Реакция медных хелатов фторсодержащих бета-дикарбонильных соединений с HO- и HN-нуклеофилами тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ - УПИ

Для служебного пользования

экз. ъОООСИЧ

На празах рукописи

КОНДРАТЬЕВ Павел Николаевич

РМКЩЫ МЗДЬХ ХНЛАТОВ «Т0РС0ДЕРХД1ЦЕ1 р-даКАРБСКИЛЫИХ СОЕДИНЕНИИ

с но- и т-жжо^жь

. Специальность С2.00.СЗ - Органическая хкмия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата ззжических наук

Екатеринбург 1993

Работа выполнена в лаборатории фторорганическкх соединений Отдела тонкого органического синтеза Института органической химии Уральского отделения Российской Академии Наук.

Научные руководители: профессор, доктор химических наук

Салоутан В.И. ;

научный сотрудник, кандидат химических наук Скрябина З.Э. Научный консультант - профессор, доктор химических наук

Паакевкч К.И.

Официальные оппонента: профессор, доктор химических наук

Андрейчиков B.C. ;

доктор химических наук Бакулев В.А.

Ведущая организация"^-. Иркутский Институт органической хкжи

Ск-Зирского отделения Российской Акаде.мка Наук

Защита состоится -/'/октября 1S93 года в/J "на заседании специализированного ученого совета К 053.14.07 по присуждении ученой степени какдвдэта химических наук Уральского государственного технического университета, третий учебный корпус, аудитория. Х-242.

Ваш отзыв в одасм^вкзакадяре, заверенный гербовой печатью, просим направлять по адресу: 6200С2, Екатеринбург. УГТУ (УШ), ученому секретарю совета института, тел.-65-74.

Автореферат разослан 7^ (liHsTJL-ip-'L 1933 г.

Ученый секретарь специализированного совета,

кандидат химических наук, ст.н.с. --г Т.Г.фкзарова

Актуальность темы. р-Дикарбонильные соединения (р-ДКС) и их метзллхелаты находят широкое применение в качестве биологически активных соединений, полупродуктов, добавок к смазкам, аналитических реагентов. Ваэиейшей областью их использования является катализ различных реакция, з том числе олиго- и полимеризации. ■

Однако в то время,как реакционная способность р-ДКС по отношению к нуклеофилам изучена достаточно подробно, для металлхелатов систематические данные отсутствует. Поскольку мономеры для синтеза полиуретановых композиций содерхат гидрокси- и аминогруппы, исследование взаимодействия хелатов переходных металлов с НЛ-нуклеофи-лами представляет несомненный интерес. С другой стороны, согласно имеющимся данным, р-кетоафиры (р-КЭ) взаимодействуют с нуклеофила-ми предпочтительно по кето-енольной группе. Нуклеофкльные реакции по сложноэфирной группе могут иметь место либо в случае термодинамически контролируемых процессов, либо при образовании циклических продуктов. Целесообразной представляется попытка проведения реакций с нуклеофилами металлхелатов р-ДКС, в которых кето-енольная группа заблокирована атомом металла, а так зв зфироз ацилпировино-градных кислот, где сложнозфирная карбонильная груша не участвует во внутриплатном сопряжении.

Цель работа. Изучение реакционной способности металлхелатов фторсодергащк р-ДКС (р-ФДКС) - р-дикетоноз (р-ДК), Р-КЭ, зфиров полифгорацилгефовшоградных кислот по отношения к НО- и Ю»т-нуклео-филам. Исследование строения, таутомерии фторацклпируватов и взаимодействия их с нуклеофилами. Поиск практически полезных свойств з ряду вновь'полученных соединений и полупродуктов для их синтеза.

Научная новизна. Показано, что р-дикотонаты и р-кетозфирати меди в реакции с гидразинами к их гвдрохлоридама образует пиразолы и гидроксипиразохы соответственно. Разработан препаративный метод их получения.

Впервые синтезированы эфиры полифгорацилпировиноградных кислот и их металлхелаты. Установлено, что ацилпируваты существует в виде енолов по атому С2, представляющих собой равновесную смесь Ъ- и Е-изокеров. Показано, что предпочтительным реакционным центром в реакшях с НН-нуклеофияами является атом С2, что соответствует орбитально контролируемому процессу согласно щзантовохимическим расчетам,выполненным по методу ССП НО ЛКАО в приближении С1ГО0/2 и МДГОО/З.

з

Впервые проведена переэтерфпсеция ß-кетоэфиратов и ацилпирува-тов меда высшими спиртами.

Практическая ценность работы. Разработаны препаративные метода получения хелатов р-СДКС с переходным;! металлами. Показана высокая каталитическая активность хелатов фгорсодерзащих ß-КЭ с Mn(III), Co(III), Xa(III).

