Синтез пространственно-затрудненных нитрозофенолов, реакции окисления и димеризации тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

На правах рукописи

□ОЗОВЭБТб

СЕМИН ИГОРЬ ВАЛЕРЬЕВИЧ

СИНТЕЗ ПРОСТРАНСТВЕННО-ЗАТРУДНЕННЫХ НИТРОЗОФЕНОЛОВ, РЕАКЦИИ ОКИСЛЕНИЯ И ДИМЕРИЗАЦИИ

02 00 03 — органическая химия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Красноярск - 2007

003069676

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

Научный руководитель доктор химических наук,

доцент Товбис Михаил Семенович

Официальные оппоненты доктор химических наук,

профессор Твердохлебов Владимир Павлович

кандидат химических наук,

доцент Барнаков Чингиз Николаевич

Ведущая организация

Институт химии и химической технологии СО РАН (г Красноярск)

Защита состоится 25 мая 2007 г в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д 212 253 02 при Сибирском государственном технологическом университете по адресу. 660049, г Красноярск, пр Мира, 82

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке СибГТУ Автореферат разослан <Д}> апреля 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета

~ —Фабинский П В

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Нитрозофенолы - это соединения, нашедшие широкое применение в различных отраслях производства, при получении красителей для цветной фотографии и жидких лазерных систем, современных лекарственных препаратов, в резиновой промышленности как ускорители вулканизации ряда каучуков Важное значение нитрозофенолы имеют в качестве полупродуктов в органическом синтезе, так как используются для перехода к соединениям других классов к бензохинонам, хинондиоксимам, гидрохинонам, аминофенолам, нитрофенолам и другим органическим соединениям

В последние годы разработан метод циклизации изонитрозо-Р-дикетонов с кетонами, который позволяет получать нитрозофенолы с самыми различными заместителями в кольце и имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными методами синтеза нитрозофенолов Однако далеко не все препаративные возможности этой реакции к настоящему времени изучены, кроме того, почти не исследованы химические и физико-химические свойства полностью замещенных нитрозофенолов Поэтому продолжение исследований в данной области представляется актуальным

Диссертационная работа выполнена в соответствии с госбюджетным планом научно-исследовательских работ Сибирского государственного технологического университета по теме «Синтез и свойства нитро-, нитрозо-и аминоароматических и гетероциклических соединений», № roc per 01200506507

Цель работы. Расширение препаративных возможностей реакции циклоароматизации изонитрозо-р-дикетонов с кетонами и изучение физико-химических свойств и строения получаемых нитрозофенолов Задачи исследования

• Получение новых нитрозофенолов по реакции циклоароматизации на основе диметилового эфира ацетондикарбоновой кислоты

• Изучение реакции окисления нитрозофенолов и синтез недоступных ранее нитрофенолов

• Исследование распада димерных пространственно-затрудненных нитрозофенолов в щелочной среде

• Изучение равновесия между димерНой и мономерной формами пространственно-затрудненных нитрозофенолов в среде органического растворителя

Научная новизна. Впервые получены полностью замещенные нитрозофенолы с метоксикарбонильными заместителями в кольце При окислении синтезированных нитрозофенолов пероксидом водорода в щелочной среде образуются недоступные ранее нитрофенолы с этоксикарбонильными и метоксикарбонильными заместителями в ядре С помощью ЯМР 'Н метода впервые обнаружено, что в среде органического растворителя существует равновесие между мономерной и димерной формами пространственно-затрудненных нитрозофенолов Установлено, что увеличение

стерических препятствий в молекулах нитрозофенолов увеличивает прочность димерной формы относительно мономерной

Практическая значимость Синтезирован ряд новых нитрозо- и нитрофенолов, которые могут стать ценными полупродуктами в органическом синтезе Запатентован удобный одностадийный метод синтеза алкилированных орото-нитрофенолов

Личный вклад автора заключался в планировании и проведении экспериментов по синтезу, в обработке полученных экспериментальных данных, в интерпретации данных ЯМР, УФ и Ж спектров

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на следующих конференциях 1 -м Международном форуме (6-й Международной конференции) "Актуальные проблемы современной науки" (Самара 2005 г), Всероссийской научно-практической конференции " Лесной-химический комплексы — проблемы и решения" (Красноярск, 2005 ), Международной конференции по органической химии "Органическая химия от Бутлерова и Бейльштейна до современности" (Санкт-Петербург 2006 ), IV Международной научной конференции "Химия, химическая технология и биотехнология на рубеже тысячелетий" (Томск, 2006) Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и студентов " Лесной-химический комплексы -проблемы и решения" (Красноярск, 2006)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 статьи в центральной печати и 7 статей в сборниках конференций различного уровня, получено положительное решение о выдаче патента

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, литературного обзора по теме исследования, двух глав обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов, списка цитируемой литературы и приложения Диссертация изложена на 108 страницах, содержит 21 схему, 17 рисунков, 8 таблиц Библиография насчитывает 118 наименований

Автор выражает искреннюю благодарность за помощь в проведении рентгеноструктурных исследовании д х н , профессору Кирику С Д, за помощь в исследованиях методами ЯМР 'Н и ,3С спектроскопии вне ИХХТ СО РАН, к х н Соколенка В А

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

В литературе имеется значительное число работ, посвященных различным реакциям получения нитрозофенолов Однако о получении нитрозофенолов по реакции циклоароматизации изонитрозо-ß-дикарбонильных соединений с диэтиловым эфиром ацетондикарбоновой кислоты до настоящего времени известно очень мало, а реакция с другими эфирами ацетондикарбоновой ь ислоты не проводилась вовсе

Поэтому в рамках настоящей работы синтезированы нитрозофенолы по реакции изонитрозо-Р-дикетонов с диэтиловым эфиром ацетондикарбоновой кислоты и диметиловым эфиром ацетондикарбоновой кислоты Все нитрозофенолы с двумя метоксикарбонильными группами в кольце и большая

часть нитрозофенолов с этоксикарбонильными заместителями получены впервые

В ходе изучения химических свойств этих соединений были проведены реакции окисления алкил-о/зто-нитрозофенолов, медных комплексов орто-нитрозофенолов, метиларилзамещенных иара-нитрозофенолов, а также метокси- и этоксикарбонилзамещенных иа/зы-нитрозофснолов При окислении последних получены недоступные ранее нитрофенолы

Нитрозофенолы с алкоксикарбонильными заместителями интересны в качестве объекта исследования тем, что для них, в отличие от всех известных нитрозофенолов, существовало предположение о димеризации Это необычное явление исследовано в настоящей работе.

В ходе исследования для доказательства строения продуктов реакций и изучения димеризации широко использовали данные ИК, ЯМР 'Н и 13С, УФ спектроскопии, рентгенографии

ПОЛУЧЕНИЕ НИТРОЗОФЕНОЛОВ СО СЛОЖНОЭФИРНЫМИ ГРУППАМИ В КОЛЬЦЕ.

Реакцию конденсации сложных эфиров ацетондикарбоновой кислоты с изонитрозо-Р-дикетонами осуществляли при комнатной температуре в среде спиртовой калиевой щелочи (Схема 1)

° он 9

« Я си оГ^

N04

кон снГ^^к

N0

В результате реакции был получен ряд нитрозофенолов, данные по синтезу которых приведены в табл 1

Таблица 1

Алкоксикарбонилзамещенные «-нитрозофенолы

9 ОН 9

п-о-С. 1 оо-в

N0

Соеди нение Я Я' Тпл, °С Выход % Уоо.см" Ус=о н-см'1 X, е (0,1 н ИаОН)

I СН3 СНз 120 45 1737 1669 630 нм, 68

II СН3 с6н5 106 40 1738 1686 640 нм, 40

III СНз и-ВгС6Н4 146 40 1738 1676 645 нм, 76

IV СНз и-С1С6Н4 145 40 1739 1673 645 нм, 80

V С2Н5 и-ВгС6Н4 130 46 1739 1692 645 нм, 70

* VI С2м3 СНз 106 51 1728 1673 630 нм, 56

* VII с2н5 с6н5 82 25 1731 1665 640 нм, 25

* VIII С2Н3 и-С1С6Н4 130 55 1735 1685 645 нм, 90

- Отмечены известные соединения, все остальные получены впервые

Приведенные в таблице 1 данные ИК спектров относятся к валентным колебаниям карбонильной группы, характерных для данных соединений На рис 1 приведен типичный ИК спектр для нитрозофенола VI

X

\и /

Рисунок 1 нитрозофенола

У/лепитЬея (ели)

ИК спектр 2,6-диэтоксикарбонил-3,5-диметил-4-

Мы полагаем, что диалкоксикарбонилзамещенные нитрозофенолы существуют в нитрозоформе в отличие от подавляющего большинства известных нитрозофенолов, которые находятся в форме хинонмонооксимного таутомера На наш взгляд, такая особенность нитрозофенолов со сложноэфирными группами обусловлена тем, что гидроксильная группа образует прочную внутримолекулярную водородную связь с одной из двух алкоксикарбонильных групп

