Теоретическое и экспериментальное исследование процессов иодирования и дезиодирования ароматических соединений тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

OG34S55QO

На правах рукописи

ФУНК АНДРЕЙ АНДРЕЕВИЧ

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ИОДИРОВАНИЯ И ДЕЗИОДИРОВАНИЯ АРОМАТИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

02.00.03 - органическая химия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

о 5 ДЕК 2008

Томск - 2008

003455500

Работа выполнена на кафедре органической химии и технологии органического синтеза Томского политехнического университета

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор химических наук, профессор Чайковский Витольд Казимирович доктор химических наук, профессор Филимошкин Анатолий Георгиевич кандидат химических наук, доцент Передерина Ирина Александровна Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова (г. Барнаул)

Защита состоится «| декабря 2008 г в 14 ч 30 мин, на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.269.04 при Томском политехническом университете по адресу: 634034, Томск, пр. Ленина 43а, 2-й корпус ТПУ, Малая химическая аудитория

С диссертацией можно ознакомиться в Научно-технической библиотеке Томского политехнического университета по адресу 634050, г. Томск, ул. Белинского, 55

Автореферат разослан «¡^ ноября 2008 г.

Ученый секретарь совета по защите докторских и кандидатских диссертаций кандидат химических наук, доцент

тм/ Гиндуллина Т.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Органические иодпроизводные находят разностороннее применение в органическом синтезе, биохимии и медицине. Их используют как антивирусные и противомикробные препараты, синтетические гормоны щитовидной железы, рентгеноконтрастные вещества. По сравнению с хлором и бромом иод в арилиодидах обладает несравнимо большей подвижностью, и реакции его замещения служат одним из наиболее удобных способов образования С-С связей.

В последние годы процесс иодирования ароматических соединений активно изучается. Однако в основном это касается экспериментальной, качественной части исследований, где главными критериями являются время синтеза и выход продукта. К сожалению, количественные характеристики этого процесса до сих пор исследованы мало. Поэтому изучение взаимного влияния свойств растворителя, нуклеофильности субстрата и электрофильности реагента на термодинамические параметры реакции иодирования и дезиодировэ-ния и создание на основе полученных результатов новых рекордных по активности иодирующих систем является актуальной задачей.

Целью работы является теоретическое квантово-химическое и экспериментальное исследование процессов иодирования к дезиодирования ароматических соединений и создание новых суперэлектрофильных иодирующих систем.

Научная новизна работы. Впервые неэмпирическими квантово-хнмиче-скими методами и методами теории функционала плотности определены индексы глобальной и локальной электрофильности иодирующих агентов в газовой фазе и водной среде. Выявлены количественные зависимости термодинамики реакции электрофильного иодирования от влияния свойств субстрата, реагента и растворителя. Впервые теоретически показано, что термодинамические параметры реакции иодирования можно успешно регулировать, варьируя кислотность среды, электрофильность реагента и используя растворители с различной диэлектрической постоянной. Созданы новые суперактивные иодирующие системы, проведена оценка их активности и региоселективности. Впервые предложен альтернативный способ генерации трииод-катиона в системах М-иодацетамид-иод-серная кислота, тетраиодгликолурил-иод-серная кислота. Впервые с использованием квантово-химических методов исследован процесс протодезиодирования иодаренов под действием минеральных кислот.

Практическая значимость. На основе квантово-химических расчетов даны практические рекомендации регулирования электрофильности иодирующих систем. Созданы новые, рекордные по активности, иодирующие системы на основе М-иодацетамида и 1,3-дииод-5,5-диметилгидантоина в серной и трифторметансульфокислоте, способные иодировать ароматические субстраты за короткое время и при сравнительно низкой температуре. При иодировании нитробензола достигнут абсолютно рекордный результат.

Апробация работы. Отдельные части работы докладывались и обсуждались на 3-й всероссийской научно-технической конференции студентов, аспи-

рантов и молодых ученых: "Наука и молодежь" (Барнаул, 2006 г.); международной конференции «Химия, химическая технология и биотехнология на рубеже тысячелетий» (Томск, 2006 г.); XLV международной научной студенческой конференции "Студент и научно-технический прогресс" (Новосибирск, 2007 г.); VIII всероссийской научно-практической конференции студентов и аспирантов "Химия и химическая технология в XXI веке" (Томск, 2007 г.); всероссийской молодежной конференции по математической и квантовой химии (Уфа, 2008 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 статей, 2 доклада и тезисы 4 докладов.

Объем и структура работы. Работа изложена на 114 страницах, содержит 13 рисунков и 54 таблицы. Состоит из введения, 5 глав, выводов и списка литературы из 140 наименований.

Защищаемые положения: Результаты квантово-химических методов расчета. Строение и активность иодирующих частиц. Новые иодирующие системы и реагенты.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Теоретическое изучение реакции иодирования с применением квантово-химических методов

С целью оценки влияния кислотности среды и силы кислоты (Н-An), образующей противоион (Arf), входящий в состав иЬдсодержащего интермедиата (1-Ап), на термодинамические барьеры реакции иодирования, проведены кван-тово-химические расчеты термодинамики иодирования бензола различными иодирующими реагентами. Оптимизировалась геометрия иодирующих реагентов, a-комплекса и соответствующих анионов (Ап и рассчитывались энергетические барьеры ДН*, AG* образования сг-комплекеа как лимитирующей стадии реакции иодирования. Иодирующие реагенты были разбиты на три группы по функциональному признаку: 1) N-I реагенты (слабые иодирующие реагенты, где Ап' анион слабой N-H кислоты) 2) 0-1 реагенты (ацилгипоиодиты, где Ап~ анион галогензамещенной карбоновой кислоты, а также ацегилгипоиодит) 3) 0-1 реагенты (сульфаты иода, где Ап" анион сульфокислоты). С усилением ки-слоты-противоиона (снижением рК) уменьшаются термодинамические барьеры реакций иодирования. Причем все три метода расчета (РМЗ, RHF/3-21G(d,p), B3LYP/LanL2DZ) предсказывают практически линейную зависимость энтальпии или энергии Гиббса активации от рК кислоты как в газовой фазе, так и в растворе (SCRP/PCM), описываемую уравнениями Я = крК + Ьч G = kpK + Ь, где коэффициенты к и b были вычислены по методу наименьших квадратов, исходя из расчетных данных. Приведенные термодинамические характеристики реакций иодирования различными иодирующими частицами удовлетворительно коррелируют с ранее найденными параметрами электрофильности иодирующих реагентов, такими как величина положительного заряда на атоме иода, индекс Виберга связи иод-гетероатом, значение энергии НСМО, а также

величинами энергий Гиббса гетеролитического разрыва связи иод-гетероатом в газовой фазе и в растворе1. При увеличении силы кислоты, образующей противоион в иодирующей частице, увеличиваются параметры электрофильно-сти атома иода и уменьшаются значения энергии Гиббса реакции гетеролитиче-ской диссоциации иодирующего реагента, что обеспечивает более высокую концентрацию электрофила в растворе и облегчает электрофильное иодирование. Таким образом сила кислоты, образовавшей противоион в иодирующей частице, выражаемая значением ее рК, может выступать как мера электрофиль-ности этой иодирующей частицы.

Основное влияние на термодинамику образования а-комплекса, как лимитирующей стадии реакции иодирования, оказывают активность иодируемого субстрата, выражаемая его нуклеофильностыо, активность действующего реагента, выражаемая его электрофильностью, а также характер растворителя, мерой которого может выступать его полярность, выражаемая значением диэлектрической проницаемости. Тем самым каждая реакция есть взаимозависимость трех факторов: субстрата, реагента и растворителя. В качестве исследуемой характеристики реакции иодирования выступает значение свободной энергии Гиббса образования а-комплекса в зависимости от этих трех факторов. Поочередным исключением одного из них найдены зависимости значений свободной энергии Гиббса образования а-комплекса от каждого из факторов.

Для выяснения влияния вышеназванных факторов были рассчитаны свободные энергии образования о-комплекса для различных субстратов и иодирующих агентов в газовой фазе и в 18 различных растворителях от полярных до неполярных. В качестве критерия, характеризующего активность субстрата по отношению к электрофильной атаке, были использованы значения a^^-KOH-стант Гаммета различных заместителей. Найдено, что значения энергии Гиббса реакции иодирования монозамещенных аренов в мара-положение различными иодирующими агентами линейно зависят от характера заместителя в кольце, выраражаемого значением его а ^„-константы. Уравнение для 8 заместителей имеет вид: ДО = (83.99±5.32) а^ + (Ь±3.62), г = 0.988, S = 10.1, где значения b составляют для NIS 634.27; IHSO„ 453.21; CH3COOI 601.23; CF3COOI 489.04; ICI 593.81; ЮН 916.56.

В качестве меры активности иодирующих агентов нами были впервые рассчитаны значения их индексов глобальной электрофильности, предложенной Парром. Важнейшими индексами реакционной способности выступают химический потенциал ц, химическая жесткость 1], и мягкость S. Химический потенциал и жесткость могут быть найдены через значения потенциала ионизации и сродства к электрону исследуемой системы:

о)

т\ = IP-EA (2)

1 В.Д Филимонов и др Изв АН сер хим,2006,№8.

