Синтез, стереостроение и свойства фурановых производных псевдотиогидантоина и тиобарбитуровой кислоты тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

РГ6 од

Краснодарский^ Ордена Трудового Красного Знамени " ^по^'л и^т "е х н и ч е с к и й институт

На правах рукописи

АБДО АБДЕЛЬ-ВАХАБ

СИНТЕЗ, СТЕРЕОСТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА ФУРАНОВЫХ ПРОИЗВОДНЫХ ПСЕВДОТИОГИДАНТОИНА И ТИОБАРБИТУРОВОИ КИСЛОТЫ

огсххоз - срган^еская яв^

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических нах-к

КРАСНОДАР - 1993

ордена Трудового Красного Знаме-

Научные руководители:

доктор химических наук, профессор ШЬНЕВИЧ Е Г. кандидат химических наук, ст. науч. .сотрудник КРАПИВИН Г. Д.

Официальные оппоненты:

доктор химических наук,

про(£ессор

ЮШЩШ ЕЕ

доктор химических наук,

профессор

ЗШИШНШ ЕЕ

Ведущая организация: Научно-исследовательский•институт

физико-органической химии РоетоЕекого-на-Дону госуниверситета

Защита диссертации состоится 22 июня 1993т. в 14 час. на заседании Специализированного совета К 063.40.01 при Краснодарском политехническом институте по адресу: г. Краснодар, ул. Красная, 135, ауд. 174.

С диссертацией южно ознакомиться в научно-технической библиотеке НПИ (ухМэсковская, 2).

Отгывы на-автореферат просим присылать по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2.

Автореферат разослан "_"_ 1993 г.

Ученый секретарь

специализированного совета, кандидат химических наук,

старший научный сотрудник

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Одной из задач, поставленной перед хксI- . ческой наукой и промышленностью, является создание новых высоко эффективных лекарственных препаратов, мзлотоксичных химических

ерЭДОТЕ ЗЕСЦ1ТЫ рЭСТвНИЙ II СОЗДЗНИ8 НОВЫХ фИЗИОЛОГИЧ9СКИ ЕКТПВНЫХ

Ееществ для медицины, сельского хозяйства, красителей для легкой промышленности и др. В середине 60-х годов были шервыэ получены производные 2~иминотиазолидин-4-онсв> и 2-тиобэртубитуроЕай кислоты, среди которых найдены Еещэствэ, обладающие очень высокой антимикробной активностью. Это пссдувало толчком интенсивного развития исследований в. области синтеза различных фурилтиазелоз и фурилпиримидонов. Полнены, содержащие на концах сопряженной цепи замещенные фуранозые 2-имш-;огиззслидкн-4-она или 2-тиобэрбнтуро-зый гетероциклы, весьма перспективны для использования в рззлнч-ных областях современной техники. Однако развитие работ в этой области сдергивается из-за отсутствия простых и доступных методов их синтеза. В связи с эти?,! получение к исследование свойств замещенных фурфурилидбшгеевдотиопщантокнз и 2-тнобарбктурсвой нисло-ты является актуальной задачей. Эти соединения таж;е представляют интерес с точки зрения общей проблемы взаимного влияния атомов и атомных групп в органических молекулах.

Диссертационная работа является разделом теш 2.22.001 (госрегистрация к 01920016552) "Новые синтетические методы получения фурановых соединений и продуктов трансформации фурзногсго кольца как направление развития методологии тонкого органического синтеза, создания новых биологичзски активных соединений и химических реактивов", выполняемой Краснодарским' политехнически институтом по РНТП "Тонкий органический синтез" в 1991-95 гг.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Разработать простые и эффективные методы получения потенциально биологически активных фурановых производных-3-иминотиззодидин-4-она и 2-тиобзрбитуровсй кислоты из доступны?: исходных соединений, исследовать их физико-химические свойства, стереостроение молекул, установить зависимость мехду строением этих соединений и спектральными свойствами. Провести поиск веществ с полезными свойствами и определить пути их возмозяого практического применения.

