Синтез, строение и свойства эфиров 3,4-диоксо-1,6-гександиовой кислоты тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

На правах рукописи

004612151

МУКОВОЗ ПЕТР ПЕТРОВИЧ

СИНТЕЗ, СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА ЭФИРОВ 3,4-ДИОКСО-1,6-ГЕКСАНДИОВОЙ КИСЛОТЫ

02.00.03 - Органическая химия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

1 1 НОЯ 2010

Ярославль-20х0

004612151

Работа выполнена на кафедре химии Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Пермский государственный педагогический университет»

Научный руководитель:

доктор химических наук, профессор Козьминых Владислав Олегович

Официальные оппоненты:

доктор химических наук Колобов Алексей Владиславович ГОУВПО «Ярославский государственный технический университет»

доктор химических наук, профессор Ким Дмитрий Гымнанович ГОУВПО «Южно-Уральский Государственный университет», г. Челябинск

Ведущая организация:

ГОУВПО «Оренбургский государственный педагогический университет», г. Оренбург

Защита диссертации состоится « 3 » декабря 2010 г. в часов в аудитории СА1Ё. на заседании диссертационного совета Д 212.308.01 при ГОУВПО «Ярославский государственный технический университет» по адресу: 150023, г. Ярославль, Московский проспект, 88.

С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в научной библиотеке ГОУВПО «Ярославский государственный технически университет» по адресу: 150023, г. Ярославль, Московский проспект, 88.

Автореферат разослан «15 » октября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор химических наук

Ильин А.А.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Шшкарбонильные соединения успешно применяются в тонком органическом синтезе, в качестве удобных строительных блоков. сочетая разнообразие таугомерных форм, высокую химическую шливность с дсхлупносшо и простой методов получения. Среди поликгрбонильных соедажний наиболее подробно исследованы дакарбонияьные, трикарбонильные и некоторые 1Д4,6-тетракарбонильные системы с кегонными кошевыми фрагментами.

Вместе с тем, такие 1Д4,6-тетракарбо1тильные системы, как эфиры3,4-диоксо-1,6-гексацпиовой (кетапиновой) кислоты да наших исследований оставались мало юучашыми. О химических превращениях кстипшигов известно ю единичным реакциям, в которых они легко взаимодействуют как с нуклеофииьными, так и с элеюрофильными реагентами. Реакционная способность кепшинагов обусловлена сущгсзвованжм в различных таугомерных формах и наличием реакционных центров, не характерных для более простых оксосоединений. Такая универсальность свойств может бьпь с успехом использована в сшлезе окса-, таа- н аза-гегероцикпичесхих систем, мноше ю которых являются биологически активными веществами.

Отмеченные аспекты отражают актуальность изучения химии кетипшнгов, их структурных особенностей, а также выявляют перспекшв их тракшческого использования.

Данная работа поддержат проектом № 13.09 "Синтез и исследование свойств высокоспиновых фрустрированных молекулярных магнетиков" Федерального агентства то образованию РФ на2009-2010 гг.

Цель работы. Синтез, гоучение структуры кешшшгов, продуктов их взаимодействия с нуклеофильньши реагентами, а также мегаллопроизводных кетипишгов щелочных и переходных металлоа

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задаяи: 1. Разработка методов синтеза новых кешпишгав, и усовершенствование швестных методов.

2. Изучение особенностей поведения кешпишгов в нуклеофильных реакциях и реакциях с салями парамагнитных металлов, а также особенностей строения продуктов реакций.

3. Изучение особенностей строения металлопроизводных кепигштгов и их физико-химических свойств.

Научная новизна работы.

1. Разработаны новые методы синтеза ди-гт-алкипкегапинак® га вторичных и третичных спиртов.

2. Обнаружены и иденшфищфсеаны новые таугомерные формы кегагошатов, не известные ранее.

3. Исследованы нуютзофильные превращения кепипишгов с NJV- и ОД-бинукпеофилагли, в том числе производными гидразина, карбамида, 1,2-диаминобешала, 1,2-аминофенатами. Подучены новью гст^рофункадаишаю, в там числе окса- и аза-гетероциклические производные кегагшшгоа.

4. Изучены реакции комтшхюбразования мегагоюпрошводных кегашпиго®, каклипшдовссолямиметашов(П).

5. Изучены особенности структуры новых соединений и идепифицированы их таугомерные формы.

Практическая значимость.

Разработаны метода синтеза неизвестных ранее оксопрошводных фурака, имиаазолидина, 1,4-бешоксазина, хиноксалина и других соединений, которые могут бьпь применены в синтезе биологически активных веществ. Синтезированы металлорганические комплексы меда^П), обладающие магшпными свойствами. Подшерждеш возможность создания на их основе молекулярных магнепгикш. Изучена биологическая активность шрквых производных кетипигогов на сельскохозяйственных культурах. Установлено рссгосттмулиргующее впшнш наприй-оксоенопятов ш отдельные сорта пшеницы. Получено более 60 новых соединений.

Апробация работы. Основные результаты и положения диссертации доложены и обсуждены на Всероссийской конференции с межчунщюдньшучасгшем,госвящаи[й 130-

легшо Томского гос. университета «Палифункциональные наношгериалы и нанотешалогаи» (Томск, 2008), 1У-й Международной конференции «Высокоспиновые молекулы и молекулярные магаешки» (Екатеринбург, 2008), Ш-й Региональной конференции молодых учёных «Теоретическая и экспериментальная химия жидкофазных систем» (Иваново, 2008), Всероссийсзкой шучго-пракпнеской конференции «ХГХ Российской молодёжной науч. конф, посвяшённой 175-легию со дня рождения Дмитрия Ивановича Менделеева» (Екатеринбург, 2009), Международной конференции «Новые направления в химии гетероциклических соединений» (Кисловодск, 2009), Международной конференции «Фотоника молекулярных наноструктур» (Оренбург, 2009).

Публикации. Основное содержание работы изложено в 10 сгаьях, в том числе в 9 статьях, рекомендованных ВАК РФ и 19 тезисах докладов ш научных конференциях.

Личный вклад автора состоит в непосредственной постановке всех синтетических экспеременгов, формулировке выводов из каждого раздела работы, написания сшей и тезисов докладов. Написанш д иссертации выполнено лично авторш.

Основные положения, выносимые на занцпу.

1. Новые и усовершенствованные методы синтеза кетипгоигов.

2. Результаты изучения строения кетипинатов, их таугомгрных равновесий в растворах и относительного содержания прототропных форм.

3. Результаты учения пуклеофгошшх наимодейсггаий кетипишп® с ароматическими аминами, витдаальными ароматическими диаминами, 1 Д-ашшофенатами, производными гидразина, карбамидом, установление строения продуктов взаимодействия и их прототропных форм.

4. Результаты исследования особенностей строения мегаллопрошводных кетипинатов.

Объем и структура диссертации. Содержание работы состоит из введения, трет гаав, вывода, списка литературы и приложений. Рабата изложена ш 170 страницах, вкючаег 41 таблицу и 7 рисунков. Список литературы вкгаочает 113 источников.

В первой главе рассматривается материал об известных методах получения кепшиншов, их структурно близких аналоге» и особенностях строения этих соединений.

Привод ятся известные сведения о нуклеофилъных и зшяарофильных реакциях кетипиштов, а также продуктах таких превращений, в главе 2 представлены данные о новых методах синтеза кетапинагов, обсуждаются особенности их строения и таугомерные равновесия. Приводятся данные о химических превращениях кшпшшш и их струкхурш близких аналоге» с нуклеофильными реагентами. Рассматривается данные о мегаллпроизвддных кетипинатоа В главе 3 изложена экспериментальная часть исследования. В Приложении приводятся данные о биологической активности щелочных мегаллоенолягов на сельскохозяйственных *ультурах, а также результаты иссждований маптипюй восприимчивостил1ета®якороюццов меди(И).

Основное содержание работы.

1 Синтез кепшиштш н особенности их строении.

Традиционным споообом получения кетапишгав является конденсация Кляйзена в модификации Вислиценуса (оксалилыия конденсация). Этот способ был применен для получения, как извесных, так и новых кетипинатоа При получении кешпитгов в оксалишюй конденсации варьировались основания ирасгвсригели.

