Синтез и изучение свойств гидроксифуразанов тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

I. ВВЕДЕНИЕ

И. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

2.1. Синтез гидроксифуразанов.

2.1.1. Получение гидроксифуразанов из других гетероциклов

2.1.2. Построение фуразанового цикла из нециклического фрагмента

2.1.3. Превращение заместителя при фуразановом кольце в гидроксигруппу

2.2. Химические свойства гидроксифуразанов

Исследования в области синтеза и изучения свойств производных фуразана (1.2.5-оксадиазола) проводятся уже более ста лет. Свойства, присущие фуразанам, предполагают их плодотворное использование в медицине (седативные средства, антиконвульсанты и депрессанты [1-4], бактерицидные препараты [2-6], антагонисты гистаминовых рецепторов [7] и др.), сельском хозяйстве (регуляторы роста растений и фунгициды [2-4, 8]) и некоторых областях техники (полимеры и взрывчатые вещества [2-4, 9, 10]).

Схема 1

4^-sch2conhnh2

Me :N ivfe no2 и

VN

Ph NO,

И vN no2 nh2 И

VN

Так, например, [3-(3-метилфуразан-4-ил)-1,2,4-триазол-5-ил]-тиоацетгидразид 1 проявляет высокую противотуберкулезную активность [2], а 3-амино-4-(3-трифторметил фенил )фуразан 2 предложен в качестве эффективного антиконвульсанта и мышечного релаксанта [2]. З-Нитро-4-метилфуразан 3 и З-нитро-4-фенилфуразан 4 высоко активны как против грамм-положительных, так и грамм-отрицательных бактерий [10]. Обнаружено сильное фунгицидное действие у З-амино-4-нитрофуразана 5 [10].

Интерес к производным фуразана вызван не только возможностями их практического использования, но и многообразием необычных химических превращений, в которых они могут участвовать. Успехи, достигнутые в этих исследованиях, связаны, в основном, с химией алкил-, арил-, амино- и нитрофуразанов, чему посвящен ряд обзоров [1-4, 10-17]. Напротив, синтез и превращения гидроксифуразанов практически не были изучены.

В тоже время, хотелось бы отметить постоянный интерес химиков к ближайшим аналогам гидроксифуразанов - 3-гидроксиизоксазолам. Присутствие этого фрагмента в молекуле обеспечивает, как правило, высокую биологическую активность соединения [18, 19]. В 1920 году было выделено первое природное соединение, содержащее изоксазольный цикл - гликозид гиптагин 6, являющийся производным 5-(3-гидроксиизоксазолил-) формгидроксамовой кислоты [18]. Антибиотик циклосерин 7, выделенный в 1955 году Buhs и Hidy из растения Streptomyces orhidaceus, оказался эффективным противотуберкулезным препаратом, что стимулировало бурное развитие химии изоксазолов [18].

Схема 2

H3N .0 N О

HOHN о он

ГЛ N 8 он г

10 ноос ГЛ Г\ ]Г~(

HzN

О (OEt)2 И

Мусцимоловая 8 и иботениковая 9 кислоты, выделенные из гриба Amanita muscaria, проявляют себя как неселективные агонисты GABAa и S-глютаминовых рецепторов, соответственно. Кроме того, аминокислоты 8 и 9 прекрасные исходные соединения для синтеза целого рада специфических агонистов и ингибиторов указанных рецепторов [20]. З-Гидрокси-5-метилизоксазол 10 является эффективным почвенным фунгицидом, а тиофосфат З-гидрокси-5-фенилизоксазола 11 предлагается как инсектицид широкого спектра действия [21].

Структурное подобие гидроксиизоксазолов и гидроксифуразанов, а также возможность их взаимопревращений, дает основание ожидать подобных видов биологической активности и в фуразановом ряду.

В настоящем обзоре систематизированы сведения о синтезе и реакционной способности 3-гидрокси-4-11-фуразанов и их производных.

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

выводы

1. Разработана эффективная стратегия синтеза гидроксифуразанов, включающая получение базовых аминофуразанов, их окисление в нитропроизводные, модификацию заместителя в нитрофуразанах и замещение нитрогруппы гидроксигруппой.

2. Усовершенствованы методики получения ряда аминофуразанов, за счет осуществления "one-pot" вариантов реакций и использования мочевины в качестве реагента, облегчающего циклизацию глиоксимов.

3. Изучена реакция нуклеофильного замещения нитрогруппы при фуразановом цикле N- и О-нуклеофилами. Выявлены условия обеспечивающие регио селективность процессов, что позволило получить широкий круг интересных продуктов.

4. Впервые обнаружена реакция переэтерификации в ряду дигетероариловых эфиров. Показано, что переэтерификация дифуразаниловых эфиров анионами более нуклеофильных гидроксифуразанов является эффективным методом синтеза несимметричных дифуразаниловых эфиров.

