Синтез и превращения моно- и диаминопроизводных симм-триазина тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ НЕФТИ И ГАЗА имени И.М.ГУБКИНА

На правах рукописи

БЕЛЛУЛЬ К. МОХАНЕД

УДК 547.826: 542.953: 543.51

СИНТЕЗ И ПРЕВРАЩЕНИЯ MOHO- И ДИАШШОПРОИЗВОДШХ СИММ-ТРИАЗЫНА

02.00.03 - ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Москва - 1991

Работа выполнена в Государственной академии нефти и газа имени И.М.Губкина

Научные руководители: доктор химических наук, профессор КАРМАНОВ P.A. кандидат химических наук с.н.с. КЕЛАРЕВ В.И. Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор ВАГАБОВ Ы.В. доктор химических наук, профессор ШВЕОТШЕР Г.А. Ведущая организация: Химический факультет Московского государственного университета имени Ы.В.Ломоносова

г

Защита диссертации состоится fkhtH&jzQ. j99£ г.

в ^ ' часов на заседании специализированного совета Д 053.27.11 при Государственной академии нефти и газа имени И.Ы.Губкина по адресу: II79I7 ГСП-I, Москва В-296, Ленинский проспект, 65.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Автореферат разослан "¿3 ". iUXatpiL 1991 г.

7ченый секретарь специализированного

совета, кандидат технических наук ¡у/^кл^/^. Л.П.ЗУБАНОВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Химия соединений ряда симм-триазина (1,3,5-триазина) является одной из перспективных и интенсивно развивающихся областей современной химии гетероциклических соединений, что обусловлено своеобразием их свойств и большой практической ценностью. Производные симм-триазина применяются в качестве лекарственных препаратов, химических средств защиты растений, красителей, сцинциляторов, пластификаторов, термостойких присадок и добавок различного назначения к углеводородным топливам, смазочным маслам, полиолефинам и каучукам, мономеров для получения термостойких полимерных материалов, а также в ряде других отраслей народного хозяйства.

В то яе время анализ литературного материала показывает, что до настоящего времени имеются крайне ограниченные сведения о моно-и диаминопроизводных симм-триазина, включающих алкильные радикалы состава или пиридильные фрагменты. Соединения такого типа

могут представить определенный интерес как потенциальные биологически активные вещества, а такяе в качестве вещестз с широким спектром прикладных свойств.

Следует также отметить, что в химии симм-триазина в последние годы наблюдается повышенное внимание к синтезу замещенных сиым-триазинов реакциями циклоконденсации с участием функциональных про-иззодных карбоновых кислот - хлорангидридов, эфироз, нитрилов, иыи-ноэфиров, аыидинов и др.

В соответствии с вышеизложенным мы считали, что разработка методов синтеза амино- и диамино-симм-триазинов, содержащих алкильные или пиридильные фрагменты, поиск оптимальных условий их образования из доступных производных алифатических кислот состаза С^.-.Сд и пиридинкарбоновых кислот, а тагсзсе изучение их сзоЗств предстазля-

ет собой актуальную задачу, решение которой имеет теоретическое и прикладное значение.

Отдельные разделы данной работы выполнены в соответствии с планом КНТП 0.10.08 "Реактив" (постановление ГКНТ СССР й 555 от 30.10.1985 г.).

Цель работы. Настоящее исследование посвящено разработке методов синтеза аминопроизводных симм-триазина, содержащих алкильные или пиридильные радикалы, на основе функциональных производных алифатических кислот состава ^...Сд и пиридинкарбоновых кислот. В соответствии с этим в работе решались следующие конкретные задачи:

1. Изучение реакций конденсации гуанидина и его производных

с нитрилами, ишноэфираыи и эфирами указанных выше кислот, приводящих к 2-ашшо-4,б-дизамещенныц сиим-триазинац.

2. Разработка методов синтеза ^-замещенных 2,4-диамино-сиш-триазинов на основе сложных эфиров алифатических и пиридинкарбоновых кислот и бигуанидов.

3. Разработка методов синтеза 2-ашшо- и 2,4-диамино-симм-триазинов на основе 2-алкил- или 2-пиридил-4,6-бис(трихлорметил)-симм-триазинов.

4. Изучение некоторых химических превращений синтезированных аминопроизводных сшш-триазина.

5. Поиск путей возможного практического применения синтезированных соединений. \

Научная новизна. щ работе впервые проведено систематическое исследование реакций конденсации нитрилов, иыиноэфиров и сложных эфиров алифатических и пиридинкарбоновых кислот с гуанидином и его производшдга - ^-ацилгуанидинами, ^-имидоилгуанидинами и бигу-анкдами. В результате этих реакций синтезированы 2-амино- и 2,4-диашшо-сикм-триазины, содержащие алкильные или пиридильные ради-

калы. Впервые изучены реакции совместной циклотримеризации с три-хлорацетонитрила с алифатическими нитрилами состава и нит-

рилами лиридинкарбоновых кислот, приводящие к соответствующим 2,4~бис(трюслорметил)-б-замещеншы симм-триазинам зучены реакции нуклеофильного зацещения СГ^С-группировок в соединениях такого типа и установлены основные закономерности протекания этих реакций.

Практическая ценность. Разработаны новые методы получения производных симмттриазина, включающих алкильные или пиридильные заместители, обеспечивающие высокий выход и чистоту целевых соединений.

Из синтезированных в данной работе сшш-триазинов 32 соединения прошли госрегистрацию в ВНЦ по безопасности лекарственных средств (НИИлексредств). Показано, что некоторые из них проявляют диуретическую, противовоспалительную, анальгетическую и седативнуа активность.

Установлено, что некоторые из синтезированных в данной работе симм-триазияов обладают гербицидным и фунгицидным действием, а также являются противоизносными присадками к смазочным маслам, эффективными ингибиторами полимеризации винилароматических мономеров, ингибиторами коррозии стали в кислых средах и катализаторами иен-фаз ного переноса.