+ШОШ

о

т

.сид

+ I 0А1"

6 О

А1к-Ме, Еь л-Рг, л-Би

2:1:1

+ 14«

+ Ь1

(о-Кснлол)

О О 1

Таблица 1

Выхода кетапинагов 1, получаемых в условиях оксалильшй конденсации, проводившейся в

А1к Т "С * ПЛ1 ^ Брутго-формула Выход, %

А1к(Жа N8 1л N811

Ее 76-77 СюНмОб - 25 17 49

Ме 120-122 С8н10о6 22 28 13 31

и-Рг 62-64 СпН1В06 10 13 8 19

и-Ви 46-47 С14Н2206 7 9 6 14

Как вцщю из таблицы 1, максимальные выходы кетапинагов 1 набтодалш, пр

б

использовании в качестве основания щцрвда натрия и проведении реакц ии в деде о шшата

Для синтеза да-азенпротт-, даьгсобугал- и даьюрап-бутшкегтпинагов традиционным способом требовались дорогостоящ« и труднодоступные до-шо-алкшюксалшы. Поскольку в процессе оксалильной конденсации от сложноэфирного 4рагмеггга океалата огщепляюгся две алкокшльные группы, бьио предложено заменил. ди-шо-аткилоксалаты на любой доступный диашкшюксапат. Однако, в результате конденсации гдошшиацлатш с дизгалоксалатом была выделена смесь продуктов - др-изо-аштлкггипшшов и дюшлкетипшша, что молю быть обусловлено только процессом перезтерификации в приеугствее основания. Для смещения равновесия в процессе перезтерификацда в конденсацию вводили избыток соотшплвующеш спирта, однако, реакция останавливалась на стадии образования оксалилацешш. Данный факт можно объяснить тал, что шбьпк спирта препятствует отшеплению от шавежшуксусного эфира второй уходящей алкоксилыюй группы. Для устранения мешающгго влияния избытка спирта, смещающего равновесие в сгорну образования оксалилацеггатов, в конденсацию изо-алкилацгтагаз с даогшюксагшом было предложено вводщь не стар:, а юбыгок ссхгтетстЕуюирго аткогадяга натрия.

о о о

¡-АЩ> СН3+ ЕЮ ХрдН-мядн.^

Д II - ЕЮН о о

° 2:1:4 °

А!«=Ме, л-Рг, >-Рг, 1

й-Ви, <-Ви, г-Ви

Таблида2

Выхода кегапинэтов 1 при использовании избытка _ алкогшяшв в оксалилыюй конденсации___

А1к Выход, %

4А1кОМа 6А1кО№ 8А1кОГ4а

Ме 26 15 8

п-Рг 16 9 5

й-Ви 13 8 4

¿-Рг 12 7 5

|-Ви 15 8 6

/-Ви 17 - -

В результате вариации различных кшличесв сшгаепхлвующих алкогалягов в конденсации щущшюю юбьпта шоалшюпегагов с диэшкжсатагом, проводившейся в среде снозтола при тшпграгуре 140°С, были выделены дЕидо-прогаот-, да-шо-бутл- и дн-/яреЫ)утлкешпина1Ы. Как видно из таблицы 2, максимальные выхода кешпишгов 1 наблюдались при использований четырехкратных иэбьпков алюшлягга.

Традиционно кегипинагы 1 получали подкислением водных растворш промежуточно офазующихся в конденсации дикирий диеташов 2 дейсгаием 15 % соляной кислоты, при комнатой тшпераяуре (способ А) Оддако Ери таком способе часто щюисходаю осмоление продукта, что объясняется способностью кешпишгов образовывать раэличньютаутомерные фермь^ атакже гипраттическимипроцжсами.

о о

1

о ,о к»

+ 2ПС1г ОА1к - 21ЧаС1

А1кО,

ОА1к :

водный раствор

О О

1 осадак

При переводе да« шрий диенешгов 2 в кешпидаты 1 действием 15 % раствора соляной тождагы, екпаждеяного до темпераодям -20°С (способ Б), было показано, что слшообраэсяаниз зютигельда уменышяся, а выход соединений 1 увеличивается по срйвнгниюстрадавдоннымстсобом,кж^

Таблипа3

Получение кетипигагов 1 подкислением водных растворов дга шрий дкенешэтов 2

А1к Выход, %, Т=25 °С, (способА) Выход, %,Т= -20 "С, (способ Б)

Ее 41 49

Ме 27 31

и-Рг 16 19

На основании сшаральных данных установлено, что в кристаллах и растворах

неполярных растворителей кетипиншы 1 существуют в виде бш-хезшшго диенольшго

тягомера 1А, в растворах также присутствует минорная кегоенольная форма 1В и

незначительные количества тирмсетонной формы 1С Присутствие формы 1А

подтверждают мотюшгалы чешрехмашипкшвиваленгных (2)чэриегаированных протонов

при 5,79-5,87 мд. в ЛМР'Н спектрах и низкочастотное карбонильное дагаощеиие хелатых

8

фрагменте® 1638-1654 см"' в ИК спектрах соединений 1. Присутствие формы 1В подтверждают моносигналы двух мапппнооквивапапных (2)-ориетированных прогонов мошхелагтого фрагмент цри 5,85-5,92 мд. и моносипнлы двух мапшгеоаквивалентых мепшеювых прогоне» кегоннош звена при 3,70-3,80 мд. в ЯМР'Н спектрах, а также машшггенсивные высокочастотные сигналы двух локализованных несопряжешых С(4,6)=0 карбонильных трупп 1712-1720 см1 и 1736-1742 см"1 в Ж спектрах.

„ по

о о

• о JO о я о о

Н Н 1С

1А 1В

CDCIJ, AIk=Et (97,9%), CDC13, Alk=Et (1,5%), CDCI3, Aft=E t (0,6%),

Me (97,5%), n-Pr Me(l,8V.),n-Pr(i^%), Me (0,7%), n-Pr (03%),

(98,3%), n-Bu (67,3%) /i-Bd (28%) я-Вп(4,7%)

OMSO-rfp Akl=Et (12%), DMSO-J„, Alk-Et (40*/.). DMSO-rf4, Alk=Et (4S%),

Me (15%) Me (39%) Me (46%)

В растворе дамегатсульфоксида преобладает тетрокегонная ферма 1С, присутствуют значительные количества кегсетлькой формы 1В и незначительные количества формы 1А,

в ЯМР'Н спектрах. Таугомеры 1В и 1С идентифицированы впервые.

2 Нуюкофильные превращения юегапинатов.

№ литератур !ых источников известны толы® две нуютеофилызые реакции кетипиштда: с 1,2-диаминобеюаюм и фенилгидразиюм. Данные о взаимодействии кетипинатов с ароматическими моноаминами, производными щдразина, карбамида, шпдаальными ароматическими диаминами, 1 ,2-аминофешлами до наших исследований отсутствовали. При юаимодейлвии даетипкЕгапинага с /молувдиюм, в среде этаасш на холоду, метода шюдачшй хроматографии был выделен дизтиловый эфир (2Е,4Е)-3,4-бt^(4-^mmфe№ш)ш^m}2,4-дmнш^hl,6-дюiaí кислом 3, образующийся вероятно ш классическому механизму нуюкофилыюш присоединения. Соединение 3 в растворе дейтерохлороформа практически шлносшо представлено еиамииофермой (£^£)-«юмера, о чем свидетельствует маркерный моносигнал двух магнтвоэквивалешных (£)-ориентированных прогонов гри 5,12 мл в ЯМР 'Н спекгре.

хзСЪ ^

Схемареакиии

Вероятный механизм взаимодействия

Реакции кетипгаетов 1 с производными пиразина протекают достаточно легко, образуя либо моно-, либо бмощараэоны линейного строения. Взатюдействием кешпинагов 1 с 2,Фддаитрофшилщдразвдом, при кипячении реагешш в смеси этансщ и уксусной кислоты, были выделены шно-гадразонпроговодаые - эфиры 3-[2-(2,4-диншрофенил)гипразот}гексан-1,6-диогой кислоты 4, о чем свидетельствуют даа раздельных сигнаги четырех протонов д вух магатю не эквиваленшых мешдаювых групп при 3,84-3,87 мд. и 3,96-3,98 мл, в ЛМР 'Н спектрах, а также бигящпршонпроизводньв эфиры 3,4^^2^,4-дттрофшил)гщш}т]кксаи-1,6-диаюй кислоты 5, о чип гаидегельсшукл' моносигаалы четырех магнишсоквивалешных прогонов двух металеновых групп при 4,034,05 мд. в ЯМР !Н спектрах. В зависимости от условий реакция может протекал, с образованием как моно-, так и био-пщразоноа Это зависит не только от соотношения реагентов, но и от термодинамического контроля. Так, дибуотювый эфир 5 образуется даже в мягких условиях, при кратковременном нагревании смеси реагентов, в то врага, как для получения этилового и пропишвого эфиров 5 требуется длительное кипячение реакционней массы. С гидразинами атраниповой или беюейной киспогг кстипинаты 1 взаимодействуют с образованием бие-гщжюнпроизводных линейного строения, даже при мягких условиях синтеза.

ю

<Х .О/ Ш2 О Чг*Г

• Ч/чТ

Рг(43%К

'•ь о

лип °

1:2

он о

ЯН1

""Чп А

+(Х

т .40}

1:2

олл

<А шД^

о он 1

СгЧси

7 аиДО

А1к-Е| (58%), Рг (15%), Во (37%)

Л1МИ (3(1%), Рг (21 %), Ви (37%) ""Чв

ОА1к

о:.