Глобальный индекс электрофильности дается уравнением (3) через значения потенциала и жесткости:

01 = (3)

Значения потенциалов ионизации, найденные на основании теоремы Куп-манса достаточно хорошо совпадают с экспериментальными данными. Тем более что этот подход не требует расчета катион-радикала, но только самой нейтральной частицы. Потенциал ионизации (1Р) и сродство к электрону (ЕА), по теореме Купманса, могут быть найдены из энергий граничащих молекулярных орбиталей ВЗМО и НСМО, соответственно:

1Р = - Е(ВЗМО) пЕА= - Е(НСМО) (4)

Расчет энергий ВЗМО и НСМО иодирующих реагентов проводили ограниченным методом Хартри-Фока (КОТ) в полноэлектронном валентно-расщепленном базисном наборе 6-31Ю(<1), т. к. известно, что метод ВЗЬУР не зависимо от базисного набора занижает значения потенциалов ионизации приблизительно на 2 эВ для различных структур, в то время как НР метод дает хорошее согласие с экспериментальными данными. Заряды на атоме иода для всех иодирующих частиц были рассчитаны с использованием двух схем анализа за-селенностей: МРА (по Малликену) и ЫРА (натуральный). Также были рассчитаны функции Фукуи, которые являются дескрипторами для определения химической активности и региоселективности молекул. Так для атома иода в иодирующих агентах, в зависимости от типа электронного переноса, три вида функций Фукуи могут быть рассчитаны. Для Ы-элсктронной системы, независимые вычисления могут быть проведены для N-1, N и N+1 электронных систем с одинаковой геометрией молекулы. Различные схемы заселенностей дают значения у, (N-1), <// (И) и <// (Ы+1). При подстановке полученных значений в уравнения (5) - (7) рассчитываются значения функций Фукуи //, // и

// = <7/ (Ы+ 1) - д/ (7^ для нуклеофильной атаки (5)

// - (ТУ) - 9/(7^-1) для электрофильной атаки (6)

гО

->1 = [<7/(7^+1) - д1(М-\)}/2 для радикальной атаки (7)

где q¡ это заряд на атоме иода соответствующих структур. Парр и Янг предположили что большие значения функций Фукуи свидетельствуют о большей реакционной способности.

Недавно общая концепция локальной и глобальной реакционной способности была предложена Чатгарай с сотр. (уравнения 8-9), содержащая информацию по глобальной и локальной реакционной способности в соответствии с электрофильностью или нуклеофильностью атома в молекуле:

ш;=ы-// (8)

«;=«■// (9)

Для расчета значений функций Фукуи мы использовали метод ВЗЬУР/6-31Ю(с1) с геометрией структур, полученной методом КН176-31 Ю(<1), так как показано Де Профтом с сотр., что ВЗЬУР метод дает адекватные значения ^ индексов.

Для расчета был выбран ряд электрофильных иодирующих агентов со связями иод - гетероатом, как реально существующих стабильных соединений (12, ICI, N-иодимиды: N-иодсахарин (NISAC), N-иодсукцинимид (NIS), 1,3-дииод-5,5-диметилгидантоин (DIH), тетраиодгликолурил (TIG), N-иодбарбитуровая кислота (NIBA), Ы-иод-5,5-диэтилбарбитуровая кислота (NIVER), N-иодацета-мид (NIA), четвертичные аммониевые дихлориодаты), так и гипотетических (ал-килгипоиодиты, ацилгипоиодиты), а также частиц типа Ь+Ап~, где An - анионы соответствующих кислот.

Согласно проведенным расчетам среди стабильных, существующих в свободной форме иодирующих реагентов наибольший электрофильный характер имеет N-иодсахарин, значение ы {а* ) для которого составляет 1.012 (0.630) в газовой фазе и 1.028 (0.675) в воде. Электрофильность остальных N-иодимидов в газовой фазе уменьшается в ряду NIBA (1.013) > NIVER (0.958) > DIH (0.940) > NIS (0.855) > NIA (0.721) и в воде DIH (0.931) > NIBA (0.901) > NIVER (0.869) > NIS (0.818) > NIA (0.661), что согласуется с рядом увеличения рКа (уменьшения кислотных свойств) в ряду соответствующих N-H кислот. Внутри ряда частиц ГАгГ соблюдается линейная зависимость значений индексов элек-трофильности со и ©; от рКа кислот, образующих противоион в иодирующей частице. Так, используя значения рКа для галогензамещенных карбоновых кислот: FCH2COOH 2.660; F2CHCOOH 1.240; F3CCOOH 0.230; С1СН2СООН 2.867; С12СНСООН 1.290; С13ССООН 0.520; ВгСН2СООН 2.902; Вг2СНСООН 1.390; Вг3ССООН 0.660 и уксусной кислоты СН3СООН 4.756 и значения cosolv., получаем приближенные линейные зависимости:

Wgas = (1.477±0.011) - (0.074±0.005)-рКа (г = 0.984; S = 0.02; п = 10). cJsoiv. = (1.330±0.017) - (0.046±0.007)-рКа (г = 0.913; S = 0.03; п = 10).

Рисунок 1. Графики линейных зависимостей между значениями ugas, иso¡v и рКа соответствующих кислот

В общем N-I реагенты за исключением N-иодацетамида несколько более электрофильны чем алкилгипоиодиты, монохлорид иода и HOI и менее элек-трофильны чем сульфаты иода и замещенные ацилгипоиодиты. Четвертичные аммониевые дихлориодаты обладают наименьшей электрофильностью как общей, так и локальной. Более чем двукратное уменьшение локальной электро-фильности соединений R4NIC12 по сравнению с ICI (0Jgas(ICl) > ugas(R4NICl2) в

2.5 - 3.0 раза, o)soiv.(ICl) > a)solv.(R4NICl2) в 1.5 раза) согласуется с ранее найденными расчетными и экспериментальными данными по активности данных реагентов в реакциях электрофильного иодирования аренов. Также хорошо известно, что активность иодирующих агентов повышается с повышением кислотности среды. Так для активации NIS или TIG используют сильные кислоты H2S04, CF3COOH, CF3SO3H, а активность монохлорида иода повышается с повышением концентрации серной кислоты. Предполагается перенос иода от иодирующего реагента в раствор сильной кислоты с образованием электрофиль-ных интермедиатов иода типа IHSO4, CF3COOI, CF3SO3I и др. Значения индексов wgas (<jsolv.) IHSO4 1.647 (1.489), CF3SO3I 1.823 (1.627) и FS03I 1.886 (1.652) являются максимальными среди всех иодирующих агентов, что позволяет отнести их к так называемым суперэлектрофильным иодирующим агентам. Рассчитанные значения и в водной среде (е = 78.39) для реагентов RXI изменяются по сравнению с газофазными незначительно (0.3 % - 12.4 %), чаще уменьшаются. Следует отметить, что значения индексов локальной электрофильности дихло-риодатов в водной среде увеличиваются почти в 1.6-1.8 раза, хотя даже в этом случае они сильно уступают в электрофильности монохлориду иода, индекс а которого уменьшается всего на 0.9 %. В общем индекс локальной электрофильности надежно отражает реальную активность иодирующих агентов, найденную эмпирически в работах по иодированию аренов.

С целью определения электрофильной активности частиц, содержащих в своей структуре трииод-катион, были оптимизированы структуры частиц типа 13+Ап~ методом RHF/6-311G(d) NBO в газовой фазе и водной среде и определены индексы их электрофильности. Для трииод-катиона получено значение 103.3°, а величина угла I—I—I в 13+01Г составляет 90.7°, в 13+ОСН3~ 90.5°, в 13+СГ 93.0°, в I3+HS(V 95.8°, в 13+ОСОСН3~ 92.6°, в I3+OCOCF3 94.3°, в I3+CF3S03~ 96.9°, что характерно для соединений поливалентного иода и комплексов типа 13+А1С14~ и I3+AsF6~. НСМО изученных частиц локализована на фрагменте I-I-I, что говорит о том, что электрофильность их связана в основном с центральным атомом иода.

Данные таблицы 1 свидетельствуют о большей электрофильности частиц типа 13+Ап по сравнению с соответствующими частицами типа ГАп~. Так значения (Usoiv.) увеличиваются для пар частиц: ЮН - 13+ОН 2.3 (2.3) раза, ЮСНз - 1з+ОСНз 2.4 (2.3) раза, ICI - 13+С1 1.7 (1.6) раза, ЮСОСН3 - 13+ОСОСН3 2.2 (1.9) раза, IOCOCF3 - I3+OCOCF3 1.7 (1.7) раза, IHSO4 - I3+HS04 1.6 (1.5) раза, ICF3SO3 - l3+CF3S031.5 (1.3) раза.

Внутри ряда частиц I3+Arf соблюдается линейная зависимость значений индекса электрофильности о? от рК, кислот, образующих противоион в иодирующей частице. Так используя значения рКа для Н20 15.7; СН3СООН 4.75; CF3COOH 0.23; H2S04 - 3; CF3SO3H - 14 и газофазные значения ш из таблицы 1 получаем приближенную линейную зависимость:

ugas = (2.496±0.033) - (0.018±0.003)-рКа (г = 0.953; S = 0.07; п = 5).

Рассчитанные значения и частиц I3+AiT в водной среде (е = 78.39) уменьшаются по сравнению с газофазными на 1.9% - 23.6% за счет уменьшения энергий граничных орбиталей.

Для оценки влияния различных растворителей были проведены расчеты значений энергии Гиббса образования о-комплекса в 18 различных растворителях. Для учета сольватации использовали метод 8СИР ВЗЬУР/б-3110(с1) в рамках модели Томази (РСМ).

