Синтез и свойства адамантилсодержащих диазолов

Фроленко, Тимофей Александрович

Синтез и свойства адамантилсодержащих диазолов тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

Фроленко, Тимофей Александрович АВТОР

кандидата химических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Красноярск МЕСТО ЗАЩИТЫ

2012 ГОД ЗАЩИТЫ

02.00.03 КОД ВАК РФ

Диссертация по химии на тему «Синтез и свойства адамантилсодержащих диазолов»

Автореферат диссертации на тему "Синтез и свойства адамантилсодержащих диазолов"

На правах рукописи

ФРОЛЕНКО ТИМОФЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

СИНТЕЗ И СВОЙСТВА АДАМАНТИЛСОДЕРЖАЩИХ ДИАЗОЛОВ

специальность 02.00.03 - органическая химия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

1 3 ЛЕК 2012

Красноярск - 2012

005056875

Работа выполнена на кафедре органической химии и технологии органических веществ Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Сибирский государственный технологический университет» (г. Красноярск).

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

кандидат химических наук, доцент Семиченко Елена Сергеевна

Рубчевская Людмила Петровна доктор химических наук, профессор кафедры химической технологии древесины и биотехнологии ФГБОУВПО «Сибирский государственный технологический

университет»

Тарабанько Валерий Евгеньевич доктор химических наук, профессор, заведующий лабораторией комплексной переработки биомассы ФГБУН Институт химии и химической технологии СО РАН (г. Красноярск)

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Самарский государственный технический университет»

Защита состоится «25» декабря 2012 г в 10 00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.253.02 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сибирский государственный технологический университет» по адресу: 660049, г. Красноярск, пр. Мира, 82, СибГТУ. E-mail: chem@sibgtu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СибГТУ

Автореферат разослан «23» ноября 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Фабинский Павел Викторович.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время известен широкий ряд методов получения диазолов, что объясняется их востребованностью в химической и фармацевтической промышленности. Однако, до настоящего времени неизвестны 1\г-адамантил-4-нитрозопиразолы и нафто[1,2-с(]имидазолы с адамантильным фрагментом, тогда как введение каркасного заместителя в диазолы может модифицировать их биологическую активность и свойства как модификаторов полимерных композиций. Существующие методы синтеза адамантилсодержащих диазолов имеют ограничения. Например, адамантилирование диазолов осуществляется в жестких условиях и может протекать неселективно с образованием смеси изомеров. Для получения диазолов заданного строения более удобна двухкомпонентная циклизация, но её применение ограничено доступностью адамантилированных прекурсоров. Так, при осуществлении синтеза имидазолов и бензимидазолов каркасный заместитель может входить в состав каждого из компонентов конденсации 1,2-диаминов с карбоновыми кислотами или производными кислот, чем и объясняется препаративная широта этого метода. Тогда как сконденсированные с нафталиновым ядром имидазолы с адамантильным фрагментом до настоящего времени неизвестны. Это связано с тем, что лишь недавно изучено аминирование нитрозонафтола адамантилалкиламинами, ведущее к нитрозоаминонафталинам, которые могли бы стать исходными соединениями для синтеза адамантилнафталин-1,2-диаминов. Отсутствуют сведения об М-адамантил-4-нитрозопиразолах, несмотря на то, что известен адамантилгидразин, который мог бы быть использован для их синтеза. Однако его циклоконденсация с 2-гидроксиимино-1,3-дикетонами неисследована.

Изложенные в диссертации исследования выполнены в соответствии с гос. бюджетным планом научно-исследовательских работ СибГТУ по теме «Синтез и свойства функциональнозамещённых карбоциклических, гетероциклических и металлокомплексных соединений ароматического ряда», регистрационный № 01201058969.

Цель работы. Создание методов синтеза труднодоступных 1Ч-( 1 -адамантил)нафто[ 1,2-гфшидазолов и К-адамантил-4-нитрозопиразолов, изучение их свойств.

Задачи исследования:

исследовать циклоконденсации адамантилсодержащих нафтилен-диаминов с карбоновыми кислотами и их производными;

изучить циклизацию 2-гидроксимино-1,3-дикетонов с адамантилгидразином;

- исследовать циклизацию адамантилгидразина с 2-гидроксимино-1,3-дикарбонильными соединениями;

- изучить химические свойства синтезированных 4-нитрозопиразолов;

- исследовать влияние синтезированных 4-нитрозопиразолов на процесс вулканизации полимерных композиций на основе бутадиеновых каучуков.

Научная новизна. Разработан метод синтеза ранее неизвестных 3-[(1-адамантил)алкил]-3#-нафто[1,2-г/]имидазолов циклоконденсацией

N -[(1-адамантил)алкил]нафталин-1,2-диаминов с карбоновыми кислотами и ангидридами кислот.

Показано, что при взаимодействии Ы2-[(1-адамантил)алкил]нафталин-1,2-диаминов с бензоилхлоридами в хлороформе в присутствии триэтиламина образуются ранее неизвестные К-(2-[(1-адамантил)алкил]амино)нафт-1-ил)бензамиды.

Предложены методы синтеза 2-арил-3-[(1-адамантил)алкил]-3#-нафто-[ 1,2-й(]имидазолов циклизацией >}-((2-[( 1 -адамантил)алкил]амино)нафт-1 -ил)бензамидов, а также конденсацией М2-[(1-адамантил)алкил]нафталин-1,2-диаминов с бензоилхлоридами и бензальдегидами.

Впервые исследована циклоконденсация адамантилгидразина с 2-гидроксимино-1,3-дикетонами, в результате которой синтезированы ранее неизвестные Ы-адамантил-4-нитрозопиразолы.

Установлено, что в конденсации 2-гидроксимино-З-оксобутаналя с гидразинами образуются ранее неизвестные 3(5)-метил-4-нитрозопиразолы. Показано, что в реакции 2-гидроксимино-З-оксобутаналя с фенилгидразином происходит образование двух изомерных 4-нитрозопиразола: З-метил-4-нитрозо-1-фенил-1Я-пиразол и 5-метил-4-нитрозо-1-фенил-1#-пиразол.

При изучении свойств впервые полученных 4-нитрозопиразолов синтезированы ранее неизвестные 4-аминопиразолы.

По результатам исследования получен патент (З-Метил-4-нитрозопиразолы и способ их получения : пат. 2440343 Рос. Федерация).

Практическая значимость полученных результатов.

Применение разработанных методов синтеза адамантилсодержащих диазолов позволяет получать соединения, которые потенциально обладают биологической активностью.

Доказана перспективность использования синтезированных 4-нитрозопиразолов в качестве модификаторов процесса вулканизации ненаполненных полимерных композиций.

Личный вклад автора состоит в поиске и анализе библиографических источников; в планировании, проведении экспериментов и интерпретации результатов.

Апробация работы. Основные результаты работы обсуждены на 46-й, 47-й, 49-й и 50-й Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, 2008, 2009, 2011 и 2012 гг.), 10-й Международной конференции «Актуальные проблемы современной науки» (Самара, 2009 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Молодые ученые в решении актуальных проблем науки» (Красноярск, 2008, 2009 и 2011 гг.), Всероссийской научно-практической конференции «Лесной и химический комплексы - проблемы и решения» посвященной 80 - летию СибГТУ (Красноярск, 2010 г), 5-й Региональной научно-практической конференции «Химическая наука и образование Красноярья» посвящённой году химии (Красноярск, 2011 г).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 статей (3 из них в журналах, рекомендованных ВАК), 8 тезисов докладов (из них 5 на международных конференциях), получен 1 патент.

Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 115 с. и включает введение, литературный обзор, обсуждение результатов, экспериментальную часть, выводы, список цитируемой литературы из 97 наименований, 10 таблиц, 21 рисунок и 57 схем.

Основное содержание работы 1 Синтез нафто[1,2-<1]имидазолов и 4-нитрозопиразолов с адамантильным фрагментом 1.1 Синтез исходных нафталин-1,2-диаминов

Наиболее перспективным из известных методов синтеза имидазолов является конденсация диаминов с карбоновыми кислотами и их производными. Однако Ы2-[( 1 -адамантил)алкил]нафталин-1,2-диамины, ключевые соединения в синтезе 3-[(1-адамаптил)алкил]-3//-нафто[1имидазолов до настоящего времени были неизвестны. Ранее было показано, что при аминировании 1-нитрозо-2-нафтола адамантилалкиламинами с 35-40 %-м выходом образуются К-[(1-адамантил)алкил]-1-нитрозонафталин-2-амины, которые могли бы стать исходными соединениями для получения нафталин-1,2-диаминов. Однако известны только два М-[(1-адамантил)алкил]-1-нитрозонафталин-2-амина, незамещенные по нафталиновому ядру.

В связи с этим, нами впервые проведено аминирование 1 -нитрозо-6-бром-2-нафтола (1-адамантил)метанамином и 1-(1-адамантил)этанамином и получены ранее неизвестные М-[( 1-адамантил)алкил]-1 -нитрозо-6-бромнафталин-2-амины (1), (2) (схема 1).