По результатам выполненных исследований в рамках КНТП "Реактив" разработаны 14 методик синтеза новых химических реактизов, на которые утверждены отраслевые технические условия.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на Всесоюзной конференции по ПАВ и сырью для их производства (Волгодонск, 1984 г.) и на I Региональном совещании по химическим реактивам республик Средней Азии и Казахстана {Душанбе, 1986 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 3 статьи и 4 тезисов докладов.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, включающих обзор литературы, обсуждение результатов и экспериментальную часть, выводов и списка использованной литературы ( наименования). Диссертация изложена на страницах машинописного текста, содержит ЗВ таблицу и Ü схем.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

1. Синтез моно- и диаминопроизводных сишг-хриазина 1.1« Синтез 2-амино-4,6-дизамещенных сиш-триазинов

Е-а1шно-4,6-дизамещенные сиш-триазинн, включающие алкильаые ели пиридильные заместители, б данной работе были синтезированы несколькими нетодаыи, которые обычно применяются при получении аик-но-симм-гриазинов подобного типа: конденсацией нитрилов алифатических кислот (I...5) и нитрилов пиридинкарбоновых кислот (4...6) с гуанидиноы (метод А); конденсацией ^-ацилгуанидиноз (13... 15, 25...28) с нитрилами различных кислот (методы Б и В)? конденсацией iV -ацилгуанидинов с кминоэфирами карболовых кислот (методы Г и Д) и конденсацией У -змидоилгуанидинов (48...50) с эфирами алифатических и пиридинкарбоновых кислот (метод Е).

Следует отметить, что метода Б...Е позволяют синтезировать пшшо-сищ-триазины, содерзащие в кольце два различных заместителя (см. схеиу I).

В результате циклоконденсации нитрилов капроновой (I), энанто-EOfi (2), пеларгоновой (3), пиколиновой (4), никотиновой (5), в изо-еикотиновой (6) кислот с гуанидинои образуются 2-амино-4,6-диал-кил-симм-триазины (7...9) и 2-аиино-4,б-дипиридил-симн-триазины (10,..12) (метод А).

Мл

1...С ^ Н-С^ОН/^-А

~ " -Мъ - -

1^7 В = С5Н11; 2, 8 Ь = СбН15; 3, 9 Е.= СдН17; 4, 10 В. = 2 - Ру*);

5, II В = 3 - Ру*); 6, 12 В = 4 - Ру*).

Лучший вькод сиш-триазинов 7...12 (52...65%) достигается при продолжительном (18...20 ч) нагревании реагентов (молярное соотношение 2:1) в бутаноле в присутствии каталитических количестз эти-лата натрия. При этом наряду с аыино-сиш-триазинаыи 7...12 были выделены неидентифицированные высокоплавкие продукты побочных раек-ций (т.пл. > 350°С), плохо растворимые в большинстве органических растворителей. Несмотря на широкое варьирование услозий реакции циклоконденсации, наы не удалось повысить выход целевых соединений и избежать образования побочных продуктов.

Установлено, что конденсацию Ы-ацилгуанздиноз (13...15) с алкилнитрилами и цианопиридинами наиболее целесообразно проводить при нагревании реагентов (молярное соотношение 1:3) в ДМФА или эти-ленгликоле при 150...175°С в течение 8...12 ч; при этой соответствующие 2-аыино-симм-триазины 16...2Л образуются с выходом 70...84^ (метод Б).

Кроне того, для синтеза некоторых аыинотсиыы-триазинов данного типа (соединений 7, И, 16, 18, 20, 22, 23, 30...32) мы использовали альтернативный способ - взаимодействие ^-ацилгуаяидинов 25... 28 с нитрилами различных кислот (I, 5, 33...37) (метод В). Было найдено, что конденсацию (^ацилгуанидиноз 25...28 с нитрилами капроновой (I), никотиновой (5), бензойной (33), фуран-2-карбоновой (35) и тетрадекановой (37)кислот следует проводить при нагревании

Здесь и далее 2 - Ру = пирид-2-ил; 3 - Ру = пирид-3-ил;

4 - Ру = пирид-4-ил.

Схема I

К-СэЫ +Я4-С-М-С-КНг

О УН

Методы получения 2-амино-4, б-дизамещеншх симм-триазинов Метод Б Метод Д

К-С-Ш-С-Мг +

н ч

о ь/Н ■ УН

1 §13...37

ОСгНг н и О УН

38...ЦО

/3... /-Г

~н2о

Метод В

-н2о

Метод Г

ЫЙ1

ЧЁ-

-н2о

-с2н5он

— НгО

Метод Е

-с2н5он -н2о

К - СО-ыи-С-ЫИг + Я-С '

ч . ОСгНг

ЫЙ

25 27

К-С -ын

II II,

УН а/Н

-С-и/Иг + Й.СООС^>-п

л/И 46... 60

1»_1> И» 20, 23, 25, 38, 45 1Ы35НП$ 3, 17 Я «=С8Н17; 26, 29 К=СбН13; 4, 21, 3£, 51, 53 Ц=2-Ру; 1. И* 18, 22, ¿4, 27, 30, 40,45, 46 ЕвЗ-Ру; 6, 19, 28, 31, 32 Ь=4-Ру; 13, 16...19, 33, 41, 48, 51 В. =СбН5; 14, 20...22, 34 К = С13С; 15 , 23 , 24, 35 , 44 И = фур-2-ил; 29 , 30, 32 , 36 Д = СН3; 7 И = С5Н11; И, ¿5, 49, 52 Л а З-Ру; 31, 37 К = С13Н27; 42, 46, 50, 53 й = индол-3-ил; 43 , 47 Р> = ивдол-3-илметил; 52 Я = 5-нитрофур-2-ил

до I45...I60°C в течение б..,8 ч з избытке нитрила. При использовании тркхлорацетонитрила (34) или ацетонитрила (36) соответствующие 2-аш5но-сшш-триазиш (20, 22, 29, 30, 32) образуются с выходом W...5k% при продолжительном кипячении (18...22 ч) ^'-ацил-гуанвдинов 25...28 в избытке нитрила. Следует отметить, что исходные U-ацилгуанидины (13...15, 25...28) были синтезированы с выходом 76...93^ при нагревании эквимолекулярных количеств этиловых эфиров соответствующих кислот с гуанидином в течение IG...12 ч.