Это и подтверждают ИК спектры (табл 1), в которых валентные колебания карбонильных групп дают две полосы поглощения одну в области 1670-1690 см 1 и вторую в области 1725-1740 см"1 Из литературных данных известно, что полоса поглощения карбонильной группы метилового эфира 5-нитрозосалициловой кислоты, в которой имеется прочная внутримолекулярная водородная связь (ВВС), имеет в ИК спектре частоту 1670 см В то же время для метилового эфира З-гидрокси-6-нитрозобензойной кислоты, в которой ВВС заведомо отсутствует, карбонильная группа дает в ИК спектре полосу с частотой 1730 см"1 Таким образом, данные ИК спектров подтверждают, что во всех синтезированных нитрозофенолах с двумя алкоксикарбонильными группами одна из них является свободной, а вторая связана прочной ВВС с гидроксильной группой Это косвенно доказывает, что нитрозофенолы I - VIII находятся в нитрозоформе

Для дополнительного подтверждения строения полученных нитрозофенолов были записаны ЯМР !Н и ЯМР С спектры в среде дейтерохлороформа Во всех спектрах ЯМР 'Н имеется сигнал метальной группы кольца в виде синглета с химсдвигом в области 2,5-3 м д , при наличии арильного заместителя мультиплет фенильных протонов в области 7-7,5 м д Сигнал метилыюй группы метоксикарбонила - синглет, химсдвиг в области 4 м д Этоксикарбонильная группа дает квартет протонов метильной группы в области 4-4,5 мд и триплет протонов метиленовой группы в области 0,9-1,5 м д В спектре ЯМР 13С имеются сигналы атомов углерода кольца и заместителей, близкие к расчетным значениям

Существование всех синтезированных нитрозофенолов в нитрозоформе подтверждается с помощью электронных спектров в видимой области В табл 1 приведены данные по поглощению в интервале длин волн 600-700 нм, характерному для п - л* перехода нитрозогруппы Большие значения коэффициента молярной экстинкции (е = 25-90) говорят о нахождении нитрозофенолов в нитрозоформе, так как обычные нитрозофенолы в основном

где R = СН3, С2Н5,

R= СН3, С6Н5, л-С1С6Н4, я-ВгС6Н

ц

NO

существуют в форме хиноноксимного таутомера и значение е для них составляет величину от 2 до 15

Помимо получения нитрозофенолов по реакции конденсации в среде спиртовой калиевой щелочи, мы провели синтез нитрозофенолов в более мягких условиях Для этого в качестве основания нами был использован основной цеолит Сэ-Р , на поверхности которого проводили конденсацию в среде абсолютного диэтилового эфира Несомненным достоинством применения цеолита Сб-(3 оказалась простота выделения полученного продукта Однако ценность этого метода несколько снижается из-за гораздо большей длительности 3-5 суток вместо 2-3 часов в аналогичной реакции с применением спиртовой щелочи

ОКИСЛЕНИЕ НИТРОЗОФЕНОЛОВ.

Одной из важнейших реакций нитрозофенолов является их способность окисляться в нитрофенолы На первый взгляд, эта реакция не имеет важного препаративного значения, поскольку большинство фенолов легко вступают в реакцию нитрования, образуя нитрофенолы Однако иногда фенолы с определенным набором заместителей получить сложно, а зачастую невозможно

Реакция циклизации изонитрозо-Р-дикарбонильных соединений с кетонами дает возможность получать нитрозофенолы с алкильными, арильными, гетерильными и сложноэфирными заместителями в кольце Фенолы с таким набором заместителей чаще всего недоступны Поэтому, синтезировав пространственно-затрудненные нитрозофенолы (табл 1), мы получили возможность перехода к соответствующим недоступным ранее нитрофенолам Получая по реакции циклизации, например, алкилированные срто-нитрозофенолы, можно перейти от них к соответствующим орто-нитрофенолам, при этом нет необходимости получать исходные алкилфенолы с алкильными группами в определенных положениях

На схеме показан путь синтеза алкил-орто-нитрофенолов без получения соответствующих алкилфенолов'

Я = Н, Я' = СНз, И. = СНз, Я' = Н

Таблица 2

One-pot синтез алкил-оряго-нитрофенолов

R R' Время циклизации, час Продукт циклизации Время окисле ния, час Продукт окисления 15% пероксидом водорода, 40°С Выход % ТплиС (Тпл лит)

Н Н 3 3,5-Диметил-2-нитрозо-фенол 2 3,5-Диметил-2-нитрофенол 80 66(66)

Н СН3 3 3,4,5-Триметил-2-нитрозофенол 2 3,4,5-Триметил-2-нитрофенол 39 87(87)

СН3 Н 3 3,5,6-Триметил-2-нитрозофенол 2 3,5,6-Триметил-2-нитрофенол 62 96(98)

Как видно из данных таблицы 2, циклизация с последующим окислением промежуточно образующихся нитрозофенолов прошла успешно Преимущества данной схемы синтеза очевидны Во-первых, нет необходимости получать 3,5-диметилфенол и триметилфенолы, что само по себе затруднительно Во-вторых, нет необходимости выделять промежуточные нитрозофенолы, т к и циклизация, и последующее окисление проводится в щелочной среде, т е реализуется вариант one-pot синтеза Конечные продукты - ортео-нитрофенолы легко отгоняются из реакционной массы с водяным паром По данному одностадийному методу синтеза алкил-о/дао-нитрофенол о в подана заявка на изобретение и получено положительное решение о выдаче патента

Известно, что по реакции Кронхейма легко можно получать некоторые устойчивые медные комплексы орто-нитрозофенолов Попытка окислить такие комплексы (схема 3) не удалась ни в аналогичных, ни в более жестких условиях Вероятно, ион меди при комплексообразовании настолько понижает электронную плотность на атоме азота нитрозогруппы, что окисление не идет

О

R = н-Cl, и-Br, л-СНз °

Следующим шагом в изучении окисления нитрозофенолов стала попытка окислить 3-метил-5-арил-4-нитрозофенолы 30% пероксидом водорода (схема 4) Ожидалось получить при 40°С в щелочной среде соответствующие нитрофенолы

О

он

Н3С М АгХ

ыон

X = и-Вг, П-С1, л-СНзО, Н

Н3С

N0

Аг-Х

2 (4) О

"Х-Аг С

ОН

Однако в спектре ЯМР Н выделенных продуктов окисления отсутствовал ожидаемый сигнал метальной группы кольца в области 2,5 м д В то же время было обнаружено наличие двух сигналов протонов ароматического кольца в виде дублетов в области 7,0-8,0 м д Это дало основания предполагать, что в процессе окисления произошло разрушение хиноидного кольца хиноноксима, таутомерного нитрозофенолу, и образовались соответствующие замещенные бензойные кислоты И действительно, ЯМР спектр заведомо синтезированных бензойных кислот с такими же заместителями полностью совпал со спектром продуктов окисления Таким образом, окисление идет не по пути а, по пути Ь (схема 4)

Исследование реакции окисления мы продолжили на нитрозофенолах, полученых из кетонов со сложноэфирными заместителями Эти нитрозофенолы подвергли окислению перекисью водорода в щелочной среде (схема 5) и, как и предполагалось, получили замещенные нитрофенолы на их основе

и

Таблица 3

Алкоксикарбонилзамещенные «ара-нитрофенолы

№ соединения я II' Т пл, °С Выход % УСю,СМ'1 У(>0 Н-, см'1

IX СНз СН3 127 33 1734 1670

X С2н5 СНз 72 20 1736 1634

XI СНз С6н5 87 18 1740 1688

XII с2н5 СбНз 108 18 1731 1661

XIII СНз Сбн40 106 45 1739 1682

XIV С2Н5 С6Н4С1 118 48 1737 1660

XV СН3 С6Н4ВГ 156 43 1737 1679

XVI С2Н5 СбН4Вг 142 45 1737 1678

Все нитрофенолы получены впервые В ИК спектрах, как и для соответствующих нитрозофенолов, четко видно две полосы поглощения, относящиеся к свободной алкоксикарбонильной группе (1730-1740 см"1) и к связанной прочной ВВС (в основном 1660-1680 см"1) В ЯМР 'Н спектре обнаруживаются сигналы протонов арильного заместителя, метильной группы кольца, метильной и этильной групп алкоксикарбонила и гидроксильной группы В УФ спектрах в водно-щелочном растворе имеется максимум поглощения нитрофенолят-аниона в области 395 нм с коэффициентом молярной экстинкции от 12000 до 18000 и отсутствует пик в видимой области в районе 630-650 нм, наблюдавшийся для анионов соответствующих нитрозофенолов

ИССЛЕДОВАНИЕ ЯВЛЕНИЯ ДИМЕРИЗАЦИИ ДЛЯ ЗАМЕЩЕННЫХ НИТРОЗОФЕНОЛОВ.