5. Разработан первый общий способ синтеза хлорфуразанов из нитрофуразанов при действии реагентом Вильсмейера.

6. Показана возможность активации ненуклеофильного З-гидрокси-4-нитрофуразана гипервалентными производными иода. Впервые получены алкинилиодонмевые соли, содержащие анион гетероароматического фенола - З-гидрокси-4-нитрофуразана.

1. К. L. Stuart. Heterocycles, 1975, 3, (8), 651.

2. R. М. Paton. In: Comprehensive Heterocyclic Chemistry. Editors-in-Chief: A. R. Katritzky, C. W. Rees, Ed. by К. T. Potts., Pergamon Press, Vol. 6, Part 4B, 1984, p. 393.

3. R. M. Paton. In: Comprehensive Heterocyclic Chemistry II. Editors-in-Chief: A. R. Katritzky, C. W. Rees, E. F. V. Scriven., Pergamon Press, Vol. 4, 1996, p. 229.

4. R. Calvino, V. Mortarini, A. Gasco. Eur. J.Med. Chem. Chim. Ther., 1980, 15, 485.

5. M. Bianco, A. Gasco, V. Mortarini. Farmaco Ed. Sci., 1973, 28, 701. G. Sorba, R. Fruttero, A. DiStilo, A. Gasco, M. Orsetti. Arch. Pharm., 1992, 325,(2), 151.

6. А. Б. Шереметев, Э. Г. Шагова. В сб.: Тез. докл. Молодежного научн. симпоз. по синтетич. и натурал. физиологич. активн. соедин., Ереван, 1990.

7. М. D. Coburn. J. Heterocycl. Chem., 1968, 5, 83.

8. A. Б. Шереметев. Росс. хим. журн. (Журн. Росс. Хим. Об-ва Д. И. Менделеева), 1997, 41, (2), 43.

9. G. Behr. In: Chemistry Heterocycl. Сотр., Ed. by R. H. Wiley, Interscience Publishers, New-York and London, 1962,17, 283 J. H. Boyer. Nitroazoles, Deerjield Beach, Florida: VCN, 1986.

10. B. Г. Андрианов, А. В. Еремеев. Химия Гетероцикл. соединений, 1990, (11), 1143.

11. W. Sliwa, A. Thomas, N. Zelichowicz. Collect. Czech. Chem.Commun., 1992, 57, 978.

12. W. Friedrichsen. In: Houben Weyl, Methoden der Organischen Chemie,

13. Ed. E. Schaumann., Vol. E8c, 1994, p. 648.

14. A. B. Sheremetev. J. Heterocycl. Chem., 1995, 32, 371.

15. А. В. Sheremetev, N. N. Makhova, W. Friedrichsen, Adv. Heterocycl. Chem., Academic Press, 2001, 78, 65.

16. A. Quilico. In: Chemistry Heterocycl. Сотр., Ed. by R. H. Wiley, Interscience Publishers, New-York and London, 1962,17, 1.1 9 Я \ т o-,-.<y v Т тг. r^ipjpj^t-r/ !7^;+rv~r.tr\.

17. Chief: A. R. Katritzky, C. W. Rees, Ed. by К. T. Potts, Pergamon Press, V. 6, Part 4B, 1984, p. 1.

18. U. S. Sorensen, E. Falch, P. Krogsgaard-Larsen. J. Org. Chem., 2000, 65, 1003.

19. K. Sato, S. Sugai, K. Tomita. Agric. Biol. Chem., 1986, 50, 1831.

20. A. Hantzch, Y. Urbahn. Ber., 1895, 28, 753.

21. Gazz. Chim. Ital, 1912,42,509.

22. H. Wieland, A. Baumann, Liebigs Ann. Chem., 1912, 392, 196.

23. H. Wieland, Z. Kitasato, F. Framm. Liebigs Ann. Chem., 1929, 475, 54.

24. C. Grundmann, G. W. Nickel, R. K. Bansal. Liebigs Ann. Chem., 1975, 1029.

25. А. Б. Шереметев, О. В. Харитонова, И. J1. Юдин, В. А. Мясников, Т. С. Новикова, Л. И. Хмельницкий, О. П. Шитов, В. А. Тартаковский. Пат. 1752734 СССР, 1992; (Chem. Abstr., 1993, Vol. 119, 271166).

26. С. Gastaldi. Gazz. Chim. Ital, 1925, 55, 201.

