Производные 7-аминокумаринов в реакциях с нуклеофильными реагентами тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи ФОМИНА Людмила Юрьевна

УДК 587.54- 7.51

ПРОИЗВОДНЫЕ 7-АМИ НО КУМАРИ НОВ В РЕАКЦИЯХ С НУКЛЕОФИЛЬНЫМИ РЕАГЕНТАМИ

(02.00.03 — органическая химия)

Автореферат диссертации на соискание ученой степеки кандидата химических наук

МОСКВА 1992

Работа выполнена в Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

Научный руководитель — доктор химических наук, главный научный сотрудник М. А. Кирпиченок, научный консультант— доктор химических наук, профессор И. И. Грандберг.

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор А. В. Варламов; доктор химических наук, ведущий научный сотрудник В. В. Негребецкий.

Ведущая организация — Институт геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского РАН. ^

Защита состоится 1992 г. в « 1С » ча-

сов на заседании специализированного совета K-I20.35.04 в Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева по адресу: г. Москва, И-550, ул. Тимирязевская, 49.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан » . . 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета

К-120.35.04— кандидат химических наук, доцент

Токмаков

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Интерес к производным кумарина обусловлен в-первуто очередь их широким применением в качестве антикоагулян-" тпв, биологически активных соединений, составных частей лекарств. Особую важность имеют 7-аминокумарины, находящие применение в качестве оптических отбеливателе"-, люминесцентных текстильных и полиграфических красителей, а такте активных срод для лазеров, работающих в сине-зелено1? области спектра. Для создания эффективных лазеров на органических красителях требуется поиск новых активных сред с высокими энергетическими показателями лазерного излучения, фотохимической устойчивостью и ресурсом работы. Для решения этой задачи необходим целенаправленный синтез и исследование спектрально-люминесцентных характеристик 7-аминопроизводных кумарина, так как только установление точной зависимости свойств от строения этих соединений даст возможность создать вещества, наиболее полно отвечающие практическим требованиям. В ряду 7-аминокумари-нов для целенаправленного поиска новых красителе» особенно актуальна разработка методов введения разнообразных заместителей в готовый кумариновый синтон. Таким требованиям отвечает использование формил- и галогензамещенных 7-аминокумаринов в реакциях с нуклеофильными реагентами.

Цель работы. Разработка методов синтеза новых производных 7-аУИНокумаринового ряда на основе 3-формил, а также 3- и 4-га-логен-7-акинскукаркиов при их реакциях, с нуклеофильными реагентами, исследование строения и спектрально-люминесцентных характеристик синтезированных люминофоров.

Наухтая новизна.. Изучено действие на 3-фюрмия-7-ам'Л1Экума-ринн илидов 'фосфора чт получена серия новых' 3-плкс;!тгл-7-актоку-улгпюп . впервые синтезированы новые 3- и 4-диапмог,ст«да 7-ди-этрл/шинокумприны реакциями 3-формил-4-хлор-7-диг)Тиламиюкумч-рнна с СН-кислотамй. - .

Впервые исследованы реакции З-йод-7-диалкиламинокумаринов со вторичными аминами и выделен ряд аминопроиз водных 7-диалкил-ашнокумаринов.

Исследована диссоциативная ионизация под действием электронного удара серии 7-диалкиламинокумаринов. Установлено, что фрагментация молекул этих соединений начинается, как правило, с деградации 7-диалкиламиногрупп.

Изучены спектрально-люминесцентные характеристики более 50 новых 7-аминокумариновых красителей, большинство из которых оказались эффективными люминофорами в диапазоне 450-565 нм. Найдено, что переход от электронодонорных к электроноахцепторным заместителям в положении 4 молекулы 7-аминокумарина сопровождается батохромным смещением длинноволновой полосы в спектрах поглощения и батофлорным сдвигом эмиссионной полосы.

Исследована основность серии 7-аминокумаринов и их монопро-тонированных форм. Установлено,-что в большинстве случаев первичное протонировтше затрагивает 7-диалкиламиногруппу.

Практическая ценность работы. Разработаны препаративные способы получения новых синтонов -3-й 4-замещенных 7-аминокумаринов. Впервые синтезировано на их основе более 50 производных 7-аминокумаринов, в том числе получен ряд флюоресцирующих в видимом диапазоне 7-аминокумариновых красителей,-содержащих в положении 3 ненасыщенный заместитель. Результаты изучения зависимости спектрально-люминесцентных свойств новых производных 7-аминокумаринов от их структуры могут быть использованы при создании активных сред на их основе.