Усовершенствован способ получения З-метил-5-тетрафторэтклгира-зола, обладающего противовоспалительной и анальгетической активностью. Установлена росторегулирукцая активность ацилпирузатов меди, а так ко 3-алкоксикарботш-5-фгоралкил-5-гадрокси1^азолинов.

Апробация работы. Разделы работы доложены с опубликованием тезисов на VI Европейском симпозиуме по органической химии (Белград, I9Я0 г.), VIII Международной конференции по органическому синтезу (Хельсинки, 1990 г.). VI Всесотаной конференции по химии фгорорга-нических соединений (Новосибирск, 1990 г.). Всесоюзном совещании по механизмам реакций нуклеофильного замещения и присоединения (Донецк, 1991 г.), V Всесоюзной конференции по химии азотсодержащих гетероциклических соединений (Черноголовка, 1991 г.).

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 115 страницах машинописного текста и состоит из введения, б глав, выводов, содержит 27 таблиц, 1 рисунок и библиографию из 149 наименований. Глава 1 - литературный обзор по строению, реакционной способности и применению меташзхелатов ß-ДКС. В главах 2-4- изложены результаты исследований, в главе 5 - практически полезные свойства синтезированных соединений, глава б включает экспериментальную часть всей работа. .

ГЛАВА 2. СИНТЕЗ ИЭДШ ХЕЛАТОВ ß-ДКС

Для изучения реакционной способности хелатов ß-ДКС с переходными металлами по отношению к нуклеофильным реагентам нами были выбраны медные хелаты ß-КЭ (III), ß-ДК (IV) и эфиров ацилпировино-градных кислот (V) как наиболее доступные из металлхелатоз.

Легкость, с которой (III, IV и V) могут быть перекристаллизованы из различных растворителей, делает их удобными для выделения и очистки ß-ДКС, поэтому использование медных хелатов в качестве реагентов в органическом синтезе не только позволяет сравнить направление протекания реакций хелатов и свободных лигандов, но и устраняет стадии получения ß-ДКС.

1 II I II II I

•

Cu . Cu , Cu .

'j '3 'a

(III а-д) (IV а-д) - (Va-e)

r-ch3 (Illa),r^cha (IVa) ,r3=ch3 (Уд) ,c2hs(Ve); r=chf¡, (III6), r2=cahs (VO); r=cf3 (IIlBl .r^cha (IV6) ,cf3 (IVfl) ,ra=ch3 (Va), c2hs(Vb); r=hccf2d2«r1=ch3(IVb); r=hccfa3n(IIIr); r=c„fa(IIIa), r==cshs(Vr); r=cef13.r1=:ch3(IVr)

2.1. С'дггез медных хелатов g-ДК и 8-КЭ

р-Кетоэфираты (III а-д) и р-дикетонаты меди (IV а-д) получали по известным методикам взаимодействием водного раствора избытка ацетата меди с соответствутазм р-КЭ (I а-д) или р-Ж (II а-д) в органическом растворителе (спирт, ацетон, зфир).

2.2. Эфиры под^ггорашшпировиноградгадс кислот и их медные хелаты С целью изучения влияния заместителей на строение и химические свойства нами впервые были синтезированы зфкры полк^торашуяирови-ногрздкых кислот (VI а-е).

RvCH3 ccoaR-32| R^H^O^ HCI R^H^^R*

li l.LiH II | lí I

0 . г.СиС0Дс32 °4Ct/°

/ 2

(V a-e), 60-65 % (VI a-e), 89-93 % ra=ch3 ; r=cf3 (a), ch3 (д); r^c^s ; r=chf2 (6),cf3(b), c„f„ (r), ch3 (e) Методами спектроскопии fiMP *H и "С нами показано, что эфиры полифгорацилпировиноградных кислот полностью енолизованы и преи-мушественно по атому С2.

Конформационный анализ зфкроз ацилпировиноградных кислот (VÍ6-r, е), выполненный на основе изучения их ЕК спектров и дипольных моментов, а такаэ срэзкёниё последних с рассчитанными по векторно-аддитивной схеме и в рамках теории ССП ИО ЛКАО в приближении CND0/2 и KDID0/3 показал, что соединения (VI б-г, е) существуют в . виде равновесной смеси Z- и E-изомеров. С целью обсуждения реакционной способности (VI а-е) по отношению к нуклеофильным реагентам нами выполнен квантовохимический расчет зарядов и индексов Фукуи для НСМО алектро^тльшх реакционных центров ацилпируватов в при -блигении СИЮ/2(^блица Г "Результаты расчетов в прибЛ5Я®нии HIND0/3 качественно не отличается от приведенных.