Логический развитием последних двух методов получения амино-сиш-триззинов представляется введение в реакцию с ^-ацилгуани-динаш 13... 15 реакционноспособных шшнозфиров капроновой (38) и пиридинкэрбоновых (39, 40) кислот (метод Г). В этом случае соответствующие 2-атшо-сшш-триазшш (соеданения 16, 18, 20, 21, 23, 24) образуются с выходом 82...91^ после непродолжительного кипячения эквимолекулярных количеств реагентов в абсолютном этаноле.

В аналогичных условиях из У -(пентилкарбонил)- (25) и N-(пирид-3-илкарбонил) гуанидина (27) и этиловых иыиноэфиров различных харбоковых кислот (38, 39, 41...44) с выходом 83-95$ синтезированы 2-анино-4,6-дизаиещешще сиш-триазины (7, П, 16, 18, 24, А5...47) (нетод Д).

Конденсация ^-ишадоилгуанидинов 48...50 с зфирами алифатических и гетероциклических кислот проходит в мягких условиях - при кипячении эквимолекулярных количеств резгекхоз з течение нескольких часов в спирте - и нз сопровоадается образованием побочных вещестз; при этой выход целевых 2-амино-сиш-триазинов (17, 18, 30, 45, 46, 51...53) составляет 80...32.% (иетод Е).

Состаз синтезированных 2-аыино-4,6-дизамеценных скш-триазинов J7...I2, 16...24, 29,..32, 45...47, 51...53) был установлен на ос-

ковании данных элементного анализа, а строение подтверждено данными ИК-, ШР- и масс-спектров.

В ИК-спектрах 2-амино-симм-триазинов наблюдаются максимумы поглощения переменной интенсивности в области 1575...1550, 1420... 1405, 1120...1090, 1Ш0...990, 815...805 и 715...695 см-1, характерные для валентных, "дышащих"., внеплоскостных и плоскостных деформационных колебаний кольца сиим-триазина.

В области валентных колебаний Ш в спектрах всех соединений имеются две широкие полосы поглощения: одна из них наблюдается в диапазоне 3335...3285 си"* (^qs ^Н), другая проявляется в интервале 3190...3150 см"1 (^s f^H). Такое положение и форма дублера валентнкх колебаний N Н свидетельствует о наличии в этих соединениях в кристаллическом состоянии прочной водородной связи. Интенсивные полосы поглощения в области 1670...1635 сц~* относятся к ножничным колебаниям связей /VH в первичных аминогруппах, что характерно для амино-симм-триазинов.

В спектрах ШР синтезированных соединений сигналы протонов . групп ^представлены в виде уширенных синглетов интенсивностью в две протонные единицы в интервале 5,62...6,65 м.д. В спектрах 2-амино-симм-триазинов, содержащих алкильные радикалы (соединения 7...9, 16, 17, 20, 23, 29, 31, 45), для протонов этих групп характерны три группы резонансных сигналов. Сигналы протонов метильных групп представляют собой симметричные триплеты при 1,08...1,16 м.д. Сложные мультиплеты в интервале 1,26...2,16 м.д. следует приписать протонам метиленовых звеньев, а несимметричные триплеты, интенсивностью в две протонные единицы, смещенные в слабое поле (3,06... 3,18 м.д.) - группам CHg, непосредственно связанным с триазиновым кольцом.

ПротонЙипиридиновых циклов в спектрах симм-триазинов, содер-

яащих пиридильные фрагменты, дают мультиплетные сигналы в интервале ?,05...?,54 м.д.

Масс-спектры полученных 2-аиино-симм-триазинов также подтверз-дают предлоаенное строение. Найденные молекулярные массы веществ соответствуют расчетным, а характер дальнейших фрагментаций, подтвержденный метастабильными переходами, согласуется с приведенными структурами.

В масс-спектрах изученных соединений присутствуют пики молекулярных ионов М*, стабильность которых зависит от типа заместителей Наименьшую устойчивость (уУц = 1,8 о..2,5%) имеют молекулярные ионы 2-амино-4-трихлорметил-6-звмещенных симм-триаэинов (20...22), а наибольшую (\л/ц = 14,2...22,5%) - молекулярные ионы 2-адано-4,6-дипиридал-сими-триазинов (10... 12) и 2-амино-4-пиридил-6-фенил-симм-триазинов (18, 19).

1.2. Синтез (^/-замещенных 2,4-диамино-симм-триазинов, содержащих алкильные или пиридильные радикалы

Известно, что ^-замещенные 2,4-диамино-6-алкил(арил, гета-рил)-симм-триазины (гуанамины) образуются в результате конденсации слокных эфиров с бигуанидами. Однако, несмотря на широкое использование в этой реакции различных эфиров, в литературе до начала нашей работы имелись ограниченные сведения об участии в реакции с бигуанидами эфиров алифатических кислот состава С^.-.Сд и кислот пиридинового ряда.

В данной работе с целью синтеза указанных производных симм-триазина изучена циклоконденсация этиловых эфиров капроновой, энан-товой, пеларгоновой, пиколиновой, никотиновой и изоникотиновой кислот с N тзвмещенными бигуанидами (54...60). Исходные бигуаниды в виде гидрохлоридов были синтезированы при кипячении гидрохлоридов

соответствующих аминов с дициандиамидом в толуоле или ксилоле.

ЫНг

и'км.на +ы=с-ин-с-кнг ^ы-с-м-с-мг-нсе Л;

« и и -СгНъ-СН I I

Nrt UH Ш ,Нг0 «ЦК.