Апробация работы. Результаты диссертации докладывались на Всесоюзном совещании по молекулярной люминесценции (Караганда,

1989), на У1 Всесоюзной конференции "Люминофоры 90" (Харьков,

"

1990) и на УП Всесоюзной конференции по химии дикарбонильных соединений (Рига, 1991).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 2 статьи, тезисы 3 докладов на научных конференциях.

Структура и сбъом диссертации. Диссертация изложена на 133 страницах и состоит из введения, трех глав, выводов и описка литературы, включающего 104 наименования. Первая глава посвящена обзору литературных данных по нуклеофильным реакциям 3- и 4-заме-щенных кумаринов, вторая - обсуждению результатов, третья - описанию экспериментов. Работа содержит 19 таблиц, 3 рисунка.

2. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Основной задачей работы была разработка методов синтеза новых 7-аминокумариновых красителей, содержащих заместители в положениях 3 и 4. Для решения этой задачи представлялось перспективным изучение реакций каких-либо реакционноспособных полупродуктов

- синтонов 7-аминокумаринового ряда, .в качестве которых было интересно использовать формил-, а также галогензаиещенм.е 7-амино-кумарини в реакциях с нуклеофильными реагентами.

2.1. Синтезы на основе З-формил-7-аиинокумаринов

2.1.1. Реакции З-формил-7-аминокумаринор с фосфониевнми илидами

Продолжая исследование новых З-формил-7-аминокумаринов, было изучено их поведение в реакциях с С-нуялеофилакн с (¡елью получения серии З-алкенилмонофункциокальнозаыещенных производных, не описанных в литературе. Предварительные эксперименты показали, что наиболее удобными реагентами для этой цели являются фосфони-евне илицы в реакции ¿иттига. В это!! связи быяо изучено взаимодействие З-формил-7-аминокууаринов (I)—(14) с трифенилфосфоний-метоксикарбонил-, тркфснилфосфонийацетил- и трю^снилфоо^очий^ои-

-3-

зоилметилидами:

£Н0 РиЛ-сит*

''■^г^Г

-Ш4

г (15)-(50)

рьр-снт

(8)~Ш) (31)-(39)

(1),(15)-Ц7) Б=Н; (2),(8),(18),(24),(30),(31),(38) £=С1; (3), (9), (19),(25), (33) 1ЫШСЙ2РЬ; (4) ,(10) ,(20) ,(26),(34) Е=ШСбНи--сус1о; (5),(II),(21),(27),(35) ЯЛ(СН2)5; (6) ,'(12), (22), (28), (36) Н=Н(СН2СН2)20; (7), (13), (23), (29,), (37), (39) К=П-имидазолил; (14),(32) И=Ме; (15),(18)-(23),(31)-(37) И^ОМе; (16),(30) Ме;

(17), (24)-(29), (38), (39) ^-РЦ,

Реакции эффективно протекали в бензоле или 1,4-диоксане при нагревавши в присутствии- избытка 1,5Г2,0 экв. илида и приводили к З-алкенилкум&ринам (15)-(39) о высокими выходами. Строение синтезированных соединений следует из данных элементного анализа и спектральных характеристик. На основании величин вицинальных КССВ олефиновых протонов в спектрах ПМР соединений (15)—(39) установлено, что они представляют собой Е-изомеры. В результате анализа . спектров ПМР 3-алкенилкумаринов сделан вывод, что наиболее вероятной для диеновой системы рассматриваемых производных является ¿-транс конфигурация фрагмента 04=^3-0^=0^.

Электронные спектры поглощения и испускания соединений (15)-

(39) обладают следующими особенностями: имеет место батохромный

и батофлорный сдвиги (дЛ 30-80 нм) для соединений (15)-(39) для

длинноволновой полосы поглощения и испускания соответственно по

сравнению с незамещенными в положении 3 кумаринами. Эта законов

мерность согласуется с большим разделением зарядов при возбуждении

при введении в положение 3 акцепторных заместителей, кроме того, .. батохромные и_ батофлорные сцвиги_имеют место из-за увеличения длины обще?! цепи сопряжения при введении ненасыщенного заместителя. Обращает на себя внимание факт дополнительного батохромного и батофлорного сдвигов (лЯ 30-40 нм) в спектрах поглощения и испускания соответственно для соединений (17),(24)~(29),(38),(39), у которых в терминальном положении заместителя при атоме С^ находится арильный фрагмент, по сравнению с соединениями, не имеющими такого фрагмента.

Кумарины (15)-(39) флюоресцируют в сине-зелено-желтом диапазоне, причем кумарины (16),(31),(37) и (39) являются довольно эффективными люминофорами (fj = 0,5-0,8).