В более ранних исследованиях было замечено, что нитрозофенолы со сложноэфирными заместителями существуют только в нитрозоформе, это

наблюдение подтверждено и нашими данными (см выше) Это редкий случай, так как подавляющее большинство нитрозофенолов существуют в хиноноксимной форме Но самое необычное заключается в другом Для немногих известных нитрозофенолов, существующих в нитрозоформе, например, для нитрозосалициловой кислоты и ее эфиров, характерна темно-зеленая или синяя окраска кристаллов, обусловленная поглощением нитрозогруппы в длинноволновой области

Однако для синтезированных нами по реакции циклоароматизации нитрозофенолов с алкоксикарбонильными группами зеленая окраска кристаллов отсутствует все они представляют собой белые либо бледно-желтоватые кристаллы И только при растворении в водной щелочи наблюдается постепенное изменение окраски от оранжевой до ярко-зеленой

На основании изменений, происходящих в УФ спектрах для нитрозофенола VI, в предыдущих работах было предположено, что имеет место медленный распад калиевой соли димера (I) на две молекулы соли мономера (II) (схема 6)

I II

Для подтверждения этой версии мы исследовали нитрозофенолы методом ЯМР'Н спектроскопии в среде В20+К0Н На рис 2 приведен спектр соединения VI После растворения предполагаемого димера в 0,1н КОН в 020 получился раствор оранжевого цвета, который постоянно изменял окраску и за один час становился изумрудно-зеленым В ходе всего эксперимента неоднократно записывались ЯМР 'Н спектры Три из них показаны на рис 2

На приведенных спектрах четко видно, что через 5 минут после растворения сигнал метальной группы бензольного кольца предполагаемого димера 2,11 мд значительно превышает аналогичный сигнал метальной группы предполагаемого мономера 2,37 м д Но уже через 8 минут от начала эксперимента ситуация меняется на противоположную, а через один час сигнал димера вообще практически исчез, и в спектре наблюдается одиночный сигнал метальной группы мономера

Таким образом, нам впервые удалось зафиксировать сигналы метальной группы димера и мономера, а также измерить соотношение интенсивности сигналов метальной группы в мономере и димере, и построить кинетическую кривую увеличения концентрации мономера от времени (рис 3 а)

В тех случаях, когда мы выделяем после синтеза нитрозофенолы не в свободном виде, а в виде калиевых солей, высаживая их из щелочной реакционной среды абсолютным эфиром, все калиевые соли соединений I-VIII получаются в виде ярко-зеленых кристаллов ЯМР'Н спектры солей точно соответствуют спектрам мономерных нитрозофенолов, записанным в щелочной среде

I

JUL

а).

б).

в).-

Рисунок 2 - ЯМР 'Н спектры калиевой соли димера VI а) - через 5 минут, б) - через 8 минут, в) - через 1 час

Это наблюдение позволяет нам, записав УФ спектр соли нитрозофенола, считать его заведомо спектром мономерного нитрозофенолят-аниона Растворяя бесцветные кристаллы димерного нитрозофенола VI в водной

щелочи и замеряя оптическую плотность на длине волны максимума поглощения 395 нм, мы получили вторую кинетическую кривую (рис 3 б)

Дополнительное подтверждение димеризации нитрозофенолов в твердом состоянии мы получили, сравнивая ИК спектры соединений 1-УШ с литературными данными по димерным нитрозобензолам, в твердом виде представляющим собой азодиоксиды

Оказалось, что у всех известных транс-рутероь нитрозобензолов в ИК спектрах присутствует полоса поглощения в области от 1253 см"1 до 1299 см'1 Из данных таблицы 4 видно, что для всех синтезированных нами диалкоксикарбонилзамещенных нитрозофенолов в ИК спектре присутствует эта полоса, имеющая высокую интенсивность

Таблица 4

Валентные колебания тракс-димеров нитрозофенолов

Соединение I II III IV V VI VII VIII

Частота поглощения димера 1267 1270 1269 1270 1272 1262 1265 1269

Возникает вопрос почему синтезированные по реакции циклоароматизации нитрозофенолы 1-УШ в отличие от сотен известных нитрозофенолов димеризованы7

Одним лишь нахождением в нитрозофенольной форме димеризацию объяснить нельзя, поскольку известно существование нескольких пара-нитрозофенолов с ацильной или с алкоксикарбонильной группой в орто-положении к фенольному гидроксилу, которые также существуют в виде нитрозофенольного таутомера, однако они полностью мономерны

Наряду с этим известно, что стерические затруднения в молекулах замещенных нитрозобензолов увеличивают долю димера в растворах Поэтому мы предполагаем, что в наших полностью замещенных нитрозофенолах из-за стерических препятствий целиком нарушается сопряжение между гидроксилом и нитрозогруппой, вследствие чего и появляется такая аномалия в ряду нитрозофенолов, как димеризация молекул

Для экспериментального подтверждения такого вывода представлялось интересным провести подобное исследование и с нитрозофенолами, полученными по реакции циклизации с диметиловым эфиром ацетондикарбоновой кислоты

Кинетические кривые увеличения концентрации мономера нитрозофенола VI

0,9

а

о

г о х о

к с о ч

к я <а о о и ю

г

0,7

0,5

0,4

0,3

_1_

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 время в минутах

0 1

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 время в минутах

Рисунок 3 - а Кривая, построенная по данным ЯМР 'Н б Кривая, построенная по данным УФ спектра на

спектра длине волны 395 нм в 0,1 н растворе КОН

Как мы и предполагали, уменьшение стерических препятствий метоксикарбонильной группы по сравнению с этоксикарбонильной значительно ускорило переход димерных нитрозофенолов в мономерные на примере нитрозофенола I в щелочном растворе, который изменял цвет с оранжевого на зеленый всего за 7 минут вместо 1 часа для нитрозофенола VI Однако в связи с тем, что первое измерение из-за технических трудностей удается выполнить только через 5 минут после растворения, зафиксировать распад димера в мономер методом ЯМР 'Н спектроскопии в среде ГЬО+КОН нам не удалось В то же время с помощью метода УФ спектроскопии это превращение легко наблюдается

Для всех нитрозофенолов мы исследовали кинетику распада димера при 25° С спектрофотометрическим методом, получив константы скорости первого порядка (табл 5) При сравнении соединений с различными заместителями видно, что при увеличении стерических препятствий константы скорости значительно уменьшаются

Таблица 5

Константа скорости распада димерных и-нитрозофенолов

Соеди нение 1 II III IV V VI VII VIII

к с'1 16,8 6,1 14,2 9,3 3,6 1,8 1,7 5,4

г* 0,981 0,987 0,998 0,999 0,992 0,999 0,995 0,994

* - коэффициент линейной корреляции

Таким образом, мы экспериментально показали, что даже небольшое уменьшение объема заместителей приводит к существенному ускорению распада димера на мономерные нитрозофенолят-ионы

Следующим шагом стало исследование нитрозофенолов методом ЯМР 'Н в органическом растворителе - дейтерированном хлороформе (рис 4) Для диэтоксикарбонилзамещенного нитрозофенола VI при концентрации 0,5 моль/л мы обнаружили в спектре ЯМР 'Н только один сигнал метильной группы димера на 2,5 м д Но зато при разбавлении раствора в 4 раза в спектре появляется еще и второй сигнал метильной группы мономера, который при дальнейшем разбавлении увеличивался, а сигнал димера одновременно уменьшался При начальной концентрации 0,5 моль/л в спектре также можно было наблюдать одиночный сигнал гидроксигруппы димера в виде синглета в области 12 мд, который при дальнейшем разбавлении уменьшался и появлялся второй сигнал гидроксильной группы мономера в области 12,5 м д Интенсивность этого сигнала при разбавлении увеличивалась, а сигнал димера при большом разбавлении практически исчезал

\1/

/

(

и

(

ш

\\ /

/

¿¿к^д. . __-

Ш

12 3 4

Рисунок 4 - ЯМР 'Н спектры при уменьшении концентрации 2,6- диэтоксикарбонил-3,5-

СБСЬ

Полученные данные были сведены в таблицу 6, с их помощью нам удалось вычислить константу равновесия для соединения VI

Таблица 6

Соотношение мономерной и димерной форм нитрозофенола VI в дейтерохлороформе при различных концентрациях

№ опыта Концентрация общая моль/л Массовая доля мономера Концентрация мономера моль/л Концентрация димера моль/л кР

1 0,5 - - 0,5 -

2 0,25 - - 0,25 -

3 0,125 - - 0,125 -

4 0,0625 0,33 0,0206 0,0209 0,020

5 0,0312 0,41 0,0125 0,0092 0,017

6 0,0156 0,51 0,00796 0,00382 0,017

7 0,0078 0,60 0,00468 0,00156 0,014

8 0,0039 0,66 0,00257 0,000663 -

9 0,00195 0,72 0,00140 0,000273 -

К - [мономер ]2 р [димер ]

Отсюда Кр= 0,016 ± 0,004 при 25°С

Такое малое значение Кр говорит о том, что в растворе СОС1э преобладает димер и только в очень разбавленных растворах удается наблюдать сигнал мономерной формы

Для диметоксикарбонилзамещенных нитрозофенолов на примере соединения I мы получили аналогичную картину Однако в этом случае константа равновесия составила значительно большую величину 0,051 ± 0,01 при 25°С, что также говорит о меньшей устойчивости димера при снижении объема заместителя

На двух приведенных примерах мы впервые наблюдали для нитрозофенолов наличие равновесия между димерной и мономерной формами в среде органического растворителя Это явление для нитрозофенолов ранее не было известно

В спектре ЯМР 13С нам не удалось обнаружить сигналы мономера Это связано с тем, что для записи спектра ЯМР ПС необходимо создавать высокую концентрацию нитрозофенола, при которой весь он оказывается в форме димера

ВЫВОДЫ

1 Впервые получен ряд функционально замещенных пара-нитрозофенолов с метоксикарбонильными группами в кольце