НОЧНАЯ НОВИЗНА. Получен и изучен новый класс гетероциклических (поли)еновых соединений - замещению Фурфурилиден-2-кгиЕо-

тназолидаанЬ-сЕЫ! и замещенные фурфурилидзн-2-тисбзрбитуровой КИСЛОТЫ, СОД9р2Е!31Э СОПрЯХЭБШЭ ДЕиЙНЫв СВЯЗИ М52'ДУ ГЭТВрОЦИКЛа-

ка. Изучен механизм взаимодействия фурановых альдегидов с 2-иш- < нотиазолиднн-^-снами и 2-тисбзрбитуровсй кислотой. Показано, что в обоих случаях механизм реакции списывается кинетическим уравне-13181,! второго порядка. В случае псевдотисгидантоина лимитирухщей стадией является, возмокко, образование промежуточного ко;дьлекса фуранового альдегида о катализатором (ионом пиперидиния). Лпжте-ругсщэй стадией • реакции ©уранового альдегидд с тиобарбитуровой кислотой является взаимодействие альдегида с анионом тиобарбиту-роЕой кислоты. Методами ПМР и молекулярной механики установлено строение 5-(фурфурпляден-2)~1,3~тйззолид!щ-4-оксЕ, молекулы которых имеют г-з-транс-фэрыу. Методом П?ЛР показано, что молекула фурфурилидентиобарбитуровых кислот икеот в-цис-конфигурзцию. Про-, дукты взаимодействия 5-н, ^диалкыамкофурзн-г ,4-дикЕрбзльдэгидз с псэвдотиогидантоинсм К' тнсбарбитуровой кислотой ТЕККЗ ЕМЭВТ различное стерзостроение: нервно существуют в г-Б-трзнс-г'-Е'-цис форме, вторыэ - е в-цис-в'-транс-фзрме.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Разработаны достаточно простые методики проведения конденсации фураяовых альдегидов с псевдотиоги-

тгоитпт-гопад ттл\гзтэл ггсгтлггпто ттптх иопЛ^'/лггтг>*.*лг"Т'тг л»т"юо1г гтпттииоох. ггтгатттгЕ^Фгт

зцилировзннкз по иминогруше к обеспечиващае хорошую .чистоту по-Предложенные методики проведения реакций фу-рановкх альдегидов с тиобарбитуровой кислотой обеспечивает не -только Еысокуа чистоту, но & достаточно высокие еыходы продуктов.

Б настоящей работе синтезировано 45 ноекх химических соединений, охарактеризованных с помощьв УФ, ИК и Ш? спектрОЕ. Большая часть из синтезированных соединений испытана на -различные гида биологической активности.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Отдельные результаты работы, доложены на Всесоюзном совещании "Кислородсодержащие гетероциклы" (г.Краснодар,' 19Э0 Г.)

ПУБЛИКАЦИИ. По результатам диссертации опубликованы ' дае статьи в меквузоЕском сборнике "Хииая и технология фураноЕых соединений", издаваемом Краснодарским политехническим институтом.

I. Взаимодействие б-звмепденных фурановых альдегидов с псевдотиогэдантоинсм и тиобарбитуровой кислотой

В данной работе проведено сопоставительное исследование реакций взаимодействия одних н тех же альдегидов фуранового ряда (5-ззмещенных фурфуралов, фурилзкралеиноЕ и фуран-2,4-дакарбаль-дегидов) с различающаяся по СЕоей активности СН-кислотами: заведомо слабой СК-кислотой - псевдотиогидантоином (ПТГ, 2-1?ли-но-1,З-тиазолидин-4-оном) - и достаточно сильной тиобарбитуровой кислотой (ТБК, 4,6-диоксо-1,3-диазин-2-тионом). Наряду с реакционной способностью проводилось сопоставление стереостроения продуктов конденсации на основании изучения га спектральных характеристик.

Установлено, что ПТГ и ТЕК вступают е реакции с фурзноЕыки альдегидам! в разных условиях.

Псевдотиогидантоин весьма слабо рзстворим в такта, часто используемых для конденсации растворителях, как спирты, но хороио раствор!"* е карбоковых кислотах и воде. Поэтому изучено несколько вариантов конденсации, где в качестве растворителя использована вода, карбоновые кислота: уксусная и мурзвьинзя. Установлено, что только в горячей уксусной кислоте и в присутствии пиперидина реакция приводит к образованию 2-ташо-5-(5-К-2-фурфурилэден)-тиа-золидин-4-онов (соединения Х).

здесь и далее: а 8 = Н, б Е = СНд, в й = Вг, г Н = «Г, ■Д Я = Ш2, 8 Н = Н(СНз)2, в Н = ЩС^СН^О, 3 И = Н(СП2)5 Б' = Н, И' = СОСЕ3, И' = СНО

При. проведении этой реакции в смеси уксусной кислоты и ацэ-тангидрида получен ряд производных 2-ацетилимшютиазолидин-4-она (соединения 2), т.е. одновременно с конденсацией происходят аце-тилирование иминогругшы. В смеси муравьиной кислоты и уксусного ангидрида из реакционной смэси выделены только 2-фар?,шлиминопро-изводные то есть эта смесь выступает не только в качестве кон-

денсирущзй, ко и б качестве ^сряащрущей среда. Продукты конденсации ео всех трех вариантах получаются с невысоким выходом (25-40%), однако этг г&ходы почти вдвое превышают выходы продуктов конденсации з реакции с бенззлъдегидами.