ЬЧ .. 60 64...&D

54, 61...63, 69...71 Е,Х=^=СН3; 55, 64. 72...74 KW^I^; 56, 65, 75, 76 R^K^C,^; 57, 77...79 Б^С^, S?=H; 58, 66, 80

Гч1=фурфурил, Б2=К; 59, 67 ЕХ=^=Н0СН?СН;Г, 60, 68 R^HQCHpCH,,^;

■ &

61, 64, 66 62, Я=С6Н13; 63, 65, 67 В =CgHI7; 69, 72, 75,77

В=2-Ру; 70г 73, 78, 80 £=3-Ру; 71, 74. 76-, 79 R=4-Py

Найдено, что конденсацию зфиров указанных выше кислот с гидро-гкоридаки бигуанидов (54. ..60) следует проводить в две стадии. На первой стадии из солей бигуанидов выделяли основания битуанидов; для этой цели наиболее подходящим реагентом является этилат натрия l растворе абсолвтного этанола. Вторую стадию реакции проводили при кипячении эквимолекулярных количеств бигуанида и соответствующего эфира в этаноле в течение 14...20 ч в присутствии каталитических количеств этилата натрия. При проведении реакций в указанных усло-25!ях выход »/-замещенных 2,4-диамино-б-алкЕЛ-симм-триазинов (61... 68) составляет 82...89^, а ^-замещенных 2,4-диамино-б-пиридил-сииы-триазинов (69...80) - 67...81)5.

В данной работе для получения пиридилсодеркащих 2,4-диамино-. симм-триазинов была также использована циклоконденсация Ы -(пирид-2-ил) бугуанида (81) с эфираыи различных .кислот.

(Ш

'!,, -CzHsOH

I, 83 Е=СН3, М ?=С5Н11; 85 г=С1СН2, 86 Е=СГ3, 87 К=СбН5, ;ур-2-ил, 89 В^З-Ру

конденсацию бигуанида 81 с эфирами карбоновых кислот проводили югичных условиях; причем было установлено, что продолжитель-реакции и выход целевых 2-ашшо-4-(пирид-2-илаыино)-6-заме-: сиш-триазинов (82...89) зависят от природы и реакционной ¡ности исходных зфиров. Так, при использовании зфиров уксус-капроновой кислот соответствующие симм-триазины 83 и 84 обра-[ с выходом 74..,11% после кипячения реакционной смеси в эта! течение 10...12 ч. Соединения 82, 85 и 86 были получены с 1М 50...15$ после нагревания бигуанида 81 с эфирами муравьиной, :сусной и трифторуксусной кислот в течение 4...5 ч. В то ке |сиш-триазины 87...89 образуются с выходом 51...58^ из эфи-ззойной, фуран-2-карбоновой и никотиновой кислот после нагре-з течение 16...20 ч.

■роение всех синтезированных У -замещенных 2,4-диамино-симм-ов 61...80 и 82...89 было подтверждено данными ИК-, ШР- и ектров.

спектрах ПМР указанных соединений все сигналы протонов групп

здставлены в виде уширенных синглетов в интервале 6,70...

I. В спектрах симм-триазинов, содераащих дииетиламиногруппы

ния 61...»63 и 69...Д), сигналы протонов зтих групп прояв-

I виде двух синглетов =5,5...8,5 Гц). Это монно обьяс-юркоженным вращением вокруг связи С-Н , что обусловлено

нем р-электронов экзоциклического атома азота с кольцом

азина.

анализе масс-спектров симм-триазинов 61...80 были выявлены з общие закономерности распада молекул под электронным уда-зсс-спектрах всех изученных соединений присутствуют пики

молекулярных ионов (М**), стабильность которых зависит от скло ти заместителей к фрагментации под действием электронным ударо Диссоциативная ионизация Ы -замещенных 2,4-диамино-6-алк симм-триазинов (61...68) протекает по нескольким конкурирующим равлениям. Наиболее заметные направления фрагментации для соед: ний 61...66 обусловлены ^-распадом связей С-С алкильных ради; с элиминированием алкена состава ^Б РезУльтате пере: пировки Мак-Лафферти. При этом образуются осколочные ионы Ф^, , тенсквность пиков которых является максимальной в спектрах эти соединений. Параллельно протекающий выброс алкильного радикала таза сд_2н2п-3' пРив°ДЯЕ№й к иону проявляется в ыасс-спе] в меньшей степени. I

Шг. г п ЫНг. !+• ""г 1 +

^Лул [Сп-1Нгп-з} ^ы ~Са-{Н2/>-2 а/'4»*/

ф, + нх <?>,

В масс-спектрах ^-замещенных 2,4~диамино-6-пиридил-сим| зинов (69...80) пики молекулярных ионов имеют максимальную и| сивность. Для молекулярных ионов соединений 69« <» .76 характерн| ментация, связанная с распадом диалкиламиногрупп. Однако в ив спектрах симм-триазинов 69...80 имеются пики средней интенсщ с ш|? 105, которые могут быть обусловлены ионами /РуС №Н/|", зующимися при распаде цикла сиш-триазина и миграции атома вс| к заряженному осколку.

- 13 -

1.3. Синтез 2-ашно- и 2,4-диамино-симм-триазинов на основе 2,4-бис(трихлорметил)-6-звмещенных симм-триазинов Известно, что трихлорметильные радикалы, связанные с кольцом симм-триазина, активируются под влиянием последнего и легко замещаются различными группировками (НО, 50, ^н^, N1®, С^' и др.). С этой точки зрения нам предоставлялось интересным и целесообразным использовать в качестве ключевых соединений для получения амияопро-изводных 2,4-бис(трихлорметил)-6-заиеценные симм-триазины, содерза-щие алкильные или пиридильные радикалы.

1.3.1. Синтез 2,4-бис(трихлорметил)-6-замещзнньк сиш-триазинов Одним из наиболее перспективных методов синтеза производных симм-триазина, содеряащих трихлорметильные группировки, является реакция смешанной циклогримвриэации трихлорацетонлтрила с различными циансодеряащими соединениям. Однако, несмотря на обиирные исследования в этой области, в литературе имеются лишь ограниченные сведения об участии в этих реакциях нитрилов алифатических кислот и практически отсутствуют сведения о реакциях с нитрилами гетероциклического ряда.