Заряда и индексы Фукуи (НСМО) электрофильных

4 Э 2 1

реакционных центров ацилпируватов гессснсс он эсоас3н5

» соед. R Заряды Индексы Фукуи (НСМО)

с1 с3 с" . с1 са с"»

VI е СН3 +0.3624 +0.2123 +0.2429 0.1459 0.5170 0.4306

VI б С HFa +0.3628 +0.2182 +0.2216 0.1289 0.5134 0.4540

VI в CF3 +0.3630 +0.2182 +0.2502 0.1240 0.5061 0.4624

VI г C„Fs +0.3609 +0.2076 +0.2996 0.1880 0.5250 0.3613

Во всех случаях наибольший положительный заряд находится нэ атоме С*, а индекс Фукуи имеет максимальное значение на атоме С2. Таким образом, в случае кинетически контролируемого процесса предпочтительным направлением атаки нуклеофильного реагента является атом С* - в соответствии с зарядовым контролем и С1 - в соответствии с орбитальным контролем реакции.

ГЛАВА 3. ВЗАНЫОДЕКСТВИЕ МЕДНЫХ ХЕЛАТОЗ р-КЭ И ЭФИРОВ АЦЙЛПКРОВЙНОГРШШ КИСЛОТ С Н0-НУКЛЕ0ЙУ1ДМИ

Разработка региоселективных методов синтеза веществ на основе полифункциональных р-ДКС является одной из актуальных задач органической химии. Известно значительное количество реакций р-КЭ по кето-енольной группе, СН-группе, с участием одновременно кето- и слохноз^дзной груш. Однако имеющиеся данные о переэтерификации р-КЭ различными спиртами ограничены, включают использование большого избытка р-КЭ и специфических катализаторов. Единственное исключение в этой связи - некаталитическое образование Сензклового эфира трифгорацетоуксусной кислоты с 78 % выходом при нагревании бензилового спирта с трифгорацетоуксусным эфиром.

Ранее было найдено, что в отсутствие катализатора фггоралгсилсо-дергащие р-КЭ с низшими спиртами образуют в растворе только продукта присоединения по р-кетогруппе. Нами изучена возмвгность переэтерификации эфироз ацилпировиноградных кислот, р-КЭ и их медных хелатов различными спиртами (метанолом, этанолом, бутанолом и с целью введения остатка природного соединения в молекулу р-ДКС Оорнеолом). Показано, что хелаты (III е,х) и (IV а,г,д) с метано-

лом и этанолом продуктов переэтерифихации не даст. Реакция гаере-этерификации медных хелатов (V а,г,д) бутанолом и борнеолом легко осуществима без дополнительного катализа и за 4 ч приводит к образовании медных хелатов бутилового (V z) и борниловых (V з-к) эфи-ров ацилпировиноградных кислот.

VеVе0'*1 R'0H, Ч^^/0^1 : Вогп = /^сн

Ii | и |

Си. Си.

'J 'I

(V а.г.д) (V ж-к), 91-9555

R3=CWHS, R=R1=CH3U,3:)

Ra=Born, R=Rl=CH3 (Д.З) ,R=CF3 ,R1=CH3 (а.И) ,R=CfcF» ,R1=CaHI (Г.К)

Для образования медных хелатов борниловых зфироз ацето- (III е) и трифторацетоуксусной (III ж) кислоты при взаимодействии этилаце-тоацетата (III а) и зтилтрифгорацетоацетата (III в) меди с борнеолом требуется ¿0 ч, что свидетельствует о менысей реакционной способности слохноэфирной группы ß-КЭ и обусловлено, очевидно, ее участием во внутрихелатном сопряззении.

I II ' I II

X X

(III а,в) (III е,ж), 93-95 %

r = сн3 (а.е), cf3 (b.s) (I е), r = сн3. 51Ж

Последнее подтверждается фактом образования борнилового эфира (I е) в реакции борнеола со свободным ацетоуксусным эфиром, имею-сдам незначительное содержание сопряженной енольной формы, за 5 ч. Однако выход (I е) не превышает 51 %, причем наблвдается значительное осмоление реакционной массы.

Кон меда (II) катализирует процесс переэтерификации, вероятно, ориентируя молекулу спирта за счет координации с ней, и подавляет побочные процессы. Возможно, нарушением координации обусловлено снижение выхода эфира (7i) в реакции (V д) с бутанолом в присутствии трибутиламина: выход (Уж) не превысил 30 % из-за осмоления реакционной массы. Нагревание лигаццов - зфироз ацетоуксусной, трифторацетоуксусной и йерфторвалерилпировиноградной кислоты с бутанолом

или борнеолом в присутствии в качестве катализатора три— бутиламина приводит к осмолению реакционной массы, так хе как и

некаталитическое взаимодействие эфироэ «цяшировиноградных кислот с упомянутыми спиртами. Последний результат могет быть следствием меньшей стабильности ацклпируватов по сравнении с их хелатами.