Электронные спектры юлолидиновых производных (31)-(39) характеризуются более высоким квантовым выходом флюоресценции (на 0,30,6), а такке длинноволновым сдвигом абсорбционной и эмиссионной полос по сравнению с дизтиламинозамещенными аналогами, что объясняется закрепленным положением атома азота диалкиламиногруппы, приводящим к наилучшему перекрыванию р-элзктронов неподеленной пары азота с К -облаком кумариновой системы к уменьшению колебательно" деградации энергии вследствие уменьшения колебательных степеней свободы диалкиламиногруппы.

2.1.2. Кислотно-основные свойства З-алкенилзамецешых

7-аминок.умаринов Для решения вопроса о характере и степени электронного взаимодействия заместителей в З-алкенил-7-аминокумаринах были измерены значения рК& сопряженных кислот для соединений (15), (Г'), (18).,(20)—(26),(23),(30)-(32), (37). Подкисление водно-этанольных растворов большинства соединений сопровождается j ь-енывениом, а затем полным исчезновением максимума длинноволнового поглощения

-S-

при 400-500 нм и нарастанием поглощения в более коротковолновом диапазоне. Установлено, что во всех соединениях, за исключением кумаринов (25) и (37) протонировалие идет по 7-Н-атому. Это подтверждают следующие факты: близкие значения рКа изучаемых соединений к значениям рКа модельных кумаринов - 4-метил-7-диэтилами-нокумарина (50) и 2,3,6,7-тетрагидро-9-метил-1Н,5Н,ПН-хинолизи-но[9,9а,1-^к] кумарина (51), потеря флюоресценции и гипсохромный сдвиг полосы поглощения при протонировании. Последний факт является следствием того, что протонировалие 7-Я-атома делает невозможным реализацию СТ состояния при возбуждении, которое ответственно за появление длинноволновой полосы поглощения.

При сопоставлении значений рК& обращает на себя внимание резко пониженная основность юлолидиновых производных (31),(32) и (37). Данный эффект, очевидно, объясняется невыгодностью тетра-эдрической конфигурации, возникающей при протонировании атома' азота, уплощенного 6-членными циклами.

На основность рассматриваемых- кумаринов сильное- влияние оказывают заместители в положении 4. Так, введение доноров -замещенных аминогрупп приводит к увеличению рКа на 1-3 единицы по сравнению с незамещенными кумарин ами. Напротив, введение атома хлора ведет к падению основности кумаринов (18),(24),(30) и (31)' на порядок величины. Следует отметить общую тенденцию к пониже-' нию основности исследуемых 3=-алкенилзамещенннх кумаринов по сравнению с кумаринами, имеющими незанятое положение 3. Это связано . с увеличением переноса заряда в основном состоянии на 3-алкениль-ный фрагмент, что должно приводить к уменьшению электронной плотности на протонируемом 7-Н-атоме. Концевая группировка 3-ал-кенильного заместителя также оказывает заметное влияние на основность исследуемых кумаринов. Так, при прочих равных условиях,

основность кумарина (20) на 0,7 ед. рКа превышает аналогичную величину для кумарина (26), что связано с большей электроноакцеп-" торностью" бёнзоильной группы"по"сравнений"с метоксикарбонильной, облегчающей перенос заряда на З-алкенильный фрагмент.

В случае кумарина (25) при монопротонировании имеет место батохромный сдвиг полосы поглощения (от 439. до 488 нм), кроме того, наблюдается сохранение; флюоресценции в длинноволновом диапазоне. Эти факты указывают на то, что в данном случае протониру-етс'я один из заместителей пиронового цикла.

Было исследовано поведение кумаринов (15),(17),(18)-(2б), (28),(30)-(32),(37) в условиях дипротонирования в растворе Н^ЙО^. Переход к более кислым средам сопровождался исчезновением длинноволнового максимума поглощения при 320-480 нм, причем основность снижалась на 1-3 порядка. В случае кумаринов (25) и (37) второе протонирование затрагивает 7-Н-атом, что отражается, например, в гипсохромном сдвиге максимумов длинноволнового поглощения более, чем на 100 нм. Низкое значение рКд при втором протонировании для соединения (37) связано с уплощенным состоянием юлолидинового атома азота, фиксированного 6-членными циклами.

2.1.3. Конденсации З-формил-7-аминокумаринов с СН-кислотами

На основе З-формил-7-аминокумаринов возмогло также получение алкенильных производных, содержащих две электроноакцепторные группировки при двойной С=С связи. Поскольку конденсации такого типа уже описаны в патентах, задачи их. детального изучения не ставилось, а исследование ограничилось лишь несколькими демонстрационными реакциями на примере кумарина (40). Реакции проводили, обрабатывая кумарин (40), растворенный в диоксане или нитро-метане, соответствующим" производным дикарбоновой кислоты при комнатной температуре или при кипячении. Л случае использования в качестве растворителя нчтрометана к реакционной смеси прибав-

ляли безводный хлористый цинк в качестве катализатора.