Совместную циклотриаеризацив алкилнитрилов 1...3 с трихлораце-тонитрилом (90) проводили при молярном соотношении реагентов, равном 1,5:1,0«..1,4:1,0, в присутствии газообразного НИ как катализатора. Реакционную смесь насыщали сухим НС1 при -15...-Ю°С, выдергивали при комнатной температуре и затем нагревали в течение 2 ч при 1Ш...120°С для завершения циклизации. В этих условиях выход целевых 2,4-бис(трихлорметил)-6-алю1Л-симм-триазинов (91..¿93) составляет ?2...84%. „

. ни »/Л* №+2СЬС-сз* -

I, 91 2, 92 Н13; 3, 21 Е=С8 Н17

Было найдено, что в качестве побочного продукта образуется 2,4,6-трис(трихлорметил)-симм-триазин (94) - продукт гомоциклотри-меризации нитрила 90, выход которого составлял 8...12%. Несмотря на предпринятое варьирование условий реакции - изменение соотношения реагентов, температуры, продолжительности реакции, а также при использовании растворителей или иных кислотных катализаторов - нам не удалось полностью исключить образование этого побочного соединения и тем самым повысить выход целевого продукта реакции.

Известно, что 2,4-бис(трихлорметил)-6-арил-симм-триазины образуются с высоким выходом при взаимодействии ароматических нитрилов с трихлорацетонитрилом в присутствии газообразного НС1 и каталитических количеств АЕЗг^. Б данной работе мы решили распространить этот метод на получение 2,4-бис(трихлорметнл)-6-пиридил-сиин-триа-зинов (95, 96).

Было установлено, что наилучший выход симм-триазинов 95. и 96 (78...84£) достигается при пропускании сухого НС1 ¿смесь нитрилов 5 или б и нитрила 90 (молярное соотношение 1:2) в инертном растворителе (эфире, хлороформе или нитрометане) в присутствии 5% мол. А1Вг£ при -10...-5°С с последующим выдергиванием реакционной смеси в течение 12 ч при 20°С и нагреванием при 95...100°С в течение 1,5...2 ч для завершения циклизации.

В данном случае в реакционной смеси не было обнаружено даже следов побочного продукта гомоциклотримеризации нитрила 90 - сшш-триазина 91.

Строение синтезированных симм-триазинов 91...96 было подтверждено данными ИХ-, ПМР- и масс-спектров. В ИК-спектрах зтих соединений наблюдаются максимумы поглощения переменной интенсивности в об-

+гсезс-сви -

1>£

5, 95 Ж=3-Ру; 6, 96 ^=4—Ру

К

и

ласти 1535...1520, 1405...1400 (валентные колебания кольца), 1105... 1095, 1015...1000 ("дышащие". колебания кольца), 812...805 (внеплос-костные деформационные колебания кольца), 780...770 (С-С1) и 695... 580 см-^ (плоскостные деформационные колебания кольца).

В масс-спектрах сиим-триазинов 91...96 наблюдаются малоинтенсивные пики молекулярных ионов М** (2,5...5%). Характер ыультиплета пиков Ыт* свидетельствует о наличии в молекулах соединений 91...93, 95 и 96 пести атомов хлора. Основной путь фрагментации молекулярных ионов 21** в спектрах этих соединений обусловлен элиминированием последовательно шести атомов хлора, причем пики ионов /Ц-С^/1"* имеют максимальную интенсивность, а пики ионов /М-С!/*' - интенсивность 35...61% от максимальной. В масс-спектрах этих сшш-триазинов присутствуют также заметные пики ионов с т«-/г П7 (СЗ^С*) и пики ионов /М-СХ^С/4"*.

1.3.2. Взаимодействие 2,4-бис(трихлорыетил)-6-заыещенных симм-триазинов с аммиаком и алифатическими аминами Было найдено, что при взаимодействии симм-триазинов 91...93, 95 я 96 с аммиаком, диыетилаыином и фурфурилаыином замещение три-хлорметильных групп ыоает протекать ступенчато - в зависимости от условий реакции происходит четкое замещение либо только одной, либо обеих С1?С-групл.

1 * « щКгМсе 20--35еС ПО- Ко^руА^Л^'И1

-СНСХз ^ -2£НС?Л

го, 22, ЗУ... № в{... % <£3... Но

91, Щ, 103, 107, 1Ю Я=С5Н11; 92 , 97, 104 К=С6Н13; 93, 99 Й?С8Н1?; 22, 95, 100, Ж, 1Ш, 1Ш, ДО 5=3-Ру; 96, 98, 1К Я=4~Ру; 20, 22.973 103..,1е| 99, 100, 107, 103 В*=1?=СИ3;

Ж, Ш> 12? • ДО К^Фурфурил,.

При обработке 2,4-бис(трюслорметил)-симм-триазинов 91...93, 95 и 96 водный раствором аммиака или диметиламина при 30...35°С замещается только одна группа CI^C и с выходом 83...88% образуются 2-амино- (20, 22, 97, 98) или 2-диметилашно-4-трихлорыетш1-6-звмещенные сшш-триазины (99, 100). Замещение одной С^С-группы в симм-триазинах 91 и 95 на остаток фурфуриламина проводили в аналогичных условиях в инертных растворителях - диоксане или бензоле.

Заместить обе трихлорметильные группы в указанных вше соединениях на амино- или диметиламиногруппы удается лишь при проведении реакции в более яестких условиях в безводной среде. 2,4-Диамино-(105...106) и 2,4-бис(диметилашшо)-6-замещенные симы-три8зины (107. 108) были получены с выходом 68...73% при пропускании "газообразных аминов в раствор симм-триазинов 91...93, 95 и 96 в ДМФА при 150°С, а 2,4-ди(фурфуриламино)-6-замещенные сиш-триазины (109. НО)- с выходом 80...82% при нагревании (I20...I30°C) соединений 91 и 95 с избытком фурфуриламина в диоксане под давлением.

В аналогичных условиях можно такае синтезировать ^ -замещенные 2,4-диамино-симм-триазины смешанного строения. Например, при пропускании аммиака в раствор сиам-триазина 100 в ДМФА при 150°С или диметиламина в раствор соединения 22 с выходом 78...82% образуется 2-аыино-4-диметилаш1но-6-(пирид-3-ил)-симм-триазин (70).