ГЛАВА 4. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ 1ЕДЕШ1 Х2ЛАТ03 р-ДКС С т-НУКЛ2К2ДАЫЙ

4.1. Взаимодействие с аминами

4.1.1. Взаимодействии, с аммиаком

Известно, что р-ДК и р-КЭ, в том числе и фторсодеркащие, с аммиаком образует соответствующие енамины.

Аналогично, метилацетопируват с аммиаком при кипячении а бензоле в присутствии уксусной кислоты дает ензмин по атому С2.

Для металлхелатов р-ДКС известен единственный пример реакции с Еммиаком гексафгорацетилацетоната меди, приводящий к аддуктам состава 1:1 и 1:2, переходящим при нагревании в медный комплекс соответствующего аминовинклкетона с выходом 4 %.

Нами найдено, что при обычной температуре метилтрифгорацетопи-рувзт в различных растворителях (диэтиловый афир, бензол, метанол) с аммиаком образует соль (VII), не претерпеващую изменений при кипячении в толуоле.

Устойчивость соли '(VII) обусловлена, очевидно, . наличием двух сильных электроноакцепторных заместителей - трифторметильной и ме-токсикарбонкльной группы, приводящих к перераспределению электронной плотности и, как следствие, к возрастанию стабильности мезомер^ ного аниона м.еттатрпфгорзцетопируватз. подобно тому, как это известно для гексафгорацетилацетона, а так же сопряжением слоаяозфир-' ной карбонильной группы с двойной углерод-углеродной связью.

Показано тагсге, что медные хелаты р-ДК, р-КЭ и ацклпируватов с аммиаком стабильных продуктов не дают.

С хлористым аммонием медные хелаты р-ЙКС не взаимодействуют в. кипящем спирте или диметилформзмиде.

4.1.2. Взаимодействие с анилином

Известно, что, подобно реакции с аммиаком, р-ДК с анилином образуют енамины.

Ацетоуксусный эфир в мягких условиях (кинетический контроль)

Сг3,

:о3сн3 ын3

II I

СН3ОН

дзет енамин, а при кипячении в ксилоле (термодинамический контроль) - анилвд ацетоуксусной кислоты.

Нами показано, что с анилином метилтрифгорацетопируват (IV а) в метаноле дает соответствупдий фениламиновинклкетон (VIII).

II I СН30Н II I

(VI а) (VIII), 59%

Положение фениламиногруппы установлено методом ШР^С.

Тагам образом, взаимодействие трифторацетилпировиноградного эфира с аммиаком протекает по типу "жесткий-жесткий", завершаясь на стали образования соли, а в случае более мягкого нуклеофкла -анилина - процесс идет дальше, приводя к соответстзувдему енамину в соответствии с орбитальным контролем реакции по • центру Сг (таблица). .

При взаимодействии медных хелатов р-ДКС с анилином ила хлорпщ-ратом анилина з спирте реакционная касса осмоляется.

Реакция медных хелатов р-ДКС с аммиаком и анилином, таким образом, ке приводит, в отличие от лигандоз, к соответстзущим енами-нам, а завершается в обычных условиях, очевидно, на стадии образования неустойчивого адцукта. В более гестких условиях (нагревание з автоклаве) происходит осмоление реакционной массы.

4.2. Взаимодействие с гидразинами

Известно, что р-ДХ и офиры.не содержащих фтора ацилпировикогра-дных кислот с гидразинами взаимодействует1 по р-дикзрбонильному фрагменту, образуя производные пиразолов, а р-КЭ - производные 5-гидроксипирззолоз.

Нами показано, что борнкловке эфкры ацилпкровкногрздных ютслот (VI з-к) с пуфззкнпарзтом- дгот З-карбадкокси-5-алкилзамещенные пиразолы (IX а-в). •

ÍÍ || СН3СН' | ¡|

o o hn-n

(VI з-к) (IX а-в), 61-68 %

r = ch3(VI з, IX a), cf3(VI и, IX б), c»fs(VI к, IX в)

Реакция полифторацилпируватов (VI а,б.г) с паразитом и фенил-гидразином осуществляется такте по р-дккарбонкльному фрагменту.

но, в отличие от углеводородных аналогов и борнкловых эфиров (VI з-к)

приводит к устойчивым 5-гидрокси-З-алкоксикарбонилпиразоли-нам (X а-г).

Положение гидроксигруппы в цикле определено методом ЯМР*Х для тфазолинов (X а,г).

г I • г?4

Я^СН^СОаР Р №1ЫН3 К^^СНз^^СОаР

II I СН,ОН || С^ Н N-N

(VI а,б,г) (X а-г), 67-772

I? = н, к= сн3,рг= ст^Ш а, X а), я= сан,,кг= нср2(У1 б, X б), *Г= с^, (VI г_ X в) р = рь, R= сн3,рг= ср3(У1 а, X г)

В соответствии с литературными денными, металлхелаты р-ХК обра -зуют с гидразином аддукты, обладающие высокой термостабильностью; отщепления молекулы гидразина не происходит даже при переходе в паровую фазу. Нами найдено, что р-дикетонаты меди (IV а-д) с гидр-азингщратом в дй этиловом эфире образуют, подобно лигандам, 3,5-диалкилзамещенные пиразолы (XI а-д) с выходом 20-75%. При взаимодействии (IV а-г) с хлоргкдратом гидразина в воде в присутствии эквимольного количества основания выход пиразолоз (XI а-г) позывается до 72-86«.