ЛИРЫ (31%), Рг (26%), Ви (17%)

Общая схема взаимодействия кетктшнагов с производными щсразина

Вероятый механизм

Так, при кратковременном нагревании смеси кешпишгов 1 с щлразвдом ашраштовой кислоты в среде этанола выделены эфиры 3,4-био{2-амшюбенюитираоода)гаа2цй,6-даовой кислслы 6, о чем свидетельствуют моносигналы четырех шгашшжвиваленгаых протонш двух метотешвых групп при 4,08 мл в ЯМР 'Н спектрах. При взаимодействии кетпинагов 1 с гвдразидом бензойной кислслы, в условиях кратковременного нагревания в среде этанола в присутствии каталитических количеств уксусной кислоты, выделены эфиры 3,4-бг^бетшилтшршно)гексан4,6-джшй кжлоты 7,

0 чет свцдепсльсщуюг моносигналы четырех магнигноэквивалешных протонов двух метвленовых групп при4,03-4,05 мл в .ЯМР 'Нспеюрах. Аналотинымобразсм кешпиншы

1 взаимодействуют с фенилщаразшюм образуя эфиры 3,4-й^фатилгвдршода)-1>б-гсксавдиовой кислоты 8 линейдаго строения, о чем свидетельствуют моносигкалы четырех мапжпюэквшшенпьк протоне® двух меяпедавых трупп при 3,94 мд в .ЯМР 'Н спектрах. Дгогаловый эфир 8 был получен ранее, од нако особенности его структуры подробно не

н

изучались. Сведений о дипропиловом и дибутиловом эфирах 8 в литературных источниках нами не обнаружено. Попытки вовлечь во взаимодействие кегапишгы 1 с такими N¿4- и Л^б^йшуклеофшвми, как гарошиамин н гцдразин, при нагревании смеси реагентов в среде псшрных и непатярных растворителей, не привели к желаемому результату: либо были выделены исходные реагенты, либо наблюдалось значительное осмалсние реакционной маосы. Вероятно, эта реакции требуются нроводшь в более жестких условиях, возможно сплавлением реакционной массы реагенгоа Аналогичных условий, вероятно, требует возможная гетероииктгания щдразонов 4-8 линейного строения в производные пиразола.

В отличие от производных щдразина, образующих с соединениями 1 линейные продукты, такие ЛуУ-бинукгкофилы, как ароматические 1 Д-д иамины при взаимодействии с кетипинагами лгтероциклшуются в производные хиноксалина

Взаимодейлвием кшипишгов 1 с 1,2-дгаминобеюолом, в условиях Чипсовременного нагревания смеси реагентов в среде этанола или эпгиладаша, получены эфиры 2Д'-хиноксалить23-дииддт1уксусной кислоты 9, циклического строения.

12

Особенностью соединений 9 является существование их на 97% в иминоформе в неполярных растворителях, о чем свидетельствуют моносигналы четырех магшгаажвивалшгных протонов двух метиленовых групп при 4,154,19 мд в ЯМР 'Н спектрах. Аналогично взаимодействуют юлипинаты 1 с 1 ,2-диамынонафталином, образуя эфиры 2^^гш^]хшк)ксать2:3-диилдиу'ксус1 юй кислоты 10.

Иначе происходит гетероциклизащи кетипинтов с такими структурными ¡(налогами 1,2-диаминов, как 2-аминофенсшы. При взаимодействии кетпинагов 1 с 2-аминофенолами образуются устойчивые 0,С^патуаиетали бензоксазиноа Взаимодействием кетипинашв 1 с 2-амшюфенолам, в условиях кратковременного нагревания смеси реагентов, в среде метанола и каталигаческих количеств уксусной кислоты выделены эфиры пщюшг-2я-1,4^е1шксаз1ш-2чи-3-гшиден)щ^уш0й кисгош 11. Анализ двумерных ЯМР !Н А'ОЕБУ-ашпров показал, что соединения 11, как в кристаллическом состоянии, так и в растворе существуют в (2'2)-форме в виде устойчивых 0,0палуацеталей, с внутримолекулярной водородной свдаыо протона ацетального щдроксила со слажнозфиртй карбонильной группой (СН£ООА]кУфрагметов. о чем свидетельствуют даа характеристических дублета магнишонеэквиваленгных гемиальных протонов СНг групп спитювой АВ-сисгемы, при 2,87-2,89 мл и 2^8-3,00 мл, с константами спин-спинового взаимодействия М5,2-15,6 Гц, маркерные моносигаалы одного (2!)-ориешированвдго метанового протона, при 5,07-535 мд и сигналы одного прогона ацетального гцароксила, при 6,08-6,21 мд. в ЯМР 'Н спектрах. При взаимодействии кетипшдаов 1 с 2-амино-5-нтрофежлом, в условиях кратковременного нагревания смеси реагентов в среде метанола и каталитических колличеств уксусной кислоты образуются эфиры (72)-2^Ч2нпирошь7-тлпрсь2//-1,4^1шкшшь2-1ш-3-ш1иден]лиу'кгусшй кисгасы 12, являющиеся структурными аналогами соединений 11. В ЯМР !Н спектре соединения 12 (АВс=Ме) присутствуют маркерные сигналы двух магнигноэквивалешных гемиальных протонов метшеновой группы, при 2$6 мд, а также маркерные моносипшьг одного (2}-ориеншрованного мегинового протона при 5,13 мд. и сигналы одного протона ацетального гцлрокешн при 633 мд, аналогичные маркерным сигналам соединений И. Внутримолекулярная водородная связь протона ацетального гидроюсила со сложноэфирной

карбонильной группой в соединениях 12 отсутствует, о чем сащетельствует моносипнал двух шгнтноэквавалетпньк гшиальных протонов (СЩХЮМе>фрагмента-

При дательном нагревании соединений 11 с уксусным анщдридом образуются эфиры кислоты 13. Согласно

спегаральным данным в кристаллическом состоянии бешоксааипы 13 существуют преимущественно в форме жюэгаленовых (2Е,22-жзоЧ>С-) изомеров 13А, что подтверждается присутствием двух маркерных сигналов магнигао не эквивалентных (Еу и (2)-ориенпфованных прогонов двух мешновых трупп, при 5,27-5,30 мд. и 5,79-5,82 мд соответственно.

о^ ,ОАШ н ^¡г

О'

о

13А 13В

А1к-Ме (41%), Е1 (45%)

В растворе бетоксазины 13 представлены смесью д вух изомеров - преоблапрющего юомера 13А, с одним №1-хедагаым фрагментом, стабилизированным устойчивой ВВС и минорного эвдоэшленового юомера 13В, с З-ящищклической двойной связью в кольце бенюксазина, что подгаерядатся присутствием моносигаалов двух магнтноэквиватетгшых прогонов одной мегшкновой труппы, три 3,68-3,69 мд и сигналом одного (£)-ориентированного гротона метановой группы, при5.42-5.45 мл

Сгонвлениг кегапгодаов 1 с мочевиной, в условиях непродолжительного нагревания (4-5 минут), при Т=110°С приводит к гекроциюпетции с образованием эфире» 0ЩЕу22-(2-оксоимицаэалвдин4,5даит кислоты 14, что подтверждается

присутствием моносипшюв двух магаитноэквиваленгаых (Е)-орвенщх®анных прогонов ддух метановых групп, при 555-557 мд.

о

о он -2Н>°

] т-110'с

АШ-Ме (16%), Е1 (21%)

3 Электрофилыгые превращения кетипшютов.

Рассмотренные в нашей роботе нуклеофильные превращения кетпинагов обусюшЕНЫ наличием в их можкулах нескольких атектрофилыгых цяпров. Однако в бис-хелагаой форме кетапшты, сами являются нуклеофилами, обладая, по крайней мере щш нуклеофцльными центрами, которые могут быть легко атакованы элеюрофильным реагентом.

При кратковременном нагревании кетипинагов 1. в среде уксусного анщпрвда образуются их О-ацетитлые производные - эфиры (22)-[3-{ацегалокси)-5ч)коофуран-2(5Я)-илвден]уксусной кислоты 14, что годшерждается присутствием моносипшов трех протонов при 238 мд метальной группы (калильного звена, сигналов одного метанового прогона оксофуранового гетероцикла три 5,69-5,70 мд и сигналов одаого (Zy ориентированного протона илиденового звена гри 6,45-6,46 мл Взаимодействие кегшпишгов 1 с уксусным ангидридом вероятно происход ит по классическому механизму О-ацилирования, с последующем элиминированием молекулы спирта в процессе внутримолекулярной переэтерефикашкй и образованием оксофуранового гетероцикла

AIk=Me (26%), Et (32%)

Вероятый механизм взаимодействия

4 Мегаллопренпводньк кепшшшш.

Мепгалдапрошводные кепшивагав являются их наименее изученными производными. Для изучения особенностей строения и химических превращзшй неточных ешшш кетипинатов конденсацией двукратного избытка алкилацршов с диалкшкжсашами и друкрашым избытком щпрвдз гатрия бьши получены динатрий-1,6-диадажси-1,6-1Щокоо-2,4-гексадие11-3,4-дакшя1Ъ1 2. Конденсация проводилась в среде о-ксиши, с последующим длигелызым нагреванжм смеси реагентов в течение 10-12 часов. Выходы соединений 2 приведены в таблице4.