Состав и строение синтезированных амино- (97...102) и 2,4-ди-амино-симм-траазинов (103...ПО) хороио согласуются с данными элементного анализа, ИК-, ПМР- и масс-спектров. Кроме того, строение некоторых соединений было подтверждено встречным синтезом. Например, 2,4-диашшо-6-заыещенные симм-триазины (103...IOS) были синтезированы с выходом 70...75% по известным методам циклоконденсацией соответствующих нитрилов с дициандиаиидоз.

- 17 -

2. Химические превращения 2-амино- и Ы -замещенных 2,4-диамино-симм-триазинов

2.1. Цианэтилирование

В литературе до начала нашей работы практически отсутствовали сведения о цианэтшшровании аминопроизводных симм-триазина. В связи с этим представлялось интересным и перспективным изучить реакции цианэтилирозакая в этом ряду гетероциклов на примере синтезированных нами аыино-сишг-триазинов. содерзащих алкильные или пиридильные радикалы,

Цианэтилирование 2-амино-сиым-триазинов и 2~амино-4-диметила-шшо-симм-триазинов проводилось при нагревании (60...80°С) их с избытком акрилонитрила в подходящем растворителе (диоксан, ацетонит-рил, ДЙФА, этиле .-гликоль) в присутствии каталитических количеств КОН. В результате с выходом 60,..81% образуются соответствующие ^ , ^ -дицианэтильныв производные III...117.

^CHiCHiCu

№ ^СНгСН^

^ .¿т=снсы -J^L^. fl

7, 2О,

7, Щ Sf^^Hjj.; И, 112 R=P4I=3-Py; 20, ПЗ К?С5НП, K?=CI3C; 22, 114 БвЗ-Ру, В?=С13С; 24, П5 R=3-?y, К1=фур-2-ил; 61, П6 S=C5Hn, ^=(СН3)2Н ; 70, II? >3-Ру, В? =(CH3)2U

Было установлено, что продолжительность реакции и выход бисад-дуктов III...117 в первую очередь зависят от природы заместителей в исходных сиш-триазинах. По уменьшению реакционной способности з реакции цианзтилирования изученные амино-симм-триазины можно расположить в следующий ряд:

20, 22 > П, 24 > 7 > 61, 70

Состав синтезированных дицианэтильных производных III...117

был установлен на основании данных элементного анализа, а их строение подтверждено данными ИК-, ШР- и масс-спектров.

В ИК-спектрах этих соединений отсутствует полосы поглощения в области 3400...3100 см"1 и в области 1670...1645 см"1, характерные для валентных и деформационных колебаний ИН в первичных аминогруппах. Наряду с этим в спектрах стш-триазинов П1...П7 наблюдаются интенсивные максимумы поглощения в области 2240...2220 ем-1, характерные для колебаний цианогруппы.

2.2. Синтез производных симм-триазина, содержащих фрагменты мочевины

Известно, что среди N -моно- и И , N -дизамещенных триази-нилмочевин найдены вещества, обладающие бактерицидной и противоопу-пухолевой активностью, а также перспективные пестициды. В данной работе с целью синтеза производных такого типа изучено взаимодействие амино-симм-триазинов, включающих первичные аминогруппы, с нитро-иочевиной и арилизоцианатами.

инсоин*

. № ЫНСОЫНЬг

кн* " ХД^

4U-.AU ±*Л^

— ' —

И, П8» Ш Е=Е1=3-Ру; 17, ПЭ.Ш &=С8Н1?; Е^С^; 20, 120. 128 БрС5Нп, Е^С^С; 22, 121,-129» Ш. Д=3-Ру, В?= С13С; 24, 122, 130 Е=3-Ру, Б?=фур-2-ил; 30, 123, 134 ?=3-Ру, Е1*«^; 68, 124 Б=С8Н17, В1=Н0СН2СН2 Мн;65,131 Е?С8Н1?| Б?=(СН3)2^ ; 70, 125, 135 В=3-Ру, В.1* (СН3)2К; 98, 126, 136 Е=4-Ру, Аг =С6Н5; 132...136 Аг =4-С1С6Н4

Установлено, что конденсацию амино-сшш-трназиноз с нитромоче-виной следует проводить при кипячении эквимолекулярных количеств

реагентов в этаноле в присутствии каталитических количеств конц. ¡уо^. Нагревание реакционной смеси продолжали до прекращения выделения оксидов ззота (8...10 ч). 3 этих условиях выход-2-уреидо-4,6-дизамещенных симм-триазинов составлял 75...92%.

Взаимодействие змино-симм-триазинов с фенилизоцианатом и 4-хдор-фенилизоцианатом прозодили при нагревании эквимолекулярных количеств реагентов в течение нескольких часов з инертном растворителе (диок-сане, диглиме, £МФА); 2-(^2-арилуреидо)-4,6-дизамещеннке сиим-три-азины (127о.=П6) образуются при этом с выходом 65...95%.

Строение синтезированных триазинилмочевин 118...156 подтверяде-но данными ИК- и масс-спектров.

2оЗ. Сксиэтилирование аминопроизводных симм-триазина С целью получения неионогенных ПАВ на основе синтезированных аиино-симм-триазинов в данной работе было изучено оксизтилирозание 2-амино-4-диметилашшо-6-замещенных симм-триазинов (61, 63, 70) и 2-амино-4-ди(2-оксизтил)ашшо-6-октил-сиш-триазина (67).

конденсацию оксида этилена с указанными симм-триазинами проводили в актоклаве при высокой концентрации оксида этилена. Продукты оксиэтилирования очищали от побочно образующихся полизтиленгликолей зкстакцией метилэтилкетонои. Степень оксиэтилирования ( л ) полученных веществ определялась весовым методом, который, согласно литературным данным, считается достаточно надежным и точным.

Оксизтклирование симм-триазина 67 осуществляли при температуре П0...135°С, давлении 0,1...1,5 МПа в присутствии 0,5...1,0% мае.