В отличие от гексафторацетклацетона, медный хелат (IV д) с гкд-разингидратом не образует 3,5-дигидроксипкразолидин. а сразу дает пиразол (XI д).

.Г „ • ^ • С.

I л Ч'0

ии / /а

(IV а-д)

-мн

(XI в-Д), 20-75»

М2Н» • 2КС1

(XI а-г), 72-86% * СиС1а * моС1

Ма0Н»Н20

я = сн3; сн3 (IV а, XI а), 502, ся3 (IV б, XI 6), 75%. нссЯзЭз (IV в. XI в), 302, с^з (IV г. XI г), 202 к = ср3; кг= с^з (IV д, XI д), 202

С хлоргидратом гидразина или фенилгкдрэзина в воде или метаноле ацилпируваты меди (V в,г) дают З-этоксикарбонил-б-фторалкилпирззо-лы (XII а-в).

Образование пиразолов (XII а-в), а не гщцюксипиразолинов (X а.

N

1С

в.г) в последнем случае, так ге,как тл в случае гексафгорацетил-ацетонзта кеда (IV д), вероятно, связано с присутствием катиона меди, который не только ориентирует и активирует молекулы реагирующих веществ за счет комплексообразования с гидразинами, но и облегчает отщепление воды от интермедиата реакции, так как способен к координации с ней.

V^V00 II Í

/а

(V В,Г)

2c2hb rnhnha'hci r,]

NO0H,H20

С,н5

rn-

* CúCI г * NaCI

(XII а-в), 70-75S

r = н: r - cf3 (V b.XII a), C„f3 (V r.XII 6) r = ph; rr= cf3 (V b.XII b)

Взаимодействие ß-кетоэфиратов меди (III б,г,д) с хлоргидратом гидразина в кипящем диметилфоркамвде приводит к 5-щпроксипиразо-лам (XIII а-в) с выходом 25%. независимо от rr. в присутствии зк-еимольного количества щелочи медные хелзты ß-КЭ (III а-д) с хлор-гкдратом гидразина или фенилгидразкна образуют 5-гидроксипирззолы (XIII 8-е) с выходом 20-6155.

* RNKNH, • HCl R,

Т Ii

Си / /з

(III а-д)

W°H

NaOH.HjO

NjH»2HCI

CuCI ,

II I

n-NR

(XIII a-0). 20-61 %

NaCI

(XIII а-в), 252

CuCI .

R=H¡Rr= chf2(III6, XIIIa),25Z, cf3(IIIb, XIII6),G0S,

cvFB(IHa, XIIIb),25!5 R=ph;Rr=cH3(IIIa, Xlllr),20í6, cf3(IIIb, ХИ1д),61й, hccf234(IIIt. ХШе),59Ж Как и в случае хелатов {J-ДК и ацилпируватов, выход (XIII а-е) увеличивается при проведении реакции р-кетоэфиратов меди с хлор-гидратами гидразинов в водной среде в присутствии эквимольногс количества основания. Получить (XIII) в спирте или эфире как из хлоргулрата гидразина, так и из гидразикгкцрата не удалось из-за осмоления реакционной массы» ■ __

■ Положение фенильного заместителя в N-фенштгидроксипиразоле (XIII е) установлено методом рентгеноструктурного анализа, данные кото-

рого однозначно подтверждают его структуру как 1-фенил-З-октафго! . бутил-5-гвдроксипиразола.

Тагам образом, медные хелаты р-ДК с гичрззинпсдратом, подобие дигандам, дают соответствующие пиразолы, в то время как хелат; р-КЭ и ацилпируватов образует нестабильные адцукты. Взаняодейстзи медных хелатов р-ДКС с хлоргздратами гидразинов не только приводи: к высоким выходам соответствухцкх пкразолов, но и упрощает их скн-тез по сравнении с традиционным . методом, основанным на реакци: р-ДКС с гидразинами и гребущим предварительной очистки р-ДКС через медные хелаты, а так яе инертной атмосферы при проведении реакции. Последний результат моззт быть объяснен сокращением побочных процессов при разложении хелатоз хлористым водородом, входяси в состав солей гидразинов, а так хе вероятной темплатной ролы катиона меди.