Таблица 1. Значения потенциалов иониза11ии (1Р), сродства к электрону (ЕА), химических потенциалов (¡1), химической жесткости (ц), индексов глобальной электрофильсти (ы) иодирующих агентов 1з*Ап~, рассчитанные методом ЛНР/6-31 Ю(ф ИБО в газовой фазе и водной среде, а также заряды на атомах иода (д(1)), функции Фукуи и значения со/ иодирующих агентов 1з+Ап~, рассчитанные методом ВНУР/б-З!Ю(с1)//КНР/6-31 Ю(<1) с использованием

различных схем анализа заселенностей

Иодирующий агент 1Р = - Е(ВЗМО) ЕА = - Е(НСМО) -ДэВ I/, эВ и, эВ

Ь+01Г 9.275 (9.481) 1.942 (1.763) 5.609 (5.622) 7.333 (7.718) 2.145 (2.048)

Ь+ОСН3" 9.223 (9.504) 1.907 (1 804) 5.565 (5.654) 7.316 (7.700) 2.117 (2.076)

ь+сг 9.967 (10.148) 2.289 (2.078) 6.128 (6.113) 7.678 (8 070) 2.445 (2 315)

Ь+НБОГ 10.804 (10.314) 2.416 (1.849) 6.610 (6.082) 8.388 (8.465) 2 604 (2.185)

1/ОСОСНэ"" 10 048 (9.879) 2.290 (1.862) 6.169 (5.871) 7.758 (8.017) 2.453 (2.150)

1з+ОСОСРГ 10.468 (10.153) 2 354 (1.889) 6.411 (6.021) 8.114 (8.264) 2.533 (2.193)

13+СР3803" 11.082 (10.270) 2.489 (1.625) 6.786 (5.948) 8.593 (8.645) 2.679 (2.046)

Иодирующий агент 9(1)

МРА ИРА МРА 1МРА МРА ЫРА

Ь+ОН" 0 672 (0.669) 0.851 (0.851) - 0.222 (-0.296) -0.291 (-0.336) 0.476 (0.606) 0.624 (0.688)

1з+ОСНз" 0.644 (0.645) 0.844 (0.844) -0.212 (- 0.283) - 0.283 (- 0.324) 0.449 (0.588) 0.599 (0.673)

1з+СГ 0.520 (0.498) 0.614 (0.594) -0.218 (- 0.299) - 0.277 (- 0.323) 0.533 (0.692) 0.677 (0.748)

1з+Н804" 0.638 (0.644) 0.738 (0.731) -0.231 (- 0.260) - 0.290 (- 0.306) 0.579 (0.568) 0.739 (0.602)

1з+ОСОСНГ 0.631 (0.659) 0.786 (0.800) -0.217 (- 0.251) -0.286 (- 0.308) 0.532 (0.540) 0.702 (0.662)

13+ОСОСР3" 0.608 (0.625) 0.745 (0750) - 0.224 (- 0 258) - 0.285 (-0.307) 0.567 (0.566) 0.722 (0.673)

1з+СРз50з" 0.618 (0.612) 0.707 (0.691) -0.216 (- 0.250) - 0.276 (- 0.294) 0.602 (0.512) 0.755 (0.669)

В качестве критерия, характеризующего растворитель, выступает значение его диэлектрической проницаемости е. Полученные данные дают линейные

зависимости в координатах ДО - 1/е для двух групп растворителей: апротонных (ДМСО, нитрометан, ацетонитрил, ацетон, 1,2-дихлорэтан, дихлорметан, тетрагидрофуран, хлорбензол, хлороформ, толуол, бензол, четыреххлористый углерод, циклогексан, гептан) и протонных (вода, этанол, метанол). Точка для диэтилового эфира несколько отклоняется от обеих прямых и лежит между ними, поэтому не была включена в регрессионный анализ. Найдено соотношение линейности свободной энергии, даваемое уравнением ДО = У(1 -1/е), где Дв = - 050к, это разность между энергией Гиббса образования а-комплекса реакции иодирования в газовой фазе и в соответствующем растворителе, У - константа, характеризующая меру чувствительности реакции к изменению диэлектрической проницаемости растворителя и способность растворителя стабилизировать переходное состояние. При е = 1 (газовая фаза), ДС = О, Г)Ещ - 0501у = 0, Оёа5 = 0501у В случае бесконечно полярного растворителя при в -» со, ДО -» У - предельному значению выигрыша в энергии за счет сольватации. Соответственно зная значение С£ для данной реакции, а также Б данной реакции в растворителе с диэлектрической постоянной е, можно находить константы У для данного растворителя.

Значения У для апротонных растворителей колеблются для различных реакций иодирования в интервале 370-580 кДж/моль, в то время как для протонных растворителей значения У составляют 450-690 кДж/моль. Значения М = У, - У(Н) характеризуют влияние заместителя и являются аналогами констант Гаммета, причем для донорных заместителей М > 0, а для акцепторных М < 0. Величина М зависит также и от растворителя и не зависит от действующего иодирующего агента.

(г = 0.91= 0.830)

2. 1,3-Дииод-5,5-диметилгидантоин в серной кислоте как суперэлектрофильный иодирующий реагент

Более 40 лет назад Орази с сотрудниками была осуществлена попытка иодирования производных фенола, ариламинов и некоторых электронообогащен-ных гетероциклов 1,3-дииод-5,5-диметилгидантоином (БЩ). Однако дальнейшего распространения метод не получил.

Мы установили, что 1,3-дииод-5,5-диметилгидантоин может использоваться и в качестве активного иодирующего реагента. Растворив 01Н в серной кислоте (с! =1.815 г/см3), мы получили среду в которой легко иодируются арены с электроноакцепторными группами. При этом лучшие результаты, достигались если 01Н растворять в Н2504 до взаимодействия с субстратом. Растворение

Рисунок 2. График линейкой зависимости между значениями cogas, рКа и

Б1Н в охлажденной до 0 - +3 °С серной кислоте происходит за 15-20 минут с образованием темно-коричневого гомогенного раствора. Полученный таким образом иодирующий раствор в дальнейшем использовался как реагент для иодирования дезактивированных ароматических соединений (таблица 2).

Иодирование нитробензола (1а) реагентом на основе Э1Н протекает при 20 °С за 15-20 мин с выходом 3-иоднитробензола (16) 79 %. При 0 °С эта реакция заканчивается за 60 мин с примерно таким же выходом соединения (16). Иодирование тонкорастертого 4-нитротолуола (2а) при 0 °С, сопровождаемое интенсивным перемешивании реакционной смеси, приводит к 2-иод-4-нитротолуолу (26). Однако при несоблюдении этих условий образуется смесь веществ, состоящая из 4-нитротолуола, 2-иод-4-нитротолуола и 1,3-дииод-2-метил-5-нит-робензола (данные ГХ-МС), трудно поддающаяся разделению. Повышение температуры до 20 °С с двукратным мольным количеством реагента приводит к образованию только диодированного продукта (2в). Жидкий о-нитротолуол (За) иодируется с образованием изомерной смеси иоднитротолуолов с общим выходом 89 %. Аналитическое содержанием 2-нитро-4-иодтолуола (36) и 2-нитро-6-иодтолуола (Зв) в этой смеси составило соответственно 77 % и 23 % (данные ГХ-МС). Вымораживанием и перекристаллизацией из этанола препаративно выделено 47 % изомера (36). Взаимодействие бензойной (4а) и 4-фтор-бензойной (5а) кислот с раствором Б1Н приводит к 3-иодбензойной (46) и 3-иод-4-фторбензойной (56) кислотам, но протекает при 0 °С медленнее, чем превращение нитроаренов. При 0 °С за 0.5-1 ч легко иодируются соединения с одной и двумя карбонильными группами: бензальдегид (6а) и бензил (7а) с образованием соответственно 3-иодбензальдегида (66) и 3,3'-дииодбензила (76). Взаимодействие фенантренхинона (8а) с реагентом на основе Е)1Н приводит к 2,7-дииодфенантренхинону (86), но при этом имеет место образование других побочных соединений невыясненного строения, что значительно снижает выход ожидаемого продукта. Использование для иодирования иодбензола (9а) раствора из 2 экв Б1Н в Н2504 приводит к образованию смеси иодбензолов различной степени замещения. Но при увеличении количества Б1Н до 8 экв. получен 1,2,4,5-тетраиодбензол (96) с выходом 55 %.

Исследование спектров ЯМР 13С растворов Э1Н, проведенные нами, показали, что при растворении БЩ в серной кислоте оба атома иода 01Н замещаются на протон кислоты.

Практически сразу после растворения В1Н в Н2304 в спектрах раствора присутствуют только сигналы двух карбонильных групп незамещенного прото-нированного 5,5-диметилгидантоина при 159.5 и 182.6 м.д. Данные сигналы полностью идентичны соответствующим сигналам спектра 5,5-диметилгидантоина в Н2304. Полученный результат свидетельствует о том, что сначала все атомы иода 01Н переходят в серную кислоту, а уже затем осуществляется иоди-

н

рование. Электронные спектры раствора, имеют полосы поглощения при 451, 289 и 240 нм, что с большой долей вероятности говорит, о присутствии в нем 1з+.

3. Иодирование ароматических соединений с использованием N-иодацетамида

N-Иодацетамид (NIA) был получен Ф. Селивановым в 1893 году. С тех пор он известен как реагент с малой иодирующей активностью и дальнейшего использования для иодирования не получил.

Мы нашли, что N-иодацетамид хорошо растворяется в серной кислоте. В спектрах ЯМР 13С растворов NIA присутствуют только сигналы карбонильной группы незамещенного протонированного N-иодацетамида при 182.5 м.д. из чего можно заключить, что, сначала атом иода NIA переходит в серную кислоту, как и в случае с DIH, и при этом образуется иодирующий агент.