МаОН

СгНп

В

+ п СИг -СН1

-си, ,Лу

7 ^н

г (СН.СН>.0}1П,-К

■117

При этом в зависимости от продолжительности процесса (1,5...3 ч} и температуры были получены продукты оксиэтилирования 137 со степени оксиэтилирования от 8,5 до 18,6,

Анализ ИК-спектров оксиэтилированных производных симм-триазина 137 свидетельствует о том, что в данных условиях конденсация симм-триазина 67 с оксидом этилена происходит исключительно по НО-группам

У?-оксиэтильных фрагментов, а аминогруппа остается незатронутой. В ИК-спектрах этих производных наблюдаются интенсивные максимумы поглощения в области 1675...1665 см"*, относящиеся к деформационным колебаниям в первичных аминогруппах. В спектрах присутствуют такие интенсивные полосы поглощения, характерные для оксиэтилированных звеньев: II30...II25(?flS С-О-С), 950...935 ( С-О-С), 890... 880, 840...830, 610...575 и 535 см"1.

Оксиэтилирование амино-симм-триазинов 61, 63 и 70 проводили при температуре I60...I85°C, давлении 0,5...1,2 МПа в присутствии 3...5% мас.воды. При нагревании реакционной смеси в течение 2 часов при 150°С заметного поглощения оксида этилена не наблюдалось. При температуре 160°С после проведения реакции в течение 2 часов привес продуктов оксиэтилирования соответствовал конденсации 5,0... 6,2 молей оксида этилена, а при I85°C - II,4...14,5 молей оксида этилена.

х *

•pf 160...шх^

(CH^^VHi tU-0 (сщ^щшнюу-н

61, 138 ft=C5Hn; 63, 139 K=C8HI7; 70, 140 ЕрЗ-Ру; n=5,0...I4,5

В ИК-спектрах оксиэтилированных продуктов 138... 140 наблюдаются максимумы поглощения средней интенсивности в области 1520... 1510 см"3-, относящиеся к плоскостным деформационным колебаниям N-H

во вторичной аминогруппе. Это свидетельствует о наличии в синтезированных образцах только одной полиоксиэтиленовой цепочки.

Оксиэтилированные производные симм-триазина 137...140 представляют собой вязкие окрашенные масла, незастывающие до -15... -25°С, хорошо растворимые в воде, спирте, ацетоне и бензоле. Для полученных образцов неионогенных ПАВ на основе симм-триазина были определены основные коллоидно-химические характеристики - температура помутнения, поверхностное натяжение ( ) водных растворов, криг'ческэя концентрация мицеллообразования (ККЫ), а также эмульгирующая способность и пенообразующая способность.

3. Возможные пути практического использования

синтезированных соединений 3.1. Исследование биологической активности полученных веществ

Из числа синтезированных в данной работе производных симм-триазина 32 соединения прошли госрегистрацию в ВНЦ по безопасности лекарственных средств (НИИлекарств, г.Купавна). У 17 соединений выявлена определенная фармакологическая активность, из них наиболее перспективными являются 8 соединений, проявляющих диуретическую (соединения 20, 30, 69, 86), противовоспалительную (соединения 47 и 52), анальгетическую (соединения 23 и 88) и седативнув активность (соединение 86). при низкой токсичности. При широком и разностороннем изучении фармакологических свойств этих веществ они могут пополнить арсенал эффективных лекарственных препаратов, применяемых в медицине.

Серия синтезированных симм-триазинов (всего 23 соединения) были переданы во Всесоюзный научно-исследовательский технологический институт гербицидов и регуляторов роста растений (ВНИТИГ, г. Уфа) для проведения испытаний на гербицидную и фунгицидную активность. Установлено, что ряд симм-триазинов, содержащих трихлорыетильные груп-

пировки (соединения 20...22, 91, 95, 102 и 133), являются перспективными гербицидами. Испытания показали, что амино-симм-триазины 23, 46 и 72 обладают значительным фунгицидным действием по отношению к возбудителям фитофтороза томатов, а также против вилта хлопчатника.

3.2. Противоизносные присадки к смазочным маслам Ряд синтезированных в данной работе 2-амино-симм-триазинов (соединения 9, 16, 31) и ^'-замещенных 2,4-диамино-сиад-триазинов (соединения 63 и 76), а также триазинилсодерхащих мочевин (соединения 119, 124 и 127) были испытаны в качестве противоизносных присадок к смазочным маслам.

В качестве объектов сравнения были выбраны известные противоизносные присадки - диизобутилдитиофосфат цинка и ди(додзцилфвнил)-дитиофосфат цинка. В качестве минеральной основы использовали масло М-П, в которое исследуемые присадки вводили в количестве 0,5...3,0% мае. Установлено, что исследованные производные симм-триазина являются достаточно эффективными противоизносными присадками к смазочным маслам. Наиболее высокими противоизносными свойствами из числа исследованных продуктов обладают производные симм-триазина, содержащие карбамидные фрагменты - соединения П9 и 124. По противоизносным свойствам зти соединения в заданном рекиме трения не уступают дитио-фосфатам цинка, особенно при наиболее характерных для присадок подобного назначения концентрациях (1-2% мае.).

3.3. Ингибиторы термической полимеризации винилароматических соединений В качестве ингибиторов термической полимеризации винилароматических соединений были испытаны (V -замещенные 2,4-диамино-сиш-триа-зины (соединения 61, 65, 70, 78, 80 и 89). Прозерка ингибирующей активности амино-симм-триазинов осуществлялась на примера термополимеризации стирола и 2-метил-5-винилпиридина. Характеристикой ингибитора служил индукционный период, з течение которого не происходила полиме-

ризация мономера, а также содержанке полимера через 15 ч и к концу индукционного периода.

Как показали испытания, при использовании этих ингибиторов время индукции увеличивается на 3...9 ч, а выход полимера уменьшается примерно в 2...4 раза. Лучшие результаты показали 2-аыино-4-димети-ламино-6-(лирид-З-ил)-(ТО) и 2-амино-4-(пирид-2-иламино)-6-(пирид-3-ил)-симы-триазин (89).

3.4. Ингибиторы коррозии стали в кислых водных средах Оксизтилированные производные сшш-триазина 137...140 были испытаны в качестве ингибиторов коррозии стали в 15%-ном растворе соляной кислоты при температуре 20...90°С. Ингибирующую способность определяли весовым методом. Эффективность испытанных неионогенных ПАВ достигает 93...9856 степени защиты металла при расходе ингибитора 0,3 г/л, что значительно превосходит применяемые в настоящее время ингибиторы коррозии.