2 Впервые исследовано окисление этокси- и метоксикарбонил-замещенных нитрозофенолов При окислении нитрозофенолов получены ранее не известные нитрофенолы Разработан и запатентован новый способ одностадийного получения алкил-орото-нитрофенолов из алифатических предшественников Установлено, что медные комплексы орото-нитрозофенолов в реакцию окисления не вступают из-за понижения электронной плотности на нитрозогруппе Показано, что окисление арилзамещенных нитрозофенолов приводит к образованию бензойных кислот, а не к арилнитрофенолам

3 Методами ЯМР *Н и УФ спектроскопии исследована кинетика реакции распада димерных нитрозофенолов со сложноэфирными заместителями на мономерные в щелочной среде, получены константы скорости первого порядка, возрастающие при уменьшении стерических препятствий в молекуле

4 Впервые показано, что в среде органического растворителя устанавливается равновесие между димерной и мономерной формой пространственно-затрудненных нитрозофенолов

5 Экспериментально подтверждено, что увеличение стерических препятствий в значительной степени влияет на димеризацию молекул нитрозофенолов, смещая равновесие в сторону димера Вычислены константы равновесия димер-мономер

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1 Семин, И В Исследование реакции деоксимирования хиноноксимов [Текст] /ИВ Семин, М С Товбис // Тез докл Всерос науч -практ конф «Лесной-химический комплексы - проблемы и решения» Красноярск, 2004 - С 258-261

2 Семин, И В Синтез метиларилзамещенных п-бензохинонов [Текст] /ИВ Семин // Тез докл I Междунар фор , VI Междунар конф «Актуальные проблемы современной науки» (Самара, 12-15сент2005 г) Самара, 2005 -С 82-84

3 Товбис, М С Реакция оксимирования и деоксимирования хинонмонооксимов [Текст] / М С Товбис, Г А Субоч, И В Семин, А В Голоунин // Изв вузов Химия и хим технол — 2005 — Т 48 № 8 — С 114-116

4 Товбис, М С Синтез нитрозофенолов конденсацией изонитрозо-р-дикетонов с кетонами [Текст] / М С Товбис, Г А Субоч, Н Ф Орловская, И В Семин, А В Голоунин // Изв вузов Химия и хим технол - 2005 -Т 48 № 8 - С 117-118

5 Семин, И В Окисление метиларил-замещенных нитрозофенолов пероксидом водорода [Текст] /ИВ Семин, В А Соколенко, М С Товбис // Тез докл Всерос науч -практ конф «Лесной-химический комплексы -проблемы и решения» Красноярск, 2005, т 1 -С 191-193

6 Семин, ИВ Синтез нитрофенолов окислением нитрозофенолов получаемых по реакции циклоароматизации [Текст] /ИВ Семин, М С Товбис, В А Соколенко // Тез докл Междунар конф по орг химии «Органическая химия от Бутлерова и Бейльштейна до современности» СПб, 2006,-С 342

7 Семин, ИВ Таутомерия и димеризация пространственно-затрудненных яара-нитрозофенолов [Текст] /ИВ Семин, М С Товбис, В А Соколенко // Тез докл Междунар конф по орг химии «Органическая химия от Бутлерова и Бейльштейна до современности» СПб , 2006, - С 702

8 Семин, И В Циклизация изонитрозо-р-дикетонов с активированными кетонами в присутствии основного цеолита Cs-P [Текст] /ИВ Семин, К П Волчо, М С Товбис // Тез докл IV Междунар науч конф «Химия, химическая технология и биотехнология на рубеже тысячелетий» Томск, 2006,-С 311-312

9 Семин, И В Синтез пара-нитрозофенолов со сложноэфирными группами с последующим окислением перекисью водорода [Текст] /ИВ Семин, Е А Чумаков, М С Товбис // Тез докл Всерос науч -практ конф «Лесной-химический комплексы - проблемы и решения» Красноярск, 2006 -ТЗ, -С 3-5

10 Семин, И В Димеризация пространственно-затрудненных пара-нитрозофенолов /ИВ Семин, М С Товбис, В А Соколенко // Журн орган химии -2007 -Т 43, - №4 -С 545-548

11 Положительное решение по заявке № 2006108092/04 МПК С 07 С 205/22 Способ получения алкил-орто-нитрофенолов /ИВ Семин, М С Товбис, В А Соколенко

Сдано в производство 19 04 07 Формат 60x84 1/16 Уел печ л 1,0 Изд №6-10 Заказ №2050 Тираж 100 экз

Редакционно-издателъский центр СибГТУ 660049, г Красноярск, пр Мира, 82

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. Литературный обзор.

1.1. Прямое нитрозирование фенолов.

1.2. Получение нитрозофенолов гидролизом нитрозоанилинов.

1.3. Получение нитрозофенолов по реакции оксимирования фенолов.

1.4. Получение нитрозофенолов окислительными методами.

1.5. Получение нитрозофенолов по методу циклоароматизации изонитрозо-Р-дикетонов с кетонам.

ГЛАВА II. Синтез и реакция окисления нитрозофенолов со сложноэфирными заместителями в кольце. 2.1. Получение нитрозофенолов со сложноэфирными заместителями в кольце.

2.2. Окисление нитрозофенолов.

ГЛАВА III. Исследование явления димеризации для замещенных нитрозофенолов.

3.1. Изучение поведения алкоксикарбонилзамещенных нитрозофенолов в твердом виде и щелочном растворе.

3.2. Исследование равновесия димер-мономер для алкоксикарбонилзамещенных нитрозофенолов в среде органического растворителя.

ГЛАВА IV. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

4.1. Получение исходных веществ.

4.2. Условия записи УФ, Ж и ЯМР спектров и рентгенограмм.

4.3. Реакции циклизации изонитрозосоединений с кетонами.

4.4. Окисление нитрозофенолов и получение замещенных нитрофенолов.

4.4.1. Окисление 0/?/яонитрозофенолов.

4.4.2. Окисление арилзамещенных ш/?о-нитрозофенолов.

4.4.3.0кисление диалкоксикарбонилзамещенных яя/?а-нитрозофенолов.

4.5. Кинетические измерения распада димерюованных нитрозофенолов на мономеры.

4.6. Рентгенографическое исследование димерного нитрозофенола. 95 ВЬГООДЫ.

Получение нитрозофенолов и «учение их свойств всегда привлекали внимание многих исследователей- Причина этому проста, нитрозофенолы используются во многих производственных процессах. Соединения данного класса применяют в качестве аналитических реагентов при определении ионов переходных металлов [1, С.280] и экетрагентов цветных металлов, в качестве ускорителей вулканизации каучука [2-6], в частности нитрозофенолы вулканизуют бутадиеновый каучук [7], проявляют свойства высокофункциональных ингибиторов [8], противостарителей в резинах [9,10], ингибиторов коррозии сталей [11,12]. п-Нитрозофенолы применяются для синтеза цианиновых красителей [13.], как вещества с антибактериальной активностью [14]. При всем этом, гораздо чаще нитрозофенолы используют как полупродукты для перехода к соединениям других классов: из них получают, например, орто-аминофенолы [15], лдрд-аминофенолы [16] и их производные [17], гидрохиноны [18], бензохиноны и хинондиоксимы [19], гетероциклические соединения [20,21]. Нитрозофенолы служат исходными соединениями для получения сернистых тиазиновых красителей, широко используемых при крашении тканей из хлопка; оксазиновых красителей, работающих в жидких лазерных системах [22, С.266]. Современные лекарственные препараты, такие, как панадол, тайленол, парацетамол, содержат в качестве основной лекарственной субстанции «-ацетиламинофенол, который синтезируют исходя из и-нитрозофенола [23, С.292], [24], [25].

При всей востребованности нитрозофенолов, вызывает удивление тот факт, что за последние десятилетия появилось совсем немного новых методов получения этих веществ. Классические методы синтеза - прямое нитрозирование фенолов, оксимирование хинонов и некоторые другие дают возможность с легкостью получать нитрозофенолы различного строения.

Однако казалось бы в простом методе нитрозирования фенолов одновременно кроется главная трудность получения нитрозофенола заданного строения. Для этого нужно иметь готовый фенол с набором заместителей в кольце. Особенно трудно получить исходный фенол с заместителями в положении 3, в положениях 3 и 5; в положениях 2,3 и 5 одновременно. Если же требуемые заместители сами имеют сложное строение - замещенный фенил, гетерил, сложноэфирный остаток, то такие фенолы зачастую получить просто невозможно.

Недавно появился принципиально иной метод синтеза нитрозофенолов, предусматривающий введение нитрозогруппы в алифатическое соединение - р-дикетон, при циклизации которого с кетонами в высокоосновных средах образуется искомый нитрозофенол. При этом набор заместителей в кольце определяется тем, какие заместители содержатся в молекулах исходных кетонов и (З-дикетонов. По данному методу синтезирован ряд нитрозофенолов, имеющих алкильные, арильные и сложноэфирные заместители в кольце. Однако свойства этих интересных продуктов были изучены очень мало. Кроме кислотно-основных, таутомерных свойств и предположения о димеризации, о поведении таких замещенных нитрозофенолов почти ничего не известно.

Поэтому в настоящей работе мы предприняли попытку расширить препаративные границы метода циклоароматизации, получив ряд ранее недоступных 2,6-диметоксикарбонилзамещенных нитрозофенолов. Изучили окисление нитрозофенолов различного строения, обнаружив при этом некоторые закономерности реакции и получив ряд новых нитрофенолов со сложноэфирными группами в кольце [26]. Реакцию образования и последующего окисления алкил-орто-нитрозофенолов удалось объединить в один процесс, создав вариант one-pot синтеза нитрофенолов, на который получено положительное решение о выдаче патента [27].