Схема 1

Я=Н(1), Ме(2)

При восстановлении М-[(1-адамантил)алкил]-1-нитрозонафталин-2-аминов (1-4) гидразин-гидратом в присутствии Рс!/С (схема 2) синтезированы М2-[(1-адамантил)алкил]нафталин-1,2-диамины (5-8), в том числе, ранее неизвестные диамины (6-8) с выходом 75-84 %.

Строение полученных соединений подтверждено данными ЯМР спектроскопии (соединения (1), (2), (6)), а состав - элементным анализом (соединения (1), (2), (6-8). Для корректного отнесения сигналов протонов нафталинового фрагмента соединения (6) использованы кроме ЯМР 13С и 'Н,

Схема 2

NH-

N2H4*H2Q Pd/C,CH2£l2 -H20

R1= H (1,3, 5, 7), Me (2,4, 6, 8) R2= H (3,4, 5,6), Br (1,2, 7, 8)

методы двумерной ЯМР спектроскопии: 'Н-'Н COSY и 'Н-,3С HSQC (спектры записаны в КРЦКП СО РАН, Красноярск). В низкотемпературном спектре ЯМР *Н (-60 °С, CDCI3), соединения (6) имеется два сигнала протонов аминогрупп. На основании площади сигналов сделано следующее отнесение: протоны группы >Щ2дают сигнал 4.08 м.д., aNH- 3.20 м.д.

1.2 Синтез 3-[(1-адамантил)алкил]-3//-нафто[1,2-</]имидазолов

При исследовании взаимодействия адамантилсодержащих нафталин-1,2-диаминов с алифатическими карбоновыми кислотами, установлено, что при кипячении 1\12-[(1-адамантил)алкил]нафталин-1,2-диаминов (5-8) с муравьиной и уксусной кислотами происходит циклоконденсация (схема 3) с образованием ранее неизвестных 3-[(1-адамантил)алкил]-ЗЯ-нафто[1,2-<^]имидазолов (9-14) с выходом 21-51 %.

Схема 3

13, 14

R'=H (1,3, 5,7,9, И, 13), Me (2, 4, 6, 8, 10, 12, 14);R2=H (9, 10), Me (11, 12)

Строение и состав полученных соединений подтверждаются данными ЯМР спектроскопии (соединения (9-14)), масс-спектрометрии (соединения (912)) и элементного анализа (соединения (13), (14)). В спектрах ЯМР 'Н

синглетный сигнал протона имидазольного ядра соединений (9), (10) (ацетон-d6) и (14) (CDC13)расположен на 8.23, 8.03 и 8.20 м. д., соответственно, а сигнал протонов метальной группы, соединенной с ядром имидазола нафтимидазолов (11) (ДМСО-de), (12) (CDCb) - на 5 2.62 м. д. и 2.84 м. д., соответственно. В масс-спектрах соединений (9-12), кроме молекулярных ионов, соответствующих расчётным (m/z 316, 330, 330, 344), находится пик фрагментарного иона (m/z 135), который соответствует адамантил-катиону. Его дальнейшая фрагментация приводит к ионам распада адамантанового каркаса (m/z 93, 79).

В реакции >}2-[(1-адамантил)этил]-нафтилен-1,2-диамина с уксусным ангидридом, более реакционноспособным по сравнению с уксусной кислотой, наряду с 3-[1-(1-адамантил)этил]-2-метил-ЗЯ-нафто[1,2-йГ]имидазолом (12) образуется Ы',Ы2-диацетил-К2-[( 1 -адамантил)этил]нафтилендиамин-1,2 (15) (схема 4). Масс-спектр нафтимидазола (12) идентичен спектру соединения, полученного циклизацией нафтилендиамина-1,2 (4) с уксусной кислотой. В масс-спектре диацетильного производного (15) присутствует пик молекулярного иона соответствующий расчётному (m/z 404).

Схема 4

Таким образом, впервые получены ранее неизвестные 3-[(1-адаман-тил)алкил]нафто[1,2-с1]имидазолы (9-14), содержащие алифатический фрагмент в имидазольном ядре.

1.3 Синтез 3-[(1-адамантил)алкил]-2-арилнафто[1,2-</]имидазолов

Реакция нафталин-1,2-диаминами (5), (6) с хлорангидридами ароматических кислот, в зависимости от условий протекания реакции, приводит к образованию как бензамидов, так и нафтимидазолов. Нагревание реагентов в хлороформе в присутствии триэтиламина приводит к бензоилированию и получаются ранее неизвестные Ы-(2-[(1-адамантил)-алкил]амино)нафт-1-ил)бензамиды (16-18) (схема 5). Дальнейшее превращение бензамидов (16-18) в нафто[1,2-с/]имидазолы удалось осуществить кипячением

в толуоле в присутствии и-толуолсульфокислоты. Выход впервые полученных 3-[(1-адамантил)алкил]-2-арил-3//-нафто[1,2-г/]имидазолов (19-21) (схема 5) варьируется от 57 до 66 %.

Строение соединений (16-18) подтверждают данные ИК-, ЯМР-спектроскопии и элементного анализа.

Схема 5

Я'=Н(3, 16, 19), Ме (4, 17, 18, 20,21); Я2= РЬ (16, 17), 4-С1-РЬ (18, 21)

В ИК-спектре (вазелиновое масло) продукта бензоилирования (16) присутствует характеристическая полоса поглощения валентных колебаний амидной карбонильной группы С=0 (1670-1680 см*1), отсутствующая в спектре соответствующего имидазола (19). Наличие С=0 группы в соединениях (17), (18) подтверждается сигналом карбонильного атома углерода в спектрах ЯМР 13С (166.6 и 165.6 м. д., соответственно).

Повысить выход 2-арил-3#-нафто[1,2-</]имидазолов (19-21) и получить новые нафтимидазолы (22-26) (схема 6, таблица 1) удалось при проведении бензоилирования лабильных нафтилендиаминов (3), (4) сразу же после восстановления гидразин-гидратом 1Ч-(( 1 -адамантил)алкил)-1 -нитрозонафтил-2-аминов на Рс1/С в хлороформе.

Схема 6

Я2

После бензоилирования и отгонки хлороформа, полученный остаток растворили в толуоле, кипятили в течение 48 ч. и затем упарили растворитель. Полученный твёрдый остаток очистили методом колоночной хроматографии на силикагеле, выделили 2-арилзамещенные 3-//-нафто[1,2-с/]имидазолы (19-26) (таблица 1).

Таблица 1 - Выходы и температуры плавления 2-арил-3-[(1-адамантил)алкил]нафто[1,2-с!]- имидазолов (19-26)

№ R1 R2 Выход, % Т. пл., °C

19 Н Ph 21 230

20 Ме Ph 35 168

21 Ме 4-CI-QH4 31 171

22 Н 4-С1-С6Н4 40 230

23 Н 3-NO2-QH4 80 158

24 Ме 3-N02-C6H4 70 148

25 Н 4-N02-C6H4 43 220

26 Ме 4-N02-C6H4 37 147

Строение полученных соединений подтверждается данными ЯМР спектроскопии (соединения (19-26)), состав - масс-спектрометрией (соединения (19), (20)) и элементным анализом (соединения (21-26)).

В отличие от бензамидов (17), (18), в ЯМР 13С спектрах соединений (1925) отсутствует сигнал атома углерода карбонильной группы.

Присутствие нафтильного и ар ильных фрагментов соединений (19-26) подтверждает наличие сигналов ароматических протонов в области 7.61-8.74 м. д. В ЯМР 'Н спектра соединений (19-26) мультиплетный сигнал протонов метиленовых и метановых групп адамантана находятся в области 1.20-1.89 м. д. В спектре ЯМР 'Н (CDCI3) присутствуют сигналы протонов алкильного мостика: квартетный сигнал протона метиновой группы 4.41-4.44 м. д. (соединения (20), (21), (24), (26)) и синглетный сингнал протонов метиленовой группы в области 4.19-4.25 м. д. (соединения (19), (22), (23), (25)).

В масс-спектре соединений (19), (20) имеются молекулярные ионы, соответствующие расчётным значениям (m/z 392, 406). Так же присутствует пик фрагментарного иона (m/z 135), который соответствует адамантил-катиону и ионы распада адамантанового каркаса (m/z 93, 79).

Из литературных данных известно об альтернативном методе синтеза нафтимидазолов конденсацией нафталин-1,2-диаминов с ароматическими альдегидами с последующим дегидрированием. Представлялось целесообразным изучить данную реакцию для синтеза адамантилсодержащих нафто[1,2-d\ имидазолов.