3.5. Катализаторы межфазного переноса Оксизтилированные производные симм-триазина, содержащие две по-лиоксиэтиленовые цепи (соединения 137) были испытаны в качестве катализаторов нежфазного переноса в реакциях нуклеофильного замещения. Указанные производные оказались эффективными катализаторами при малых концентрациях (0,01% мол.) в реакциях алкилгалогенидов (1-бром-октана и бензилхлоркда) с такими реагекташ как , tfa.CH ,

, /¿(^ , ацетат натрия и бутилыеркаптан. Реакции нуклеофильного замещения проводили в водной среде при температуре 55...80°С, полярном соотношении алкилгалогенид:реагент, равном 1:3, в течение 3...5 ч. Было установлено, что наибольший каталитический'эффект проявляют образцы ¡Ш$, степень оксиэтилирования которых составляет 15,0...18,6. При использовании этих производных выход продуктов нуклеофильного замещения составлял 83...94% от теорет.

- 24 -

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Разработаны перспективные методы получения 2-амино-4,6-диз а-мещенных симм-триазинов на основе реакций циклоконденсации гуанидина и его производных с нитрилами, иминоэфирами и сложными эфирами алифатических и пиридинкарбоновых кислот.

2. Показано, что конденсация бигуанидов с эфирами алифатических и пиридинкарбоновых кислот в присутствии этилата натрия дает М -замещенные 2,4-диамино-симм-триазины, содержащие алкильные или пиридиль-ныз радикалы.

3. Установлено, что ^ -пиридилбигуанид вступает в конденсацию с эфирами различных кислот с образованием 2-ацино-4~пиридилааино-6-за-иещенных симм-триазинов, причем продолжительность реакции и выход целевых продуктов зависят от природы исходных эфиров.

4. Изучены реакции совместной циклотримеризации трихлорацетонит-'рила с нитрилами алифатических и пиридинкарбоновых кислот, в результате которых синтезированы 2-алкил- или 2-пиридил-4,$-бис(трихлорме-тил)-сиш-триааины. Найдены оптимальные условия получения этих соединений.

5. Исследовано взаимодействие 4,6-бис(трихлорметил)-симм-триа-зинов с аммиаком и алифатическими аминами. Показано, что в зависимости от условий реакции происходит ступенчатое замещение С^С-грул-пировок на аминогруппы.

6. В результате цианэтилирования амино-симц-триазинов синтезированы Ы , N -дицианэтильные производные. Предложен метод получения карбамидных производных симм-триазина, заключающийся в конденсации амино-симм-триазинов с нитромочевиной и арялизоцианатами.

7. В результате конденсации некоторых производных симм-триазина с оксидом этилена получены образцы Ееионогенннх ПАВ нового типа и изучены их физико-химические и коллоидные свойства.

8. Среди синтезированных производных симм-триазина найдены но-

вые малотоксичные вещества с антидиуретическим, противовоспалительным, анальгетическин и седативным действием, а также соединения, проявляющие гербицидную и фунгицидную активность.

9. Выявлена возможность использования некоторых из синтезированных соединений в качестве противоизносных присадок к смазочным маслам, ингибиторов полимеризации винилароматических мономеров, ингибиторов коррозии стали в кислых средах и катализаторов межфазного переноса в реакциях нуклеофильного замещения.

10. В рамках КНТП "Реактив" разработано 14 методик синтеза новых химических реактизов, на которые утверждены технические условия отрасли и которые внесены в каталоги Всесоюзного объединения "Ооюз реактив".

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях: I» Келарев 5.И., Беллуль М., Лунин А.Ф. Синтез неионогенных ШБ на основе аиино- и диамино-сиым-триазинов// Тез.докл« з сб."Всесоюзная конференция по ПАВ и сырью для их производства1'. - Волгодонск

- 1984. - с.82-83.

2. йеларев В.И., Диби А., Беллуль М., Лунин А.ф. Синтез неио-.зогенннх ПАВ ¡¡а основе производных алкил-симм-триазинов//Тез.докл. з сб. "Всесоюзная конференция по ПАВ и сырью для их производства"-.

- Волгодонск. - 1984. - с.22-23.

3. Келарев В.И., Диби А., Беллуль М., Караханов P.A., Пагалах И.И., Винокуров В.А. Синтез производных сиим-триазина из нитрилов карбоновых кислот//Тез.докл. в сб. "I Региональное совещание по хи-мическиы реактизам республик Средней Азии и Казахстана". - Душанбе.

- 1936. - с. 194.

4. Караханов P.A., Диби А., Беллуль М., Келарев В.й. Синтез соединений ряда сиш-триазина на основе ииинозфиров карбоновых кис-зот//Тез. докл. в сб. "I Региональное совещание по химическим реак-

тивам республик Средней Азии и Казахстана". - Душанбе. - 1986. -с. 244.

5. Келарев В.И., Беллуль М., Караханов P.A., Диби А., Лунин А.Ф. Синтез и свойства производных сиш-триазина. 5. Синтез и масс-спект-рометрическоэ изучение карбамидных производных сиьш-триазина./Димия гетероцикл. ооед. - 1987. - ЙЗ. - с. 356-362.

6. Келарев В.И., Караханов P.A., Беллуль М., Ушакова Р.Л., Микая А.И., Синтез и свойства производных сиш-триазина. 7. Синтез пиридилзвмещенных 2-ашшо- и 2,4-диамино-симм-хр'иаэинов// Химия гетероцикл. соед. - 1988. - fe5. - с. 674-680.

7. Келарев В.И., Беллуль U., Завьялов В.И., Диби А., Головин А.Н., Лисицын Е.А., Караханов P.A., Синтез W -замещенных 2,4-дмамино-6-алкил-1,3,5-триазинов, содержащих длинные алкильные радикалы// К. орган, химия. - 1988. - т.24. - вып.5. - с 1100-1105.