Продукты конденсации (0урфтришд9НТЕазолпдин-4-ош) 1-3 выделяются яри охлаждении рэакшгонной смзси в виде кристаллов, разлагающихся баз плавления при нагревании , о чем свидетельствуют данные даЗферзнцкапьно-терютеского анализа. При нагреваши до температур 200...350°0 потеря веса вещества (раглоабниэ) происходит без перехода в другое (гадкое) фазовое состояние. Сам ае процесс разложения сопровождается выделением достаточно большого количества тепла.

Налрогиз, реакция конденсации о-зекещэйзнк производных фур-i фурола с 2-ткобарбптуровой кислотой легко проходит в этаноле с достаточно высокими выходами продуктов (70...802). При проведении гтой реакции катализатор не требуется.', ' Получен-

еыэ соодгаения _4_ - представляв? собой кристаллы, кэ

имеющие четкой температура плавления, разлагающиеся при нагревании.

Соединения 1-4 представляет собой ярке окрасенныэ вещества различных оттенкоЕ (аелтне, оранжевые, красные), растворимые в уксусной кислоте и ДМ5А, ко нерастворимые в воде.

В ПК спектрах кристаллических образцов веществ JC_ наблюдается одна полоса поглощения в области валентных колебаний карбонильной группы, а для ацилпрованных' производных 2. 3 - дез полосы поглощения аыздных карбонильных групп, причем полоса е области 1625... 1670 см--1 принадлежит карбонильной группе тиазолидкнозо~го цикла, а более высокочастотная - экзоциклической амидной группе. В Ж спектрах соединенийсодержится дублет полос поглощения валентных колебаний карбонильных груш е. области 1600...1700 см--1, присущих р-дикарбонильным соединениям.

Электронные спектры зтанолышх растворов соединений 1-3 имеют три полосы поглощения 217...220, 251...287, 365...403 нм. В УФ спектрах диоксаноЕых. растЕоров веществ _4_ наблюдаются два максимума поглощения. Перзый, в области 220...300 нм, относится к i-i:* электронным переходам тиоимидаэй группы диазинового кольца. Второй максимум поглощения в области 360... 500 нм,

характеризует ic-% сопрянешш всей системы молекулы.

Заместители в 5-полокэнни фуранового кольца соединений 1-4 влияют кэ только на положение, ко и на характер длинноволновой полосы поглощения. У соединений с заместителями, не шпри не-поделенных электронных пар (НЭП) на атомэ, непосредственно связанном с фуражшым циклом, или имеющие "малоподвижные" НЭП на атоме, непосредственно связанном с фурановым циклом (соединения "первой" группы, R = н, снз, Hal, К02), наблюдаются широкие полосы длинноволнового поглощения (рис I.a). Эти полосы претерпевают полояительную сольватохромига при изменении полярности растворителя. Все это характерно для соединений, у которых возбужденное состояние после поглощения кванта электромагнитного излучения более полярно и оно лучше осльватируетсял чем основное.

Рис. I. Типичные полосы длинноволнового поглощения сооди-нений "первой" (а) и "второй" (б) групп

У соединений с заместителями, имеющими "легкоподвикную" НЭП нв атоме, непосредственно связанном с фурановым циклом (например, даалкилгминогруппа) - соединения "второй" группы, полосы длинноволнового поглощения узкие '0>-\/2 ~ 1200с:.Г1), асимметричные; в ряде случаев на одной яз ветвей кривой имеется перегиб (флексия) в виде плеча (рис.1.6), связанный с колебательным 0-1 переходом. Последний, как и первый 0-0' переход, поляризован вдоль цепи сопряжения. Сама полоса претерпевает отрицательную сольватохромив (т.е. гипсохромно смещается с • увеличением полярности растворителя). Такое поглощение характерно для соединений, основное состояние которых более полярно, чем возоувдэнное. То есть, соединения "первой" группы в основном состоянии имеют структуру поляризованной, но не.ионизированной системы сопрянзния, а в возбувденном -более полярную структуру с разделением зарядов (соответственно А

I

'Атах.нк.

-Д-тзх.йМ.

ели В).

о

Н

©

я

н

о

А

В

Няпрогиз, для соединений "второй" грушщ основное состояние более полярно и имеет структуру близкую к ионизированным формам А или В, в то время, как возбукденноэ - мэнве полярно.