Однако самые интересные в теоретическом плане результаты были получены при исследовании димеризации пространственно-затрудненных нитрозофенолов [28].

Исследование различными методами физико-химических свойств нитрозофенолов, содержащих сложиоэфирные заместители в ядре дало возможность впервые зафиксировать в ЯМР 'Н спектре димерную форму нитрозофенола и ее распад на две мономерные молекулы в щелочной среде, впервые обнаружить равновесие между этими формами в нейтральном растворителе и вычислить константу данного равновесия.

Удалось экспериментально подтвердить увеличение прочности димера при увеличении стерических препятствий в молекулах нитрозофенолов; кинетические данные также показали, что при уменьшении препятствий скорость распада димера возрастает.

Всем этим, а также некоторым другим вопросам, связанным с получением и свойствами нитрозофенолов, посвящена настоящая работа, которая не только решает некоторые практические задачи, но и имеет теоретическое значение для органической химии.

Глаш) Литературный обзор 1.1. Прямее нитроз»рование фенолов

Несмотря на широкое йрименение нитрозофенолов в органическом синтезе, существует относительно небольшое количество способов их получения.

Так, один из методов - это прямое нитрозирование фенолов. Для его осуществления фенолы чаще всего нитрозируют азотистой кислотой в среде минеральной кислоты [29.С.397]. Нитрозируемые фенолы при этом обычно растворяют в водной щелочи, добавляют раствор нитрита натрия и выделяют азотистую кислоту, приливая по каплям разбавленную минеральную кислоту при охлаждении [29]. Таким образом нитрозируют простейшие орто- и ;ие/яа-замещенные фенолы, а- и (3-нафтолы. Данный метод по его техническому исполнению обычно называют обратным нитрозированием, хотя по своей сути оно является прямым. В этих условиях резорцин одновременно нитрозируется в 2- и 4- положения [30], а флороглюцин - в положения 2, 4 и 6 [31]. На схеме (1) приведена реакция нитрозирования фенолов.

ОН

ОН + ЫаМ02

I* №Х+Н20 (1)

N0

Несмотря на то, что нитрозирование фенолов нитритом натрия в среде серной кислоты известно еще с конца 19 века, до сих пор появляются работы, модифицирующие данный метод. Это, например, работы [32, 33], в которых для повышения выхода и чистоты нитрозофенола предлагают соблюдать соотношение фенол - гидроксид натрия - вода - нитрит натрия как 43 : 7,6

8,6 : 110 : 37,3- Разбавленную серную кислоту при этом добавляют за 2-3 часа при температуре -1°-2°С.

Существуют и такие модификации вышеприведенного метода нитрозирования, когда, например, вместо нитрита натрия применяют нитрит аммония [34]. В одной из недавних работ авторы получили оптимальный выход гс-нитрозофенола, обрабатывая фенол в среде уксусной кислоты нитритом натрия и серной кислотой [35]. Предлагается нитрозировать о-алкилфенолы новым агентом - этилсульфатом нитрозония [36], при этом авторы не наблюдали образования побочных продуктов.

Алкилфенолы удобнее нитрозировать нитритом натрия в спиртовом растворе из-за низкой растворимости этих соединений в водно-щелочной среде. Таким способом нитрозируют, например, тимол [37. С.378], растворяя его в смеси равных объемов спирта и соляной кислоты, или же в эквимолярной смеси уксусной и серной кислот [38]. В этих условиях нитрозировали фенол, о-крезол и тимол, получая ш/?а-нитрозопроизводные с 98 %-ной чистотой.

Значительно реже фенолы и нафтолы нитрозируют нитритами тяжелых металлов, например, азотистокислыми медью или алюминием [39. С.165]. Не исключено, что агентом нитрозирования в данных случаях может быть азотистая кислота, выделяющаяся при гидролизе этих солей.

В ряде случаев фенолы нитрозируют алкилнитритом в спиртовой щелочи. Так, резорцин в спиртовом растворе калиевой щелочи подвергается мононитрозированию в положение 4 [40]. Алкилнитриты позволяют получать нитрозофенолы не только в кислой среде, как это делается при использовании азотистой кислоты, но и в нейтральной и щелочной средах, а также дают возможность вести реакцию в среде органического растворителя. Гораздо реже для тех же целей применяют алкилтионитриты - И8КО [41].

При прямом нитрозировании фенолов предполагают механизм реакции, приведенный ниже (схема 2) [42].

И N0 1Ч0Н А

При реакции нитрозирования 2,6-дибромфенола-4-0 нитритом натрия в водном спирте наблюдали кинетический изотопный эффект (кн / к0 = 3,6). Это говорит о том, что стадия распада промежуточного нитрозогексадиенонового продукта являлась лимитирующей при прямом нитрозировании фенолов.

Следует отметить, что при реакциях прямого нитрозирования почти во всех случаях образуются пара-изомеры нитрозофенолов, то есть нитрозирование фенолов имеет «ара-специфический характер. Редким исключением являются случаи нитрозирования, когда нитрозогруппа вступает в орто- положение по отношению к гидроксильной группе. Такими исключениями являются л«-диалкиламинофенолы [43], а- и р-нафтолы [44,45. С. 104], а также резорцин. Образование орто- изомеров нитрозофенолов при занятом пара-положении в исходном феноле было все же отмечено при нитрозировании «ара-алкил фенолов алкилнитритом в спиртово-щелочном растворе [46], хотя нитрозирование «-крезола азотистой кислотой приводило лишь к 4-метил-2-нитрофенолу [47]. По-видимому, образующийся 4-метил-2-нитрозофенол легко окисляется избытком азотистой кислоты до нитропроизводного.

Проблему получения орто- изомеров нитрозофенолов решал в своих работах Кронхейм, нитрозируя фенолы с занятым «ара-положением азотистой кислотой в присутствии солей меди [48-50]. Реакция в таком исполнении идет доврльно медленно, в течение нескольких суток, по-видимому, из-за образования нитрозильных комплексов меди, которые и являются агентами нитрозирования [51]. Образующийся орто-нитрозофенол связывается в прочный медный комплекс (схема 3):

ШМ02+Си504

- ) I .1 Л< » ' сн3соон

3) 2 Я Я

Образование медного комплекса значительно снижает склонность получаемого нитрозофенола к окислению, поэтому появления нитросоединения в данном случае не происходит.

Значительно позже появился усовершенствованный метод, в котором в качестве сорастворителя в данной реакции авторы [52,53] применили этиленгликоль. Это позволило им вводить в реакцию Кронхейма фенолы с объемными трет-алкильными заместителями.

Если попытаться обобщить реакции прямого нитрозирования фенолов по технике проведения этого процесса, можно выделить несколько основных приемов:

- А. Нитрозирование путем добавления сильной кислоты к водно-щелочному раствору фенола с нитритом натрия. Такой метод применяют для самого фенола и его простейших алкильных производных, содержащих одну или две метальные группы и хорошо растворимых в ^водно-щелочной среде [30]. Конечный нитрозофенол выпадает из реакционной массы.

- Б. Нитрозирование фенолов в смеси спирта с минеральной кислотой нитритом натрия. По этому методу можно получать пара-нитрозофенолы с несколькими алкильными группами, например, содержащих в кольце метил и изопропил одновременно [38]. Фенол растворяют в спирте, добавляют кислоту, обычно соляную, реже серную и при охлаждении и перемешивании вносят в реакционную массу сухой нитрит натрия. Спирт используют этиловый или изопропиловый, иногда заменяя его на уксусную кислоту [35]. Продукт выпадает из смеси, его фильтруют, промывают водой и сушат.

- В. Нитрозирование феноле® непосредственно в ледяной уксусной кислоте путем добавления сухого нитрита натрия или калия. Так юитрозируют алкокси- и галогензамещенные фенолы [54], а также а- и 0-нафтолы. Для выделения продукта реакции смесь разбавляют водой, выпавший нитрозофенол фильтруют и сушат.

- Г. Нитрозирование фенолов алкилнитритом в спиртово-щелочном растворе [46]. Так нитрозируют в случаях, когда по каким-либо причинам недопустимо присутствие кислоты в реакционной массе, или, например, при нитрозировании резорцина, чтобы не допустить введения второй нитрозогруппы в молекулу, как это происходит в кислых средах.

- Д. Нитрозирование фенолов нитрозилсерной кислотой. Так нитрозируют малореакционноспособные орто- и л*£/яа-замещенные галогенфенолы [55, 56]. По этому способу сначала готовят нитрозилсерную кислоту, растворяя при нагревании сухой нитрит натрия в концентрированной серной кислоте. Галогенфенол вносят в нитрозилсерную кислоту при температуре ниже 20°С, по окончании реакции массу выливают в толченый лед.

- Е. Нитрозирование ядрд-замещенных фенолов в присутствии солей меди по методу Кронхейма. По этому методу [48], галогенфенол растворяют в уксусной кислоте, добавляют воду и ацетат натрия для поддержания рН от 4 до 5, после чего прибавляют нитрит натрия и сульфат меди. Через несколько дней выкристаллизовывается медный комплекс соответствующего ортонитрозофенола.