Исследовано взаимодействие N2- [(1 -адамантил)-метил]-

нафтилендиамина-1,2 (3) с 3-нитробензальдегидом (схема 7). Раствор реагентов в безводном бензоле нагревали 3 часа в токе аргона. Далее реакционную массу кипятили в присутствии 0.5 %-го палладия на угле в течение 6 часов. В результате синтезирован 3 - [(1 -адамантил)метил]-2-(3 -нитрофенил)-3//-нафто[1,2-£/]имидазол (23), идентичный полученному взаимодействием нафтилендиамина (3) с 3-нитробензоилхлоридом.

Схема 7

\> о^н (у

N11," Н2°

\ /

1-Аа

Строение и состав синтезированного нафтимидазола (23) подтверждается данными ЯМР ]Н и масс-спектрометрии. Масс-спектр соединения (23) идентичен спектру нафтимидазола (23), полученного взаимодействием диамина (3) с хлорангидридом .м-нитробензойной кислоты.

1.4 Синтез №адамантил-4-нитрозопиразолов

С целью синтеза замещенных Ы-адамантил-4-нитрозопиразолов, перспективных для использования в производстве полимеров в качестве модификаторов, исследована циклоконденсация 2-гидроксимино-1,3-дикетонов с моногидрохлоридом адамантилгидразина (схема 8). Реакция протекает при комнатной температуре, в течение 12-24 ч. После хроматографической очистки получены сине-зелёные кристаллы ранее неизвестных 1-(1-адамантил)-3,5-диметил-4-нитрозо-1//-пиразола (27) и 1-(1-адамантил)-5(3)-метил-4-нитрозо-3(5)-фенил-1//-пиразола (28) (таблица 2).

Схема 8

ОН

к [(1-Аё)-Ш-КН2]*НС1 Я1' - НС1, - н2о

N—N

Я3

27,28

Впервые осуществлён синтез монометильного производного Ы-адамантил-4-нитрозопиразола исходя из 1,1-диметоксибутан-З-она. Гидролиз 1,1-диметоксибутан-З-она в кислой среде и последующее нитрозирование приводит к неустойчивому 2-гидроксимино-З-оксобутаналю (29) (схема 9). Исследована реакция 3-оксобутаналя (29) с солянокислым адамантилгидразином в водной среде при комнатной температуре. При этом

Таблица 2 - Выходы, температуры плавления и электронные спектры 1Ч-( 1 -адамантил)-4-нитрозопиразолов (27, 28, 30-33)

№ я1 Я2 Я3 Выход, % Т. пл., °С Электронный спектр (этанол) X, нм (е)

27 Ме Ме 1-Аё 40 127 308(16620), 661 (60)

28 Ме (РЬ) РЬ (Ме) 1-Аё 35 182 309 (14740), 674 (50)

30 Н (Ме) Ме (Н) 1-Ай 69 142 309 (16500), 680 (56)

31 Н Ме Н 28 135 304(10420), 677 (51)

32 Н Ме РЬ 27 106 242 (12060), 329 (15000), 687 (57)

33 Ме Н РЬ 7 70 226 (10100), 309 (15960), 690 (59)

Схема 9

Ме ОМе

О'

НС1, н2о

ОМе

Ме О

N¡¡N0,.

Ме О

о II Н 29 N011

происходит образование белого осадка (предположительно неустойчивого адамантилгидразона 2-гидроксимино-З-оксобутаналя), при последующем кипячении которого в спирте синтезирован ранее неизвестный N-(1-адамантил)-3(5)-метил-4-нитрозо-1//-пиразол (30) (схема 10, таблица 2).

Схема 10

ЫОН

[(1-А(1)^Н-ЫН,]*НС1

-НС1, -н2о '

Н(Ме)

Ме(Н)

Разработанный способ синтеза монометилпиразола (30) из 1,1-диметоксибутан-З-она оказался универсальным и использован нами для синтеза других монометил-4-нитрозопиразолов. При конденсации соединения (29) с гидразин-гидратом получен новый 3-метил-4-нитрозо-1#-пиразол (31) в виде сине-зелёных кристаллов (схема 11, таблица 2).

Схема 11

КОН

>Ш2-НН2* Н20 -Н2о

Показано, что реакция циклоконденсации альдегидокетона (29) с хлоргидратом фенилгидразина приводит к образованию двух изомеров: 3-метил-4-нитрозо-1-фенил-1Я-пиразола (32) и 1-фенил-5-метил-4-нитрозо-1Я-пиразола (33) в соотношении 3,7:1 (таблица 2, схема 12).

N011

-НС1, -Н20

Схема 12 N0

Ме

Смесь изомеров разделена методом колоночной хроматографии на силикагеле. Строение изомеров определено на основании данных ЯМР 'Н спектроскопии. Сигналы протонов метильной группы в 5-ом положении пиразольного ядра находятся в более слабом поле (3.10 м. д.), чем 3-замещённого (2.70 м. д.), что обусловлено дезэкранирующим действием фенильного заместителя. Подтверждением строения 3-метил-4-нитрозо-1-фенил-1Я-пиразола (32) также послужило образование при его восстановлении известного соединения - 4-амино-3-метил-1-фенил-1Я-пиразола (Д. СЬеш. Бос. 1958. V. 23. Р. 3259-3263). Для вещества со структурой (32) по сравнению с соединением (33) при хроматографировании на силикагеле наблюдается меньшее время удерживания, что, вероятно, связано с экранированием метальным и фенильным заместителями неподелённой пары электронов атома азота пиразольного ядра, из-за чего взаимодействие с силикагелем ослаблено.

Строение и состав полученных 4-нитрозопиразолов (27), (28), (30-33) подтверждают данные электронной, ЯМР 'Н, 13С спектроскопии, двумерного эксперимента 'Н-13С НБОС, масс-спектрометрии и элементного анализа.

Наличие нитрозогруппы в синтезированных пиразолах (27), (28), (30-33) подтверждается тем, что в электронных спектрах соединений в области 660-690 нм находится пик поглощения п,л*-перехода >Ю-группы, связанной с пиразольным ядром.

В спектрах ЯМР !Н метил-4-нитрозопиразолов (30-33) (СБСЬ) сигнал протона пиразольного ядра находится в области 7.16-8.62 м. д. Протоны метильной группы в 3-м положении дают сигналы в области 3.10-3.35 м. д. (соединения (27), (30-32)), тогда как протоны метильной группы в положении 5 находятся в более сильном поле: 2.22-2.71 м. д. (соединения (27), (28), (33)). В спектре ЯМР 'Н (СОС13) соединений (27), (28), (30) наблюдаются сигналы протонов адамантильного фрагмента в области 1.82-2.41 м. д. Для корректного отнесения сигнала протонов метильной группы в 5-ом положении нитрозопиразола (27) (2.22 м. д.) и слабо разрешенного мультиплетного сигнала метановых групп адамантана (2.30 м. д.) привлечены данные Ю эксперимента 'Н-13С ШОС. Сигналы протонов фенильного заместителя соединений (28), (32), (33) присутствуют в области 7.3-7.9 м. д.

2 Строение и свойства синтезированных соединений 2.1 Исследование строения 1Ч2-[1-(1-адамантил)этил]-нафталин-1,2-диамнна, бензамидов и 2-арил-ЗЯг-нафто[1,2-с1]имидазолов методами ЯМР

спектроскопии

Отнесение сигналов протонов нафталинового цикла N2-[l -(1 -адамантил)-этил]нафталин-1,2-диамина (4), бензамидов и имидазолов, а также арильных фрагментов бензамидов (17), (18) и 2-арилнафто[1,2-с!]имидазолов (19-25) в спектрах 'Н (CDCI3) из-за близости химических сдвигов, мультиплетности ароматических неэквивалентных протонов и атомов углерода затруднено. Например, на рисунке 1 приведены мультиплетные сигналы протонов в области 7.5 - 8.7 м. д. Для корректного отнесения сигналов привлечены данные ЯМР |3С, интерпретированные с применением методик APT, двумерного эксперимента ЯМР: 'Н-'Н COSY и ]Н -|3С HSQC.

н7,

»*' н8.

н3'л5'

и7

8.8 8.7 8.6 8.5 8.4 8.3 8.2 8.1 8.0 7.9 7.8 7.7 7.6 ррщ

Рисунок 1 - Фрагмент ЯМР 'Н спектра (CDC13) 3-[(1-адамантил)метил]-2-(4-хлорфенил)-ЗЯ-нафто[1,2-с/]имидазола (22)

На схеме 13 указаны корреляции, выявленные из спектров 'Н-'3С HSQC 'Н-'Н COSY между протонами и атомами углерода нафталинового фрагмента (III) в ЯМР 'Н спектре диамина (4).

Схема 13

Спектры ЯМР 'Н и 13С (СОС13) 4-хлоро-И-(2-([ 1 -(1 -адамантил)-этил] амино)нафт-1 -ил)бензамида (18) и Ы-(2-([1-(1-адамантил)-этил]-амино)нафт-1-ил)бензамида (17) имеют сходство.

Корреляции между сигналами протонов и атомов углерода указаны на схеме 14. Спектр ЯМР 'н бензамида (17) отличается от спектра соединения (18) только сигналом протона в 4-м положения бензольного ядра фрагмента IV.