В результате конденсации кумарина (40) с динитрилом малоновой кислоты был получен кумарин (41), тогда как в аналогичной реакции в присутствии пиперидина выделено соединение (42) в результате параллельного нуклеофильного замещения атома хлора пипери- • дином. Сходным образом протекали реакции кумарина (40) с малоновым эфиром и с ацетоном в присутствии морфолина. В первом случае образовывался кумарин (43) с незатронутым атомом хлора в положении 4, а при проведении реакции с ацетоном в присутствии морфолина выделено соединение (44), образующееся в результате парал- . лельной атаки азотистого основания по положению 4 кумарина (40).

Строение полученных соединений подтверждено данными элементного анализа, ИК и ПМР спектроскопии. На основании величины вици-нальной КССЗ олефиновых прогонов в спектра« ШР соединения (44) сделано заключение о транс-конфигурации двойной связи заместителя в положении 3. Хим. сдвиг метанового протона Н^ закономерно изменяется при увеличении электроноакцепторности заместителей при атоме которые можно расположить в порядке возрастания хим. сдвига и, следовательно, в порядке увеличения электроноакцепторности следующим образом: СООЕ^СОМе-^ СП для соединений (41)-(44).

Довольно необычно протекали реакции кумарина (40) с натриевыми производными адетоуксусного (АУЭ) и циануксусного (ЦУЭ) эфи-ров. 3 этом случае в качество основных продуктов были выделены 3,4-циклоконденсированные кумарины (46) и (47). Образование этих Соединений можно представить как результат конденсации по 3-фор-мильной группе с параллельным нуклесфильным замещением атома хлора, сопровождающимся расщеплением бифункционального замещенного фрагмента в положении 4 с последующей' внутримолекулярной конденсацией.

С целью выявления структуры промежуточных полупродуктов была проведена реакция кумарина (40) с АУЭ в присутствии гцдрида натрия, в результате которой получено соединение (48).

Для точной идентификации соединения (46) было проведено его рентгеноструктурное исследование*. Установлено, что соединение (45) представляет собой 4,6-диэтоксикарбонил-9-диэтиламино-5-ме-тилбензо£Ь}хромен-2-он. Общий вид молекулы (46) и длины связей в ней показаны на рис Л. По сравнению с 7-диэтиламинокумарином

хАвтор выражает благодарность сотрудникам ИНЭОСа кхн Д.С.Юфиту и

дхн Ю.Т.Стручкову за приведенные рентгеноотруктурные исследования.

-3-

С1191 мм

РисЛ Общий вид молекулы (46) и длины связей в ней

в молекуле (46) наблюдается значительное увеличение длины связей С(2)-С(;?а) и ^(2а)"^(6а)' сильно.укорочена связь.0(1)~С(2) и несколько удлинена связь . Такое изменение длин

связей при атоме С^) карбонильной группы позволяет говорить об отсутствии в молекуле (46) внутримолекулярного разделения зарядов по обычной для 7-диэтиламинокумарина схеме.

Образование соединения (49) могло происходить за счет первоначальной конденсации ацетилацетона с формильной группой кумарина (40) с образованием ненасыщенной системы, за которой следовало присоединение по Михаэлю следующей молекулы, ацетилацетона к непредельной системе.

Соединения (41)-(49) получены с выходами от 34% до 64%. о результате изучения электронных спектров полученных соединений установлено, что длинноволновые максимумы испускания и поглощения соединений (41)-(43), несущих два акцепторных заместителя при двойной связи в заместителе в положении 3, претерпевают дополнительный батехромный и батофлорный сдвиги соответственно

-(О-

по сравнению с соединениями (15)-(30), имеющими по одному акцепторному заместителю. Это связано с дополнительной стабилизацией возбужденного состояния молекулы кумарина, которое является СТ состоянием с отрицательным концом диполя на пироновом фрагмента. При переходе от соединения (43) к соединению (41) наблюдается батохромный и батофлорный сдвиги полос поглощения и испускания соответственно за счет увеличения общей олектронодефицитности пи-ронового фрагмента. Напротив, соединения (48), (49), не содержащие С=С связи в заместителе при атоме С(з). имеют длинноволновые максимум испускания и поглощения, сдвинутое в коротковолновую область по сравнению с другими 3-алкенилпроизводными.