27. M. Iwao, T. Kuraishi. J. Heterocycl Chem., 1979,16, 689.

28. H. Wieland, Z. Kitasato, S. Utsino. Liebigs Ann. Chem., 1930,478, 43.

29. H. Wieland, L. Semper, Liebigs Ann. Chem., 1908, 358, 36.

30. G. Ponzio. Gazz. Chim. Ital, 1932, 62, 1025.

31. A.R. Katritzky. B. Wallis. Tetrahedron, 1965, 21, 1681.

32. B. W. Nash, R. A. Newberry, R. Pickles, W. K. Warburton. J. Chem. Soc. (C), 1969,2794.

33. G. Ponzio, C. Cerrina. Gazz. Chim. Ital, 1928, 58, 26.

34. A. B. Sheremetev, Yu. A.Strelenko, T. S. Novikova, L. I. Khmelnitskii. Tetrahedron, 1993, 49, 5905.

35. A. B. Sheremetev, О. V. Kharitonova, Т. M. Melnikova, T. S. Novikova, V. S. Kuzmin, L. I. Khmelnitskii. Mendeleev Commun., 1996,4, 141.

36. А. В. Sheremetev, V. О. Kulagina, Е. A. Ivanova. J. Org. Chem., 1996, 61, 1510.

37. А. В. Sheremetev, N. S. Aleksandrova, Т. M. Melnikova, T. S. Novikova,

38. У. Л Strelenko, D. E. Dmitriev. J. Heteroatom Chem., 2000, 11,1, 48.

39. A. B. Sheremetev, N. S. Aleksandrova. Mendeleev Commun., 1998, 238.

40. A. B. Sheremetev, I. L. Yudin, N. S. Aleksandrova, V. G. Andrianov, I. B. Starchenkov. In: Proc. Twenty-Third International Pyrotechnics Seminar, Japan, 1997,377.

41. A. B. Sheremetev, V. O. Kulagina, N. S. Aleksandrova, D. E. Dmitriev, Yu. A. Strelenko, V. P. Lebedev, Yu. N. Matyushin. Propellants, Explosives, Pyrotechnics, 1998, 23, (3), 142.

42. A. B. Sheremetev, S. E. Semenov, У. S. Kuzmin, Yu. A. Strelenko, S. L. Ioffe. Chemistry-European Journal, 1998, 4, (6), 1023.

43. L. B. Crast. Pat. U.S. 3322750, 1967; {Chem. Abstr., \961, 67,100144).

44. P. Sauerberg, P. H. Olesen, S. Nielsen, S. Treppendahl, M. J. Sheardown, T. Honore, С. H. Mitch, J. S. Ward, A. J. Pike, F. P. Bymaster, B. D. Sawyer, H. E. Shannon. J. Med. Chem., 1992, 35 (10), 2274.

45. P. Sauerberg, P. H. Olesen. Eur. Pat. Appl. EP 384288, 1990; (Chem. Abstr., 1990,114,81841).

46. С. Ф. Мельникова, С. В. Пирогов, С. Н. Вергизов, И. В. Целинский. ЖОргХ, 1999,35,(1), 143.

47. В. А. Мясников, И. JI. Юдин, А. Б. Шереметев, О. П. Шитов, В. А. Тартаковский, Т. С. Новикова, JI. И. Хмельницкий. Пат 1715808 СССР, 1992; Chem. Abstr., 1993,117, 234041.

48. В. А. Мясников, И. JI. Юдин, А. Б. Шереметев, О. П. Шитов, В. А. Тартаковский, Т. С. Новикова, JI. И. Хмельницкий. Пат 1715809, 1992; {Chem. Abstr., 1993, 117, 191867).

49. А. Б. Шереметев, И. JL Юдин. Неопубликованные данные.

50. Пат. 3322750 США; (Chem. Abstr., 1967, 67, 1011441).

51. Т. М. Willson, P. S. Charifson, A. D. Baxter, N. G. Geddie. Bioorg. Med. Chem. Lett., 1996, 6, (9), 1043.

52. А. В. Sheremetev, Т. S. Pivina. In: Proc. 27th International ICT-Conference, Energetic Materials-Technology, Manufactaring and Processing, 1996, 30, 1.

53. A. B. Sheremetev, V. O. Kulagina, L. V. Batog, О. V. Lebedev, I. L.

54. UGifl, i. O. X'i VillO., V . vi. , "iiili-ildiiU У, i. . jtU. CiiA v V, v(.C.L'. jjli illiCi^CUC

55. Materials from Diaminofurazan», In: Proc. Twenty-Second International Pyrotechnics Seminar, July 15-19, 1996, Colorado, USA, 377.

56. В. Г. Андрианов, А. В. Еремеев, Химия гетероцикл. соедин., 1994, 693.

57. В. Г. Андрианов, А. В. Еремеев, Химия гетероцикл. соедин., 1995.