Схема 14

Спектры ЯМР 'Н синтезированных нафтимидазолов (19-25) имеют существенные различия со спектрами нафтилендиамина (6) и нафтилбензамидов (17, 18). На схемах 15 и 16 указаны корреляции в спектрах H-I3C HSQC 'Н-'Н COSY между сигналами протонов и атомамов углерода нафтиленового и арильного фрагментов (III и IV) в ЯМР 'Н спектре соединений (19-25). Дополнительная информация получена из спектра 'Н- С НМВС соединения (22).

Схема 15

(19) R— Н,

(21) R- Me;

(22) R— Н;

(23) R- Н;

(24) R- Me;

(25) R'= Н.

19-25

* - Слабое взаимодействие из спектра 'Н-13С НМВС соединения (22)

В спектрах ЯМР ]Н имидазолов (19), (21-25) сигналы протонов Нб(8.75-8.74 м. д.) и Н" (7.61-7.83 м. д.), находятся в более слабом поле по сравнению с

аналогичными сигналами протонов Н5(7.61 м. д.) и Н'2 (7.21 м. д.) бензамидов (17), (18), а также нафтилендиамина (4) - Н6(7.44 м. д.) и Н/2(7.21 м. д.).

Схема 16

Спектры ЯМР 13С и 'Н имидазолов (22), (25) и (19) различаются только химическими сдвигами сигналов атомов арильных фрагментов и атомов углерода имидазольного ядра, что вполне объяснимо разницей в электронакцепторных свойствах нитрогруппы и хлора. Отличия в ЯМР 'Н спектрах 2-(3-нитрофенил)-нафтоимидазолов (23), (24) по сравнению со спектрами 2-(4-хлорфенил)-нафтоимидазола (21) и 2-(4-нитрофенил)-нафто[1,2-с/]имидазола (25) относятся только к химическим сдвигам и мультиплетности сигналов арильных протонов и возникают из-за присутствия заместителя в орто- или л/еша-положении к нафтимидазольной группе (фрагмент IV, схема 16).

2.3 Некоторые химические свойства синтезированных 4-нитрозопиразолов

Представлялось целесообразным изучить восстановление синтезированных 4-нитрозопиразолов (27), (28), (30-32) с целью получения 4-аминопиразолов, поскольку известно о биологической активности некоторых производных 4-аминопиразолов. В тоже время аминогруппа обладает высокой реакционной способностью, поэтому может быть модифицирована в диазогруппу, которая в дальнейшем способна замещаться на разнообразные функциональные группы.

При восстановлении нитрозопиразолов (27, 28, 30-32) гидразин-гидратом в присутствии катализатора (0,5 %-го Рс1/С) при 24°С в дихлорметане получены соответствующие аминопроизводные (34-38) с выходом 51-95 % (схема 17, таблица 3). 4-Аминопиразолы (34-38) - светло-жёлтые кристаллические вещества, растворимые в эфире, этаноле, хлороформе. 4-Амино-3-метил-1Н-

пиразол (34) также выделен в виде гидрохлорида (39). Один из синтезированных 4-аминопиразолов (соединение (35)) ранее был известен (J. Chem. Soc. 1958. V. 23. P. 3259-3263), однако для его получения применяют 4-нитропиразол, который синтезируют многостадийным способом.

Схема 17

NO NH,

N2H4*H20,Pd/C

-n2,-h2o

N—N

r27 27,28,30-32

N—N

34-38

Таблица 3 - Выходы, температуры плавления и масс-спектры 4-аминопиразолов

№ 1 R 2 R 3 R Выход, % T. пл., °C Масс-спектр, m/z (I -, %)

34 H Me H 52 74 97 (100) [M+], 86 (6), 84 (8), 70 (28), 56 (52), 55(8), 54 (6), 53 (7), 52 (5), 51 (6)

35 H Me Ph 86 88 173 (73) [M] , 134 (20), 131 (42), 104 (100), 78(18), 77 (60), 51 (26).

36 H (Me) Me (H) Ad 60 114 231 (100) [M] , 135 (50), 97 (30), 93 (12), 91 (8), 79(16), 77(8), 56 (8)

37 Me Me Ad 51 104 245 (100) [M] , 135 (72), 111 (68), 107 (8), 93 (20), 91 (12), 79 (21), 77 (12), 70 (28), 67 (8), 55 (7).

38 Me (Ph) Ph (Me) Ad 95 171 307 (100) [M]+, 173 (35), 135 (50), 104 (20), 93 (18), 91 (12), 79 (21), 77(18), 42 (10).

Строение и состав аминов (34-39) подтверждают данные ЯМР 'Н и масс-спектрометрии.

В спектрах ЯМР 'Н (СОС13) соединений (34-38) присутствуют сигналы протонов ароматической аминогруппы в области 2.45-4.05 м. д. Синглетный сигнал протона пиразольного ядра соединений (34-36) находится в области 7.15-7.47 м. д. Протоны фенильной группы соединения (35) дают два триплетных сигнала 7.19 и 7.41 м. д., а также один дублетный 7.58-7.59 м. д., а соединения (38) - два мультиплетных сигнала 7.34 и 7.45 м. д. Сигнал протонов метальной группы в 3-м положении аминопиразолов (34-37) расположен в области 2.23-2.39 м. д., а метальной группы в 5-м положении в виде синглета 2.19 м. д. (37), 2.26 м. д. (38) В спектре соединений (34-38) наблюдаются сигналы протонов адамантильного фрагмента в области 1.56-2.28 м. д.

В ЯМР 'Н спектре (CF3COOH) гидрохлорида (39) синглетный сигнал протона пиразольного ядра находится в области 9.07 м. д. Сигнал протонов метальной группы расположен в области 3.19 м.д. Сигнал протонированной аминогруппы (NII3~) имеет вид уширенного синглета в области 11.40 м. д.

В масс-спектре соединений (34-38) имеются молекулярные ионы, соответствующие расчётным значениям (m/z 97, 173, 231, 245, 307). В соединениях (36-38) присутствует пик адамантил-катиона (m/z 135), и фрагментарные ионы дальнейшей фрагментации адамантанового каркаса (m/z

Окисление 4-нитрозопиразола (31) 20 %-ной пероксидом водорода в присутствии вольфрамата натрия (схема 18) даёт З-метил-4-нитро-///-пиразол (40), который соответствует по температуре плавления такому же нитропиразолу, полученному ранее путем нитродебромирования 4-бром-5-метилпиразола азотной кислотой в 80 %-ой серной кислоте (Austral. J. Chem. 1979. V. 32, N 8. Р. 1727-1734). Кроме того, состав и строение соединения (40) подтверждают данные ЯМР 'Н и масс-спектрометрии.

В спектре ЯМР 'Н в CDC13 соединения (40) присутствует синглетный сигнал протона пиразольного ядра в области 8.22 м.д. Сигнал, протонов метильной группы в 3-м положении расположен в области 2.70 м.д. В масс-спектре соединения (40) имеется молекулярный ион, соответствующий расчётному (m/z 127).

2.4 Исследование влияния синтезированных 4-нитрозопиразолов на реокинетику вулканизации ненаполненных эластомерных композиций

Известно, что некоторые 4-нитрозопиразолы, добавленные в полимерные композиции на основе бутадиеновых каучуков, проявляют свойства ускорителей вулканизации, стабилизирующих агентов и модификаторов адгезии, то есть, могут быть использованы в качестве компонентов полифункционального действия (Каучук и резина. 2007. №1. С. 20).

Исследовано влияние синтезированных нитрозопиразолов (31-32) на параметры процесса вулканизации (минимальный и максимальный крутящие моменты, индукционный период, оптимальное время вулканизации) ненаполненных полимерных композиций на основе неполярного 1,4-цис-полибутадиенового каучука СКД (ГОСТ 14924-75), и полярного бутадиен-нитрильного каучука БНКС-28АМН (ТУ 38.30313-2008). На основе

93 и 79).

Схема 18

HN—N 31

HN—N 40

экспериментальных данных произведён расчёт скорости вулканизации и кажущейся энергии активации (ГОСТ 12535-84).

В смеси на основе бутадиен-нитрильного каучука в присутствии 4-нитрозопиразола (32) наблюдается увеличение на 18 % максимального крутящего момента, показывающего степень сшивания, что характеризует соединение (32) как вторичный вулканизующий агент. В композициях на основе полибутадиенового каучука нитрозопиразолы (31), (32) не оказали значительного влияния на степень сшивания.

Композиции на основе полибутадиенового каучука в присутствии нитрозопиразолов (31), (32) имеют значительно меньший индукционный период вулканизации (на 56-64 %), сопоставимый с уменьшением уровня кажущейся энергии активации процесса вулканизации (на 55 %).