Л

О О о

А1кО. .СНз А1Ик Д. + N»11 А1кО^

Т + I 1

о о в-Кснлая о О

\ У

А1к=Ме»Е1,л-Рг,я-Во

2

Таблица4

Выходы динатрий-1,6-диалкокси-1,6-диоксо-2,4-гексадиен-3,4-диолят<ж2 _ образующихся в оксаяипьной конденсации _

А1к Т^-С Выход, % Брупо-формула

ш >300 90 СяШОД

Ш >300 93 ОДЧаА

/ьРг >300 85 СпН.ДаЛ

»-Ви >300 79 с14н^о6

По данным Ж сгвктроскопии, йл>шфий-1^-дикегоназы 2 в твёрдо« состоянии находятся в наиболее энергетически выгодней (2£42)-гоомершй форме 2 А. В растворах соедингния 2 содержат доминирующие 2Е,4Е-пюмеры 2В, а такжв некоторые количества (2£42)-юомерс® 2А. Причём во всех случаях преобладают энергетически более предпочтительные С(3>С(4) осесимметричные формы, о чем свидетельствуют моюсигаалы (22^42)- и (2£4£^<риентированных метановых протонов в ЯМР !Н спектрах. Однако, как видно из таблицы 5, процентное содержание 2£,4£-юомера увеличивается по мере возрастания длины алкокеилыюго звена, что может бьпь связано с пространственными затруднениями линейной формы А, а также специфическим сольватирукхцим влиянием растворителя.

2А, (2 Z, 4 Z-) ДМС0-4, 2B, (2£,4£-)

Таблица 5

Содержание таугомерных ферм соедангний2 в растворе ДМСО-ds_

Alk Форма 2A,% Форма 2В, %

Et 91 9

Me 83 17

я-Bu 52 48

При юаимоде&лшии кетапинэтш 1 с ацетатом мед1<Н) в среде этанола или меанши образуются трехящмыгметат^ужтнь^ комплексы медиЩ) (машгда-юрошвдов) 15 структуры LgCuj, (R=OMe, OEt). Сгрушурной особенностью тжих.метша-х£1шюв является то, что плоскости ОСи-хелалтых колец ориентированы псиш пераешлжулярно (составляют, по квантовохимическим расчетам, около 90е) как в отиро-системах. Расчеты проводились с использованием прогоаммного комплекса (PC) GAMESS методам DFT (UB3LYP) в базисе 3-21G и методам CASSCF (33). Аналогичным офазом кгшпишш 1 взаимодействуют с ацгпггом кобальта([1) с образованием трехядерных л<отгагш(11>хелашых комплексов кобальта(11) 16 структуры Ь3Соз(11=ОМе, OR).

15

5 Применение металлопрошводных кетипишпов.

Изучена ростосшмулируюшая акшвность диштрий диешлягов 2 на отдельных сортах згаижых культурах. Установлено, что соединения 2 обладают повышенной рссгостимугшрующзй аютшюсшо по отношению к злаковым культурам.

Изучены полевые и температ/рные зависимости магнитного момента соединении 15. Установлено, что основное состояние комплексов СиД^ является парамагнитным, с полным спином 8 =1/2, что позволяет использовать соединения 15 в качестве строительных блоков для создания фрустрированных молекулярных магнетиков. Температурная зависимость соединения при высоких темпершурох подчиняется закотгу Кюри. При понижении температуры ниже 30 К наблюдайся тенденция к уменьшению М, однако при еще более низких температурах вплоть до 2 К наблюдается резкое увеличение намагниченности образца, еввде-телылвующэе о магнитом фазовом переходе. При высоких температурах тройка спинов разбивается на дамер и отдельный спин третьего атома При этом температурная зависимость М при высоких температурах 30-270К сход на с температурной зависимостью М (I) дамера, под чиняющейся закону Кюри при высоких температурах и имеет максимум при низких температурах, характеризующий обменное взаимодействие ангаффрсматшшого типа в паре ионов меда Резкое возрастание М в диапазоне температур 2-25 К авдегельешу-ег о тем, что в тройке ионов меди начинает преобладать ферро?.игнишое обменное взаимодействие^ создающее полный спин кластера б = (з, + % + =1/2. Это подтверждается такяе полевой зависимостью, которая даетзнаиешЕСпина8=1/2приТ=2К.

Выводы.

1. Разработаны новые методики синтеза кептштов, заключающиеся в проведении оксалильной ковденсации с использованием юбьша соответствующих алкотлятов натрия и доступных дналкйюксахитов, а также переиоде в кепптщшы промежуточно образующихся в ковдежахдаи натриевых ешлягов действием соляной кислоты, охлажденной до отритщельных температур.

2. Установлено, что в полярных растворителях кетпиншы представлены преобладающими тефвкегошюй и кегоеюльной фермами, а в нетюлярных растворителях в форме бгге-хелатнэго джгодьного таугомера.

3. Установлено, что в растворе дейгерохлороформа содержание биохелалюй формы колеблется в диапазоне 67-98%, содержание иетоеналыюй фермы в диашюне 1-28%, содержание тегракегонной ферм в диапазоне 0,5-5%. В растворе ДМСО-^ содержание тетрикетонной формы катеблется в диапазоне 4648%, содержание кегоеналыюй фермы в ддапгшне 39-40%, содержшме бш-хедагаэй фермы в даепазож 12-15%.

4. Изучены нуклгофшьные превращения кепшитшш с ЛУУ- и 0//-бинуклеофилами, в тем числе производными щоршина, карбамида, 1,2~дгезмишбетала, 1,2-аминофенемами. Показано, что нзаимодействие кешлинаагов с производными гидразина приводит к щдразогам только линейного строения; вицииальными арошпиесхими диаминами - к продааодаым хииоксалива; с 1,2-амишфенолами - к С.О-палуацггалям бегаоксаздаэв; с карбамидом - к прогеводным имцпззалвдина; с уксусным ангидридом - к оксопрошводным фурана.

5. Изучи» строение щелочных енолягов кетапинагов, установлено, что в растворах еноляты существуют преимущественно в виде (2£42)-изомеров, что обусловлен» специфической оольватавдей дамепшульфоксида.

6. Показано, что взаимодействую кегипшшш с ацетатами медаСП) и иобальта(П) в среде спирте® приводит к образованию устойчивых металлорганических комплексов (^егшидкоронандов). Изучена магаишая восприимчивость метстшщхшьщзй меди(П). Установлено, что осшвгое оосгояние комплексов ОДЦ (Ь=джгпткештшшг) является гарамагашвым, с полным спином я = (я» + % + =1/2, что подтверждает возможность создания на их основе фрустрированных молекулярных магнетиков.

Оаюююе содержат« дисссртацш опубликовано в следукндах работах:

1.Синтез 2^-(2-оксоимидазолидщь4^д иигадат)диаиетатов / П П. Муковоз [и др.] // Химия гетероциклических соединений.-2010. -№ 8 (518).-С. 1262-1264.

2. Муковоз, П. П. 1Д4,6-Тетракарбонильнью системы. Сообщение 9.

Дгошшетипинаг синтез, особенности строения и взаимодействие с 1,2-даамгаюбензалом / В. О. Козьминых,П.П. Муковоз, Е. А. Киригаюва//Веста. Оренб}рг. гос. уньта. - 2009, вып. 5.-С. 155-166.

3.Мешлопроизводаые р-л-электроноюбьтшчных шликарбсшль-ных систем с сочленёнными а- и /^диоксофрагменгами Сообщение 2. Синтез и строение натриевых еношпов (жсопроюводаых 13-дакарбонилшых соединений /ПП. Муковоз [и др.] // Вест Оренбург, гос. у№-та-2009, вып. 1 (95).-С. 128-140.

4. Металлопроизводаые р^-злекгродаиэбшочных палтгкарбонить-ных систем с сочленёнными се- и Р-дишсофрашапами. Сообщение 1. Обзор литературы / П. П. Муковоз [иф] // Вест Оренбург, гос. ун-та. -2008, вып. 9 (91). - С. 185-198.

5. Синтез, экологические аспекты безопасности три- и тетракарбонильных лигавдов и ковяруирование на их основе меташг-хешт и метаъта-щжспандра как потенциальных молекулярных магнешков / П. Г1 Муковоз [и др.] // Вест. Оренбург, гос. ун-та Проблемы экологии Южного Урала 4,2 -2007.- Спецвып.75.-С. 171-174.

6. Метатеяроизводные р-яздекгроноизбыточных полшсарбониль-ных систем с сочленёнными а- и Д-диоксофрагменгами. Сообщение 3. Сишез и строение л<етатео(П)хелагов 4-океазамещ2нных эфиров 2-пщрокси-2-алкетшых кислот / П. TL Муковоз [и др.] // Вести. Opef йург. гос. ун-та. -2009, вып. 4. - С. 135-149.

7. Синтез и строение этилового эфира 2-пщхжш-2^3-щарокс1^мег1И)>2Д-дшксо-3-тдаклопенгенилиден)уксусной кислоты /П. П. Муковоз [и др.] // Вестн. Оренбург, roa ун-та. -2006, вып.5(55)1-С. 4042

8. Конденсация эфиров металенакгивных карболовых кислот с даалкюшсалазами / П. П Мумовоз [и др.] // Веста. Оренбург, гос. ун-та - 2007, вып. 9 (73).-С. 134-149.

9.Мозтунова, К М. Синтез и особенности строения натриевых енолягов и эфиров 2,4,6,7^петаокх>декановой кислоты / ЕМ Мовтунша, В.О. Казьминых, П. П. Муковоз // ВесгаОренбург.гос. ун-та.- 2010, вып. 4(110).-С. 117-121.

10. Муковоз, П. П. Взаимодействие диалкилкеггигапшов с 2,4-динтрофенилщдразином / П. П. Мукшоз, В. О. Козьминых // Весш. Южно-Урал. гос. ун-та. Сер. "Химия". -2009, вып. 2. 23 (156).-Челябинск,2009.-С. 4-8.