На примере кумаринов (15)-(18),(24),(41),(43) и (48) были изучены масс-спектры, в которых обнаружен интенсивный пик молекулярного иона (относительная интенсивность 75-100%). Дальнейшая схема фрагментации соединений (15)-(18),(24),(41),(43) и (48) в условиях электронного удара типичная для большинства 7-аминокумэ-ринов и включает реализацию процессов |М-С!Ь]ГЫ-СНо-СоМ^}\ [М-СН3-02Н5-КС!'13] + , [/-СН3-С0] [М-Сн3-С2!%-Ш13-С0-С01+ . 2.2. Синтезы на основе £-1'алорен-7-ахгоюкукарга;ов 2.2.1. Реакции З-йрд-У-шлшюкушринов со вторичными аминами Специальное знимание было уделено вопросу использования 3-гя-доген-7-аминокумариног: в синтезе новых люминофоров 7-ашнокумнри-нопого ряда. Наиболее перспективными для этих целей представлялись З-йогпроизводныа.

¿3 данной части работы было изучено взаимодействие соединений (52)-(57) с рядом вторичных аминов: диэтиламином, пиперидином, морфо.пином, ямедаэолои, <5ензтяздазолоы.

!1аиболее эффективное просекание реакций наблюдалось при на ■ гревании исходных соединений избытком амина в растворах Д1Ш, ДМСО или в отсутствие растворителя, и результате оказалось, что

■ . - . ■■ --.и-

по отношению к нуклеофильным реагентам исходные кумарины можно разделить на три типа.

Соединения (61) и (64) при нагревании в течение 4-6 ч при 80-120° в избытке (5*10 окв) амина давали аминозамещенные произ-1 воднце (58)-(62) с выходами 60-80%.

X ¡1 X

^гуч^о т о о ^^сгЧ

"■(63)-(ве) 1Ч ' (52)-(51) (58)-(В2)

I

V 1?е Ме

X ^ДЛ

(В1)-№) Ш~№) (11)

(52),(55) К=Ме; (53),(56) К=Н; (54),(57) Е=С1; (52)-(54),(58)-(61), (63)-(65), (67)-(71), (75) К=Е4; (55 МЯО, (62),(66),(72) ,(73), (76) Я1- -(С112)3-С-орто; (58),(67) Х=Ш2; (59),(63),(69),(72), (75),(76) Х=И(СН2СН2)20; (60),(62),(64),(66),(70),(73) Х=К-имвда-золил; (61),(65),(71) Х=И-бензимидазолил; (68),(74) Х=Н(СН2>5.

Дигалогенпроизводные (54) и (57) в аналогичных условиях с высокими выходами приводили к З-йод-4,7-диаминокумаринам (63)-(66). Соединения (63М66) являются довольно нестойкими веществами, чувствительными к воздействию света и заметно разрушающимися при хроматографическом разделении на с^ликагеле с образованием продуктов дегалогенирования (59М62).

чг-

В противоположность соединениям (53),(54),(56),(5?) кумарины (52) и (55) в реакциях, с аминами превращались в 4~аыинометильныэ производные (67)-(73)выходы__которых^достигали 60-70%. __Более, дентальный анализ состава реакционной смеси, сделанный на примере взаимодействия кумарина (52) с пиперидином и кумаринов (52) и (55) с морфолином указывает также на образование в небольших количествах (^20%) побочных продуктов, которым была приписана структура 3-аминопроиз родных (74)-(76). В реакциях кумаринов (52) и (55) с диэтиламином, имидазолом или бензимидазолом подсбные соединения зафиксированы лишь в следоных количествах.

Строение кумаринов (58)-(76) подтверждено необходимыми физико-химическими методами.

Образование кумаринов (58)-(62) из 3-йодпроизводных (53) и (56) является результатом первичного нуклеофильного присоединения по атому С(4) (С(9)) и формально может быть представлено, как ипущее через интермедиа™ А и Б по схеме:

ш

о

А

ОГ

Н^Щ

0^0

Б

-НУ

(52)-1Ы)

Пг.-эбная схема классифицирована в литературе как механизм "присоелинения-аномального ялиминированкл" (А£а)и включает меж-зли 2!>угрнмолекулярный пер-згос проюна к а?сму Депротони-

рование ониевой группы не 'обязательно должно происходить на второй стадии процесса, и, таким образом, вместо интермедиата Б может оеализоватьсг. его протонлроэанг.ая форма. Замещение при атоме ,с(4) п Д®нком случае демонстрирует спецкф:жу 3-галогснкуыарикоБ.