4.3. Взаимодействие с зтклендиаминон

р-ДК образует с зтилендиамином К,Я' -эталенбис (енакинокетоны) Аналогичным образом реагирует ацетоуксусный эфир. р-ФКЭ с этилен-диамином дают внутренние соли вминозтцламкдов р-кетокислот.

Нами, впервые показано, что полифгорзцилпируваты (VI а,б,г) ] реакции с этилендиамшом образуют пкперазиноны (XIV а-в), взаимодействуя по а-дикарбонкльному фрагменту^

В

7

Молекулярная структура н^еш1л-ЗЧ)ктафторбугля-5-гк2зроксипиразола

</vc03c5h5 (ch3nha)3

II I II I I

04 (VI б-г) 04 1 (XIVa-в).59-67%

rr=hcf,(VI б,XIV a). cf3 (VI в.ХГ/ tí), c4f3 (VI r.XIV в) Известно, что медные хелаты р-ФДК с зтилендиамином или моногид-роперхлоратом этилендаамина, в зависимости от строения фторалкиль-юго заместителя, образуют либо КЛГ-этиленбис(енаминокетоны), ли-Зо дигидродиэзепины. (.¡едные хелаты р-ФКЭ в подобных условиях образуют М,Ы'-бис(полифторапил)этилендиамины за счет кислотного расщепления молекулы лиганда.

Нами показано, что медные хелаты эфироз ({¡торацилпировиноградных кислот с зтилендиамином при нагревании в хлороформе превращаются в производные пиперазина, подобно лигавдам, в то время как моно- и дихлоргвдраты этилендиамина не взаимодействуют с медными хелатами ацилпируватов.

о

г г II

¡1 Í ска, II I |Н

3 w

(7 в,г) (XIV б,в), 52-55S

Rr= cf3 (VB, XIV6), c4fa (Vr, XIVB)

4 А. Взаимодействие с о-фенилендиамином Реакция р-ДК и р-КЭ. с о-фенилендиамином приводит к бензодиа-29пинам и бензодиазепиконам соответственно.

Нами похазано, что фторацилпируваты (VI б-г, е) в реакции с о-фенилендиамином образует продукты, аналогичные • полученным при взаимодействии с этилендиамином. Из 3 возможных структур для каждого из них выбор был сделан на основании данных спектроскопии fiMP"H и "С в пользу производных хиноксалина (XV а-г).

. А™* —

(VI б-г, е) (XV а-г), 57-752

яг=снэ(У1е,ХУа), снра(У1б,Х\'б), ср3(У1в,ХУв). с,,га(У1г,ХУг)

Таким образом, зфиры далифгорадалпировиноградных кислот с гидразинами взаимодействуют по р-дикарбонильному фрагменту, с этилен-диамином и онфенилендиамином - по а-дикарбонильному. По-видимому, первоначальной стадией реакции (У1а-е) с Ш-динуклеофилами во всех случаях является атака одной го аминогрупп по электрофильному центру С1 в соответствии с орбитальным контролем, подобно тому, как это имеет место для анилина(таблица). Для последующей атаки второй аминогруппы возможны два направления: по электрофильному центру С* либо С4. Вероятно, реализация нуклеофильной атаки по С"4 с образованием пятичленных циклов (X а-г) в случае гидразинов и по С'- с образованием шестичленных (XIV а-в), (XV а-г) для этклендиа,мина и о-фенилендиамина обусловлена термодинамическими фактора^.

На основании полученных данных можно заключить,что реакционная способность ацилпируватов полностью определяется свойствами три-карбонилыюго фрагмента молекулы.

Показано таксе, что реакция медных хелатов р-ДК и р-КЭ с о-фенилендиамином и его хлоргщфатом в кипящем спирте сопровождается осмояением реакционной массы.

При нагревании этклперфгорвалерилпирувата меди с о-фенилен-диамином в спирте реакционная масса такаю осмоляется, однако при использовании хлоргидрата о-фенилендиамина в реакции с (V г) был выделен соответствующий хиноксалон (XV г).

о

II I %

/а

(V г) (XV г), 53%

Суммируя вышесказанное, следует отметить, что использование медных хелатов р-ДКС в реакциях с нуклеофилами вместо свободны? лкгандов не всегда приводит к образованию тождественных продуктов,

Так, при взаимодействии гексафторацетилацетоната и ацилпируватов меди с гидразинами образуются пиразолы, а не гидроксипроизводкые, что обусловлено, вероятно, темплатной ролью катиона переходного металла. В ряде случаев (реакции хелатоз р-ДКС с хлоргвдратами гидразинов, а .такко ацилпируватов меди с этилендиамином и хлор-пщратом о-фенилендиамина) были получены соответствующие продукты с сопоставимым (или более высоким) выходом.

Однако жесткий контроль направления реакции со стороны иона меди часто непредсказуемо приводит и к полной невозможности ее протекания при незначительных изменениях строения реагентов или условий процесса.