11. Синтез, особенности строения и свойства эфиров 3,4-даоксо-1,6-ш<сандаовой ююлоты /П. П^ташз[идр.]//Итараиданнушиобрщ^

качества подготовки агециалжют : материалы Всерос. науч.-лракг. кшф. Сегадая "Дополнения" (Оренбург, гос. ум; 6-8 фев. 2008 г.). - Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2008. -С 77-94.

12. Муксшз, П. П Синтез, особенности строения этилового эфира 3,4-дагидроксо-1,6-гекеавдновой кислоты и его гетерофункциошяьных производных/П. П. Муковоз, В. О. Казьминых // Инновационные процессы в области химиш-педагогаческого и естественнонаучного образования: материалы Всерос. гауч.-прокшч. кшф- (Оренбург, 16-17 феа2009г.).-Т. 1. - Оренбург: Изд-во Оренбург. гос. пед, ун-та, 2009. -С231-234.

13. Муковоз, П. П. Химия азшювых наноструьпур ш основе эфзров 3,4-даокш-1,6-гексавдисшй кислоты /ПИ Муковоа, В. О. Казьминых // Полифункциональные наномаггериалы и наногешалогаи.: материалы Воерос. с междунар. участием кшф, посвящ. 130-жшю Томас, гос. ун-та (Томск, 19-22 сенг. 2008 г.). - Т. 2 - Томск: Изднво Томского гос. ун-та,2008.-С. 55-57.

14. Муковоз, П. П. Взаимодействий даалкилкепшинагов с гидразидом ашраниловой кислоты / П. П Муковоз, В. О. Казьминых // Мшгопрофильный универстет как региональный цетр образования и науки : материалы Всфэсшйсюй науч.-пракг. конф. (Оренбург, гос. ун-т, 20-22мая2009г.). - Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ,2009. - С. 23М-2307.

15. Трёх- и тетрагомдаветные оксалильные конденсации в синтезе кислород- и азотсодержащих гещхжшклов / И П. Муковоз [и др.] // Новые направления в химии гетероциклических соединений: материалы Междугар. кшф. (Кисловодск, 3-8 мая2009 г.).-Кзгсловодск,2009. - С124-126.

16. Поликомионеганые конденсации оксалилыюго типа в синтезе пяш- и шестичжнных кислород- и азотсодержащих гетероциклш / П. П. Муковоз [и др.] // Многопрофильный университет как репюнальный ценгр образшания и науки: материалы Всерос. шуч.-практ. кшф. (Оренбургский гос. ун-т, 20-22 мая 2009 г.). - Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2009.-С. 2271-2275.

17. Муховаз, П. П. Синтез и строение необычного производного 2-гцарокси-3-

илиден-Ш-1,4-беюоксазина - продукта трёхкомшненпюй тавдмной конденсации / В. О. Казьминых, П. П. Муковоз // Мшгопрофтшьный университет как региональный цгнгр образования и науки: матершлы Воерос. нзуч.-пракг. ионф. (Оренбургский гос. jw-t, 20-22 мая2009 г.).-Оренбург: ИПКШУОГУ,2009.-С. 2300-2303.

18. Мукшоа, П. П. Синтез и особенносги строения даэфиров (2'2у1^-{2~пщта^ 2№1,4-беяз(Жсази№2-ил-Зчшдан)диа1|гшгов / П. П. Муковоз, В. О. Казьминых // Актуальные проблемы современной щуки. Сер. «Естественные науки». Ч. 8. Органическая химия :тр. 10-й Междунар. юкф. (Самгра, 16-18 дек. 2009 г.). - Самара: Изд-во Самар. гос. обл. ун-та,2009. - С. 32-36.

19. МеЫкзскяЫе and metaUaaypOia scaffolding of building blocks for new molecular magnets / P. P. Mukovoz [et al] // Open Shell Compounds and Molecular Spin Devices. First Japanese - Russiai Wcriahop, June, 30 - July, 3, 2007. International Tomography Centre, Novosibirsk,2007.-P. 15.

20. Ноше направления я органическом синтезе и структурном анализе как региональные факторы интеграции химической науки и образования Университетского округа/ГШ Муковоз [и др.] // Интеграция науки и образования как условие повышения качества подготовки спещшгалоа. Материалы Всероссийской гауч.-щшт. кшф. Секция 14. Региональные аспекты интеграции науки и образования. Оренбург, Оренбургский гос. ун-т, 6-8 февраля2008 г. Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2008. -С42-47.

21. Новые технологии в органическом синтезе: получение, изучение особенностей строения и свойства я-электроноизбьпш-ных псевдодиенолятс® металлов/П. П. Мукшоз [ др.] // Водохозяйственные проблемы и рациональное природопользование. Часть IL Рациональное природопользование. Матершлы Всероссийской науч.-прахг. конф. мезщународаым участием 13-15 марш2008 г. Под общей ред. АЛ Гаэа, ПВ. Панкратьева. Оренбург: Оренбургский гос. ун-т, Пермь: Пермский гос. ун-т, 2008. - С. 155-158.

22. Quantum chemistry iovestigatton of thrce-membered соррет(П) metalbcycle wit tetracarbccyl figaxfc / P. P. Mukovoz [et aL] У/ MOLMAT 2008. Chemistiy, Solid State Hiysic Thecty, Nanotedmobgy. Rom Molecule to Molecular Device. 3rd International Symposium о Molecular Materials. Book of Abstracts. France, Toulouse, Juiy 8-11,2008. Toulouse,2008.-P-145.

23. Папиадерные мегаллопродаводаые тетрекарбонильных шлем как потенциальные молекулярные магнетики / П. П. Муковоз [и др.] // Вьюокоспиновые молекулы и молекулярные магаешки. Тез. докл. Р/-й Межлушродной конф. Екатеринбург, Инг органического синтеза им. ИЛ Посговского УрО РАН, 14-19 октября 2008 г. Бсагеринб^рг: ИОС УрО РАД 2008. - С. 36.

24. Новые достижения в синтезе океотаиденпрогаводаых имидаэопа, 1,4-беюоксавша и хиноксалина / П. П. Муковоз [и др.] // Новые направления в химии гетероциклических соединений. Материалы Международной кшф. Кисюводек, 3-8 мая 2009 г. Кисловодск, 2009.-С. 392-393.

25. Синтез шликарбошшьных систем как лигандов для моно- и топивдгрных мегаллокомплексов - перспекпшных голифункционалытых наномагериалоо / ГХ П. Муковоз [и др.] // Фотоника молекулярных наноструктур. Материалы Международной конф. Оренбург, 16-19 сентября2009 г. Оренбург: Оренбургского гос. ун-та, 2009. -С 70-71.

26. Синтез и структурный анализ палиядерных металшроизводаых диаткилкетипшшов - потенциальных молекулярных магнетиков/П. П. Муковоз [и др.] // Фотоника молекулярных наноструктур. Материалы Международной кшф. Оренбург, 16-19 сешября2009 г. Оренбург: Оренбургского гос. ун-та, 2009.-С.70-71.

27. Синтез и особенности строения 2-пщ»кси-3-илвден-2№1,4-баооксшшта -продукта трёхкомпоненгной оксалильной конденсации / П П. Мукшоз [и дх] // Современные проблемы гуманитарных и естественных щук. Материалы второй международной науч.-пракг. конф. Москва, 15-25 января 2010 г. Том И. Москва: ООО "Открытое право", 2010. -С. 31-33.

28. Синтез и строение л*аш®то(Ц)хелагов эфиров 2,4-диоксокарбонавых кислот / П. П. Мукозоз [и др.] // Идеи и наследие А£. Фаворского в органической и мегаллосрганической химии XXI века. Всероссийская молодёжная конфлишла, посвящ. 150-леггао со дня рсшд. А.Е Фаворского. Санкт-Петербург, 23-26 марта 2010 г. Санкт-Петербург : СЛЕГУ, 2010.-С. 197.

Подписано в печать 14.10.2010. Печ.л. 1. Заказ 1289. Тираж 100. Отпечатано в типографии Ярославского государственного технического университета г. Ярославль, ул. Советская, 14 а, тел. 30-56-63.

Введение.

ГЛАВА 1. Синтез, строение и свойства эфиров 3,4-диоксо-1,6- 8 гександиовой (кетипиновой) кислоты и их ближайших структурных аналогов эфиров 2-гидрокси-2-бутен-1,4-диовой кислоты (оксалилацетатов) (обзор литературы).

1.1. Методы синтеза кетипинатов и оксалилацетатов.

1.2. Строение диалкилкетипинатов и оксалилацетатов.

1.3. Реакции кетипинатов и оксалилацетатов.

1.4. Металлопроизводные кетипинатов и 24 оксалилацетатов.

1.5. Магнитные свойства металлопроизводных кетипинатов.

1.6. Биоактивность кетипинатов и оксалилацетатов.

ГЛАВА 2. Синтез, особенности строения и нуклеофильные превращения кетипинатов и оксалилацетатов.

2.1. Синтез кетипинатов, оксалилацетаов, особенности их 32 строения и таутомерные равновесия.

2.1.1. Синтез оксалилацетаов. •

2.1.2. Синтез кетипинатов.