Дт.ч качественной оцонки относительной реакционной способности других З-галоген-7-аминокумаринов было проведено сравнение

поведения 3-фтор, 3-хлор-, 3-бром- и З-йод-7-диэтиламинокумаринов на примере их взаимодействия с морфолином. Бшо' найдено, что наиболее реакционноспособным в рассматриваемом ряду является именно 3-йодпроизводное (53), и эффективность процесса падает в раду 3 В случае З-йод-4-хлоркумаринов. (54) и (57) замеще-

ние атома С1 происходит, очевидно, по механизму присоединения-отщепления или "тетраздрическому" механизму, например, через интер-медиат В:

ЫН

э 2

о^'о

3

ЧпФ ГбзМб6)

Возможный вариант механизма взаимодействия З-Йодпроизводных (52) и (55) с аминами представлен на схеме и включает стадию переноса протона (аллильная перегруппировка) и 5^2 атаку образую'' щегося интермедиата Г с последующим элиминированием протона из катиона Д:

-к

№

снл

и

о^о

г

ш

-г

Ю

-г

т т-т

(т-ш)

•л

-м-

Параллельное образование 3-аминопроизводных (74)-(76) можно объяснить прямим нуклеофилыил »вмененном при р»,мкционном п< ¡.VI«-

в интермедиате Г,-сопровождаемым прототропией. Преимугаест------------ -----------

венное образование 4-амй11'>м-,-у.ьн.нпЛ ниогароднн-, ,Ч'|>оч",н,;>' я<\ 1 связано с псострянответпнпп: .•зягруц^екгпггл, по,"!!:чгса*пкм»' при :>уг леофильной атаке по атому £(••>• /.аукано очиоскччимой иочкциои-

НО'Г'| СПОСОбПОСЧМ З-Га/ЮГУЦ'1', 1<Л 11IU11.1L [,Г З-ф'ГОр-, 3- • •!>»•.• ,

З-^иОм-' 1'. 1'.-1,ч01;у:'.--п)Ин.оп и ¿.дерции <.: м■' 1 -^

лииом. как и в случае с 3-ралоген-7~диотилам1шок'умаринами» ср.и-цстегьстзуэ? сЗ умзпыяеика сгс; ссгл прсдссгг. в ргду Цг-С1> Г.

Таким образом, именно З-йодпроизводные 7-аминокумаринаа являются наиболее удобными синтонами для получения новых красителей этого класса.

2.2.2. Физико-химические свойства люминофоров, полученных. в реакциях 3-йод-7-;цу,инокумарипов с аминами

уч-.чуЯЬТйсе узс-.кцир 'од-'/-.;;-,".'.!!"-!- ГлИ'И '*11 и

ррд иозых -м -чи-, и.;.у-1сни /.:» спск'.-ри >юп '>.» ;.:>» *. флооресцснцяи, ^пое;^.'к„:1,_ л:.-, ¡ы.иа ог;>1рл'м.'г,ы-. с."-

« электронна: спектрах : пг.о-.^з¡1.о;5,нЬ]У. ^

ь .Илиаде ¡.ям ацотони?} ..¡о и »пм» (•гшси'вуь 1><п и •

1ия и максимум флюоресценции сдвинуты ч область длинных волн по раштснкБ с иьогц еи.»1»о.:г1»:м 30-".О им,

'ОКЬО ОТЩ.СЗИ за П«.<Л УДЯЩЬ ! о: :•:•:'■< Кг.: 1йй. 'йп.-,К-

ие в положении 4(9) Н-имидазолильного или Н-бензимидазояильного статка приводит к заметному -[умани» флюоресценции по сравнению незачез>-ткг.к!«у оналогоки - < ,3,6.'.'-уо-.р'« пдро-Ш .С«! Д ] и—ашолм-ино [9куиаршюа (7и> и 7-диэтиламииокумаршом (79), ко-орое наиболее ощутимо для 7-диэ'пи.амйно1!роиазодцыч.

Разделение гетероароматических фрагментов метиленовым звеном в кумаринах (70),(71) и (73) сопровождается гипсохромным сдвигом максимума поглощения по сравнению с соединениями (60)-(62) (ДЛ~ 10-15 нм) и практически не сказывается на положении максимума флюоресценции. Последнее обстоятельство указывает на небольшую роль электронных взаимодействии гетероциклических фрагментов "через связь" в отличие от взаимодействий "через пространство", обусловленных высокой поляризуемостью ароматических систем.-По сравнению с 4-метил-7-диэтиламинокумарином (50) и 2,3,6,7-тетрагидро-9-.ме-тил-1Н,5Н,ПН-хинолизкно[9,9а,1-дК] кумарином (51) абсорбционный максимум соединений (70),(71) и (73) испытывает небольшой бато-хромный 5-10 нм), а эмиссионный максимум - существенный ба-' тофлорный сдвиг (дД~20 нм), что подтверждает большую чувствительность спектров флюоресценции к эффектам заместителей. Переход от соединений (60)-(62) к кумаринам (70),(71) и (73) сопровождается также усилением люминесцентных свойств.