Совершенно особый случай в реакциях нитрозирования фенолов представляет собой нитрозодеметаллирование, при котором замещению на нитрозогруппу подвергается не атом водорода, а какая-либо металлсодержащая группировка. Обычно нитрозодеметаллирование проводят для соедяшивй, которые невозможно нитрозировать традиционными способами: например, это бензол и его гомологи: толуол, ксилолы [57. С.50]. Усяешио нитрозируются элементоорганические соединения, содержащие в бензольном кольце 81, Бп, РЬ, Т1, БЬ, Ав, Р. По-видимому, причиной успешного протекания этой реакции является гораздо большая реакционная способность связей углерод - металл по сравнению со связями углерод - водород.

Для фенолов, учитывая легкость протекания реакций электрофильного замещения, использование подобного способа актуально лишь для селективного проведения синтеза. Так, если необходимо направить реакцию в сторону образования о/иио-изомера, пользуются нижеприведенным способом (схема 4):

По этому методу получают меркурированные фенолы, которые затем подвергают нитрозированию [46]. В таком случае нитрозогруппа вступает в ароматическое кольцо, в орто-положение к гидроксильной группе, замещая ион ртути. Нитрозирующим агентом при этом может служить нитрит натрия в уксусной кислоте [46], либо нитрозилхлорид [58]. В последнем случае ртуть уходит в виде галогенидоацетата, если нитрозировали п-меркурацетатфенол. Образовавшийся ртутный комплекс ортоя',яг = сн3>вг, с1,сн3; сн3,сн3; 1-с4н9, н; вг,сн3; сн3,с1 нитрозофенола разрушают минеральной кислотой, экстрагируя свободный нитрозофенол подходящим органическим растворителем.

Иногда нитрозофенол ы образуются в природе в самых неожиданных местах. Недавно эти соединения обнаружены в озерах Антарктиды, где вода слабощелочная и содержит много растворенных нитритов [59] Предполагается, что здесь имеет место фотохимическое нитрозирование природных фенолов под действием солнечного света.

Подводя итоги обзора методов прямог© нитрозирования фенолов, следует отметить, что приведенные методы позволяют легко получать п-нитрозофенол и его простейшие алкилпроизводные, а также 4-нитрозо-2(3)галогенфенолы и их гомологи, 4-нитрозо-2(3)алкоксифенолы. Легко нитрозируются а- и р-нафтолы, салициловая кислота и некоторые другие представители фенолов. В случаях, когда иара-положение в фенолах занято, удается синтезировать ряд о/?шыштрозофенолов.

Вообще, препаративные возможности методов прямого нитрозирования ограничиваются имеющимся кругом, фенолов с набором заместителей в ядре; получить более сложные молекулы фенолов, например, производные дифенила, терфенила с заместителями в разных ароматических ядрах представляет собой сложную или даже неразрешимую задачу, так же как не получают фенолы с гетерильными заместителями или с набором из четырех групп в положениях 2,3,5,6 из которых можно было бы получать нитрозопроизводные.

выводы

1. Впервые получен ряд функционально замещенных пара-нитрозофенолов с метоксикарбонильными группами в кольце.

2. Впервые исследовано окисление этокси- и метоксикарбонил-замещенных нитрозофенолов. При окислении нитрозофенолов получены ранее не известные нитрофенолы. Разработан и запатентован новый способ одностадийного получения алкил-ор/ио-нитрофенолов из алифатических предшественников. Установлено, что медные комплексы ор/ионитрозофенолов в реакцию окисления не вступают из-за понижения электронной плотности на нитрозогруппе. Показано, что окисление арилзамещенных нитрозофенолов приводит к образованию бензойных кислот, а не к арилнитрофенолам.

3. Методами ЯМР 'Н и УФ спектроскопии исследована кинетика реакции распада димерных нитрозофенолов со сложноэфирными заместителями на мономерные в щелочной среде, получены константы скорости первого порядка, возрастающие при уменьшении стерических препятствий в молекуле.

4. Впервые показано, что в среде органического растворителя устанавливается равновесие между димерной и мономерной формой пространственно-затрудненных нитрозофенолов.

5. Экспериментально подтверждено, что увеличение стерических препятствий в значительной степени влияет на димеризацию молекул нитрозофенолов, смещая равновесие в сторону димера. Вычислены константы равновесия димер-мономер.

1. Коренман, И. М. Органические реагенты в неорганическом анализе / И. М. Коренман. М.: Химия, 1980. - 448 с.

2. Сахарова, Е. В. Исследование процесса взаимодействия нитрозофенолов с полиизопреном / Е. В. Сахарова, Е. Э. Потапов, И. А. Туторский // ТрудыМиТХТ.-М., 1975.-Т. 5,вып. 1.-С. 81-85.

3. А.с. 478836 СССР, С 08 С 11/34. Резиновая смесь на основе ненасыщенного каучука / Д. Б. Богуславский и др. // Бюл. изобретений. -1975. -№28.

4. Lautenschlaeger, F. К. Observation on the crossliking of natural rubber wiht nitrosophenols and diisocyanates / F. K. Lautenschlaeger, M. Myhre // Rubber Chem. Technol. -1974. Vol. 47, № 1. - P. 100-117.

5. A.c. 507604 СССР, МКИ С 08 L 11/00. Резиновая смесь / И. П. Черенюк и др. // Бюл. изобретений. -1976. № 26.

6. Пат. 1.950.053 Великобритания, С 08 С. Crosslinking rubber / С. Baker, D. Barnard, M. R. Porter // Chem.Abstr. -1970. Vol. 74. - P. 4471:

7. Ключников, О. P. Вулканизация ненасыщенных каучуков мононитрозо-аренами / О. Р. Ключников, Р. Я. Дебердеев, А. А. Берлин. // Докл. физ. химии (отд. физхимии секции ДАН). 2004. - Т. 398, вып. 1. - С. 199202.

8. Process for preparation of highr functional polymeriration-inhibitar / J. K. Lee, Repub. Kong, Kae Taeho Kongbo // Chem. Abstr. 2005. - Vol. 142. -P. 113711.

9. Chemistry and technology of rubber bound and related novee antioxidants / M. E. Cain et al. // Rubber Chem. Technol. - 1972. - Vol. 45, № 1. - P. 204-221.

10. Пат. 2.017.909 Великобритания, С 07 С. Aromatic nitroso compounds for treating natural rubber latex / Natural Rubber Producers Research Association. // Chem. Abstr. 1971. - Vol. 75. - P. 77961.

11. Коток, Jl. А. Полярографическое определение п-хинонмонооксима и п-хинондиоксима в промышленных реакционных средах / Л. А. Коток, Н.

12. H. Федорова, В. Д. Безуглый // Завод, лаборатория. 1970. - Т. 36. - С. 1328-1329.

13. Passivating effect of organic oxidants on iron in neutral and weakly acid solutions. 1. C-Nitroso compounds and quinones / G. Reinhard, M. Fisher, W. Forker // Werkst. korros. 1973. - Bd. 24 (10). - S. 863-866.

14. Dues and Pigments / Y. Duan et al. // Chem. Abstr. 2004. - Vol. 60 (3). -P. 205-214.

15. Jacquet, J. Biological effects of nitroso derivatives / J. Jacquet, С. H. Huynh, P. Boutibonnes // C. R. Acad. Sci. D. 1974. - Vol. 278 (16). - P. 20532054.

16. Sargent, M. V. Reaction of some 1,4- bensoquinone monooximes with methanolic hydrogen chloride / M. V. Sargent // J. Chem. Soc. Perkin. Trans.1.-1982.-№4.-P. 1095-1098.

17. A.c. 536167 СССР, МКИ С 07 С 91/44. Способ получения п-аминофенолов / И. А. Абрамов и др. // Бюл. изобретений. 1976. -№13.

18. Пат. 2202219 Великобритания, С 07 С. p-Aminophenol and р-aminophenetole from p-nitrosophenol / A. Girantet, M. Gominet // Chem. Abstr. 1972. - Vol. 77. - P. 126226.

19. Пат. 3.683.034 США, С 07 С 260/620. Substituted hydroquinones / W. Doering, W. Farrissey, F. Frulla // Chem. Abstr. 1972. - Vol. 77. - P. 114031.

20. Реакция оксимирования и деоксимирования хинонмонооксимов / М. С.

21. Товбис и др. // Изв. вузов. Химия и хим. технол. 2005. - Т. 48, № 8. -С. 114-116.

22. Lalor, F. J. Intramolecular oxime-acyl attack: routes to 1,2,4- triazine 4-oxides and 1,2,3- triazoles / F. J. Lalor, F. L. Scott // J. Chem. Soc. 1969. — P. 1034-1043.

23. Беляев, Е. Ю. Синтез 3-аминобензо-1,2,4-триазин-4-оксидов / Е. Ю. Беляев, JI. М. Горностаев, В. А. Левданский // Химия гетероген. соед. -1975. Т. 9, № 11. - С. 1571-1572.

24. Степанов, Б. И. Введение в химию и технологию органических красителей / Б. И. Степанов. М.: Химия, 1984. - 592 с.

25. Мелентьева, Г. А. Фармацевтическая химия. Т. 1. / Г. А. Мелентьева. -Изд. 2-е. М.: Медицина, 1976. - 826 с.