Наиболее интересная информация с точки зрения исследования стереостроения соединений 1-4 получена из спектров ПМР. В принципе соединения 1-3 могут существовать в четырех различных формах (г-б-цис- и транс-.и Е-б-цкс- и транс-), а соединения _4_ - в двух (в-цис- и транс-). Наличие одного набора сигналов в спектрах ГЕй5 и отсутствие изменений в спектрах при нагревании и охлаждении образцов свидетельствует о существовании лишь одной из четырех возможных форм для соединений 1-3 и одной из двух возможных форм для соединений _4_. '

Положение сигналов 3-Н, 4-Н и а-Н протонов в спектрах соединений 1-3 позволяет сделать предположение, что эти соединения существуют в г-в-транс-конфигурации. Для подтверждения этого предположения проведены расчеты энергий напряжения для всех четырех возможных стереоформ методом молекулярной механики.

Согласно полученным результатам (табл.1) именно г-в-транс-форма имеет наименьшии стерическую и общую энергии. Возможно, имеющийся в этой стереоформе внутримолекулярный о...Б контакт способен стабилизировать эту конфигурацию (рис.-2).

4.68-6,86 5.10-6.03 5.41-6.58 7.12-7.75

= 0.7-0.8

Таблица I

Значения сосгавляггци! ?,?.! знергии стереоизомерных форм 5-(фурфурилиден-2)-I,З-тлазслидин-4-она (* 1а)

Вида энергий, ТГЬ."П ТТ/*1ГЛ ттт_ Стереоформа

Е,а-цис Е,з-трзнс г,з-ЦИС г,з-транс

Растяквнке связей 15.36. 11.25 10.47 6.53

ТТЪгЬгт»#с>тта хт ТТЛО ^уи^.иии,!!«! £ 1 19.71 17.91 Т7 •зп А. 1 а ми Т^ 9П

Перекгестнкэ взаимодействия (рзстяке-ние связей - деформа- тггтс тгпттг>т> > -0.16 -0.16 -0.13 -0.15

Фр"ППт*Г\ТГШтс5 ОттГ\_ А. \_/ Н ¿^.хГ*^ иии^и ни действия 10.03 -6.61 -7.07 -5.58

БандерЕальсоЕЫ ТЭ п ОТГ? »О ТТС>,?*Г1ГГ,?5т''0 ГО. 53 0.94 1.01 0.44

Д*Е0ЛЬ-ДИГОЛЬНЫЗ взаимодействия -15.То -14.46 -15.03 -14.78

Теплота образования 13.446 ТЕ • 8.731

Энергия напряжения тд ссч хи<иии 14.545 13.715 о ват

Рис. 2. Проекция пространственной модели молекулы соедевкя Га по данным ШХ

В спектрах ПМР веществ наблюдаются сигналы протонов фура-нового цикла (5,5...7,5 м.д.), метанового протона (б,5...7.О ы.д.) и протонов групп NH пиримидднового кольца (10,0...II,О м.д.). Причем, сигнал 3-Н протона фуранового цикла смещен в слабое поле (по сравнению, например, со спектрами соответствующих производных ШТ) на С,8... 1,0 м.д. Такое положение сигнала 3-Н протона характерно для спектров фурфурилидендиоксандионов, для которых методом ПМР и PGA доказано наличие контакта 0...Н, что приводит к парамагнитному смещению сигнала соответствующего протона. Очевидно, фурфуршшдентиобарбитуровые кислоты, как ближайшие аналоги фурфурилидендиоксандионов, имеют такую же, как и последние, s-цис-конформацию, которая и объясняет аномальное местоположение сигнала 3-Н протона фуранового кольца.

Подтверждением этого является наличие региоселективпого спин-спинового взаимодействия мэзду олефиновым а-Н и фурановым 4-Н протонами, которое наблюдается в спектрах соединений _4_ (дальнее спин-спиновоэ. взаимодействие через Wg-образную систему связей а-Н и 4-Н протонами в s-цис-форме).

2. Взаимодействие фурилакролеинов с псевдотиогидантоином и тиобарбитуровой кислотой

Реакции фурилакролеинов с псевдотиогидантоином и тиобарбитуровой кислотой протекают в тех ке условиях, что и реакция с производными фурфурола. Продукты конденсации 5-8 выделяются из ре-

акцкошой смеси при оглавдэнии в вида окрашенных кристаллов различного цвета.

В ИК спектрах полиеновых соединений 5-8 содержатся. кроме полос г"0=0 и г'П-н, еще и полосы поглощения валентных колебаний олефиновых групп в области 1580-1650 си-1.