Спектры поглощения и флюоресценции соединений (67)-(69) и (72) близки к спектрам соответствующих метилпроизводных (50),(51). Как. и в случае 4,7-бис-диалкиламинокумаринов, квантовый выход флюоресценции морфолинопроизводного (69) выше, чем для диэтилами-но- или пиперидинопроизводных (67) и (63).

Общей закономерностью является также усиление флюоресценции в юлолидиновых производных (62),(72),(73),(76) по сравнению с 7-диэтиламиноаналогами.

Для выяснения вопроса об отсутствии смещения длинноволнового максимума поглощения при наличии-в положении 3(10) диалкиламино-группы в случае кумариаов (74)-(76) по сравнению с незамещенными кумаринами (50) и (51) были изучены спектральные свойства кумарина (77), для которого стерические взаимодействия заместителей в положениях 3 к 4 ожидались существенно меньшими, чем в соединени-

ях (74) и (75). Было обнаружено, что положения максимумов поглощения для кумаринов (74),('Л>) и (77) практически совплдаят и, таким образом, причиной особог;. ловоденкн этих соединений являич-'м электронные, а но стерически.'; офр'жть.

Были измерены значения рКэ сспр«&аит .шомег соьди,!с-лий (60)-(62),(67)-(76) в водке - 'пччи»чьшк (1:1) растворах. '¿ил > установлено, что для кумаринов (60)-(ой), (67)-(73) первое цроюап-ровенио гатрагивлет паотсод-* !=*:1чий згакг.-'-кт^ль з пиронс^о^ цик н . Доказательством этому являются следущие факты: существенно большая основность (обычно па Iпоря."."'0' иэуичеммх сигпин&ньЗ по сравнению с другими 7-аминокумлрина.\:и, поглощение мопокатисноь в более длинноволновой области по сравнению с нейтральней формами, а также сохранение слабой флюоресценции катионов в длинноволновом диапазоне.

Особую группу составляют кумарины (74)-(7б). Характер наблю-даопьгх при поцчислении споктрллв;:!.':: кзчр"ачк|» ».«я »ер<зиис.л»шш«х соедииеы'й различен: монокн!Ч';-гя куг цн*> *ч IV'») и С/еГ; ".¡и''.' оросаирудт к поглощгют в Со < • ,|..ч-.ч: чгмнтом ци-и^еи«:, ч мои.— катпон кумарина (75» не опгл.¿Л'эорасцумцие" и чо-* :о.м.>у ь 60j.se коротковолновой <кЬк.с№ ечт-н^н.^ с ('огтоал^н;^;- фо;*...) ми. мшеохромноо смяценис я»'.т,рбц1и>1.»ю:ч '.мкоиг/ума й и.лз;»: лг-минеси.ентных свойств най.чюдс.'П'ся тплчв при иротонкроьг.ьки мп^-.-чь-ного-кумарина (77), Принимая во внимание данные по основности известных 4,7.■д,и-;гчц!окумв.ри1:'; •, г.'о.:п.> ;/•<! • ¡.-кдзЛ'Ь , >-,\о :о■¿■<.■1 вание кумаринов (75) и (77) идет по 7-П-атому, а кумаринов (74; и (76) - по атому азота в положении 3.

Было исследовано лог,*д«-:-г те кугприч-в (<Ч»-(б2), (67М?а) , а такко кумарина С,7) в ¡уело»ил* до;:рзгонг.р-.»н>1Ия » ^нсты.^:..* г'^О,}. Переход к более кисли« средам отк.-.л о*уа«чч;я ис«кс>нлг-еч1:-ем длинноволнового максимума со^лс-ц.-гния при 310-340 ;■»». , а -> ••

потерей флюоресценции. Эти закономерности свидетельствуют о том, что второе протонирование затрагивает атом азота в положении 7. Значения рК ^ соединений (62),(72),(73),(76) на 1,0-1,5 порядка ниже соответствующих 7-диэтилэминопроизводных, как это наблюдалось и дли других 7-амипокумаринов. Кумарины (75) и (77) также подвергаются вторичному протонированию, при отом протонируется 3-аминогруппа.