В присутствии 3 -метил-4-нитрозо-1 -фенил-1 //-пиразола в композициях на основе полибутадиенового каучука наблюдается сокращение оптимального времени вулканизации на 53 %. 3-Метил-4-нитрозо-1//-пиразол обеспечивает сокращение оптимального времени вулканизации на 36 % как в композициях на основе полибутадиенового каучука, так и в системах на основе бутадиен-нитрильного каучука.

Применение синтезированных 4-нитрозопиразолов (31), (32), может увеличить валовый выпуск продукции за счет сокращения цикла вулканизации резиновых изделий из-за уменьшения оптимального времени вулканизации,

Выводы

1 Установлено, что в реакции Ы2-[(1 -адамантил)-алкил]нафталин-1,2-диаминов с алифатическими карбоновыми кислотами и ангидридами кислот образуются ранее неизвестные нафто[1,2-</]имидазолы с адамантильным фрагментом.

2 Строение продуктов реакции Ы2-[( 1 -адамантил)алкил] нафталин-1,2-диаминов с хлорангидридами ароматических кислот зависит от условий её проведения. При кипячении в хлороформе образуются продукты бензоилирования - Ы-(2-[(1-адамантил)алкил]амино)нафт-1-ил)бензамиды, а при нагревании в толуоле - новые адамантилсодержащие 2-арилнафто[1,2-сГ|-имидазолы.

3 Впервые конденсацией 2-гидроксимино-1,3-дикетонов с адамантилгидразином получены 3,5-дизамещённые Ы-( 1 -адамантил)-4-нитрозопиразолы.

4 Разработан метод синтеза ранее неизвестных 3(5)-метил-4-нитрозо-пиразолов взаимодействием 2-гидроксимино-З-оксобутаналя с гидразинами. Показано, что при конденсации 2-гидроксимино-З-оксобутаналя с фенилгидразином образуются два изомерных 4-нитрозопиразола: З-метил-4-нитрозо-1-фенил-1//-пиразол и 5-метил-4-нитрозо-1-фенил-1//-пиразол.

5 Исследованы некоторые химические превращения синтезированных Ы-адамантантил-4-нитрозопиразолов. При восстановлении получен ряд новых

4-аминопиразолов. Окисление З-метил-4-нитрозопиразола приводит к 3-метил-4-нитропиразолу.

6 Синтезированные 4-нитрозопиразолы могут быть использованы в качестве модификаторов процесса вулканизации бутадиеновых каучуков СКД и БНКС-28АМН.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

1. Синтез нафто [ 1,2-с(] имидазолов, содержащих адамантильный фрагмент / Н. А. Гаврилова, Т. А. Фроленко, Е. С. Семиченко, Г. А. Субоч // Журнал органической химии. 2010. Т. 46, Вып. 5. С. 783-784.

2. 4,4-Диметоксибутан-2-он в синтезе 4-нитрозопиразолов / Т. А. Фроленко, Е. С. Семиченко, Е. В. Роот, Г. А. Субоч // Журнал органической химии. 2011. Т. 47, Вып. 4. С. 615-616.

3. Синтез нитрозо- и амино-Ы-адамантилпиразолов / Т. А. Фроленко, Е. С. Семиченко, М. Г. Мельникова, Н. А. Гаврилова, Г. А. Субоч // Журнал Сибирского федерального университета. Химия. 2011. Т. 4, № 3. С. 301-306.

4. З-Метил-4-нитрозопиразолы и способ их получения: пат. 2440343 Рос. Федерация. № 2010126423 / Субоч Г. А., Семиченко Е. С., Роот Е. В., Фроленко Т. А.- №; заявл. 28.06.2010; опубл. 20.01.2012, Бюл. № 2 (I ч). 5 с.

5. Реакция аминирования и-нитрозофенола и а-нитрозо-Р-нафтола 1-адамантилметиламином : материалы 46-й междунар. науч. студен, конф. «Студент и научно-технический прогресс» / Т. А. Фроленко, И. С. Сиренко, A. Л. Гомонова, Н. А. Гаврилова, г. Новосибирск, 2008. С. 41.

6. Фроленко Т. А., Гаврилова Н. А., Семиченко Е. С. Синтез замещенных нафтимидазолов : материалы 47-й междунар. науч. студен, конф. «Студент и научно-технический прогресс», г. Новосибирск, 2009. С. 63.

7. Фроленко Т. А., Гаврилова Н. А., Семиченко Е. С. Получение N-[ 1 -(1 -адамантил)этил]-1 -нитрозо-6-бромнафталин-2-амина : тр. 10-й междунар. конф. «Актуальные проблемы современной науки». Естеств. науки. Часть 8. Орган, химия, г. Самара, 2009. С. 47.

8. Фроленко Т. А., Гаврилова Н. А., Семиченко Е. С. Получение нафтимидазола, содержащего адамантильный фрагмент : сб. статей студ. и молодых учёных всерос. науч-практ. конф. «Молодые ученые в решении актуальных проблем науки», Красноярск, 2009. Т. 2. С. 270-272.

9. Фроленко Т. А., Гаврилова Н. А., Семиченко Е. С. Взаимодействие 1Я2-[(1-адамантил)метил]нафтилендиамина-1,2 с бензоилхлоридом : сб. статей студ. и молодых учёных по итогам всерос. науч-практ. конф. «Молодые ученые в решении актуальных проблем науки», г. Красноярск, 2009. Т. 4. С. 421-423.

10. Получение 2-нитрофенил-3-[(1-адамантил)алкил]-3//-нафто[1,2-г/]-имидазолов : сб. статей по материалам всерос. науч-практ. конф. посвященной 80 - летию СибГТУ «Лесной и химический комплексы - проблемы и решения» / Т. А. Фроленко, Н. А. Гаврилова, А. Е. Васюк, Л. В. Матвеюк, Е. С. Семиченко, г. Красноярск, 2010. Т. 2. С. 195-197.

11. Синтез 1Ч-адамантил-3,5-диметил-4-нитрозопиразола : материалы 49-й междунар. науч. студенческой конф. «Студент и научно-технический

прогресс» / Т. А. Фроленко, Н. А. Гаврилова, М. Г. Мельникова, Е. С. Семиченко, г. Новосибирск, 2011. С. 77.

12. Синтез 1-адамантил-5-метил-4-нитрозо-3-фенил-1//-пиразола : материалы V регион, науч-практ. конф. посвященной Году химии «Химическая наука и образование Красноярья» / Т. А. Фроленко, Н. А. Гаврилова, М. Г. Мельникова, Е. С. Семиченко, г. Красноярск, 2011. С. 90-92.

13. К синтезу 2-(3-нитрофенил)-3-[(1-адамантил)метил]-3#-нафто[1,2-а]имидазола / Т. А. Фроленко, Н. А. Гаврилова, А. А. Кондрасенко, Е. С. Семиченко: сб. статей студ. и молодых учёных по итогам всерос. науч-практ. конф. (с междунар. участием) «Молодые ученые в решении актуальных проблем науки», г. Красноярск, 2011. Т. 2. С. 121-124.

14. 4,4-Dimethoxybutan-2-one in the Synthesize of 4-Nitrosoanilines and 4-Nitrosopyrasoles: Book of abstracts «Current Topics in Organic Chemistry» / E. S. Semichenko, N. A. Gavrilova, T. A. Frolenko, A. S. Kositsyna, E. V. Root, G. A. Suboch, Novosibirsk, Russia, 2011. P. 186.

15. Синтез 3-[(1-адамантил)алкил]-7-бром-3#-нафто[1,2-с/]имидазолов : материалы 50-й междунар. науч. студенческой конф. «Студент и научно-технический прогресс» / Т. А. Фроленко, Н. А. Гаврилова, Е. С. Семиченко, Новосибирск, 2012. С. 74.

16. Исследование влияния нитрозопиразолов на реокинетику вулканизации ненаполненных эластомерных композиций : сб. статей по материалам всерос. науч-практ. конф. «Лесной и химический комплексы -проблемы и решения» / Т. А. Фроленко, В.Д. Ворончихин, Е.В. Роот, Е. С. Семиченко, г. Красноярск, 2012. Т. 2. С. 137-139.

Подписано в печать 22.11.2012 Формат 60x84 1/16. Усл. печ. л. 1,0. Изд. № 6/8. Заказ № 1584. Тираж 100 экз.

Редакционно-издательский центр СибГТУ 660049, г. Красноярск, пр. Мира, 82 факс (391) 211-97-25, тел. (391) 227-69-91

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата химических наук, Фроленко, Тимофей Александрович

Введение.

Глава 1 Методы синтеза адамантилдиазолов.

1.1 Адамантилирование пиразолов и имидазолов.

1.2 Циклизация адамантилсодержащих прекурсоров.

1.2.1 Синтез адамантилпиразолов.

1.2.2 Синтез адамантилимидазолов.

Глава 2 Синтез нафто[1,2-ё]имидазолов и 4-нитрозопиразолов с адамантильным фрагментом.

2.1 Синтез исходных нафталин-1,2-диаминов.

2.2 Синтез 3-[(1-адамантил)алкил]-ЗЯ-нафто[1,2-йГ]имидазолов.