В УФ спектрах растворов веществ 5-8 наблщается два макси-глума поглощения: первый в области 270...315 ш относится к локализованным электронншд переходам тиазолиданового или, соответственно, пиршадинового колец и второй, в области 380...480 нм, характеризует переход всей системы сопряжения молекулы.

Спектры ПМР соединений 5-8 имеют отличительную особенность, в сравнении, например, с аналогичная: производными 2,2-диме-тил-1,3-диоксан-4,6-диоыа, заклшащуюся в том, что три олефиновых протона (а-Н, р-Н и т-К) в данном случае не образуют сильно связанную спиновую систему АБХ. Вместо этого в спектрах наблюдаются Рт>а АВ—птгг«т>гда.ит гтаге.'пвита я тто п-иаст ипттг'.тпитя .Т =0,

Анализ спин-спинового взаимодействия протонов соединений 5 -7_позволяет' предположить, что эти соединения существуют в Е-в-цис-гв-трансформе, так как во всех спектрах соединений зтого ряда наблюдается сверхдальнее региоселекгивное спан-спиновое взаимодействие между 7-Н и 4-Н протонам!. Такое взаимодействие имеет место только при да-образном расположении связей мезду этими ядрами, которое в свои очередь возможно только в Е-в-вдс-е-траЕс-фэр-ме.

Напротив5 ни в одном изспеет,рсв соединений такое дальнее спш-сшшовсе взаимодействие не наблюдается, следовательно, можно предполагать, что производные тиобарбитуровой кислоты 8. существу-

Ты£= 10,5-13,5 14,0-15,0 О

0,6 - 0,7

12,5-15,0 12,3-14.5

ш=о о

5 -7

8

ют в з-транс-Б•-трансформе.

3. Взаимодействие 5-м,и-диалкш1аш1Нофуран-2,4-дикарбаль-дегидов с псевдотыогидантоинсм и тиобарбитуровой кислотой

Реакции 5-и,ы-диалкиламшю-2,4-фурандаальдегидов с псевдоти-огидбнтокном и тиобарбитуровой кислотой протекают в тех же условиях, что описаны еышэ для моноальдегидов. Выходы соединений 9 -П_составляют 25...30%, соединений 12 - 60...708.

Полученные соединения 9-12 весьма плохо растворимы в боль-. шинстЕе растворителей (особенно производные 12) и лишь в ДМСО и ДМФА можно получить их растворы низкой (менее 1%) концентрации.

ИК спектры соединений 9-11. как и спектры описанных выше продуктов взаимодействия с моноальдэгвдаш, содержат дублет полос валентных колебаний аыидвых карбонильных групп тиазолидиновых фрагментов в области 1620 - 1690 см-1. В случае ацилщгаванных производных 10 и П в ИК спектрах появляется еще одна интенсивная полоса е более высокочастотной области (1665 - 1750 см-1), видимо, соответствующая валентным колебаниям г>0=0 ацетильных ели формальных групп. В Ш спектрах соединений 12 наблюдается лишь одна интенсивная полоса поглощения в области 1620... 1710'см-1, принадлежащая валентным колебаниям змидных карбонильных групп.

В спектрах ПМР соединений 9 - II имеется характерный'набор трех синглетнкх сигналов, отвечающих трем олефакоЕЫм протонам а-Н, а'-К и 3-й. Отметим, что сигналы а-Н к а'-Н протонов весьма близки друг к другу, е то ерем, как сигнал 3-н протона смещен в значительно более слабое поле. Близость сигналов а-Н и а'-Н про-тоеое могсет свидетельствовать об однотипности их магнитного окружения, которое, если учэсть вышеприведенные данные о геометрии

1 - 11

12

фурфуршшденоЕнх производных псевдотиогздантоина, возможно только в г-в-транс-г-в'-цис-формэ.

Весьма интересны электронные спектры соединений 9 - II. Оли ■существенным образом отличаются по положению пиков и по ширине полосы длинноволнового поглощения от спектров поглощения соот-ветствувщих 5-(5-и,к-даалкиламинофурфулиден-2) производных, отнесенных наш ко "второй" группе по форме полосы поглощения и ее поведению в различных растворителях.

Наблюдаемые в электронных спектрах соединений 9-11 полосы поглощения широкие, гладкие и находятся в области 420...470 вм, то есть, совсем не похони на ранее рассмотренные спектры аминофу-рановых соединений. Разумно предполокить, что такое изменение характера спектра связано с введением в 4 положение фурановогс кольца специфического заместителя, каким является псевдотиогидан-тоиновый фрагмент, и его влиянием на геометрию взаимного расположения заместителей в положениях 4 и 5 фураноиого цикла.