м п °г о о

'/ II и L !/ II

СН3—cs + НО—S—ОН -»- СН3—сч + 10—S—он

NHI £ NH2 »

Электронные спектры раствора NIA, имеют полосы поглощения при 457, 286 и 239 нм.

Такой раствор проявляет повышенную электрофильность и легко иодирует ароматические соединения с электроноакцепторными группами (таблица 2), а при регулируемом снижении кислотности среды (органический растворитель + H2S04) успешно иодируются соединения с электронодонорными заместителями.

Таблица 2. Иодирование дезактивированных ароматических соединений при 0-3 °С DIH a NIA в серной кислоте__

Субстрат Время реакции, мин Продукт Выход, %

DIH NIA DIH NIA

Нитробензол (1а) 40 60 З-Иоднитробензол (16) 75 75

4-Нитротолуол (2а) 80 60 4-Нитро-2-иодтолуол (36) 61 40

2-Нитротолуол (За) 45 60 4-Иод-2-нитротолуол (36) 47 40

Бензойная кислота (4а) 120 60 З-Иодбензойаая кислота (46) 70 88

4-Фгорбензойная кислота(5а) 90 90 З-Иод-4-фторбензойная кислота (56) 75 78

Бензальдегид (ба) 30 30 З-Иодбензальдегид (66) 62 65

Бензил(7а) 40 30 3,3'-Дииодбензил (76) 75 80

Фенантренхинон (8а) 60 - 2,7-Дииодфенантреихинон (86) 40 -

Иодбензол (9а) 30 - 1,2,4,5-Тетраиодбензол (96) 55 -

3.1. Активность и региоселективность иодирующих систем типа N-I реагент-серная кислота, N-I реагент-трифторметансульфокислота

На скорость электрофильного замещения в ароматическом ряду и изомерный состав продуктов существенное влияние оказывает природа электрофила. Согласно правилу селективности Брауна, чем выше электрофильность реагента, тем ниже его внутримолекулярная селективность в реакциях замещения в бензольном кольце. Наиболее активный реагент дает смесь региоизомеров с процентным составом близким к статистическому.

Мы для оценки селективности исследуемых иодирующих систем сравнили состав продуктов, образовавшихся при иодировании о-нитротолуола, с использованием реагентов, полученных при растворении Ы,Ы,Ы,Ы-тетраиодгликолу-рила (TIG), 1,3-дииод-5,5-диметилгидантоина (DIH), N-иодсукцинимида (NIS) и N-иодацетамида (NIA) в серной кислоте.

ÇHj ÇHj CHj

,N02 n—Iреагент, 0°C I--K0>

H2SO4 ИЛИ CF3SO1H

Детальные исследования продуктов реакции о-нитротолуола с системами TIG-H2SO4, DIH-H2S04i NIS-H2SO4 и NIA-H2S04 методом ГХ-МС, показали, что при использовании стехиометрических количеств реагентов (в расчете на активный иод) полной конверсии о-нитротолуола не происходит (таблица 3).

Таблица 3. Иодирование о-нитротолуола в серной кислоте (d = 1,814) при О °С

Реагент Отношение Время, Отношение Остаток исходного

субстрат: мин. орто : пара, субстрата, %

реагент %

tig-H2SO4 1:0.25 60 14:86 30

diii-H2SO4 2:1 60 14:86 32

nis-H2SO4 1:1 60 12 : 88 35

nia-h2so4 1:1 60 13:87 32

tig-H2SO4 1:0.5 30 19:81 0

d1h-h2s04 1:1 30 23 :77 0

nis-H2SO4 1:2 30 22 : 65' 0

nia-H2SO4 1:2 30 21 :79 0

Кроме орто- и пара-изомеров зафиксирован один трииод- и пять дииоднитротолуолов.

В продуктах остается 30-35 % исходного субстрата. Региоселективность иодирования с использованием систем ТЮ-Н2804, 01Н-Н2504 и Ы1А-Н2504 оказалась примерно одинаковой. Применение Ы-иодсукцинимида дало несколько большее содержание «ара-изомера (относительно метальной группы), но при меньшей конверсии субстрата. Двукратный избыток реагентов приводит к заметному уменьшению «ара-селективности, но если при иодировании реагентами ТЮ-Н2804, 01Н-Н2504 и Ы1А-Н2804 детектированы только моноиодиро-

ванные продукты, то реагент Н15-Н2804, кроме моноиодидов, привел к смеси, состоящей из пяти изомерных дииоднитротолуолов (суммарно 13 %) и следовых количеств трииодзамещенного продукта. Использование вместо серной кислоты значительно более сильной трифторметансульфокислоты - С^ОзН, как и предполагалось, несколько снизило степень региоселективности реагентов, но меньше, чем ожидалось (таблица 4).

Таблица 4. Иодирование о-нитротолуола в трифторметансульфо-

кислоте при О °С

Реагент Отношение Время, Отношение Остаток

субстрат:реагент мин. орто : пара, % исходного субстрата, %

TIG-CF3SO3H 1:0,5 15 25:72 3

DIH-CF3SO3H 1:1 15 22:76 2

NIS-CF3SO3H 1:2 15 27:71 2

NIA-H2SO4 1:2 15 23 :77 3

Реакцию в трифторметансульфокислоте проводили в течение 15 мин, но, как потом оказалось, процесс проходил значительно быстрее. При иодировании нитробензола и использовании стехиометрических количеств взаимодействующих веществ (нитробензол:№8 1:1) реакция даже при О °С проходит менее чем за 1 мин, но не более чем с 61-65 % конверсией субстрата. При проведении процесса при 20 °С даже в течение 20 ч, удалось добиться не более чем 65 % превращения нитробензола в 3-иоднитробензол (данные ГХ-МС). Однако использование двукратного количества как NIS, а потом также TIG, DIH и NIA привело к полному превращению субстрата в 3-иоднитробензол и реакция заканчивалась за несколько секунд, то есть по сути своей оказалась "пробирочной". Более того, этот процесс проходит менее чем за 1 мин не только при 20 °С, но и при 0 СС с препаративными выходами 3-иоднитробензола от 76 до 85 % в зависимости от вида реагента. Насколько нам известно, для иодирования дезактивированных соединений и, в частности нитробензола, это является абсолютно рекордным результатом.

3.3. Альтернативный метод генерации трииод-катиона

В середине прошлого столетия способы генерации иона 13+ в олеуме и серной кислоте были подробно исследованы Аротским и др. Трииод-катион образуется в олеуме при взаимодействии молекулярного иода и S03. Растворы трииод-катиона обладают повышенной электрофильностью и иодируют производные бензола с электроноакцепторными заместителями.

Изучение электронных спектров растворов TIG и NIA в H2S04 показывает, что они поглощают при 456-476 и 285-295 нм. Такие полосы поглощения имеет трииод-катион (13+). Поэтому нами было предположено, что при растворении NI имидов в H2S04 кроме иодгидросульфата может образовываться трииод-катион.

Термодинамическую вероятность образования трииод-катиона в какой-то мере подтвердили работы по квантово-химические расчетам, полученным методом B3LYP/6-311G* в приближении DFT (Филимонов В.Д. и др.). Но экспериментального подтверждения тому, что трииод-катион образуется при растворении N-иодимидов и N-иодамидов в серной кислоте до сих пор не было.

Для подтверждения гипотезы об образовании трииод-катиона при растворении N-иодимидов и N-иодамидов в серной кислоте, мы попытались получить катион 13+ взаимодействием TIG и NIA с молекулярным иодом. В результате исследования нами был найден новый альтернативный путь генерации иона 13\ Оказалось, что раствор, содержащий катион 1з+, легко образуется путем постепенного добавления к перемешиваемой взвеси тонкорастертого иода в охлажденной до 0-3 °С серной кислоте (d = 1,815-1,834 г/см ) TIG или NIA. Мы полагаем, что при взаимодействии TIG или NIA и 12 в H2SO4 проходит количественное образование суперактивного иодирующего интермедиата состава I3+ -HS04 .

0 9

А Л

N'1 HN NH

\-1 + 4 I, + 4 H,S04-- )--( + 4 Ij*- HSOI

"Y"

о о

р

ft // . -

Н3С-с^ + I2 + H,SO„ -»- H3c—с + I3+-HSO4

NH-I NH2

Это позволяет быстро создать высокую концентрацию трииод-катиона. Такой раствор устойчив, имеет темно-коричневую окраску и поглощает в области характерной для электронного спектра иона 13+. Используя литературное значение молярного коэффициента экстинкции катиона 13+ £ = 5200, мы вычислили концентрацию катиона 13+ в сернокислых растворах NIA и TIG и концентрацию катиона 13+, генерированного из NIA и TIG и иода в серной кислоте (полоса поглощения при 286 нМ). Полученные значения показали более чем двукратное увеличение содержания катиона 1з+ генерированного из NIA и TIG и иода в растворе серной кислоты по сравнению с раствором NIA и TIG в серной кислоте в отсутствие иода. Полученный таким способом раствор-реагент легко при 0-3 °С, всего за 40-80 мин, иодирует нитробензол и другие дезактивированные ароматические соединения с хорошими выходами иодпроизводных. Взаимодействие реагента с ароматическим субстратом сопровождается значительным осветлением реакционной массы. Комплекс I3+-HS04 в процессе иодирования распадается с образованием молекулярного иода, который по мере протекания реакции полностью выпадает в осадок.