2.3 Синтез 3-[(1-адамантил)алкил]-2-арилнафто[1,2-с/]имидазолов.

2.4 Синтез К-адамантил-4-нитрозопиразолов.

Глава 3 Строение и свойства синтезированных соединений.

3.1 Исследование строения N -[1-(1-адамантил)этил]-нафталин-1,2-диамина, бензамидов и 2-арил-3//-нафто[1,2-с1]имидазолов методами ЯМР спектроскопии.

3.2 Некоторые химические свойства синтезированных 4-нитрозопиразолов.

3.3 Исследование влияния синтезированных нитрозопиразолов на вулканизацию ненаполненных эластомерных композиций.

Глава 4 Экспериментальная часть.

4.1 Сведения о приборах и условия регистрации электронных, ИК-, ЯМР-, хроматомасс-спектров. Синтез исходных веществ.

4.2 Синтез нафталин-1,2-диаминов, бензамидов и нафто[1,2-ё]имидазолов с адамантильным фрагментом.

4.3 Синтез и свойства 4-нитрозопиразолов.

Выводы.

Введение диссертация по химии, на тему "Синтез и свойства адамантилсодержащих диазолов"

В настоящее время существуют различные методы получения диазолов [1, С. 68-108, 281-346], что объясняется их востребованностью в химической и фармацевтической промышленности. Диазолы применяются при синтезе полимеров и красителей [2-4]. Известно, что 4-нитрозопиразолы, добавленные в полимерные композиции на основе бутадиеновых каучуков, проявляют свойства ускорителей вулканизации, стабилизирующих агентов и модификаторов адгезии, то есть могут быть использованы в качестве компонента вулканизующей группы [5, 6]. Известны 4-нитрозопиразолы, проявляющие бактерицидную и фунгицидную активность [7, 8]. Некоторые нафто[1,2-й?]имидазолы обладают противовоспалительными [9], антигипертензивными [10] свойствами.

Известно, что адамантильный заместитель придаёт соединениям липофильность и, следовательно, улучшает проникновение вещества через мембраны клеток, снижая эффективную дозу препарата [11-13]. Кроме того, адамантильный заместитель усиливает противовирусную активность гетероциклических соединений [14], а амино- и алкиламинопроизводные адамантана нарушают образование, созревание и отпочкование вириона вируса гриппа, поэтому применяются в качестве противовирусных препаратов (ремантадин, мидантан, адапромин).

Также известно, что введение адамантильного фрагмента в полимерные композиции даёт полимерам термостойкость, а также устойчивость к окислению и гидролизу [13].

Несмотря на разнообразие методов синтеза азолов, до настоящего времени были не известны Ы-адамантил-4-нитрозопиразолы и нафто[1,2-аГ|-имидазолы с адамантильным фрагментом, хотя адамантилсодержащие гетероциклы перспективны как в плане теоретического изучения, так и практического применения [11]. Поэтому актуальным является поиск методов синтеза 3//-нафто[1,2-йГ]имидазолов и 4-нитрозопиразолов с адамантильным фрагментом.

Изложенные в диссертации исследования выполнены в соответствии с гос. бюджетным планом научно-исследовательских работ федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Сибирского государственного технологического университета» по теме «Синтез и свойства функционально замещённых карбоциклических, гетероциклических и металлокомплексных соединений ароматического ряда», регистрационный № 01201058969.

Цель работы. Создание методов синтеза труднодоступных К-(1-адамантил)нафто[1,2-йГ|имидазолов и >1-адамантил-4-нитрозопиразолов, изучение их свойств.

Задачи исследования: исследовать циклоконденсации адамантилсодержащих нафтилен-диаминов с карбоновыми кислотами и их производными; изучить циклизацию 2-гидроксимино-1,3-дикетонов с адамантилгидразином;

- исследовать циклизацию адамантилгидразина с 2-гидроксимино-1,3-дикарбонильными соединениями;

- изучить химические свойства синтезированных 4-нитрозопиразолов;

Научная новизна. Разработан метод синтеза ранее неизвестных 3 - [(1 -адамантил)алкил] -3#-нафто[ 1,2-с[\ имидазолов цикл окон денсацией И2-[(1-адамантил)алкил]нафталин- 1,2-диаминов с карбоновыми кислотами и ангидридами кислот.

Показано, что при взаимодействии 1чР-[(1-адамантил)алкил]нафталин-1,2-диаминов с бензоилхлоридами в хлороформе в присутствии триэтиламина образуются ранее неизвестные Ы-(2-[(1-адамантил)-алкил]амино)нафт-1 -ил)бензамиды.

Предложены методы синтеза 2-арил-3-[(1-адамантил)алкил]-3#-нафто[1,2-</]имидазолов циклизацией М-((2-[(1-адамантил)алкил]амино)нафтл

1-ил)бензамидов, а также конденсацией N -[(1-адамантил)алкил]нафталин-1,2-диаминов с бензоилхлоридами и бензальдегидами.

Впервые исследована циклоконденсация адамантилгидразина с

2-гидроксимино-1,3-Дикетонами, в результате которой синтезированы ранее неизвестные 1Ч-адамантил-4-нитрозопиразолы.

Установлено, что в конденсации 2-гидроксимино-З-оксобутаналя с гидразинами образуются ранее неизвестные 3(5)-метил-4-нитрозопиразолы. Показано, что в реакции 2-гидроксимино-З-оксобутаналя с фенилгидразином происходит образование двух изомерных 4-нитрозопиразола: З-метил-4-нитрозо-1 -фенил- 1Я-пиразол и 5-метил-4-нитрозо-1 -фенил-1//-пиразол.

Практическая значимость полученных результатов.

Доказана перспективность использования синтезированных 4-нитрозопиразолов в качестве модификаторов.

Личный вклад автора состоит в поиске и анализе библиографических источников; в планировании, проведении экспериментов и интерпретации результатов, представленных в диссертации.

Красноярск, 2008, 2009 и 2011 гг.), Всероссийской научно-практической конференции «Лесной и химический комплексы - проблемы и решения» посвященной 80 - летию СибГТУ (Красноярск, 2010 г), 5-й Региональной научно-практической конференции «Химическая наука и образование Красноярья» посвященной году химии (Красноярск, 2011 г).

Заключение диссертации по теме "Органическая химия"

Выводы 2

1 Установлено, что в реакции N-[(1-адамантил)-алкил]нафталин-1,2-диаминов с алифатическими карбоновыми кислотами и ангидридами кислот образуются ранее неизвестные нафто[1,2-</]имидазолы с адамантильным фрагментом.

2 Строение продуктов реакции N -[(1-адамантил)алкил]нафталин-1,2-диаминов с хлорангидридами ароматических кислот зависит от условий её проведения. При кипячении в хлороформе образуются продукты бензоилирования - Ы-(2-[(1-адамантил)алкил]амино)нафт-1-ил)бензамиды, а при нагревании в толуоле - новые адамантилсодержащие 2-арилнафто[1,2-</]-имидазолы.

3 Впервые конденсацией 2-гидроксимино-1,3-дикетонов с адамантилгидразином получены 3,5-дизамещённые М-(1-адамантил)-4-нитрозопиразолы.

4 Разработан метод синтеза ранее неизвестных 3(5)-метил-4-нитрозо-пиразолов взаимодействием 2-гидроксимино-З-оксобутаналя с гидразинами. Показано, что при конденсации 2-гидроксимино-З-оксобутаналя с фенил гидразином образуются два изомерных 4-нитрозопиразола: З-метил-4-нитрозо-1 -фенил-1 //-пиразол и 5-метил-4-нитрозо-1 -фенил-1 //-пиразол.

5 Исследованы некоторые химические превращения синтезированных Ы-адамантантил-4-нитрозопиразолов. При восстановлении получен ряд новых 4-аминопиразолов. Окисление З-метил-4-нитрозопиразола приводит к 3 -мети л-4-нитропиразолу.

Список источников диссертации и автореферата по химии, кандидата химических наук, Фроленко, Тимофей Александрович, Красноярск

1. Comprehensive Heterocyclic Chemistry III. Vol. 4: Five-membered Rings with Two Heteroatoms / eds. A. R. Katritzky at al.. N-Y: Elsevier, 2008. 1293 p.

2. Joel D., Hettrich W., Becker R. Chain length regulators in the synthesis of poly(urethane ureas) in solution // Polymer. 1993. Vol. 34. P. 2623-2627.

3. Коган И. M. Химия красителей / под ред. А. И. Королёва. Изд. 3-е. М.: Госхимиздат, 1956. С. 173.

4. Гончаров Е. В. Нитрозогетероциклические соединения в качестве модификаторов эластомерных композиций: автореф. дис. канд. техн. наук / ИГХТУ. Иваново: ИГХТУ, 2009. 16 с.

5. Гончаров Е. В., Субоч Г. А., Гончаров В. М. О применении гетероциклических нитрозосоединений в качестве модификаторов эластомерных композиций // Каучук и резина. 2007. №1. С. 20-22.