Нами проведены расчеты оптимальной геометрии двух стереоизо-меров гипотетического 2-(5-и,Н-дгалетилфурфулид9Н-3)-4-сксо-1,3-тиазолидина, как моделей стерически напряженной части молэ-

кул 9-И.

Результаты расчетов оптимальной геометрии гипотетического продукта свидетельствуют что .г-кокфигурация является энергетически менее напряженной.

Стерические напряжения в 2-изомаре разрешаются, главным образом, за счет поворачивания аминогруппы, что приводит к утрата р-х сопряжения аеподеленной пвры азота с тс-системой фуракового цикла. Возможно, взамен этого, возникает р-а взаимодействие нэпо-деленной электронной пары ззота с вакантными й-орбиталями атома серы (мекатсмное расстояние N...Б, согласно расчету, равно 3.3

£). Таким образом, гипсохромное смещение длинноволнового поглощения при переходе от соединений 1е-з. 2е-з и Зе-з к соответствующим им соединениям 10 и II мошо объяснить нарушением системы сопряжения в результате "выворачивания" аминогруппы из плоскости фуранового цикла и образованием р-а связи между атомами азота и серы, что возможно только в г-в-транс-г•-в*-цис-конфигурации.

Интерес представляют электронные спектры соединений 12, где имеются две полосы поглощения - узкая и интенсивная длинноволновая полоса в области 530...,580 ни и широкая, «менее интенсивная в области 315...330 нм (табл. 2), отвечающие, согласно теории 1.И. Киприянова, двум взаимодействующим хромофорным системам в молекулах 12.

Одна из хромофорных цепей соответствует хромофорной системе, описанных вше соединений 4е-з. другая - хромофорной системе 5-(2,2-диалкиламинофурфуршшден-3)тиобарбитуровой кислоты (13).

Согласно предложенному А.И. Куприяновым подходу, такие соединения нужно рассматривать, как материнские красители по отношению к красителям 12.

Соединения типа 5-(2,2-диалкиламинофурфурилиден-3)тиобарбиту-ровой кислоты в литературе не описаны, естественно, не известны и их электронные спектры. Для оценки положения максимума длинноволнового поглощения в соединениях _12_'в принципе можно воспользоваться правилами аддитивности Физера - Вудварда, согласно которым удлинение цепи сопряжения на одну кратную связь приводит к батох-ромному смещению максимума поглощения на "30 нм. Однако, в ряде работ, посвященных изучению мероциаяиновых красителей типа Б^К-(СхЫГЯ)Г-С0Н, показано, что в такого типа системах увеличение цепи сопряжения на одну С=С связь приводит к батохромному смещению максимума поглощения на ~юо нм. Сравнивая сопряжение системы соединений 12е-з и соответствующих им соединений 13е-з можно отметить, что система сопряжения в соединениях 13е-з короче, чем в соединениях 12е-г на одну С=С связь, следовательно, можно полагать, что длинноволновые максимумы поглощения соединений 13е-з должны быть смещены гипсохрошо на ~юо нм, по сравнению с максимумами поглощения соединений 12е-з. Вычисленные, таким образом, максимумы поглощения "материнских" красителей 13е-з использованы

Таблица 2

Определение степени раздеигешя полос поглощения при взаимодействии хромофорных систем в молекулах 12

"Дочерний" краситель

Лод^, д "Материнский" ^ах». нм нм краситель нм нм

ЛД=А-Д'- 105

для качественной оценки степени раздвигании полос поглощения в "дочерних" красителях 12е—з представлены в таблице 3. Как видно» степени раздвшэнкя полос поглощения в соединениях 12_достигают ~Ю0..И70 ж. Это и не удивительно, если учесть, что фуранозый цикл является общим для обеих хромофорных цепей. Аналогичные величины степени раздвижения полос поглощения с участием фурановых цепей наблюдались ранее для изоэлектронных аналогов соединений _12_ производных фуран-2,4-дикарбальдегида и кислоты Мельдрума.

Высокие значения степени раздзивения полос поглощения в спектрах соединений 12 свидетельствует о значительном возмущении р-электронной системы фуранового цикла в этих веществах.

Отметим, что такой эффект не наблюдается -в описанных выше цроизводных 2,4-дшсарбальдегида и псевдотиогидантоина 9 - II. Возможно это обусловлено меньшей поляризацией систем сопряжения е" этих соединениях из-за меньшей электроноакцепторности псевдотио-гидантоинового фрагмента.