2.1.3. Строение кетипинатов.

2.1.4. Строение оксалилацетатов.

2.2. Нуклеофильные превращения кетипинатов и 59 оксалилацетатов

2.2.1. Взаимодействие кетипинатов и оксалилацетатов с 60 мононуклеофилами.

2.2.2. Взаимодействие кетипинатов и оксалилацетатов с ЛТД- и 63 А^, О-бинуклеофилами.

2.2.2.1. Взаимодействие кетипинатов и оксалилацетатов с производными гидразина.

2.2.2.2. Взаимодействие кетипинатов и оксалилацетатов с 88 ароматическими 1,2-диаминами.

2.2.2.3. Взаимодействие кетипинатов и оксалилацетатов с 98 2-аминофенолами.

2.2.2.4. Взаимодействие 0,0ацеталей с уксусным 111 ангидридом.

2.2.2.5. Взаимодействие кетипинатов и оксалилацетатов с 116 мочевиной.

2.3. Мультикомпонентные реакции кетипинатов с ТУ,ТУ- и N,0- 120 бинуклеофилами.

2.4. Электрофильные реакции кетипинатов.

2.5. Металлопроизводные кетипинатов и оксалилацетатов.

2.5.1. Синтез енолятов щелочных металлов кетипинатов и оксалилацетаов.

2.5.2. Строение енолятов щелочных металлов кетипинатов и оксалилацетаов.

2.5.3. Реакции енолятов щелочных металлов кетипинатов с 7УДи 7У,0-бинуклеофилами.

2.5.4. Комплексообразование енолятов щелочных металлов кетипинатов и оксалилацетаов с солями пеходных металлов(П).

2.5.5. Магнитная восприимчивость металлакоронандов 142 меди (II).

2.5.6. Ростостимулирующая активность динатриевого енолята диэтилкетипината.

ГЛАВА 3. Экспериментальная часть.

Выводы.

Актуальность работы. Поликарбонильные соединения успешно применяются в тонком органическом синтезе, в качестве удобных строительных блоков, сочетая разнообразие таутомерных форм, высокую химическую активность с доступностью и простой методов получения. Среди поликарбонильных соединений наиболее подробно исследованы дикарбонильные, трикарбонильные и некоторые 1,3,4,6-тетракарбонильные системы с кетонными концевыми фрагментами.

Вместе с тем, такие 1,3,4,6-тетракарбонильные системы, как эфиры 3,4-диоксо-1,6-гександиовой (кетипиновой) кислоты до наших исследований оставались мало изученными. О химических превращениях кетипинатов известно по единичным реакциям, в которых они легко взаимодействуют как с нуклеофильными, так и с электрофильными реагентами. Реакционная способность кетипинатов обусловлена существованием в различных таутомерных формах и наличием реакционных центров, не характерных для более простых оксосоединений. Такая, универсальность свойств может быть с успехом использована в синтезе окса-, тиа- и аза-гетероциклических систем, многие из которых являются биологически активными веществами.

Отмеченные аспекты отражают актуальность изучения химии кетипинатов, их структурных особенностей, а также выявляют перспективы их практического использования.

Данная работа поддержана проектом № 1.3.09 "Синтез и исследование свойств высокоспиновых фрустрированных молекулярных магнетиков" Федерального агентства по образованию РФ на 2009-2010 гг.

Цель работы. Синтез, изучение структуры кетипинатов, продуктов их взаимодействия с нуклеофильными реагентами, а также металлопроизводных кетипинатов щелочных и переходных металлов.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

1. Разработка методов синтеза новых кетипинатов, и усовершенствование известных методов.

2. Изучение особенностей поведения кетипинатов в нуклеофильных реакциях и-реакциях с солями парамагнитных металлов, а также особенностей строения продуктов реакций.

3. Изучение особенностей строения металлопроизводных кетипинатов и их физико-химических свойств.

Научная новизна работы.

1. Разработаны новые методы синтеза ди-изо-алкилкетипинатов из вторичных и третичных спиртов.

2. Обнаружены и идентифицированы новые таутомерные формы кетипинатов, не известные ранее.

3. Исследованы нуклеофильные превращения кетипинатов с ЖД- и СУУ-бинуклеофилами, в том числе производными гидразина, карбамида, 1,2-диаминобензола, 1,2-аминофенолами. Получены новые гетерофункциональные, в том числе окса- и аза-гетероциклические производные кетипинатов.

4. Изучены реакции комплексообразования металлопроизводных кетипинатов, как лигандов с солями металлов(П).

5. Изучены особенности структуры новых соединений и идентифицированы их таутомерные формы.

Практическая значимость. Разработаны методы синтеза неизвестных ранее оксопроизводных фурана, имидазолидина, 1,4-бензоксазина, хиноксалина и других соединений, которые могут быть применены в синтезе биологически активных веществ. Синтезированы металлорганические комплексы меди(Н), обладающие магнитными свойствами. Подтверждена возможность создания на их основе молекулярных магнетиков. Изучена биологическая активность натриевых производных кетипинатов на сельскохозяйственных культурах. Установлено ростостимулирующее влияние натрий-оксоенолятов на отдельные сорта пшеницы. Получено более 60 новых соединений.

Апробация работы. Основные результаты и положения диссертации доложены и обсуждены на Всероссийской конференции с международным участием, посвященной 130-летию Томского гос. университета «Полифункциональные наноматериалы и нанотехнологии» (Томск, 2008), 1У-й Международной конференции «Высокоспиновые молекулы и молекулярные магнетики» (Екатеринбург, 2008), Ш-й Региональной конференции молодых учёных «Теоретическая и экспериментальная^ химия жидкофазных систем» (Иваново, 2008), Всероссийской научно-практической конференции «XIX Российской молодёжной науч. конф., посвящённой 175-летию со дня рождения Дмитрия Ивановича Менделеева» (Екатеринбург, 2009), Международной конференции «Новые направления- в» химии гетероциклических соединений» (Кисловодск, 2009), Международной конференции «Фотоника молекулярных наноструктур» (Оренбург, 2009).

Публикации. Основное содержание работы изложено-в 10 статьях, в том числе в 9 статьях, рекомендованных ВАК РФ и 19 тезисах докладов на научных конференциях.

Личный вклад автора* состоит в непосредственной постановке всех синтетических эксперементов, формулировке выводов из каждого раздела работы, написания статей и тезисов докладов. Написание диссертации выполнено лично автором.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Новые и усовершенствованные методы синтеза кетипинатов.

2. Результаты изучения, строения, кетипинатов, их таутомерных равновесий в растворах и относительного содержания прототропных форм.

3. Результаты изучения нуклеофильных взаимодействий кетипинатов с ароматическими аминами, вицинальными ароматическими диаминами, 1,2аминофенолами, производными гидразина, карбамидом, установление строения продуктов взаимодействия и их прототропных форм.

4. Результаты исследования особенностей строения металлопроизводных кетипинатов.

Объем и структура диссертации. Содержание работы состоит из введения, трех глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 170 страницах, включает 41 таблицу и 7 рисунков. Список литературы включает 113 источника.

ВЫВОДЫ

1. Разработаны новые методики синтеза кетипинатов, заключающиеся в проведении оксалильной конденсации с использованием избытка соответствующих алкоксидов натрия и доступных диалкилоксалатов, а также переводе в кетипинаты промежуточно образующихся в конденсации натриевых енолятов действием соляной кислоты, охлажденной до отрицательных температур.

2. Установлено, что в полярных растворителях кетипинаты представлены преобладающими тетрокетонной и кетоенольной формами, а в неполярных растворителях в форме бис-хелатного диенольного таутомера.

3. Установлено, что в растворе дейтерохлороформа содержание бис-хелатной формы колеблется в диапазоне 67-98%, содержание кетоенольной формы в диапазоне 1-28%, содержание тетрокетонной формы в диапазоне 0,55%. В растворе ДМСО-с/б содержание тетрокетонной формы колеблется в диапазоне 46-48%, содержание кетоенольной формы в диапазоне 39-40%, содержание бис-хелатной формы в диапазоне 12-15%.

4. Изучены нуклеофильные превращения кетипинатов с и 0,Ы-бинуклеофилами, в том числе производными гидразина, карбамида, 1,2-диаминобензола, 1,2-аминофенолами. Показано, что взаимодействие кетипинатов с производными гидразина приводит к гидразонам только линейного строения; вицинальными ароматическими диаминами - к производным хиноксалина; с 1,2-аминофенолами - к О, О-полуацеталям бензоксазинов; с карбамидом - к производным имидазолидина; с уксусным ангидридом - к оксопроизводным фурана.

5. Изучено строение щелочных енолятов кетипинатов, установлено, что в растворах еноляты существуют преимущественно в виде (2Z,4Z)-H30Mcp0B, что обусловлено специфической сольватацией диметилсульфоксида.

6. Показано, что взаимодействие кетипинатов с ацетатами меди(П) и кобальта(П) в среде спиртов приводит к образованию устойчивых металл органических комплексов (метадлакоронандов). Изучена магнитная восприимчивость металлакорояандов меди(П). Установлено, что основное состояние комплексов Cu3L3 (Ь=диэтилкетипинат) является парамагнитным, с полным спином s = (sj + s2 + s3) =1/2, что подтверждает возможность создания на их основе фрустрированных молекулярных магнетиков.