6. Heterocyclic compounds : пат. 2827415 США : С1 167-33 / Freeman W. А., Pain D. L., Slack R. № 603809 ; заяв. 13.08.1956 ; опуб. 18.03.1958.

7. Improvements in or relating to pyrazole compounds and compositions containing them : пат. 786753 Великобритания : C07D231/38, C07D 231/00 / Freeman W. A., Slack R. № GB 19550004249 1950212 ; заяв. 12.02.1955 ; опубл. 27.11.1957.

8. Toja E., Selva J. D., Schiatti P. 3-Alkyl-2-aryl-3H-naphtl,2-d.imidazoles, a Novel Class of Nonacidic Antiinflammatory Agents / Journal of Medicinal Chemistry. 1984. Vol. 27, N 5. P. 610-616.

9. Anti-hypertensives: 1 -alkyl-2-arylpiperazinoethyl- l//-naphthl ,2imidazoles / E. Toja, G. D. Francesco, D. Barone, E. Baldoli, N. Corsico, G. Tarzia // European Journal of Medicinal Chemistry. 1987. Vol. 22, № 3, P. 221-228.

10. Швехгеймер М.-Г.А., Литвинов В. П. Химия гетериладамантанов. Часть 2. Пятичленные гетериладамантаны // Журнал органической химии. 1999. Т. 35, Вып. 2. С. 183-220.

11. Морозов И. С., Петров В. И., Сергеева С. А. Фармакология адамантанов.- Волгоград: Волгоградская медицинская академия, 2001. С. 8.

12. Багрий Е. И. Адамантаны: получение, свойства, применение,- М.: Наука, 1989. 264 с.

13. Противовирусная активность адамантилсодержащих гетероциклов / Н. В. Макарова, Е. И. Бореко, И. К. Моисеев, Н. И. Павлова, С. Н. Николаева, М.Н. Земцова, Г.В. Владыко // Химико-фармацевтический журнал. 2002. Том 36, № 1. С. 5-7.

14. Эльдерфилд Р. Гетероциклические соединения. Том 5 / пер с англ. под ред. Н. К. Кочеткова М.: Издательство иностранной литературы, 1961. 602 с.

15. Адамантилирование азолов 1,3-дегидроадамантаном. N-адамантилирование имидазолов 1,3-дегидроадамантаном / Г. М. Бутов, В. П. Мохов, Г. Ю. Паршин, О. А. Панюшкина // Журнал органической химии. 2009. Т. 45, Вып. U.C. 1736-1737.

16. Цупак Е.Б., Вихрянова И.В. Свободнорадикальное алкилдесульфирование бензимидазол-2-сульфокислоты // Химия гетероциклических соединений. 1984. № 12. С. 1695.

17. Синтез новых производных 1-адамантанкарбоновой кислоты / Е. А. Дикусар, Н. Г. Козлов, В. И. Поткин, А. П. Ювченко, Н. В. Ковганко // Журнал органической химии. 2004. Т. 40, Вып. 3. С. 376-381.

18. Regioselective adamantylation of N-unsubstituted Pyrazole Derivatives / P. Cabildo, R. M. Claramunt, I. Forfar, J. Elguero // Tetrahedron Letters. 1994.1. V. 35, N 1. P. 183-184.

19. Адамантилирование имидазолов и бензимидазола / Г. Ф. Раенко, Н. И. Коротких, Т. М. Пехтерева, О.П. Швайка // Журнал органической химии. 2001. Т. 37, Вып. 8. С. 1212-1216.

20. Sasaki Т., Usuki A., Ohno М. Synthesis of bridgehead Adamantane Derivatives using a Reagent having Trimethylsilil Group // Tetrahedron Letters. 1978. N 49. P. 4925-4928.

21. Sasaki Т., Usuki A., Ohno M. Synthesis of Adamantane Derivatives. 49. Substitution Reaction of 1-Adamantyl Chloride with Some Ttrimethylsilylated Unsaturated Compounds. // Journal of Organic Chemistry. 1980. V. 45. P. 3559-3564.

22. Зурабишвили Д. С., Ломидзе М. О., Самсония Ш. А. Синтез 5(6)-(1-адамантил)бензимидазолов // Химия гетероциклических соединений. 1997. № 12. С. 1646-1649.

23. Стабильные карбены. Синтез и свойства бензимидазол-2-илиденов / Н. И. Коротких, Г. Ф. Раенко, Т. М. Пехтерева, О. П. Швайка, А. Г. Каули, Дж. Н. Джонс // Журнал органической химии. 2006. Т. 42. Вып. 12. С. 1833-1843.

24. Arduengo A. J., Ill, Harlow R. L., Kline М. A Stable Crystalline Carbene // Journal of American Chemical Society. 1991. V. 113. P. 361-363.

25. Цыпин В. Г., Певзнер Е. Л., Голод Е. Л. Окислительное алкилирование азолов. VII. Адамантилирование азолов в условиях окислительного генерирования 1-адамантильных катионов // Журнал органической химии. 2001. Т. 37, Вып. 12. С. 1843-1847.

26. Адамантилазолы IV. Кислотно-катализируемое адамантилирование пиразолов / А. С. Гаврилов, Е. Л. Голод, В. В. Качала, Б. И. Уграк // Журнал органической химии. 2001. Т. 37, Вып. 12. С. 1822-1827.

27. Гаврилов А. С., Голод Е. Л. Адамантилазолы III. Кислотно-катализируемое адамантилирование нитроимидазолов // Журнал органической химии. 1999. Т. 35, Вып. 8. С. 1260-1261.

28. Адамантилирование азолов 1,3-дегидроадамантаном. Селективное N-адамантилирование пиразолов / Г. М. Бутов, В. П. Мохов, Г. Ю. Паршин, Б. А. Лысых, JI. Д. Конюшкин, С. И. Фирганг // Журнал органической химии. 2011. Т. 47, Вып. 1. С. 150-151.

29. Jefferson E.A., Warkentin J. Studies of Thermal Rearrangements of Methyl 3-Alkyl-3-methyl-3//-pyrazole-5-carboxylates. Concerted, Stepwise, and Unclassified Mechanisms // Journal of Organic Chemistry. 1994. V. 59. P. 455-462.

30. Климочкин Ю. H., Тилли Т. С., Моисеев. И. К. Адамантилирование ацетилацетона // Журнал органической химии. 1988. Т. 24, Вып. 8. С. 1780-1781.

31. Адамантилсодержащие фторированные 1,3-дикетоны / Г.М. Бутов, В.П. Мохов, Г. Ю. Паршин, Р. У. Купаев, С. А. Щевелев, И. Л. Далингер, И. А. Вацадзе // Журнал органической химии. 2008. Т. 44, Вып. 8. С. 1 Hill 74.

32. Alkylation of B-Diketones Through their Co (II), Co(III) and Zn (II) Complexes. 1-Bromoadamantane as Alkylating agent / A. Gonzalez, F. Guell, J. Marguet, M. Moreno-Manas // Tetrahedron Letters. 1985. V. 26, N 31. P. 3735-3738.

33. Коньков С. А., Моисеев И. К. Получение 1,3- и 1,4-дикетонов и кетоэфиров адамантанового ряда. Синтез гетероциклов на основе 1,3-дикетонов // Башкирский химический журнал. 2008. Т. 15, № 3. С. 106109.

34. Коньков С. А., Моисеев И. К. Синтез пиразолов и пиразолонов на основе 1,3- и 1,4-дикетонов адамантанового ряда // Журналорганической химии. 2009. Т. 45, Вып. 12. С. 1828-1831.

35. Макарова Н. В., Моисеев И. К., Земцова М. Н. Синтез и циклизация дикетонов адамантанового ряда // Журнал органической химии. 2001. Т. 37, Вып. 2. С. 269-272.

36. Бормашева К. М., Нечаева О. Н., Моисеев И. К. Реакция эфиров кетокарбоновых кислот адамантанового ряда с гидразином и фенилгидразином // Журнал органической химии. 2008. Т. 44, Вып. 12. С. 1786-1790.

37. Коньков С. А., Моисеев И. К. Синтез нитрозо- и аминопиразолов адамантанового ряда // Журнал органической химии. 2010. Т. 46, Вып. 5. С. 614-615.

38. Синтез 4-(1-адамантил)-3-полифторметил-1//-пиразолов / Г.М. Бутов,

39. B. П. Мохов, Г. Ю. Паршин, С. А. Щевелев, И. JI. Далингер, И. А. Вацадзе, Т. К. Шкинева // Журнал органической химии. 2010. Т. 46, Вып. 6. С. 1177-1179.

40. Степанов Ф. Н., Сидорова JI. И., Довгань Н. JI. Синтез и реакции (1-адамантил)ацетона // Журнал органической химии. 1972. Т. 8, Вып. 9.1. C. 1834-1837.