4. Кинетика и механизм взаимодействия фураноЕЫХ альдегидов .с псевдотиогидантоином и тиобарбитуровой кислотой

Как показано выше,' псэндотиогидантокн и тиобарбитурозая кислота взаимодействуют с фурановнми альдегидам! в разных условиях, хотя к образуют подобные продукты конденсации. Поэтому представляло интерес сравнить кинетические и термодинамические особенности протекания реакций конденсации фурановых альдегидов с этими СН-кислотами. Однако, из-за специфической растворимости псевдотиогидантоина и тиобарбитуровой клелсл' не удалось проЕэсти кинетические измерения этих процессов в одинаковых условиях.

Кинетику реакции 5-метилфурфурола (МФ) с ПТГ исследовали в уксусной кислоте в присутствии пиперидина, как катализатора (в отсутствии пиперидина реакция вообще на протекает). Кинетику реакции фурфурола (Ф) с тиобарбитуровой кислотой изучали в этаноле (95% объем.) без каких-либо катализатороз.

Полученные данные показывают, что суммарный порядок исследуемых реакций в обоих случаях равен двум (табл. 3), но в реакции с ШТ - первый по метилфурфуролу, нулевой по ПТГ и Первый по пиперидину, а реакции с ТБК - первый по фурфуролу и первый по ТБК.

Таблица 3

ЗхсперццантзлъЕце данные по спрэдел&низ порядка реакхщн фураноЕЫ! альдегидов с изученными СЙ-кпслотаип

Порядок реакции по + ПТГ (пиперидин) Ф + ТЕК

эксперимент принято ДЛЯ расчета эксперимент принято ДЛЯ васчета

фураноЕсиу альдегиду 0,922-0.03 I 0,83^,09 I

ПТТ_глтяп ттп1<т«а 0,253-0,023 0 1,02-0,07 т

ггаглп ттагэатл'т' ¿ьы ж ± ии,) 0,814-0,052 I - -

Полагаем, что в пэрвсм случае скорость процесса лимитируется образованием кммониевого иона, яолучзщегсся при взаимодействии зтилфурфуролз с катионом пиперкдения, образующегося на стадии I.

к' -...... • »)

СН3СООН + === СН5С00е +

н / 'мн СН3С00 х Л Н -1

к-, к2

-N4

к-2 нч,СЛ

СН3СООН + НД|ЛМН (2)

н

0.

Такой иммокиевый катион (стадия 3) должен обладать значительно большей электрофильностыо и должен значительно быстрее реагировать с анионом псевдотиогидантоина (стадия 4).-

Образование продукта конденсации в реакции фурфурола с ТЕК в этаноле подчиняется общему кинетическому закону второго порядка, а лимитирующей стадией является реакция с участием фурфурола и

ТБК. Полученные экспериментальные данные «ояно трактовать с позиций общепринятого механизма альдольно-кротоноЕой конденсации следующим образом: О

(1

С2Н5ОН + ■

®,к

С2Н5-0

п

оч

У-ИН + Н-{© >=Б (1)

У-т о

о,

сно

© >=5 МН

Т

о'

(2)

(3)

Одним из аргументов против последней схемы могло бы служить предположение, что ТБК не проявляет кислотных свойств в этаноле.

Проведенное нами экспериментальное определение величины константы диссоциации ТЕК в 95% (объем.) этаноле (использовался метод потенциометрического титрования) показало, что ТБК в этаноле проявляет достаточно сильные кислотные свойства (вычисленная с учетом поправки на растворитель величина рКа составляет 5,35 в этаноле и 3,78 в воде). Это является убедительным аргументом в пользу предлагаемой схемы процесса конденсации с участием ТБК.

Активационше и термодинамические характеристики реакций представлены в табл. 4.

Таблица 4

Актавацаонные пар&цетры реакции конденсаций фурзновах альдегидов с изученными СН-кислотаыи

Характеристика реакции ММПГ (пиперидин) Ф + ТБК

Е„, ккал/моль а т • И' с ДБ(80°), знтр. ед. АН#» ккал/моль > [ккал/моль 16,4 13,6x10е -31 15,7 '25,6 9,2 8Х103 -45 8,6 23,4

- гэ -

Полученные экспарк5нтальныо дапшю по лзучешп-э ззаико-дейстЕия фурановых альдегидов с ПГГ и ТЫ£ псказувзют, что з обоих, случаях кинетика прошссоз списывается одним и те:,5 гэ урзвнанкем реакции второго порядка. Однако, это разные по механизму реакшти.