1. Franzen, Н. Die Bildung der Citronensäure aus Ketipinsäure / H. Franzen, F. Schmitt // Berichte. - 1925. - Bd 58. - S. 222-226.

2. Stachel, H.-D. Die Struktur der Ketipinsäure und ihrer Derivate / H.-D. Stachel // Liebigs Annalen der Chemie. 1965. - Bd 689. - S. 118-126. -Chemical Abstracts. - 1966. - Vol. 64. -N 5.

3. Fittig, R. Ueber die Diacetyldicarbonsäure (Ketipinsäure) und das Diacetyl / R. Fittig, C. Daimler, H. Keller // Liebigs Annalen der Chemie. 1888. - Bd 249. - S. 182-214.

4. Stachel, H.-D. Synthese einiger Derivate der 3,4-Diketo-adipinsäure 7. Mitt. über Keten-Derivate / H.-D. Stachel // Archiv der Pharmazie. 1962. - Bd 295. -N 10.-S. 735-744.

5. Шрайнер, Р. Реакция Реформатского: Органические реакции: Сб. 1: пер. с англ. / Р. Шрайнер / Под ред. Р. Адамса. — М.: Гос. изд-во иностраннойлитературы, 1948. С. 9-52.

6. Wislicenus, W. Ueber die Vereinigung verschiedener Ester durch Natrium / W. Wislicenus // Berichte. 1887. - Bd 20. - S. 589-595.

7. Wislicenus, W. Ueber die Synthese von Ketonsäureestern / W. Wislicenus // Liebigs Annalen der Chemie. 1888. - Bd 246. - S. 306-329.

8. Загоревский, В. А. К вопросу о конденсации о-оксиацетофенона с диэтилоксалатом / В. А. Загоревский, Д. А. Зыков // Журн. общей химии. — 1963. Т. 33 (95). - № 8. - С. 2469-2471.

9. Eiden, F. 4-Pyrono(2,3-6)-pyrrole / F. Eiden, H. Dobinsky // Arch, pharm. -1975.- Vol. 308. -№ 8. -P. 598-602.

10. Pat. England 2123813 (1984). 2,4,6-Trioxohexanoic acids and esters thereof as intermediates / В. P. Clark, W. J. Ross, A. Todd. РЖ Химия. 1984. 230 12 П.

11. Перевалов, С. Г. (Гет)ароилпировиноградные кислоты и их производные как перспективные "строительные блоки" для органического синтеза / С. Г. Перевалов, Я. В. Бургарт, В. И. Салоутин, О. Н. Чупахин // Успехи химии.-2001.- Т. 70.-№ 11.-С. 1039-1058.

12. Saloutin, V. I. Perfluorinated acyl(aroyl)pyruvates as building blocks for the synthesis of heterocycles / V. I. Saloutin, Y. V. Burgart, С. O. Kappe, О. N. Chupakhin // Heterocycles. 2000. - Vol. 52. - P.l411-1434.

13. Хаузер, Ч. P. Конденсация сложных эфиров и смежные реакции:

14. Органические реакции: Сб. 1: пер. с англ. / Ч. Р. Хаузер, Б. Е. Хадсон / Под ред. Р. Адамса. — Москва: Гос. изд-во иностранной лит., 1948. — С. 345-398.

15. Хаузер, Ч. Р. Ацилирование кетонов с образованием Р-дикетонов или Р-кетоальдегидов: Органические реакции: Сб. 8: пер. с англ. / Ч. Р. Хаузер, Ф. В. Свэмер, Дж. Т. Адаме / Под ред. Р. Адамса. Москва: Гос. изд-во иностранной лит., 1956. — С. 90-262.

16. Trogolo, С. Autoaddizione di a,y-dichetoesteri applicazioni sintetiche dell'addotto da a,y-dicheto-8-metossivalerianato di metile / C. Trogolo, A. Bianko, M. L. Scazpati, С. C. Bonini // Ann. chim. 1972. - Bd 62. - N 10. - S. 693-708.

17. Pat. USA 3449350 (1969). Certain pyrazole-3-carboxylic acid hydrazine derivatives / G. N. Walker. РЖ Химия. 1970. 12H 582П.

18. Fatutta, S. Sull'estere etilico dello acido p-fenil-benzoilpiruvicoe e su alcuni suoi prodotti di ciclizzazione / S. Fatutta, M. Balestra // Gazz. chim. ital. -1958. Vol. 88. - N 10. - P. 899-909.

19. Musante, C. Sul fiiroil-piruvato di etile: composti eterociclici contenenti il nucleo del furano / C. Musante, S. Fatutta // Gazz. chim. ital. 1958. - Vol. 88. - N 10.-P. 879-898.

20. Pat. England 1291671 (1972). Azachromone-2-carboxylic acids / H. W. Hubert, H. J. Barry. РЖ Химия. 1973. 11H 331П.3 10

21. Востриков, H. С. Новые С , С — функционализированные производные камфары / Н. С. Востриков, А. В. Абутков, М. С. Мифтахов // Журн. орган, химии. 2001. - Т. 37. - № 1. - С. 32-34.

22. Drevenkar, V. Condensation of P,5-triketone derived from dehydroacetic acid with aliphatic amines and copper(II) complexes of the Schiff bases / V. Drevenkar, A. Deljac, Z. Stefanac, J. Seibl // Polyhedron. 1983. - Vol. 2. - N 6. -P. 447-453.

23. Herold, P. New technical synthesis of ethyl (7?)-2-hydroxy-4-phenylbutyrate of high enantiomeric purity / P. Herold, A. F. Indolese, M. Studer, H. P. Jalett, U. Siegrist, H. U. Blaser // Tetrahedron. 2000. - Vol. 56. - N 35. - P.6497-6499.

24. Кузнецов, О. M. Синтез метилового эфира 2-гидрокси-4-оксопент-2(£)-еновой кислоты / О. М. Кузнецов, Н. С. Востриков, М. С. Мифтахов // Журн. орг. химии. 1998. - Т. 34. - № 6. - С. 939.

25. Muxfeldt, H. Magnesium methoxide cyclization of biacetyl derivatives / H. Muxfeldt, M. Weigele, V. Rheenen // J. Org. Chem. 1965. - Vol. 30. - N 10. -P. 3573-3574.

26. Keskin, H. Sur la preparation et les propriétés des esters N-pentyliques des acides 2,4-dicetoniques / H. Keskin, V. Safgontil // Chim. acta turc. 1977. - Vol. 5.-N1.-P. 7-25.

27. Gardner, T. S. Aldonic acid derivatives of aralkylhydrazines / T. S. Gardner, E. Wenis, J. Lee // J. Org. Chem. 1964. - Vol. 28. - P. 1514-1516.

28. Аветисян, А. А. Исследования в области ненасыщенных лактонов. XXXV / А. А. Аветисян, А. Н. Джанджапанян, М. Т. Дангян // Химия гетероцикл. соедин. 1978. — № 12.-С. 1611-1614.

29. Smrt, J. Reactions of ketene. IV. Reaction with acyl chlorides in liquid sulfur dioxide / J. Smrt, J. Berânek, F. Sorm // Collection Czechoslov. Chem. Communs. 1955. - Vol. 20. - P. 285-291.

30. Yamashkin, S. A. Synthesis of heterocyclic compounds using oxaloacetic ester: Review / S. A. Yamashkin, N. V. Zhukova // Chemistry of heterocyclic compounds. 2008. - Vol. 44. - № 2. - P. 115-135.

31. Freri, M. Abweichungen dei der Claisenschen Kondensation / M. Freri // Gazz. chim. ital. 1938. - Bd. 68. - S. 612-614.

32. Payard, M. Contribution a letude de la fonction enol en serie aroyl acrylique / M. Payard, J. Paris, J. Conquelet // Traw. Soc. Pharm. Montpellier. — 1976. Vol. 36. - № 2. - P. 115-127.

33. Royals, E. The Use of Sodium Methoxide in the Claisen Reaction / E. Royals // J. Am. Chem. Soc. 1945. - Vol. 67. - P. 1508-1509.

34. Fittig, R. Ueber die Einwirkung von Chloressigsäureäther und Zink auf Oxaläther / R. Fittig, C. Daimler // Berichte. 1887. - Bd 20. - № 1. - S. 202-203.

35. Stachel, H.-D. Ketipinsauredilacton und verwandte Verbindungen / H.-D. Stachel, M. Jungkend, C. Koser-Gnoss, H. Poschenrieder, J. Redlin // Liebigs Ann. Chem. 1994. - S. 961-964.

36. Козьминых, В. О. Синтез, строение и биологическая активность ацилпировиноградных кислот и их 2-иминопроизводных (обзор) / В. О. Козьминых, Е. Н. Козьминых // Хим.-фарм. журнал. — 2004. — Т. 38. № 2. - С. 10-20.

37. Stachel, H.-D. Uber y-Alkyliden-tetronsauren, I / Stachel, H.-D. // Archiv der Pharmazie. 1963. - Bd. 296. - № 7. - S. 479-487.

38. Stachel, H.-D. Uber y-Alkylidentetronsauren: 2. Mitt / H.-D. Stachel. // Archiv der Pharmazie. 1965. - Bd. 298. - № 7. - S. 447-453.