ArH + I3+-HS04" "2$0<'°"3°С'. Arl + I2 + H2S04

30...80 мин, 37...95 %

Контроль ТСХ показывает, что в этом случае происходит полная конверсия субстратов в продукты реакции. Главным отличием процесса иодирования аренов посредством катиона 13+, генерированного при взаимодействии TIG или

NIA и h в H2S04 от иодирования реагентом, полученным при растворении этих соединений в H2S04 в отсутствие молекулярного иода, является то, что для полного превращения дезактивированных ароматических субстратов в подарены не требуется двойного избытка активного иода TIG или NIA. Это приводит к двукратной экономии весьма дорогих N-I реагентов.

Таблица 5. Иодирование дезактивированных ароматических соединений при 0-3 °С. раствором трииод-катиона, генерированным на основе TIG и NIA в серной кислоте ___

Субстрат Время реакции, мин Продукт Выход, %

TIG NIA TIG NIA

Нитробензол (1а) 40 40 3-Иод1штробензол (16) 82 76

4-Нитротолуол (2а) 45 50 2,6-Дииод-4-1штротолуол (26) 42 45

2-Ннтротолуол (За) 60 60 4-Иод-2-ни1ротолуол (36) 44 40

2-Нитроголуол (За) 80 80 4,6-Дииод-2-нитротолуол (Зв) 37 32

Бензойная кислота (4а) 60 60 З-Иодбензойная кислота (46) 58 76

4-Фторбензойная кислота(5а) 60 60 З-Иод-4-фторбензойная кислота (56) 73 95

Бензальдегид (6а) 60 60 З-Иодбензальдегид (66) 66 55

Бензил (7а) 45 40 3,3'-Дииодбензил (76) 65 68

Иодбснзол (9а) 30 30 1,2,4,6-Тетраиодбснзол (96) 74 67

Глава 4. Дсзиодирование иодаренов под действием галогеноводородных

кислот

В литературных источниках приводятся противоречивые сведения по поведению ароматических иодпроизводных в растворах кислот. Для выяснения существующих противоречий нами были проведены термохимические расчеты прямой и обратной реакций взаимодействия и-иоданилина, иодбензола и п-иоднитробензола с HI, HCl, Н3Р04, H2S04 полуэмпирическим методом РМЗ (таблица 6) и осуществлена экспериментальная проверка полученных результа-

6 ' -н

Где: R = NH2, Н, N02; X = f, Ol", Н2Р04", HS04" Расчет свободных энергий Гиббса (AG), энтальпий и свободных энергий активации (ДН* AG*) реакций взаимодействия соединений с HI показал, что

относительно невысокая энергия переходного состояния и отрицательные значения Дв реакции могут способствовать дезиодированию 4-иоданилина, но уже для иодбензола активационный барьер возрастает примерно в 1.3, а для иод-нитроарена в 1.5 раза, что делает их дезиодирование затруднительным. О невозможности протекания процесса в обратном направлении, то есть иодирования анилина, бензола и нитробензола молекулярным иодом, говорят большие активационные барьеры и положительные значения свободной энергии ДО обратной реакции для всех трех аренов.

Таблица 6. Свободные энергии Гиббса (АО), энтальпии (АН') и свободные энергии активации (АС) реакций дезиодирования при взаимодействии арилиодидов с протонными

кислотами, реакция (1), кДж/моль

Я Н-Х ДЯ' Д С Ш

кн2 Н-1 337,98 356,07 -111,87

н Н-1 436,48 453,00 -112,19

N02 Н-1 516,30 531,60 -116,07

N»2 Н-С1 600,53 615,89 47,38

Н Н-С1 699,03 712,82 47,07

N02 Н-С1 778,85 791,42 43,18

N112 Н-Н2Р04 615,42 621,02 100,81

Н н-н2ро4 713,90 717,95 100,50

N0: Н-Н2Р04 793,74 796,55 96,61

N«2 Н-Ш04 522,89 523,64 105,96

Н Н-Н304 621,36 620,57 105,64

N02 Н-ШО., 701,20 699,18 101,76

При взаимодействии иодароматических соединений с хлористоводородной, ортофосфорной и серной кислотами процесс дезиодирования становится менее вероятным. Для экспериментального подтверждения полученных результатов нами было исследовано поведение соединений в уксуснокислых растворах иодистоводородной, хлористоводородной, ортофосфорной и серной кислот. Все протонные кислоты использовались с двукратным мольным избытком. Температура реакции (120 °С), время (5ч) и растворитель (СН3СООН) были выбраны для максимального приближения условий процесса к условиям реакции иодирования, которую чаще всего проводят в уксусной кислоте, в интервале температур 25-120 °С. ГХ-МС анализ продуктов взаимодействия иодаренов с иодистоводородной кислотой показал, что из трех исследуемых соединений значительному дезиодированию подвергся только 4-иоданилин. По результатам ГХ-МС конверсия субстрата составила 84.03 %. Главными продуктами реакции оказались анилин (78 %) и ацетанилид (6.03 %). При нагревании анилина с НС1 или Н3Р04 дезиодирование происходило в значительно меньшей степени. В смеси продуктов, по данным препаративной тонкослойной хроматографии, помимо исходного вещества (68-71 %) был обнаружен анилин (10-12 %) и ацетанилид (17-19 %), а в присутствии Н2304 кроме указанных продуктов из реакционной смеси препаративно была выделена сульфаниловая кислота с выходом до 35 %. Иодбензол при взаимодействии с Н1 превратился в бензол только на 0.24

%, но 1-иод-4-нитробензол, вопреки теоретическим расчетам, подвергся большей общей конверсии (2.5 %) с образованием 4-иоданилина, анилина и ацета-нилида. Мы предполагаем, что в нитроарене первоначально восстанавливалась нитрогруппа, а уже затем происходило дезиодирование образовавшегося ари-ламина. При замене иодистоводородной кислоты на хлористоводородную, серную или ортофосфорную, дезиодирование субстрата не фиксировалось.

ВЫВОДЫ

1. Впервые неэмпирическими квантово-химическими методами и методами теории функционала плотности определены индексы глобальной и локальной электрофильности иодирующих агентов в газовой фазе и водной среде и выявлены количественные зависимости термодинамики реакции электрофильного иодирования от влияния факторов субстрата, реагента и растворителя.

2. Теоретически показано, что термодинамические параметры реакции иодирования можно успешно регулировать варьируя кислотность среды, элек-трофильность реагента и, используя растворители с различной диэлектрической постоянной. Даны практические рекомендации по регулированию активности иодирующих систем.

3. Созданы новые суперактивные иодирующие системы на основе N-иод-ацетамида и 1,3-дииод-5,5-диметилгидантоина в серной и трифторметансуль-фокислоте, способные иодировать ароматические субстраты за короткое время и при 0-20 °С. Проведена сравнительная оценка активности и региоселективно-сти суперэлектрофильных иодирующих систем.

4. Впервые предложен альтернативный способ генерации трииод-катиона в системах N-иодацетамид-иод-серная кислота, тетраиодгликолурил-иод-серная кислота. Показано, что реагенты типа I3+An" значительно превосходят по электрофильности частицы ГАп~

5. С использованием квантово-химических методов исследован процесс протодезиодирования иодаренов под действием минеральных кислот.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Чайковский В .К., Филимонов В.Д., Функ A.A., Скороходов В.И., Огородников В.Д. 1,3-Дииод-5,5-диметилгидантоин - эффективный реагент для иодирования ароматических соединений. II Жури. Орган, химии. 2007, Т. 43, № 9, С. 1297-1302.

2. Чайковский В.К., Функ A.A., Филимонов В.Д., Петренко Т.В., Кец Т.С. Легкое иодирование ароматических соединений с электроноакцепторными заместителями. Генерирование трииод-катиона в системе N,N,N,N-TeTpaHOflniH-колурил-иод-серная кислота. // Журн. Орган, химии. 2008, Т. 44, № 6, С. 941942.

3. Чайковский В.К., Функ A.A., Козлова Н.С., Кец Т.С. Взаимодействие замещенных арилиодидов с протонными кислотами. // Известия Томского политехи. ун-та. 2007, Т. 310, № 1, С. 162-165.

4. Чайковский В.К., Функ A.A., Мартынюк O.A., Филимонов В.Д., Кец Т.О. Исследование препаративных возможностей иодирующих систем на основе N-иодацетамида. II Известия Томского политехи, ун-та. 2007, Т. 311, № 3, С. 9698.

5. Чайковский В.К., Функ A.A., Филимонов В.Д., Петренко Т.В., Кец Т.С. Альтернативные методы генерации трииод-катиона. // Известия Томского политехи, ун-та. 2008, Т. 312, № 3, С. 76-78.

6. Функ A.A., Мартынюк O.A. N-Иодацетамид - эффективный и универсальный иодирующий реагент. // Материалы 3-й всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых: "Наука и молодежь", Барнаул, 25-27 апреля, 2006, С. 10-12.

7. Чайковский В.К., Функ A.A., Мартынюк O.A., Кец Т.С. Сравнительная оценка иодирующей способности N-иодацетамида и других органических N-I реагентов. // Материалы международной конференции "Химия, химическая технология и биотехнология", Томск, 11-16 сентября, 2006, С. 332-333.

8. Чайковский В.К., Функ A.A., Козлова Н.С., Кец Т.С. Поведение арилио-дидов в кислых средах. // Материалы международной конференции "Химия, химическая технология и биотехнология", Томск, 11-16 сентября, 2006, С. 333335.

9. Функ A.A. Квантово-химическое исследование зависимости энергетических барьеров реакции иодирования от рК кислот-противоионов для различных иодирующих частиц. // Материалы XLVмеждународной научной студенческой конференции "Студент и научно-технический прогресс", Новосибирск, 10-12 апреля, 2007, С. 93-94.