ПРАКТИЧЕСКИ ПОЛЕЗНЫЕ СВОЙСТВА. СИНТЕЗИРОВАННЫХ СОЕДИНЕНИИ

Каталитическая активность. С целью поиска новых эффективных катализаторов реакции образования полиуретанов и полиуретанзгокси-дов нами были синтезированы хелаты р-ФКЭ с переходными металлами: N1(11). Co(II), Kn(II), la(III), Co(III), Hn(III). Хелаты ß-ФСЭ с двухвалентными металлами, а так же с трехвалентным лантаном были получены обработкой раствора соответствующего р-ФКЭ в органическом растворителе (спирт, ацетон) водным раствором ацетата металла с последующим выделением и очисткой хелата.

R^CH2s^DC2Hs MC ОАс Эп R^JCH^^OCjHS

II II I II

о о Ol >

Rr= HCCF2^(a),CuF3(6) "/г.

П = г.м = Mn(XVI),Co(XVII),Hi(XVIII) (XVI-XIXa,б),92-972 n = 3,M = La(XIX) '

ß-Кетоэфираты Mn(III) и Co(III) получали окислением хелатов двухвалентных металлов в водной среде перекисью водорода в присутствии избытка лиганда.

R^CH^CjHJ ^ R^^Ha^CjHs . НаОа.НаО R^CH^CjH.,

I II II II I II '

^ а О О °S, ^ '

М/а ^з

Rr= HccF2^(a).c„Fa(6); м = Co(XX),Mn(XXI) (XX,XXI а,б), 93-57*

В случае хелатов р-ФКЭ с Ип(Ш) нами был усовершенствован способ их получения путем исключения из синтеза труднодоступных и

получаемых во вредных условиях солей lín(III). Новый способ позволяет получать lin (III)-хелаты ß-ФКЭ с высокими выходами из промышленных реактивов.

Впервые были получены хелаты Со(III) и la(III) с ß-ФКЭ, проявившие высокую каталитическую активность в реакции образования полиуретанов и улучшающие их механические'свойства. Испытания каталитической активности проведены в ИОХ УрО РАН (г. Пермь) под руководством д.х.н. Федосеева М.С. Хелаты (XIX, XX) отличаются ярко выраженной селективностью по температуре, причем в большей степени, чем хелат Ил(III) (XXI).Установлено такте, что по сравнению с (XXI) хелаты (XIX, XX) повышают лизнеспособность композиций в 2-5 раз и позволяй' добиться стабильности физико-химических свойств отвергаемых материалов в широком температурном диапазоне. Синтезированные хелаты могут найти применение, в частности, при производстве строительных конструкций.

Биологическая активность. Предлозкн новый способ получения 3-метил-5-тетрафторзтилпиразала, обладание го противовоспалительной и анальгетической активностью, позволяющий увеличить выход целевого продукта с 61.3 до 76%, упростить технологию его получения и исключить пожароопасные растворители.

Во ВНИИХСЗ? (г.Ыосква) проведено тестирование полученных соединений на фунгицкдную активность. Впервые выявлена рострегулкруюцея актизность медного хелата этилового эфира перфгорвалерштировино-градной кислоты и 3-зтоксикарбонил-5-тнафтор5утга-5-гидроксипира-золина.

шзоды

1. Впервые синтезированы эфиры голифгорацклпировиноградных кислот. Методами ЯМР, КК спектроскопии и дипольных моментов показано, что они существуют в виде енолов по атому С2, представляющих собой равновесную смесь Z- и Е-изомеров.

2. Установлено, что первоначальное взаимодействие эфиров поли-Згорацилпировиноградных кислот с HN-нуклеофклами происходит по электрофилыюму реакционному центру С2 в соответствии с орбитальным контролем.

3. Впервые получены хелата эмиров фторированных ß-кето- и ацил-Гофовидахрадных кислот с переходными металлами: Cu (II), Mn(II), Co(II), Ni(II), Co(III), Ьа(Ш).

4. Изучена реакционная способность медных хелатов ß-ФДКС по отношению к HN-нуклеофилам. Показано, что:

а): медные хелаты ß-ФДК с гидразингияратом.а ток го медные хелаты ß-ДК, ß-КЭ и ацилпирувзтов с гидрохлоридами гидразина и фенил-гидрэзииа образуют соответствующие пиразолы (гидроксипиразолы):

б).медные хелаты эфиров фгораиилпировиноградных кислот с эти-лендкампном образуют производные пиперазина, а с хлоргидратом о-фенилецдиамина - производные хиноксалша. •

5. Показано, что меддае хелаты зфиров ß-кетокислот и ацилпиро-виноградных кислот переэтерифицируются высаими первичными и вторичными спиртами при нагревании как при налички основного катализа,

так и без него со значительно лучшим выходом.

6. Показана высокая каталитическая активность Co(III), La(III)--хелатов ß-ЖЭ в реакции образования полиуретанов.