С помощью метода Фёрстсра для изучаемой серии 7-аминокумаринов была оценена кислотность сопряженных кислот (рК в возбужденном состоянии. Для большинства рассматриваемых соединений при возбуждении основность возрастает на 1-3 порядка, исключение составляют кумарины (75) и (77), где происходит падение основности при возбуждении, что согласуется с протонированием 7-К-атома. Небольшое возрастание основности у гетарильных производных (70), (71),(73) при возбуждении (лрК^-^0,4-0,6) объясняется большей де-локализацией положительного заряда в протонированном по атому азота гетероцикле и, как следствие, меньшим влиянием такого заместителя наЗГ-систему кумарина.

Резкое снижение основности при возбуждении монокатионов в большинстве случаев характерно и для нейтральных 7-аминокумаринов, когда наиболее основным центром, является аминогруппа в положении 7.

ШВОДЫ

1. впервые исследовано взаимодействие различных 4-замещенных З-формил-7-диалкиламинокумлринов с моноетабилизированными илидами фосфора и синтезирован рдц новых З-алкепил-7-аминокумариноз, флюоресцирующих в сине-зеленом и зелено-желтом диапазонах видимого спектра.

2. 13 результате изучения рсскциЛ 3--ф'">рмил-4-хлор-7-диэтил-аминокуларина с соединениям/,, содержащим активную С^-группу,

Су

получена серия новых 3,4-Д1:.-« ик-щшиш 7-дизтиламшокумаринов, строение которых доказано с привлечением спектроскопии ШДР и рентгеноструктурнсго исслеч «щ-ни;..

3. С помощьа реакций I'-Под-'-динлкилши'иокумарииов со вторично«; лминами синтезировал 4,'/ -дишлчнокум&рино». Устаноряиио, что соответствующие 3-йод-'*-ллор-7-диадк11ламинокумарины в аналогичных услсвяях дают З-йогН-ц^мшокумфипы, а п реакциях 3-Йод-4-метил-7-диалкиламинокумаринов образуются 4-аминометильные про:*'»во,™!!!'О. Предлоге!!!! мех«ч»змч образования ук»я»ним* соединений.

4. Синтезировано более оО новых производных 7-аминокутларинов и проведено комплексное исследование их физико-химических характеристик с применением ИК, У'и, ПМР спектроскопии и масс-спектро-метрии.

5. ¡5 результате изучения с'ляктряяьно-ялммнесцентнн/. свойств

получению. 7-г*].ч1коку»/ар,лно^к; . показано, что бог.ы'иь--

ОТПО ИЗ них являются оффек'!"!'. •1.';,'.;' ! н Д'.ПШ'-'ЛО;:-.: '■1)0-

обЬ нь. Найдено, "■-■-- переход -л I»» «.•:<Т{.сч• > у !,оно{» «и к оьек гр но«к-цеиторчъм ойисотитолям и цикле 7-гилйпоку*пр1,дч

сопровождается бйтохромньи е.. „-•.чсч-кем длкмаовошорой полосы и спектра/ поглощения и батофломиг! сдвиги:: эмиссионной полосы.

6. Изучена основность серии производных 7-аминокумаринов и ¡1.x мо>юпро?о»'ировч>иагл фору, '.'.••¡••¡н-жадг-, ;-:то ? йольшкнстр« случаев первичное протонирование затрагивает атом- азота 7-диалкил-аминогруппы, а вторичное протонирование - заместитель в положе- • нип 3 или 1.

Оскоиное содер&аиие диссс;. тяцки ьзло>-.чо в следующих работах :

I. Сштеа, реакция и физкко-хлмпчоекко сьс/иства 7-яшнокумаршов/ Горожанкин С.Н., Кирпиченок >'.А., Фомина Л.Ю., Грандберг И.И.//

Известия ТСХА. - 1990. - Вып.Б. - 0. 148-177.

2. Фомина Л.Ю., Гордеева H.A., Кирпичёнок М.А. Бифлуорофоры ряда 7-амииокумаринов//Тезиси Всесоюзного совещания по молекулярной люминесценции. - Караганда, 1989. - С. 119.

3. Фомина Л.Ю., Кирпичёнок М.А. Спектрально-люминесцентные свойства 7-ошнокумаринов, имеющих в положении 3 и 4 азотсодержащий заместитель//Тезисы У1 Всесоюзной конференции "Люминофоры 90". - Харьков, 1990. - С. 211.

4. Кирпичёнок М.А., Фомина Л.Ю., ГряндЗерг И.И. Реакции З-йод-7-диалкиламинокумаринов со вторичны»'/ эиинвми//ХГС. - 1991. -

№ 5. - С. 609-618.

5. Фомина Л.Ю., Грандберг И.И. Синтез новых люминофоров 7-амино-кумаринового рдца//Тезисы УП Всесоюзной конференции по химии дикарбонильных соединении. - Рига, 19Э1. - С. 186. -