5. Биологическая активность синтезированных соединений

Синтэзарсаонякэ соединения испытан; на футчщддную и инсек-тициднуа активности во ВКГЖСЗ? (г.Москва) и дафслиирующае действие в КНТЦ "Дефолиант" (г.Ташкент). Среда испытанных соединений обнаружены вещвстзз со средней фунгицкдной активностью.

ВЫВОДЫ

1. Епэрзые систематически изучена реакция конденсации 5-за-йеценных фуран-г-корбальдегндов, 3-(фурил-2)акролеинов и 5-и,к-деел1саг.\скоф./ран-2 ,4-декарбадьдегидов с исездоткогидзнтоином и тиобарбитуровой кислотой. Выявлен ряд факторов, определяющих зависимость реакционной способности фурапоЕЫХ ' альдегидов в данной реакщш от их строения. Разработаны препаративные катоды получения фурфурилидековых производных нсевдотиогидантоина и тиобарби-турсвой кислоты.

2. г&тодгш ГТК, УФ, ГОД? спектроскопии и методом молекулярной механики установлено стереостроение синтезирозанных соединений. Показано, что 5-замэщенные фурфур1лиденпсездотиогиданто:пш имеют г-в-транс-конфигурациа, а эти аэ производные тиобарбитуровой кислоты имеют з-цнс-конфигурацию; фуршпгалиеновые производные псевдотиогидантоика имеют Е-с-цис-с'-транс-конфигурацию, а ихч аналоги июбарбитуровсЗ кислоты - з-цис-б'-транс-форму; продукты взаимодействия фурзн-2,4-дшсзрбзльдэгада с псевдотиогидзнтоизем имеют г-з-транс-г'-Б'-цис-конфигур-ацию, а производные тиобарбитуровой кислоты, видаю, в-цис-з'-транс-форму.

3. Методами электронной спектроскопии п ПМР установлено суще ствование двух резко отличающихся друг от друга груш фурфури-лиденовых производных как псездотлогидантоина, так и тиобарбитуровой кислоты.

Первая группа соединений характеризуется широкими симметричными полосами длинноволнового поглощения з электронных спектрах и положительной сольватохромией. Вторая - имеет узкие асимметричные

полосы длинноволнового поглощения и обладает отрицательной соль' ватохромией.

4. Показано, что производные фуран-2,4-дикарбальдегидов и тиобарбитуровой кислоты представляет собой аналоги цианиновых красителей с перекрещиЕзздейся системой двух хромофоров, установлено, что степень раздвигания полос поглощения "материнских" красителей (по Киприянозу) составляет 105...165 км, что в сбою очередь свидетельствует о значительном возмущении тс-злект-ронкой системы фуранового кольца е этих соединениях.

5. В результате кинетических исследований показано, что взаимодействие фурановых альдегидов с псеЕдотиогидантоином и тиобарбитуровой кислотой происходит по-разному: в случае псевдотиоги-данто!ша реакция протекает через образование иммониевого иона -продукта взаимодействия фуранового альдегида с катализатором пиперидином, в случае тиобарбитуровой кислоты лимитирующей стадией является нуклеофильное присоединение аниона тиобарбитуровой кислоты по карбонильной группе молекулы фуранового альдегида.

6. Методом потенциометрического титрования впервые определены величины константы диссоциации тиобарбитуровой кислоты в воде и 96% (объем) этаноле.

7. Исследована пестициднзя активность синтезированных соедк-

тхотЛ ттпт/о'эьхю ттйт1птта1г'птго11пг%<пт. ттптглус ххлргпг мтхлот/'Ртгтлтптэ

Б. Синтезированы и охарактеризованы 45 новых хигягшских соединений.

ПУБЛИКАЦИИ

1. Абдель-Вахаб А., Крапивин Г.Д., НулькеЕИч В.Г. Синтез производных' 5-фурфурил2дентиазолидин-4-она - аналогов левомизола с открытой и закрытыми цепяш. Тезисы докладов Все союзного совещания "Кислородсодераащке гвгероцшш". Краснодар, 1990. - С. 80.

2. Крапивин Г.Д., Абдель-Вахаб Абдо, Кульневич В.Г. Синтез и стереостроение 5-(5-фурфурилиден)тиззолидин-4-онов // Сб. "Химия и технология фураноЕых соединений*'. Краснодар, политехи. ин-т, 1992. - С. 44 - 51.

3. Абдель-Вахаб Абдо, Крапивин Г.Д., Кульневич В.Г. Синтез и стереостровние 5-(5-й-2-фурфурилиден)-2-тисбарбк?уровых кислот // Сб. "Химия и технология фурановых соединений". Краснодар, поли-техн. ин-т, 1992. - С. 41 - 44. —^_