39. R. Elderfield (editor), Heterocyclic Compounds Russian translation., Izd. Inostr. Lit., Moscow (1955), Vol. 4, 479 pp.

40. Surrey, H. H. // J. Am. Chem. Soc. 1946. - Vol. 68.-P. 113.

41. Conrad, M., Limpach, L. // Berichte. 1887. - Bd. 20. - S. 994.

42. Munshi, A. G. // Indian J. Chem. 1960. - Vol. 37. - P. 611.

43. Lisk, G. F., Stacy, G. W. // J. Am. Chem. Soc. 1946. - Vol. 68. - P. 2686.

44. Nicolaou, К. С., Gross, J. L., Kerr, M. A. // J. Heterocycl. Chem. 1996. -Vol. 33.-P. 735.

45. US Pat. 5565411 / B. Cross, M. Los, R. F. Doehner, D. W. Ladner, J. L. Johnson.

46. Stevens, I. R., Beutel, R. H. // J. Am. Chem. Soc. 1943. - Vol. 65. - P.449.

47. Jpn. Pat. 50-34111 / A. Keintiro, F. Ka, M. Anihimo, S. Kanyo, H. Suhotu. RZhKhim, 76 (1976).

48. Pat. PCT Int. WO 9709325 (1997) / M. J. Suto, L. M. Gayo, M. S. Palanki, L. J. Ransone-Fong.

49. Rangnekar, D. W., Kanetkar, V. R., Shankarling, G. S., Malanker, J. V., Shanbhag, C. R. //J. Heterocycl. Chem. 1999. - Vol. 36. - P. 1213.

50. Savelli, Boido, A., Damonte, G. //J. Heterocycl. Chem. 1996. - Vol. 33. -P. 1737.

51. Nair, M. D. // Indian J. Chem. 1973. - Vol. 11. - P. 109.

52. Trebra, R. I., Koch, Т. H. // J. Photochem. 1986. - Vol. 35.

53. Sigma-Aldrich: Catalogue Handbook of Fine Chemicals: Справочник химических реактивов и лабораторного оборудования. — М.: ТехКэр Системе, Инк., 2003-2004. С. 652.

54. Stachel, H.-D. Über y-Alkyliden-tetronsäuren. I / H.-D. Stachel // Arch. Pharm. 1963. - Bd 296/68. - N 7. - S. 479-487.

55. Stachel, H.-D. Über y-Alkylidentetronsäuren. 2. Mitt. / H.-D. Stachel // Arch. Pharm, und Ber. Dtsch. pharm. Ges. 1965. - Bd 298. - № 7. - S. 447-453.

56. Saalfrank, R.W. Chelate complexes. Part 8. The first metallacrown ether sandwich complex / R.W. Saalfrank, N. Low, F. Hampel, H.-D. Stachel // Angewandte

57. Chemie International Edition. -1996. Vol. 35. - № 19. - P. 2209-2210.

58. Saalfrank, R.W. Chelate complexes. 13. Self-assembly of {2}-metallacryptands and {2}-metallacryptates / R.W. Saalfrank, V. Seitz, D. L. Caulder, K. N. Raymond, M. Teichert, D. Stalke // European Journal of Inorganic Chemistry.- 1998.-№9.-P. 1313-1317.

59. Saalfrank, R.W. Supramolekulare Koordinationschemie Synergie von Zufallsentdeckung und rationalem Design / R.W. Saalfrank, H. Maid, A. Scheurer // Angewandte Chemie. - 2008. - Bd 120. - S. 2-35.

60. Zangrando, E. Trinuclear metallacycles: metallatriangles and much more / E. Zangrando, M. Casanova, E. Alessio // Chem. Rev. 2008. - Vol. 108. - № 12. -P. 4978-5013.

61. Бучаченко, А. Л. Химия как музыка / А. Л. Бучаченко. Тамбов; М.; Спб.; Баку; Вена: Нобелистика, 2004. — 192 с.

62. Е.В. Третьяков, В.И. Овчаренко, Успехи химии, 78, 1051 (2009).

63. Фарутин, А. М. О возможности несобственного антиферромагнетизма

64. А. М. Фарутин // Письма ЖЭТФ. 2008. - Т. 87. - Вып. 9. - С. 561-562.

65. Марченко, В. И. О несобственном ферромагнетизме / В. И. Марченко // Письма ЖЭТФ. 2008. - Т. 87. -г- Вып. 9. - С. 560.

66. A.V. Klimov IV Russian-Japanese Seminar Molecular and Biophysical Magnetoscience SMBM, September 16 - 19, 2009, Orenburg, Russian Federation, Proceedings.

67. Перевалов, С. Г. (Гет)ароилпировиноградные кислоты и их производные как перспективные "строительные блоки" для органического синтеза / С. Г. Перевалов, Я. В. Бургарт, В. И. Салоутин, О. Н. Чупахин // Успехи химии.-2001.-Т. 70.-№ И.-С. 1039-1058.

68. Козьминых, В. О. Синтез, строение и биологическая активность ацилпировиноградных кислот и их 2-иминопроизводных (обзор) / В. О. Козьминых, Е. Н. Козьминых // Хим.-фарм. журнал. — 2004. — Т. 38. № 2.-С. 10-20.

69. Накамото, К. ИК спектры и спектры КР нерганических и координационных соединений: пер. с англ. / К. Накамото. -М.: Мир., 1991. — 536 с.

70. Инфракрасные спектры и строение органических соединений: пер. с англ. / К. Наканиси. -М.: Мир., 1965.-216 с.

71. Беллами, Л. Инфракрасные спектры сложных молекул: пер. с англ. / Л. Беллами. М.: Мир., 1963. - 590 с.

72. Смит, А. Прикладная ИК-спектроскопия: пер. с англ. / А. Смит. -М.: Мир., 1982.-328 с.

73. Казицына, Л. А. Применение УФ-, ИК-, ЯМР- и масс-спектроскопии в органической химии / Л. А. Казицына, Н. Б. Куплетская. — М.: Издательство Моск. ун-та, 1979. 240 с.

74. Брун, Д. Спектроскопия органических веществ: пер. с англ. / Д. Брун, А. Флойд, М. Сейнзбери. М.: Мир., 1992. - 300 с.

75. Арзамасцев, А. П. Ультрафиолетовые и инфракрасные спектры лекарственных веществ / А. П. Арзамасцев, Д. С. Яскина. — М.: Медицина, 1975.-151 с.

76. Керрингтон, А. Магнитный резонанс и его применение в химии.: пер. с англ. / А. Керрингтон, Э. Мак-Лечлан. М.: Мир, 1970. - 447 с.

77. Дероум, Э. Современные методы ЯМР для химических исследований: пер. с англ. / Э. Дероум. -М.: Мир, 1992. 403 с.

78. Гюнтер, X. Введение в курс спектроскопии ЯМР: пер. с англ. / X. Гюнтер. М.: Мир, 1984. - 478 с.

79. Порай-Кошиц, М. А. Основы структурного анлиза химических соединений: Учеб. пособ.: 2-ое. изд. перераб. и доп. / М. А. Порай-Кошиц. —

80. М.: Высшая школа, 1989. 192 с.

81. Wiley, J. Structure elucidation by NMR in Organic Chemistry / J. Wiley,1. Sons.

82. Сергеев, H. M. Спектроскопия ЯМР / H. M. Сергеев. M.: Изд. Моск. Ун-та., 1981.-279 с.

83. Ионин, Б. И. ЯМР-спектроскпия в органической химии: 2-ое изд. пер. / Под. ред. Б. А. Ершова. — JL: Химия, 1983. — 272 с.

84. Жунке, А. Ядерный магнитный резонанс в органической химии: Пер. с нем. / А. Жунке. М.: Мир, 1974.

85. Инструментальные методы анализа функциональных групп органических соединений / под ред. С. Сиггиа. — М.: Мир, 1974.

86. Хауссер, К. X. ЯМР в медицине и биологии: структура молекул, томография, спектроскопия in-vivo: пер. с нем. / К. X. Хауссер, X. Р. Кальбитцер / под ред. С. М. Рябченко. — Киев, 1993. 259 с.

87. Муковоз, П. П. Взаимодействие диалкилкетипинатов с 2,4-динитрофенилгидразином / П. П. Муковоз, В. О. Козьминых // Вестник ЮжноУральского гос. ун-та. Серия "Химия". Вып. 2. — Челябинск, 2009. - № 23 (156).-С. 4-8.

88. Herbert, С. G. Mass spectrometry basics / С. G. Herbert, R. A. Johnstone.

89. П. А. Кларе, в кн. Общая органическая химия. Азотсодержащие гетероциклы, под ред. Н. А. Кочеткова, Химия, Москва, 1985, т. 8, с. 243.

90. D. L. Boger, M. Yasuda, L. Mitscher, S. D. Drake, P. A. Kitos, J. Med. Chem., 30, 1918 (1987).

91. Муковоз, П. П. Синтез 2,2'-(2-оксоимидазолидин-4,5-диилиден)диацетатов / П. П. Муковоз, В. О. Козьминых, И. Н. Ноздрин, Е. Н. Козьминых // Химия гетероциклических соединений. — 2010. — № 8 (518). — С. 1262-1264.