7. Разработан удобный препаративный способ получения З-метил-5-тетрафторзтилпиразола, обладающего противовоспалительной и зналь-гетической активностью.

8. Установлена росторегулирушая активность Си(П)-хелата этилового эфира пер^торвалерилпировиноградной кислоты и 3-этоксикар-скжил-5-гидрокси-5-нонафггорбутилпиразолина.

Оснозное содержание работы изложено в следующих публикациях:

1. Реакция полкфгорированных ß-дикетонатов и ß-кетоэфиратов меди(И) с гидразинами /П.Н.Ковдратьев, З.Э.Скрябина, З.И.Салоу-тин. К.И.Паскевич, Н.А.Клвев, Г.Г..Александров //Изв. АН СССР, Сер. хим. 1990. й 3. С.640-645.

2. Конформационное строение эфиров фторированных ацклпировино-^ градных кислот /П.Н.Кондратьев. З.Э.Скрябина, В.И.Салоутин, М.Н.Ру-

дая, Т.А.Синицына, К.И.Пашкевич. //Езз.АН СССР. Сер. хим. 1990. X 6. С.1410-1414.

3. Взаимодействие зфиров полифторацияпировиноградных . кислот с N-динуклеофилами /П.Н,Кондратьев, З.Э.Скрябина, В.И.Салоутин,Л.М.Ха—

лилов //Ж. орг. хим. 1992.128. JS 7.- С.1380-1387.

4. Салоутин В.И., Кондратьев H.H., Скрябина З.Э. Переэтерифика-ция медных хелатов эфиров ß-кето- и полифггорацилпировиноградных кислот //Изв. АН СССР.Сер', хим. 1993. JS 5. С.1023-1027,

5. A.c. 1398364 СССР. Способ получения хелатов трехвалентного марганца с фторсодержащими ß-дикарбонильными соединениями /В.И.Са-

лоутин, П.H.Кондратьев» З.Э.Скрябина, К.И.Пашкевич, М.С.Федосеев. Ее подлежр опубликованию в открытой печати.

6. A.c. 1412265 СССР. Фторалкилсодергашле ß-кетоэфираты трехвалентного лантана или трехвалентного кобальта как катализаторы в синтезе полиуретанов /Ы.С.Федосеев, В.П.Еегишев, Т.Е.Чудиновских, К.И.Пашкевич, В.И.Салоутш, П.Н.Кондратьев. Не подлезет опубликованию в открытой печати.

7. A.c. 1417413 СССР. Фторалкклсодержащие ß-кетоэфираты трехвалентного железа в качестве катализатора в реакциях образования полиуретанов /Ы.С.Федосеев, В.И.Салоутин, В.П.Еегишев, К.И.Пашкевич, Т.Е.Чудиновских, З.Э.Скрябина, П.Н.Кондратьев. Ке подлежит опубликованию в открытой печати.

8. A.c. 1519180 СССР. Способ получения З-котил-5-тетрафторэтил-пиразода /В.И.Салоутш. П.Н.Кондратьев, З.Э.Скрябша, К.И.Пашкевич. Ке подлежит опубликованию в открытой печати.

9. Saloutln V.l., Skryablna 2.Е., Konürat'ev p.H. Conformâtlo-nal and electronic structure of polyfluorinated acylpyruvlc esters //Abstracts or VI European Symposium on Organic Chemistry. Belgrade. 19S9. P.365.

10. Saloutln V.l., Kondrat'ev P.N., Skryablna Z.E. Polyfluoro-acylpyruvlc esters In reactions with N-dlnucleophiles //Abstracts of VIII International Conference on Organic Synthesis. Helsinki.

1990. P. 106.

11. Кондратьев П.Н., Скрябина З.Э., Салоутин В.И. Зфиры поли-фгорэкипировикоградных кислот в реакциях с N-дкнуклеофилами // Тез. докладов VI Всесоюзной конференции по химии фггорорганических соединений. Новосибирск. 1990. С.91.

12. Салоутин-В.И., Кондратьев П.Н., Скрябина З.Э. Реакции N-ди-нуклеофилов с эфиром трифторацатилпировиноградаой кислоты //Механизмы реакций цуме0{!ильного замещения и присоединения: Тез. докладов Всесоюзного совещания Донецк. 1991. с.242. __

Подписано ^печать C33.08.S3 Формах 60x84.1/I

Бумага. писчая ■ 'Плоская печать Зсл.п .г.. 1,16..

Уч.-изд.я. 1,00 Тиран ICO Заказ 6 Бесплатно

Редакционно-издательский отдел УПУ-УШ 620002, Екатеринбург,5ГТ7-УШ.&-Й учебный корпус PoTaspiMT УГТУ-ЛШ. 620002, Екатеринбург, УПУ-УГИ, 8-й уч.г