26. Study of synthesis of paracetamolum / Y. Guan et al. // Guangdong Gongue Daxue Xuebao. 1997. - Vol. 14, № 2. - P. 39-42 ; Chem. Abstr. - 1998. -Vol. 129.-P. 62904.

27. Different practicalapproaches to synthesire paracetamol from indigenous sources / Z. Iqbal et al. // Pakistan Journal of Science. 2003. - Vol. 55 (1-2).-P. 29-33.

28. Положительное решение по заявке № 2006108092/04 МПК С 07 С 205/22. Способ получения алкил-орто-нитрофенолов / И. В. Сёмин, М. С. Товбис, В. А. Соколенко.

29. Сёмин, И. В. Димеризация пространственно-затрудненных пара-нитрозофенолов / И. В. Сёмин, М. С. Товбис, В. А. Соколенко // Журн. орган, химии. 2007. - Т. 43, - № 4. - С. 545-548.

30. Вейганд-Хильгетаг. Методы эксперимента в органической химии. М.: Химия, 1968.-944 с.

31. Orndorff, W. R. Dinitrosoresorcinol / W. R. Orndorff, M. L. Nichols // J. Amer. Chem. Soc. 1923. - Vol. 45. - P. 1536-1539.

32. Freund, H.-E. Explosion bei der Herstellung von Trinitrosophloroglucin / H.-E. Freund // Angew. Chem. 1961. - Bd. 73. - S. 433.

33. Пат. R0108558 Румыния. Preparation of 4-nitrosophenol by back nitrosation method / M. Chiga, L. S. Harles, F. Angbeiuta // Chem. Abstr. 1994. - Vol. 132.-P. 222338.

34. Пат. R0108864 Румыния. Process for the preparation of 4-nitrosophenol / N. Badicioiu // Chem. Abstr. 1994.-Vol. 132.-P. 236871.

35. Пат. 2350867 ФРГ, С 07 С. Nrtrosation and diazotization with ammonium nitrite solutions / W. J. Wassen // Chem. Abstr. 1974. - Vol. 81. - P. 13250.

36. Li, J. Synthesis of p-nitrosophenol / J. Li // Guangzhou Huagong. 1996. -Vol. 24, №2.-P. 34-36.

37. Нитрозирование ароматических соединений этилсульфатом нитрозония / Н. В. Зык и др. // Изв. РАН. Сер. хим. 1999. - Т. 3. - С. 510-513.

38. Синтезы органических препаратов. Сб. 1. М. : Госиздатинлит, 1949. -604 с.

39. Пат. 2077635 Франция, С 07 С. Nitrosophenols / Н. Pascal, J. Vaganay, J. Dubar // Chem.Abstr. 1972. - Vol. 77. - P. 61559.

40. Ворожцов, H. H. Основы синтеза промежуточных продуктов и красителей / Н. Н. Ворожцов. М.: ГОСНИТИ, 1955. - 839 с.

41. Henrich, F. Ueber die Constitution des Mononitrosoresorcins / F. Henrich // Chem. Ber. 1902. - Bd. 35. - S. 4191-4195.

42. Kim, Y. H. Organic synthesis using organosulfur-nitrites and organosulfur / Y. H. Kim // Phosphorus, sulfur and silicon and the related elements. 1993. - Vol. 74, № 1-4. - P. 249-260.

43. Ibne-Rasa, К. M. The mechanism of nitrosodecarboxylation of 3,5-dibrome-4-hidroxybenzoic acid and nitrosodeprotonation of 2,6-dibromophenol / K. M. Ibne-Rasa // J. Amer. Chem. Soc. 1962. - Vol. 84. - P. 4962-4969.

44. Mohlau, R. Ueber Oxazinfarbstoffe / R. Mohlau // Chem. Ber. 1892. - Bd. 25.-S. 1059-1066.

45. Henriques, R. Zur Darstellung der Nitrosonaphtole / R. Henriques, M. Ilinsky // Chem. Ber. 1885. - Bd. 18. - S. 704-706.

46. Лабораторное руководство по химии промежуточных продуктов и красителей / В. М. Родионов, Б. М. Богословский, А. М. Федорова. М.: Госхимиздат, 1948. - 212 с.

47. Беляев, Е. Ю. Строение и свойства нитрозосоединений. Синтез солей онитрозофенолов и нитрозоариламинов / Е. Ю. Беляев, JI. М. Горностаев, С. В. Петрова // Журн. орган, химии. 1975. - Т. И, вып. 9. - С. 19311934.

48. Hodgson, Н. Н. The nitrosation of phenols. Part XIX. The three cresols and their methyl ethers. Some semicarbazide reactions / H. H. Hodgson, E. A. C. Crouch // J. Chem. Soc. 1943. - P. 221-223.

49. Cronheim, G. O-Nitrosophenols. I. The typical properties of o-nitrosophenoland its inner complex metal salts / G. Cronheim // J. Org. Chem. 1947. -Vol. 12.-P. 1-6.

50. Cronheim, G. O-Nitrosophenols. II. New substituted o-nitrosophenols and characteristic properties of there inner complexes metal salts / G. Cronheim // J. Org. Chem. 1947. - Vol. 12. - P. 7-19.

51. Cronheim, G. O-Nitrosophenols. III. Some additional characteristics of substituted o-nitrosophenols / G. Cronheim // J. Org. Chem. 1947. - Vol. 12.-P. 20-29.

52. Влияние солей меди на реакцию нитрозирования фенола / В. И. Трубникова и др. // Журн. орган, химии. 1977. - Т. 13, вып. 7. - С. 1435-1439.

53. Тарнопольский, Ю. И. Синтез устойчивых алкил-о-нитрозофенолов / Ю. И. Тарнопольский, Я. И. Шпинель, JI. И. Денисович // Журн. орган, химии. 1976. - Т. 12, вып. 5. - С. 1124-1125.

54. Тарнопольский, Ю. И. Экстракция меди алкил-орто-нитрозофенолами / Ю. И. Тарнопольский, Я. И. Шпинель, В. Ф. Борбат // Журн. неорган, химии. 1977. -Т. 22, вып. 4. - С. 1031-1033.

55. Hodgson, H. H. The absorption spectra of some substituted nitrosobenzenes. Evidence for the mesomeric effect / H. H. Hodgson // J. Chem. Soc. 1939. -P. 1808-1809.

56. Hodgson, H. H. The nitrosation of phenols. Part XVI. m-Fluorophenol. A new redindophenol / H. H. Hodgson // J. Chem. Soc. 1939. - P. 1405-1408.

57. Беляев, E. Ю. Ароматические нитрозосоединения / E. Ю. Беляев, Б. В. Гидаспов. СПб.: Теза, 1996. - 208 с.

58. Grdenic, D. Nitrosocompounds by reaction of organomercurials with nitrosylchloride / D. Grdenic, V. Vrdoljak, B. Korpar-Colig // Croat. Chem. Acta. 1996. - Vol. 69, № 4. - P. 1361-1366.

59. Phenol photonitration and photonitrosation upon Nitrite Photolysis in basis solution / D. Vione et al. // International of Environmental Analytical Chemistry. 2004. - Vol. 84 (6-7). - P. 493-504.

60. Baeyer, A. Ueber die Einwirkung der salpetrigen Säure auf Dimethylanilin undber Nitrosophenol / A. Baeyer, H. Caro // Chem. Ber. 1874. - Bd. 7. - S. 963-968.

61. Boon, W. R. Respiratory stimulants. Part 1. Fully-substituted ureas derived from aw-alkylenediamines // J. Chem. Soc. -1947. P. 307-318.

62. A.C. 1114673 СССР, С 07 С 81/05, С 07 D 295/02. Способ совместного получения морфолина и п-нитрозофенола / М. Ю. Могилевский и др. // Бюл. изобретений. -1984. № 35.

63. Губен, И. Методы органической химии : т. 4, вып. 1, кн. 1. / И. Губен. -М.: Госхимиздат, 1949. 770 с.

64. Goldschmidt, Н. Ueber die Nitrosophenole / Н. Goldschmidt // Chem. Ber. -1884.-Bd. 17.-S. 213-217.

65. Goldschmidt, H. Ueber die Nitrosophenole / H. Goldschmidt, H. Schmid // Chem. Ber. 1884. - Bd. 17. - S. 2060-2065.

66. Woskressensky, A. Ueber die Zusammensetzung der Chinasaure / A. Woskressensky // Lieb. Ann. 1838. - Bd. 27. - S. 257-269.

67. Kehrmann, F. Ueber das Dioxim des Thymochinons / F. Kehrmann, J. Messinger // Chem. Ber. 1890. - Bd. 23. - S. 3557-3564.

68. Vaughan, W. R. The effect of alkyl groups on 4-nitro- and 4- nitroso- phenols / W. R. Vaughan, G. K. Finch // J. Org. Chem. 1956. - Vol. 21, № 11. - P. 1201-1210.

69. Губен-Вейль. Методы органической химии. Т. 2 / Губен-Вейль. М. : Химия, 1967. - 1032 с.

70. Kehrmann, F. Ueber die Isomeric der beiden Benzoyläther und Methyläther des Clorchinon-meta-oxims / F. Kehrmann // Chem. Ber. 1894. - Bd. 27. -S. 217-219.