58. V. G. Westphal, R. Schmidt. Journalf. pract. Chemie., 1973, 315, (4), 791.

59. M. D. Coburn. J. Heterocycl. Chem., 1968, 5, 83.

60. E. Durio, S. Dugone. Gazz. Chim. Ital., 1936, 66, 3.

61. С. V. Banks, С. I. Adams. J. Org. Chem., 1956, 815

62. H. Болер, Д. Пирсон. В кн.: Органические синтезы, Изд-во «Мир», Москва, 1973, 2, 26.

63. A. Russanov. Вег., 1891, 24, 3497.

64. G. Ponzio. Gazz. Chim. Ital, 1932, 62, 854.

65. A. R. Gagneux, R. Meier. Helv. Chim. Acta, 1970, 53, 1883.

66. R. Calvino, V. Mortarini, A. Gasco, e.a. Eur. J. Med. Chem. Chim. Ther., 1980,15,485.

67. H. H. Махова, И. В. Овчинников, Б. Н. Хасапов, JI. И. Хмельницкий. Изв. АН СССР. Сер. Хим., 1982, 646.

68. Т. S. Novikova, Т. М. Melnikova, О. V. Kharitonova, V. О. Kulagina, N. S. Aleksandrova, А. В. Sheremetev, Т. S. Pivina, L. I. Khmelnitskii, S. S. Novikoу. Mendeleev Commun., 1994, 4, 138.

69. В кн.: Физические методы в химии гетероциклических соединений, под ред. А. Р. Катрицкого, изд-во «Химия», Москва, 1966, 585.

70. А. В. Sheremetev, Е. V. Mantseva, N. S. Aleksandrova, V. S. Kuzmin, L. I. Khmel'mtskii. Mendeleev Commun., 1995,1, 25.

71. A. M. Churakov, S. L. Ioffe, Yu. A. Strelenko, V. A. Tartakovskii. Tetrahedron Lett., 1996, 37, 8577

72. JI. С. Эфрос, M. В. Горелик. Кн.: Химия и технология промежуточныхпродуктов, Ленинград, «Химия», 1980, 289.

73. А. Ф. Пожарский. Кн.: Теоретические основы химии гетероциклов, Москва, «Химия», 1985, 209сл.

74. С. М. Шейн. ЖВХО им. Менделеева, 1976, 21, 256.

75. Г/л":США N° 3.663.543, кл. 260-250 R, 1970.

76. Патент США № 3746707, кл. 260-243 AN, 1971.

77. С. С. Юфит. Механизм межфазного катализа. Изд-во "Наука", Москва, 1984.

78. А. Е. A. Porter. In: Comprehensive Heterocyclic Chemistry. Editors-in-Chief: A. R. Katritzky, C. W. Rees, Ed. by A. J. Boulton, A. McKillop., Pergamon Press, Vol. 3, Part 2B, 1984, p. 157.

79. G. W. H. Cheeseman, E. S. G. Werstiuk. Adv. Heterocycl. Chem., 1972, 14, 99.

80. С. С. Гитис, А. В. Иванов. ЖОХ, 1964, 34, 3390.

81. С. С. Гитис, А. В. Иванов. ЖОргХ, 1967, 1, 901.

82. С. С. Гитис, А. В. Иванов. ЖОргХ, 1966, 2, 102.

83. R. Calvino, R. Fruttero, A. Gasco, V. Montarini, S. Aime, J. Heterocycl. Chem. 1982,19, 427.

84. R. Calvino, A. Serafino, B. Ferrarotti, A. Gasco, A. Sanfilippo, Arch. Pharm. (Weinheim, Ger.). 1984,317, 695.

85. В. Л. Збарский, Г. M. Шутов, Б. Ф. Жилин, Р. Г. Чиркова, Е. Ю. Орлова. ЖОргХ., 1971, 7,310 и ссылки внутри статьи.

86. Н. Singh, L.D.S. Yadav, В.К. Bhattacharya, J. Indian. Chem. Soc., 1984, 61, 436.

87. M.M. Hamad, Arch. Pharm. (Weinheim, Ger.), 1990, 323, 595.

88. E. Б. Меркушев. Успехи химии, 1987, LVI, (9),1444.

89. P. J. Stang, V. Y. Zhdankin, Chem. Rev., 1996, 96, 1123.

90. A. Varvoglis, Chem. Soc. Rev., 1981,10, 377.

91. C. F. Koser, L. Rebrovic, R. H. Wettach, J. Org. Chem., 1981,46,4324.

92. H. С. Зефиров, В. В. Жданкин, Ю. В. Даньков, В. В. Самошин, А. С. Козьмин, ЖОрХ, 1984, 20, 444 и 446.

93. R. Т. Hembre, С. P. Scott, J. R. Norton, J. Org. Chem., 1987,52, 3650.