10. Функ A.A. Зависимость энергии Гиббса реакции восстановления иода-ренов галогеноводородными кислотами от их силы: квантово-химический расчет. // Тезисы VIII всероссийской научно-практической конференции студентов и аспирантов "Химия и химическая технология в XXI веке", Томск, 14-15 мая, 2007, С. 176-177.

11. Функ A.A. Индексы глобальной электрофильности иодирующих агентов. // Тезисы всероссийской молодежной конференции по математической и квантовой химии, Уфа, 6-9 октября, 2008, С. 95-96.

¡и

Тираж 100. Заказ 1077. Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники. 634050, г. Томск, пр. Ленина, 40.

Общая характеристика работы.

Глава 1. Литературный обзор.

1. Методы прямого иодирования ароматических соединений реагентами со связями иод-гетероатом.

1.1. Иодирование посредством монохлорида иода и его комплексных солей

1.2. Методы прямого иодирования ароматических соединений с использованием N-I реагентов.

1.2.1. Иодирование с использованием N-иодсукдинимида.

1.2.2. Иодирование с использованием 1,3-Дииод-5,5-диметилгидантоина.

1.2.3. Иодирование с применением тетраиодгликолурила.

1.2.4. Иодирование N-иодсахарином.

1.3. Иодирование иодом в олеуме (катион 13+).

2. К вопросу о восстановлении иодаренов.

3. Применение методов квантовой химии в определении механизма образования и активности иодирующих агентов.

Глава 2. Теоретическое изучение реакции иодирования с применением квантово-химических методов.

2.1. Зависимость энергетических барьеров реакции иодирования от рК ки-слот-противоионов для различных иодирующих частиц.

2.2. Влияние различных факторов на термодинамику образования ст-комплекса реакции иодирования.

2.2.1. Фактор субстрата.

2.2.2. Фактор реагента. Индексы электрофильности иодирующих частиц. Активность частиц, содержащих трииод-катион.

2.2.3. Фактор растворителя. Влияние полярности среды на термодинамику реакции иодирования.

Глава 3. Иодирование ароматических соединений реагентами со связью азот-иод.

3.1. 1,3-дииод-5,5-диметилгидантоин в серной кислоте - как суперэлектро-фильный иодирующий реагент.

3.2. Иодирование ароматических соединений с использованием Nиодацетамида.

3.2.1. Иодирование аренов, содержащих электроноакцепторные группы сис- 74 темами N-иодацетамид-серная кислота.

3.2.2. Иодирование активированных аренов в органических растворителях.

3.2.3. Исследование активности и региоселективности иодирующих систем типа N-I реагент-серная кислота, N-I реагент-трифторметансульфокислота.

3.3. Альтернативный метод генерации трииод-катиона.

Глава 4. Дезиодирование иодаренов под действием галогеноводородных кислот.

Глава 5. Экспериментальная часть.

5.1. Теоретическое изучение реакции иодирования с применением квантово-химических методов.

5.2. Иодирование ароматических соединений.

5.3. Оценка активности и региоселективности иодирующих систем.

5.4. Альтернативный метод генерации трииод-катиона. Иодирование ароматических соединений раствором трииод-катиона.

5.5. Дезиодирование иодаренов под действием галогеноводородных кислот.

Выводы.

Актуальность исследования. Органические иодпроизводные находят разностороннее применение в органическом синтезе, биохимии и медицине. Их используют как антивирусные и противомикробные препараты, синтетические гормоны щитовидной железы, рентгеноконтрастные вещества. По сравнению с хлором и бромом иод в арилиодидах обладает несравнимо большей подвижностью, и реакции его замещения служат одним из наиболее удобных способов образования С-С связей.

В последние годы процесс иодирования ароматических соединений активно изучается. Однако в основном это касается экспериментальной, качественной части исследований, где главными критериями являются время синтеза и выход продукта. К сожалению, количественные характеристики этого процесса до сих пор исследованы мало. Поэтому изучение взаимного влияния свойств растворителя, нуклеофильности субстрата и электрофильности реагента на термодинамические параметры реакции иодирования и дезиодирова-ния и создание на основе полученных результатов новых рекордных по активности иодирующих систем является актуальной задачей.

Цель работы. Теоретическое квантово-химическое и экспериментальное исследование процессов иодирования и дезиодирования ароматических соединений. Создание новых суперэлектрофильных иодирующих систем.

Научная новизна. Впервые неэмпирическими квантово-химическими методами и методами теории функционала плотности определены индексы глобальной и локальной электрофильности иодирующих агентов в газовой фазе и водной среде. Выявлены количественные зависимости термодинамики реакции электрофильного иодирования от влияния свойств субстрата, реагента и растворителя. Впервые теоретически показано, что термодинамические параметры реакции иодирования можно успешно регулировать, варьируя кислотность среды, электрофильность реагента и используя растворители с различной диэлектрической постоянной. Созданы новые суперактивные иодирующие системы, проведена оценка их активности и региоселективности. Впервые предложен альтернативный способ генерации трииод-катиона в системах N-иодацетамид-иод-серная кислота, тетраиодгликолурил-иод-серная кислота. Впервые с использованием квантово-химических методов исследован процесс протодезиодирования иодаренов под действием минеральных кислот.

Практическая значимость. На основе квантово-химических расчетов даны практические рекомендации регулирования электрофильности иодирующих систем. Созданы новые, рекордные по активности, иодирующие системы на основе N-иодацетамида и 1,3-дииод-5,5-диметилгидантоина в серной и трифторметансульфокислоте, способные иодировать ароматические субстраты за короткое время и при сравнительно низкой температуре. При иодировании нитробензола достигнут абсолютно рекордный результат.

Апробация работы. Отдельные части работы докладывались и обсуждались на 3-й всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых: "Наука и молодежь" (Барнаул, 2006 г.); международной конференции «Химия, химическая технология и биотехнология на рубеже тысячелетий» (Томск, 2006 г.); XLV международной научной студенческой конференции "Студент и научно-технический прогресс" (Новосибирск, 2007 г.); VIII всероссийской научно-практической конференции студентов и аспирантов "Химия и химическая технология в XXI веке" (Томск, 2007 г.); всероссийской молодежной конференции по математической и квантовой химии (Уфа, 2008 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 статей, 2 доклада и тезисы 4 докладов.

Объем и структура работы. Работа изложена на 114 страницах, содержит 13 рисунков и 54 таблицы. Состоит из введения, 5 глав, выводов и списка литературы. Глава 1 представляет литературный обзор по методам иодирования и дезиодирования ароматических соединений, а также применения кван-тово-химических методов в исследовании структуры и активности иодирующих агентов. В последующих главах излагаются и обсуждаются результаты 5 собственных исследований автора. Диссертация завершается выводами и списком литературы из 140 наименований.

Результаты работы, положения и выводы достоверно подтверждены современными физико-химическими методами исследования (хромато-масс-, ЯМР-, УФ- спектроскопия), квантово-химическими расчетами и сравнением характеристик полученных соединений с аутентичными образцами.

Диссертация выполнена на кафедре органической химии и технологии органического синтеза Томского политехнического университета, и автор выражает благодарность всем сотрудникам кафедры за помощь в ее выполнении. Автор благодарит своего научного руководителя профессора Витольда Кази-мировича Чайковского за помощь в проведении исследований и обсуждении полученных результатов.

Положения, выносимые на защиту: Результаты квантово-химических методов расчета. Строение и активность иодирующих частиц. Новые иодирующие системы и реагенты.

Выводы

1. Впервые неэмпирическими квантово-химическими методами и методами теории функционала плотности определены индексы глобальной и локальной электрофильности иодирующих агентов в газовой фазе и водной среде и выявлены количественные зависимости термодинамики реакции электрофильного иодирования от влияния факторов субстрата, реагента и растворителя.

2. Теоретически показано, что термодинамические параметры реакции иодирования можно успешно регулировать, варьируя кислотность среды, электрофильность реагента и используя растворители с различной диэлектрической постоянной. Даны практические рекомендации регулирования активности иодирующих систем.

3. Созданы новые суперактивные иодирующие системы на основе N-иодацетамида и 1,3-дииод-5,5-диметилгидантоина в серной и трифторметан-сульфокислоте, способные иодировать ароматические субстраты за короткое время и при 0-20 °С. Проведена сравнительная оценка активности и региоселективности суперэлектрофильных иодирующих систем.

4. Впервые предложен альтернативный способ генерации трииод-катиона в системах N-иодацетамид-иод-серная кислота, тетраиодгликолурил-иод-серная кислота. Показано, что реагенты типа 1з+Ап~ значительно превосходят по электрофильности частицы 1+Ап~

5. С использованием квантово-химических методов исследован процесс протодезиодирования иодаренов под действием минеральных кислот.

1. Реакции и методы исследования органических соединений. Книга 6. / Под ред. В.М. Родионова и др. М.: Госхимиздат. 1957. с. 7-343.

2. Вейганд-Хильгетаг / Методы эксперимента в органической химии. Под ред. Н.Н. Суворова. М.: Химия.- 1968. с. 169-173.

3. Wallingfordt V.H., Decker H.G., Kruty М. X-Ray contrast media. I. Iodinated acylaminobenzoic acids // J. Am. Chem. Soc. 1952. - v. 74. - N. 17. - p. 43654368.