71. Kehrmann, F. Ueber den Einfluss der Gegenwart von Halogen-Atomek und

72. Alkylresten im Benzol-kern auf die Isonotroso-Gruppe / F. Kehrmann // Chem. Ber. 1888. - Bd. 21. - S. 3315-3321.

73. Hantzsch, A. Constitution der Chlor- und Bromanilsäure / A. Hantzsch, K. Zur. Schniter II Chem. Ber. 1887. - Bd. 20. - S. 2279-2282.

74. Baudisch, O. Über o-Nitroso-Phenol / O. Baudisch, N. Karzeff // Chem. Ber.1912.-Bd. 45.-S. 1164-1171.

75. Maruyama, K. Studies on the Baudisch reaction. I. The synthesis of o-nitrosophenols / K. Maruyama, I. Tanimoto, R. Goto // J. Org. Chem. 1967. -Vol. 32.-P. 2516-2521.

76. Tanimoto, I. Baudisch reaction. Copper (II) hydroxylamine complex / I. Tanimoto // Bull. Chem. Soc. Japan. - 1970. - Vol. 43, № 1. - P. 139-142.

77. Tanimoto, I. Baudisch reaction. III. Possible intermediate in the reaction /1. Tanimoto // Bull. Chem. Soc. Japan. 1970. - Vol. 43, № 4. - P. 1182-1185.

78. Maruyama, К. Studies on the Baudiseh reaction. IV. The reaction mechanism / K. Maruyama, I. Tanimoto // Bull. Chem. Soc. Japan. 1971. - Vol. 44. - P. 3120-3123.

79. Baudiseh, 0. Preparation of o-nitrosophenol from benzene or other aromatic hydrocarbons at room temperature / O. Baudiseh // J. Amer. Chem. Soc. -1*41. -Vol. 63, №2.-P. 622.

80. Бусев, А. И. Синтез новых органических реагентов для неорганического анализа / А. И. Бусев. М. : МГУ, 1972. - 245 с.

81. Исследование реакции образования нитрозофенолов путем ароматизации изонитрозо-Р-дикарбонильных соединений с кетонами под действием алкоголятов металлов / Е. Ю. Беляев и др. // Журн. орган, химии. -1977. Т. 13,вып. 11.-С. 2307-2311.

82. Беляев, Е. Ю. Синтез нитрозофенолов циклизацией изонитрозо-р-дикарбонильных соединений с кетонами / Е. Ю. Беляев, М. С. Товбис, А.

83. B. Ельцов // Журн. орган, химии. 1978. - Т. 14, вып. 11. - С. 2375-2380.

84. Изучение реакции циклизации изонитрозо-р-дикарбонильных соединенийс кетонами под действием алкоголятов щелочных металлов / Е. Ю. Беляев и др. // Журн. орган, химии. 1982. - Т. 18, вып. 7. - С. 14891495.

85. А.С. №897768 СССР, МКИ С 07 С 81/05. Способ получения диарилзамещенных п-нитрозофенолов / Е. Ю. Беляев и др. // Бюл. изобретений. 1982. - № 2.

86. Синтез нитрозофенолов конденсацией изонитрозо-р-дикетонов скетонами / М. С. Товбис и др. // Изв. вузов. Химия и хим. технол. -2005.-Т. 48,№8.-С. 117-118.

87. Bordwell, F. G. Equilibrium acidities of carbon acids. II. Hydrocarbon indicators. Phenyacetilene and others carbon acids in the 20-27 pK region / F.

88. G. Bordwell, W. S. Matthews // J. Amer. Chem. Soc. 1974. - Vol. 96, № 4. -P. 1214-1216.

89. Гаммет, JI. Основы физической органической химии / JI. Гаммет. М.:1. Мир, 1972.-536 с.

90. Uffmann, Н. Stereoisomerie und Tautomeric von 1,4-Benzochinonoximen /

91. H. Uffinann // Z. Naturforschg. -1967. Bd. 22. - P. 491 -502.

92. Norris, R. K. Tautomerism and syn-anti isomerism in the p-nitrosophenol-p-benzoquinone monoxime system / R. K. Norris, S. Sternhell // Tetrahedron Letters. 1967. -№ 2. - P. 97-101.

93. Tautomeric equilibria, H-bonding and я-electron delocaliration in o-nitrosophenol. A B3LYP/6-311 + G (2df,2p) / Т. M. Racrynska et al. // Journal of Physical Organic Chemistry. 2005. - Vol. 18, № 8. - P. 892-897.

94. Взаимодействие некоторых терпеноидов с СН-кислотами в присутствии основного цеолита Cs-|3 / К. П. Волчо и др. // Журн. орган, химии. -2004. Т. 40, Вып. 5. - С. 691-700.

95. Травень, В. Ф. Органическая химия : учебник для вузов : в 2 т. / В. Ф. Травень. М.: ИКЦ «Академ-книга», 2005. - Т. 2. - 582 с.

96. Milburn R.M. J.Am. // Chem. Soc. 1955. - Vol. 77, № 8. - P. 2064-2067.

97. Hubneretal.//LiebigsAnnalen.- 1881.-Bd.210.-S. 384.

98. Schmidt E., Fischer H. // Ber. -1920. Vol. 53. -1529.

99. Ярополова, E. А. Парофазное С-метилирование фенолов на гетерогенных катализаторах / Е. А. Ярополова, О. В. Иванова, JI. Ф. Коржова // Башкир, хим. журн. 1995. - Т. 2, № 1. - С. 11-29.

100. А.с. 726082 СССР, МКИ С 07 С 81/05. Способ получения нитрозофенолов / Е. Ю. Беляев и др. // Бюл. изобретений. 1980. - № 13.

101. Travagli, G. Preparazione del nitrophenol / G. Travagli // Atti accad. sci. Ferrara Vol. 27,3 pp. - S. 1949-1950.

102. Gowenlock, В. G. Geometrical isomerism of dimeric nitrosomethane / B. G. Gowenlock, J. Trotman //J. Chem. Soc. Î9S5. - № 12. - P. 4190-4196.

103. Фойер, Г. Химия нитро- и нитрозогруяп / Г. Фойер. М. : Мир, 1972. -536 с.

104. Dietrich, H. The crystal structure of the trans-dimer of nitrosobutane / H. Dietrich, D. C. Hodgkin // J. Chem. Soc. 1961. - P. 3686-3690.

105. Bamberger, E. Oxydation aliphatischer Basen vom tipusc-NH2 ! E. Bamberger, R. Seligman // Chem. Ber. 1903. - Bd. 36. -S. 685-700.

106. Keussler, V. Spectroscopic investigations of nitrosocompounds. III. The dissociation energy of nitroso dimers / V. Keussler, W. Luttke // Z. Electrochem. 1959. - Bd. 63. - S. 614-623.

107. Swartz, J. R. Nature of aliphatic c-nitrosocompounds. I. Study of the rate of dissociation of the aliphatic c-nitroso dimer in various solvents / J. R. Swartz // J. Amer. Chem. Soc. 1957. - Vol. 79, № 16. - P. 4353-4355.

108. Nakamoto, K. Spectroscopic study of the monomer and the dimer in nitrosobenzene derivatives / K. Nakamoto, R. E. Rundle // J. Amer. Chem. Soc. 1956. - Vol. 78, № 6. - P. 1113-1118.

109. Studies on nitroso compounds. II. Dimerisation of 4-substituted 2, 6-dichloronitrosobenzenes. An equilibrium controlled by the resonance effect of param substituents / R. R. Holmes et al. // J. Org. Chem. 1965. - Vol. 30. -P. 3837-3840.

110. Synthesis and properties of aromatic nitroso compounds / W. J. Mijs et al. // Ree. trav. chim. 1958. - Vol. 77. - P. 746-752.

111. Holmes, R. R. Reduction potential and effect of ortho substituents on dimerisation of aromatic nitroso compounds / R. R. Holmes // J. Org. Chem. -1964. Vol. 29. - P. 3076-3078.

112. Smith, P. A. S. Open chain nitrogen compounds / P. A. S. Smith. New-York : W.A. Benjamin, 1965. - Vol. 2.-531 p.

113. Кислотно-основные свойства пространственно-затрудненных n-нитрозофенолов / М. С. Товбис и др. // Журн. орган, химии. 1979. - Т. 15, вып. 2. - С. 356-360.

114. Синтезы органических препаратов. М. : Издатинлит, 1952. - Т. 3. -581 с.

115. Powell, S. G. A study of the condensation between aliphatic esters and ketones / S. G. Powell, К. M. Seymour // J. Amer. Chem. Soc. 1931. - Vol. 53, №3.-P. 1049-1051.

116. Ортнер, Jl. Практикум по органической химии / JI. Ортнер, J1. Рейхель. -М.: Гостехиздат, 1931. 237 с.

117. Walker, Н. G. Acetoacetylation of aromatic compounds by boron fluoride to form B-diketones. Failure with boron and aluminum chlorides / H. G. Walker,i

118. J. J. Sanderson, C. R. Hauser // J. Amer. Chem. Soc. 1953. - Vol. 75, № 16. -P. 4109-4110.

119. Вейганд, К. Методы эксперимента в органической химии : т. 2 / К. Вейганд. М.: Издатинлит, 1952. - 397 с.

120. Wolff, L. Ueber Diazoanhydride / L. Wolff// Lieb. Ann. 1902. - Bd. 325. -S. 129-195.