactions of Diazonium Salts with Alcohols under Acidic Conditions // JACS. 1958.-80.-6072-6077;

125. BoltorR., Williams G. H.//Chem. Soc. Rev. 1986. - 15. - 261-289;

126. Davis M.E., Chen Zh. G., ShinD.M. Nanoparticle therapeutics:an emerging treatment modality for cancer. // Nature Rev. drug discovery. 2008. — 7. — 771-782;

127. Torchilin V.P. Targeted Pharmaceutical Nanocarriers for Cancer Therapy and Imaging. // A APS Journal. 2007. - 9. - 2. - 128-147;

128. Oberdorster G., Oberdorster E., Oberdorster J. Nanotoxicology: An Emerging Discipline Evolving from Studies of Ultrafme Particles. // Environmental Health Perspectives. 2005. - 113. - 7. - 823-839;

129. Wang J., Firestone M.A., Auciello O., Carlisle J.A. Surface Functionalization of Ultrananocrystalline Diamond Films by Electrochemical Reduction of Aryldiazonium Salts // Langmuir. 2004. -20.- 11450-11456;

130. Kullapere M. et al. Electrochemical behaviour of nickel electrodes modified with nitrophenyl groups // Electrochemistry Communications. 2007. - 9. -2412 -2417; Radi A.-E. et al. // Journal of Electroanalytical Chemistry. -2006.-587.- 140-147;

131. Berger F. et al. Hybrid coating on steel: ZnNi electrodeposition and surface modification with organothiols and diazonium salts // Electrochimica Acta. -2008.-53.-2852-2861;142. http://www.unece.Org/trans/dang:er/danger.htm;

132. Glaser R., Choy G.S-C., Floran C.J. Average Ionization Energies of Fragments in Molecules from Fragment Transfer Energies // J.Org.Chem. — 1992.-57.-997-999;

133. Панкратов A.H., Железко О. И. Квантовохимический подход к предсказанию физико-химических свойств замещенных катионов фенилдиазония. // Бутлеровские сообщения. 2002. - 8. - 13-24;

134. Vincent М.А., Radom L. Prototypes for Aliphatic and Aromatic Diazonium Ions. An ab Initio Study of the Methane- and Benzenediazonium Ions. // JACS.- 1978.-24.-3306-3312;

135. Vrkic A.K., O'Hair R.A.J. Gas phase ion chemistry of para substituted benzene diazonium ions, their salt clusters and their related phenyl cations. // Internat.J.Mass.Spectr. -2002. -218. 131-160;

136. Pankratov A.N. Quantitative Structure-Property Relationships in the Series of Diazonium Cations, Intermediate Products in the Synthesis of Analytical Forms and Dyes. // Zh.Analit.Khim. 2005. - 60. - 2. - 30-136;

137. Glaser R., Horan Ch.J. Benzenediazonium Ion. Generality, Consistency, and Preferability of the Electron Density Based Dative Bonding Model. // J.Org.Chem. 1996. - 60. - 7518-7528;

138. Wu Z., Glaser R. Ab Initio Study of the SNlAr and SN2Ar Reactions of Benzenediazonium Ion with Water. On the Conception of "Unimolecular

139. Dediazoniation" in Solvolysis Reactions 11 J.Am.Chem.Soc. 2004. — 126. -10632;

140. Ussing B.R., Singleton D.A. Isotope Effects, Dynamics, and the Mechanism of Solvolysis of Aryldiazonium Cations in Water // J. Am. Chem. Soc. 2005. - 127.-2888;

141. Becker H.G.O., Israel G. // J.pract.Chem. 1979. - 321. - 579-586;

142. Gaussian 98 (Revision A.l), M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. et. al.,Gaussian, Inc., Pittsburgh PA, 1998;

143. Carpenter J. E. and Weinhold F. Analysis of the geometry of the hydroxymethyl radical by the "different hybrids for different spins" natural bond orbital procedure // J. Mol. Struct. Theochem. 1988. - 169. - 41-62;

144. Wong M. W., Frisch M. J. and Wiberg К. B. Solvent Effects 1. The Mediation of Electrostatic Effects by Solvents // J. Amer. Chem. Soc. 1991. — 113. — 4776;

145. Granovsky A.A., PC GAMESS version 7.0, http://classic.chem.msu.su/gran/gamess/index.html;

146. ADF 2002.03, SCM, Theoretical Chemistry, Vrije Universiteit, Amsterdam, The Netherlands.http://www.scm.com.;

147. Velde G. te; Bickelhaupt F.M.; Baerends E.J.; Guerra C. Fonseca; van Gisbergen S.J.A.; Snijders J.G.; Ziegler T. J. Chemistry with ADF // J.Comput.Chem. 2001. - 22. - 9. - 931;

148. Handy N. С.; Cohen A. J. Left-right correlation energy. // Mol. Phys. 2001. -99-5.-403 -412;

149. Perdew J. P.; Burke K.; Emzerhof M. Generalized gradient approximation made simple. // Phys. Rev. Lett. 1996. - 77 - 18. - 3865 - 3868;

150. E van Lenthe; Baerends E. J.; Snijders J. G. Relativistic regular two-component Hamiltonians. // J. Chem. Phys. 1993. - 99 - 6. - 4597 - 4610;

151. E. van Lenthe; Baerends E. J.; Snijders J. G. Relativistic total energy using regular approximations. // J. Chem. Phys. -1994. 101 - 11. - 9783 - 9792;

152. E. van Lenthe; Ehlers A. E.; Baerends E. J. Geometry optimizations in the zero order regular approximation for relativistic effects. // J. Chem. Phys. -1999.- 110.- 18.-8943 -8953;

153. Glaser R., Horan C. Zollinger H. Electron-Density Relaxation and Oppositely Signed Reaction Constants in Dual Substituent Parameter Relationships in Dediazoniation Reactions // Angew.Chem. Int.Ed.Engl. 1997. - 36. - 20 — 2210;

154. Weaver M.N., Janicki S.Z., Petillo P.A. Ab Initio Calculation of Inner-Sphere Reorganization Energies of Arenediazonium Ion Couples // J.Org.Chem. -2001.-66.- 1138-1145;

155. Cygler M., Przybylska M. The crystal structure of benzenediazonium tetrafluoroborate, C6H5N2+'BF41 // Can. J. Chem. 1982. - 60. - 2852;

156. Moriguchi Т., Yasutake M., Sakata K., Tsuge A. Evaluation of Transannular Interaction of 2.3. Metacyclophane-diazonium Tetrafluoroborate and its Dediazoniated Derivatives// J.Chem.Res. (S). 1999. - 78-79;

157. Becker H.G.O., Israel G. // J.pract.Chem. 1979. - 321. - 579-586;

158. Pankratov A.N., Zhelezko O.I. Quantitative Structure-Property Relationships for Aryldiazonia // Int. J. Mol. Sci. 2002. - 3. - 822-855;

159. Minaev B.F., Bondarchuk S.V., Girtu M.A. DFT study of electronic properties, structure and spectra of aryl diazonium cations // J.Mol.Struct.: Theochemio 2009. - doi:10.1016/j.theochem.2009.02.022;

160. Zeigler Т., Rauk A. On the calculation of bonding energies by the Hartree Fock Slater method // Theor. Chem. Acta. 1977. -46.- 1;

161. Frenking G. K. Wichamann et al Towards a rigorously defined quantum chemical analysis of the chemical bond in donor-acceptor complexes // Coord. Chem. Rev. 2003 - 238. - 55-82;