4. Greene W.H. Sur la preparation des derives iodes et bromes de la benzine // C.r. Acad. Sci. 1880. - N 90. - p. 40-41.

5. Захарова Г.Н., Авоян Р.Л., Стручков Ю.Т. О строении продуктов иодирования аценафтена однохлористым иодом // ЖСХ 1963. - т. 4. N. 6. - с. 928-930.

6. Turner D.E., O'Malley R.F., Sardella D.J., Dennis J.S., Lucio S.B., Pushkar K. The reaction of iodine monochloride with polycyclic aromatic compounds: polar and electron transfer pathways // J. Org. Chem. 1994. - v. 59. - N. 23. - p. 73357340.

7. Habig S.H., Jang W., Kochi J.K. Cation radicals as intermediates in aromatic halogenation with iodine monochloride: solvent and salt effects on the competition between chlorination and iodination // J. Org. Chem. 1994. - v. 59. - p. 6233-6244.

8. Boden N., Bushby R.J., Cammidge A.N., Headdok G. Iodine monochloride can act as a chlorinating agent // Tetrahedron Lett. 1995. - v. 36. - N 47. - p. 86858686.

9. Michael A., Norton L.M. Ueber die einwirkung des chlorjods auf aromatische amine // Chem. Ber. 1878. - Bd. 11. - s. 107-116.

10. Hantzsch A. Zur aromwanderung bei diazoverbindungen // Chem. Ber. 1903. -Bd. 36. - s. 2069-2075.

11. Boyle M. The iodobenzenemonosulphonic acids. Part I // J. Chem. Soc. 1909. -v. 95.-p. 1683-1716.

12. Kalb L., Vogel L. Untersuchungen in der indigo gruppe. VI.: 4,4'-dichlor-5,7,5',7'-tetrajod-indigo, 5,6,7,5',6',7'-hexajodindigo und verwandte verbindungen // Chem. Ber. - 1924. - Bd. 57. - s. 2117-2125.

13. Nicolet B.N. The existence and reactions of positive halogen attached to carbon in aromatic compounds // J. Am. Chem. Soc. 1921. - v. 43. - p. 2081 -2084.

14. Kraus R.B., Crede E. The preparation of halogen derivatives of catechol, hono-Catechol and pyrogallol methyl ethers and sulfonic acids // J. Am. Chem. Soc. -1917.-v. 39. p. 1431-1435.

15. Brenans M.P. Composes iodes obtenus avec la metanitraniline // C.r.Acad. Sci. -1903,- 138.-p. 1503-1505.

16. Bradfield A.N., Orton K.J.P., Roberts I.C. Chloroamines as halogenating agents. Iodination by a chloroamine and an iodide // J. Chem. Soc. 1928. - p. 782-785.

17. Brenans M.P. Sur un nouwean phenol diode // Bull. Soc. chim. France. 1902. -27 (3). - p. 963-966.

18. Brenans M.P. Composes iodes obtenus avec la metanitraniline // Bull. Soc. chim. France. 1904. - 31(3). - p. 972-979.

19. Robinson G.M. Experiments on the so-called migration of atoms and groups. Part I. The nitration of p-iodoanisole and other iodophenolic ethers // J. Chem. Soc. 1916. - v. 109. - p.1078-1091.

20. Willgerodt C., Schloss R. Uber optho- und meta-jod-p-kresolmethylather und einige derivate mit mehrwertigem jod // Ber. Deutsch. Chem. Ges. 1911. - Bd. 44. -s. 1708-1711.

21. Block P., Powell G. The iodination of tyrosine by iodine monochloride // J. Am. Chem. Soc. 1943.-v. 65. - p. 1430-1431.

22. Willgerodt C., Heusner K. Uber derivate des phenyl-p-jodphenil-jodiniumchlorids und des jod-o-acettoluids mit mehrwertigem jod, sowe uber die darstellung von jodhaltigen chloracylaminen // Chem. Ber. 1907. - Bd. 40. - s. 4077- 4085.

23. Fichter H., Phillipp K. Uber jodirte phenylhydrazine // J. prakt. Chem. 1906. -Bd. 74.-s. 312-316.

24. Scarborough H.A. Substitution products of 4-nitro- and 4-acetamidodiphenyl ether//J. Chem. Soc. 1929. - p. 2361-2367.

25. Терентьев А.П., Беленький Л.И., Яновская Л.А. Бромирование диоксан-дибромидом. // ЖОХ. 1954. - т. 24. - с. 1265-1271.

26. Stenhouse J. Ueber die einwirkung von chlorjod auf einige organische substan-zen // Ann. Chem. und Pharm. 1865. - Bd. 134. - s. 211 -219.

27. Brown J.F. Ueber jodpyromekonsaure // Ann. Chem. Pharm. 1854. - Bd. 92. -s. 321-326.

28. Kalb L., Berrer E. Untersuchungen in der indigo gruppe. V.: 5,7,5',7'-Tetrajodindigo und verwandte verbindungen // Chem. Ber. - 1924. - Bd. 57. - s. 2105-2117.

29. Cosalich D.B., Seeger D.R., Fahrenbach M.J., Collins K.H., Roth В., Hultquist M.E., Smith J.M. Analogs of pteroylglutamic acid. IX. Derivatives with substituens on the benzene ring//J. Am. Chem. Soc. 1953. - v. 75. - p. 4675-4680.

30. Чайковский B.K., Филимонов В.Д., Харлова T.C., Чернова Т.Н., Шарапова Е.С. Изучение иодирования ароматических соединений хлористым иодом в водных растворах серной кислоты // ЖОрХ. 2000. - т. 36. - с. 693-697.

31. Чайковский В.К., Филимонов В.Д., Кулупанова О.А., Чернова Т.Н. Использование хлористого иода для иодирования дезактивированных ароматических соединений // ЖОрХ. 1998. - т. 34. - с. 1050-1052.

32. Чайковский В.К., Филимонов В.Д., Скороходов В.И., Сарычева Т.А. Иодирование ароматических а-дикетонов новыми суперэлектрофильными реагентами//ЖОрХ. 1998. - т. 34. - с. 1050-1052.

33. Chaikovski V.K., Kharlova T.S., Filimonov V.D., Saryucheva Т.А. Superactive iodinating reagent on the base of iodine chloride and silver sulfate // Synthesis. -1999.-v. 5.-p. 748-750.

34. Чайковский В.К., Харлова Т.С., Филимонов В.Д. Иодирование ароматических нитросоединений суперактивным реагентом на основе хлорида иода // Изв. АН сер. Хим. 1999. - т. 7. - с. 1303-1306.

35. Cassebaum Н. Die Polyjodierung von phenolen // J. Prakt. Chem. 1961. - v. 4. N. 13.-p. 141-151.

36. Larsen A.A., Moore С., Sprague J., Cloke В., Moss J., Hoppe J.O. Iodinated 3,5-diaminobenzoic acid derivatives // J. Am. Chem. Soc. 1956. - v. 78. - N. 13. -p. 3210-3216.

37. Garden S.J., Torres J.C., de Sousa Melo S.C., Lima A.S., Pinto C.A., Lima E.L.S. Aromatic iodination in aqueous solution. A new lease of life for aqueous potassium dichloriodate // Tetrahedron Lett. 2001. - v. 42. - p. 2089-2092.

38. Лихошерстов M.B., Цимбалист Б.И. О новом способе галогенирования органических соединений. Иодирование при помощи дихлормочевины // ЖОХ. -1933.-т. 3.-с. 177-182.

39. Hunter L., Barnes R.S. Halogen Derivatives of o- and p-azopheno! // J. Chem. Soc. 1928.-p. 2051-2058.

40. Hunter L., Barnes R.S. The preparation of some halogenaminophenols. Part I. Mixed tetrahalogen derivatives of o-azophenol. Part II. Halogen derivatives of p-hydroxyazobenzene // J. Chem. Soc. 1928. - p. 2058-2067.

41. Яновская JI.А., Беленький Л.И. Галоидирование и роданирование 2-метилиндола//Вестник МГУ. 1949. - т. 8. - с. 89-91.

42. Ramefy A., Castellonese P., Villa. Reactiwite du systeme (IC1, CF3COOH) visa-vis de substrates aromatiques en milieu SO2 liquide // C.r. Acad. Sci. 1984. - ser. 2., 299, - N. 18. - p. 1265-1268.

43. Muathen H. A. Mild and efficient iodination of aromatic compounds with pyridine iodine monochloride complex (PylCl) // J. Chem. Res. Synop. - 1994. - N. 11.-p. 405.

44. Kajigashi S., Kakinami Т., Moriwaki M., Watanabe M., Fujisaki S., Okamoto T. Iodination of aromatic ethers by use of benzyltrimethylammonium dichloroiodate and zinc chloride // Chem. Lett. 1988. - p. 795-798.

45. Kajigashi S., Kakinami Т., Moriwaki M., Watanabe M., Fujisaki S., Okamoto T. Iodination of aromatic ethers by use of benzyltrimethylammonium dichloroiodate and zinc chloride // Chem. Lett. 1988. - p. 795-798.

46. Filimonov V.D., Semenischeva N.I., Krasnokutskaya E.A., Ho Y.H., Chi K.-W. Synthesis, 2008, 3,401-404.

47. Seliwanow Th. Beitrag zur kenntniss der gemischten anhydride der unterchlori-gen saure und analoger sauren II // Chem. Ber. 1893. - Bd. 26.- s. 423-426.

48. Dewhurst F., Shah P.K.J. The nuclear halogenation of fluorene, fluorenone, ace-naphthene, and acenaphthenquinone by N-bromosuccinimide and N-chlorosuccinimide//J. Chem. Soc. C. 1970. -№ 12. - p. 1737-1740.