41. Макарова Н. В., Моисеев И. К., Земцова М. Н. Ацилирование СН-кислот хлорангидридами карбоновых кислот // Известия ВУЗов. Химия и химическая технология. 2009. Т. 52, Вып. 1. С. 3.

42. Stetter Н., Rauscher Е. Über Verbindungen mit Urotropin-Struktur, XIX. Zur Kenntnis des ß-Adamantil-(l).-ß-oxo-propionsäure-äthylesters // Chemische Berichte. 1960. Bd. 93. S. 2054-2057.

43. Verfahren zur Herstellung eines neuen Adamantans : пат. Швейцария : НКИ С 07 С 109/00, 12/25 / Ulrich D.H. №464895; заявл. 30.07.65 ; опубл. 31.12.68.

44. Preparation of hydrazinoadamantane Compounds : пат. США НКИ 260-563 / Telfer Т. L., Vithai S. В. №3719710; заявл. 20.09.68 ; опубл. 6.03.73.

45. Cabildo Р., Claramunt R. M., Elguero J. Sinthesis and Reactivity of New 1l-Adamantyl)pyrazoles // Journal of Heterocyclic Chemisrtry. 1984. V. 21. P. 249-251.

46. Дермугин В. С., Шведов В. И., Литвинов В. П. Гетериладамантаны. Сообщение 3. Синтез 3-(адамантил-1)-2-метил-3-хлорпропеналя и о-метилзамещённых гетериладамантанов на его основе // Известия Академии Наук СССР. Серия химическая. 1985. № 11. С. 2549-2554.

47. Sasaki Т., Eguchi S., Torn T. Synthesis of Adamantane Derivatives. III. Synthesis of Adamantane Heterocycles // Bulletin of the Chemical Society of Japan. 1969. V. 42. P. 1617-1621.

48. Степанов Ф. H., Исаев С. Д. Адамантан и его производные. XXV. Взаимодействие бромметилкетонов ряда адамантина с формамидом и анилином // Журнал органической химии. 1970. Т. 6, Вып. 6. С. 11951198.

49. Kuzmierkiewicz W., Saczewski F., Foks H. Syntheses and Biological Activities of 2-(Adamantylmethyl)benzimidazoles and imidazoles // Archiv der Pharmazie. 1986. V. 319. P. 830-834.

50. Швехгеймер Г. А., Кузмичева Л. К., Новиков С. С. Синтез и исследование свойств азолов и их производных. Сообщение 22. Синтезы на основе нитрила 1-адамантанкарбоновой кислоты // Известия Академии Наук СССР. Серия химическая. 1974. № 1. С. 144147.

51. Швехгеймер Г. А., Кузмичева Л. К. Синтез и исследование свойств азолов и их производных. XXX. Синтез гетероциклических соединений на основе динитрила адамантанкарбоновой-1,3 кислоты // Химия гетероциклических соединений. 1976. № 12. С. 1654-1657.

52. Ломидзе М. О., Зурабишвили Д. С., Самсония Ш. А. Новый способ получения 5(6)-(1-адамантил)бензимидазола // Химия гетероциклических соединений. 1994. № 6. С. 843-844.

53. Синтез и превращения 5(6)-(1-адамантил)бензимидазолов / Д. С. Зурабишвили, М. О. Ломидзе, Ш. А. Самсония, А. О. Весквет, У. Кацмайер // Химия гетероциклических соединений. 2008. № 8. С. 11721182.

54. Hirano К., Biju А. Т., Glorius F. Copper-Catalyzed Synthesis of 2-Unsubstituted, N-Substituted Benzimidazoles // Journal of Organic Chemistry. 2009. V. 74. P. 9570-9572.

55. Синтез нитрозо- и аминопроизводных N-ариламиноалкиладамантанов / Семиченко Е. С., Гомонова А. Л., Гаврилова Н. А., Субоч Г. А. // Журнал органической химии. 2008. Т. 44, Вып. 5. С. 659-664.

56. Синтезы органических препаратов. Т . 3 / пер. с англ. А. Ф. Платэ. под ред. Б. А. Казанского М.: Издательство иностранной литературы, 1952. 582 с.

57. Станкевичус А. П., Кост А. Н. Нитрозофенолы и продукты их перегруппировки. I. о-Цианкоричные кислоты // Журнал органической химии. 1970. Т. 6, Вып. 5. С. 1022-1026.

58. Фроленко Т. А., Гаврилова Н. А., Семиченко Е. С. Синтез замещенных нафтимидазолов : материалы 47-й междунар. науч. студен, конф. «Студент и научно-технический прогресс», 12-15 апр. 2009 г. Новосибирск, 2009. С. 63.

59. Синтез нафто1,2-б/.имидазолов, содержащих адамантильный фрагмент / Н. А. Гаврилова, Т. А. Фроленко, Е. С. Семиченко, Г. А. Субоч // Журнал органической химии. 2010. Т. 46, Вып. 5. С. 783-784.

60. Фроленко Т. А., Гаврилова Н. А., Семиченко Е. С. Синтез 3-(1-адаман-тил)алкил.-7-бром-37/-нафто[1,2-</]имидазолов : материалы 50-й междунар. науч. студен, конф. «Студент и научно-технический прогресс», 16-20 апр. 2011 г. Новосибирск, 2011. С. 74.

61. Adamantane and its derivates.VIII. Mass spectra of derivatives of Adamantane formed by substitution at C(i)./ Z. Dolejsek, S. Halo, V. Hanus, S. Lande // Collection of Czechoslovak Chemical Communications. 1966. N 2. P. 435-449.

62. Green A. L., Saville В. The reaction of oximes with isopropylmethylphosfonofluoridate // Journal of Organic Chemistry. 1956. P. 3887-3892.

63. The Н and С n.m.r. rules for the assignment of 1, 3- and 1, 5- disubstituted pyrazoles: a revision / M. Bruix, J. Mendoza, J. Elguero // Tetrahedron. 1987. V. 43. P. 4663-4668.

64. Finar I. L., Hurlock R. J. The skraup reaction with aminopyrazoles // Journal of the Chemical Society. 1958. P. 3259-3263.

65. Эмсли Дж., Финей Дж., Сатклиф JI. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса высокого разрешения Т. 1.- М.: Мир, 1968. С. 381.

66. Браун Д., Флойд А., Сейнзбери М. Спектроскопия органических веществ. М.: Мир, 1992. С. 103.

67. Гордон А., Форд Р. Спутник химика. М.: Мир, 1976. С. 310.

68. Преч Э., Бюльман Ф., Аффольтер К. Определение строения органических соединений. Таблицы спектральных данных.- М.: Мир; БИНОМ, 2006. 438 с.

69. Spectral Data for Structure Determination of Organic Compounds / E. Preth, T. Clerc, J. Seibl, W. Simon. Springer-Verlag, Berlin, Helderbtrg, New York, Tokyo. 1983. P. 275.

70. Семиколенов В. А. Современные подходы к приготовлению катализаторов «палладий на угле» // Успехи химии. 1992. Т. 61, Вып. 2. С. 320-331.

71. Lynch В. М., Hung Y-Y. Reactions of phenyl-substituted heteroctclic compounds V. Nitrations of 1,3- and 1,5-Diphenylpyrazoles // Canadian Journal of Chemistry. 1964. V. 42. P. 1605-1615.

72. Hurst T. D. The nitration of some phenyl-substituted N-heterocycles // Heterocycles. 1988. V. 27. N 2. P. 371-375.

73. Фойер Г. Химия нитро- и нитрозогрупп. Т. 1 / пер. с англ. под ред. С. С. Новикова. М.: Мир, 1972. 536 с. С. 196.

74. The Nitration of Brominated Pyrazoles in Aqueous Sulfuric Acid / K. Chang, M. R. Grimmett, D. D. Ward, R. T. Weawers // Australian Journal of Chemistry. 1979. V. 32, N 8. P. 1727-1734.

75. ГОСТ 14924-75. Каучук синтетический цис-бутадиеновый СКД. Технические условия.- М.: Изд-во стандартов, 1986. 15 с.

76. ГОСТ 19920.19-74. Каучуки синтетические стереорегулярные бутадиеновые. Методы определения вальцуемости, вязкости по МУНИ и способности к преждевременной вулканизации резиновых смесей-М.: Изд-во стандартов, 2000. 5 с.

77. ТУ 38.30313-2008. Каучуки синтетические бутадиен-нитрильные / Технические условия. 2008. 24 с.

78. ГОСТ 12535-84 Смеси резиновые: метод определения вулканизационных характеристик на вулкаметре,- М.: Изд-во стандартов, 1984. 13 с.

79. Реологические и вулканизационные свойства эластомерных композиций / И. А. Новаков и др.. М.: ИКЦ «Академкнига», 2006. 332 с.

80. Карякин Ю. В., Ангелов И. И. Чистые химические вещества.- М.: Химия, 1974. 408 с.

81. Вейганд К. Методы эксперимента в органической химии.- М.: Изд-во иностранной литературы, 1952. С. 293.