49. Benson W.P., McBee E.T., Rand L. The kinetics of the reaction between poly-fluoroalkyl halides and iodide ion // Org. Syn. 1962. - v. 42. - p. 73.

50. Glover S.A., Goosen A., Laue H.A.H. The role of t-butyl hypoiodite in aromatic iodination reactions with t-butyl hypochlorite iodine reagent // J. South African Chem. Inst. 1973. - v. 26. -№ 3. - p. 77-81.

51. Glover S.A., Goosen A., Laue H.A.H. Reactions of N-iodoamides: aromatic iodination // J. South African Chem. Inst. 1973. - v. 26. -№ 3. - p. 127-131.

52. Goosen A., Talijaard B. Reactions of N-iodoamides: the effect acid catalysis on aromaticiodination // J. South African Chem. Inst. 1975. - v. 28. -№ 2. - p. 196214.

53. Goosen A., Lovelock J., Talijaard B. Reactions of N-iodoamides: a novel preparation of trifluoroacetyl hypoiodite // J. South African Chem. Inst. 1975. - v. 28. -№ 2. - p. 235-240.

54. Bovonsombat P., Angara G.J., McNelis E. Use of Koser's reagent for the iodination of the rings of polyalkylbenzenes // Synlett. -1992. -№. 2. -131-132.

55. Das В., Kundu N. G. An efficient method for the iodinatien of C5 position of dialkoxy pyrimidines and urazil bases // Synth. Comm. -1988. -v. 18. -N 8, p. 855-868.

56. Carreno M.C., Garcia Ruano J.L., Sanz G., Toledo M.A., Urbano A. Mild and regiospecific nuclear iodination of methoxybenzenes and naphthalenes with N-iodosuccinimide in acetonitrile // Tetrahedron Lett. 1996. - v. 37. - № 23. - p. 4081-4084.

57. Kiehlmann E., Lehto N., Chemiwchan D. Iodination and deuteration of catechin derivatives// Can. J. Chem. -1988. v. 66. -p. 2431-2439.

58. Prakash G.K.S., Mathew Т., Hoole D., Esteves P.M., Wang Q., Rasul G., Olah G.A. J. Amer. Chem. Soc. 2004, 126, 15770-15776.

59. Чайковский В.К., Филимонов В.Д., Скороходов В.И., Огородников В.Д. Суперактивная и двойственная реакционная способность системы N-иодсукцинимид-Н2804 при иодировании дезактивированных аренов // ЖОрХ. 2007, Т.43, Вып.9, С 1285-1288.

60. Orazi О.О., Corral R.A., Bertorello Н.Е. N-Iodohydantoins. II. Iodinations with 1,3-diiodo-5,5-dimetylhidantoin // J. Org. Chem. -1963. v. 28. -p. 1101-1104.

61. Чайковский B.K., Филимонов В.Д., Яговкин А.Ю., Огородников В.Д. // Известия РАН. Сер. хим. 2001. - № 12. - с. 2302-2306.

62. Chaikovski V.K., Filimonov V.D., Yagovkin A.Y., Kharlova T.S. // Tetrahedron Lett. 2000. - v. 41. - № 47. - p. 9101 -9104.

63. Dolenc D. N-Iodosaccharin a new reagent for iodination of alkenes and aromatics // Synlett. - 2000. - № 4. - p. 544-546.

64. Dolenc D. Iodination of enol acetates and 1,3-diones using N-iodosaccharin // Synth. Comm. 2003. V. 33, N. 16, p. 2917-2924.

65. Arotsky J., Butler R., Darby A.C. The iodination of aromatic compounds with iodine in 20 % oleum // Chem. Comm. 1966. - № 18. - p. 650.

66. Arotsky J., Butler R., Darby A.C. Iodination and iodo-compounds. Part III. Iodination of some aromatic nitro-compounds with iodine in 20 % oleum // J. Chem. Soc. 1970. - № 10. - p. 1480-1485.

67. Arotsky J., Darby A.C., Hamilton B.A. Iodination and iodo-compounds. Part II. The kinetics of aromatic iodination by means of the tri-iodine cation // J. Chem. Soc. 1968.-№7.- p. 739-742.

68. Arotsky J., Mishra H.C., Symons M.C.R. Unstable intermediates. Part XIII. Iodine cations in solution//J. Chem. Soc. 1961.-p. 12-18.

69. Arotsky J., Mishra H.C., Symons M.C.R. Unstable intermediates. Part XV. Interaction between strong acids and various compounds containing iodine // J. Chem. Soc. 1962.-p. 2582-2591.

70. Несмеянов A.H., Несмеянов H.A. / Начала органической химии: книга 1., издание 2-е. М: Химия, 1974. - с. 48.

71. Kekule A. Untersuchungen iiber aromatische verbindungen // Annalen der Che-mie und Pharmacie. 1866. - Bd. 137. - S. 129.

72. Филимонов В.Д., Краснокутская Е.А., Лесина Ю.А. // ЖОрХ. 2003. Т. 39. - Вып. 6. - С. 924.

73. Nicolet В.Н. The existence and reactions of positive halogen attached to carbon in aromatic compounds // J. Am. Chem. Soc. 1921. - № 43. - p. 2081 -2084.

74. Nicolet B.H. Positive halogen attached to carbon in the aromatic series. V. Analogy between positive and negative halogens // J. Am. Chem. Soc. 1927. - № 49.-p. 1810-1814.

75. Бартошевич P., Мечниковска-Столярчик В., Опшондек Б. / Методы восстановления органических соединений. М: Изд-во иностранной литературы, 1960-406 с.

76. Marvel C.S., Hager F.D., Caudle Е.С. // Org. Syntheses Coll. 1946. - Vol. 1 -Ed. 2.-p. 224.

77. Barton H., Shoppce C.W. // J. Chem. Soc. 1939. - p. 567.

78. Miescher K., Billiter J.R. // Uber Reduktionen mit Phosphor in Gegenwart von Jod bzw. Jodwasserstoff als Katalysator // Helv. Chim, Acta. 1939. - № 22. - p. 601.

79. Fieser L.F. / Experiments in Organic Chemistry. 1941. - Ed. 2. New York. -p. 427.

80. Graham W.S., Nichol R.J., Ubbelohde A.R. A thermo chemical evolution of bond strengths in some carbon compounds. Part III. // J. Chem. Soc. 1955. - p. 115.

81. Gold V., Whittaker M. The kinetics of the reduction of aromatic iodo-compounds by hydriodic acid in solution. // J. Chem. Soc. 1951. - p. 1184.

82. Schoesmith J.B., Mackie H.J. // J. Chem. Soc. 1936. - p. 300.

83. Stephenson E.F.M. // Organic Syntheses. 1949. - № 29. - p. 54.

84. Doak K.W., Corvin A.IT. Kinetics of pyrrole substitution. The iodination reaction. // J. Am. Chem. Soc. 1949. - Vol. 71. - p. 159.

85. Lesina Y.A., Filimonov V.D., Poleshchuk O.K., Krasnokutskaya E.A. Study of transition states of electrophilic substitution reaction by DFT methods // Modelling and Understanding in Theoretical Chemistry Lucca, Italy, August 1-4, 2004. - c. 26.

86. Krasnokutskaya E.A., Filimonov V.D., Poleshchuk O.Kh. The study of electronic structure and reactivity of iodinating agents by ab initio and the DFT metods // Chimia, 2005 т. 59, - № 7-8. - с. 430.

87. Wei Y., Wang B.-W., Hu S.-W., Chu T.-W., Tang L.-T., Liu X.-Q., Wang Y., Wang X.-Y. Theoretical study of the iodination of methoxybenzene by iodine monochloride // Journal of Physical Organic Chemistry, 2005, V. 18, Is. 7, P. 625631.

88. Dean J. A. / Lange's handbook of chemistry, McGraw-Hill, Inc., 1999.

89. Справочник химика M.: Химия, 1964, т. 3.

90. Branch G.E.K., Clayton J.О. The strength of acetamide as an acid // J. Am. Chem. Soc., 1928, 50, 1680.

91. Dippy J.F.J., Hughes S.R.C., Rozanski A. J. Chem. Soc., 1959, 2492.

92. Olah G. A., Prakash G. K. S., Wang Q., Li X. Encyclopedia of reagents for organic synthesis / Ed. L.Paquette, N.-Y.: J.Wiley&Sons 2004.

93. Howells R. D., McCown J. D. Trifluoromethanesulfonic acid and derivatives // Chem. Rev., 1977, 77, 69-92.

94. Hansch C., Leo A., Taft R.W. A survey of Hammett substituent constants and resonance and field parameters // Chem. Rev., 1991, 91, 165.

95. Parr R.G., Yang W. / Density Functional Theory of Atoms and Molecules. New York: Oxford University Press; 1989.

96. Pearson R.G. / Chemical Hardness: Applications from Molecules to Solids. Weinheim, Germany, Wiley, 1997.

97. Parr R.G., Szentpaly L., Liu S., Electrophilicity Index // J. Am. Chem. Soc., 1999, 121, p. 1922.

98. Koopmans T. Physica, 1934, 1, p. 104.

99. Hubers M.M., Kleyn A.W., Los J. Ion pair formation in alkali-halogen collisions at high velocities // Chem. Phys., 1976, 17, p. 303.

100. Refaey K.M.A., Franklin J.L., Int. J. Mass Spectrom. Ion Phys., 1977, 23, p. 13.

101. Auerbach D.J., Hubers M.M., Baeda A.P.M., Los J. Chemi-ionization in alkali-heteronuclear halogen collisions: Role of excited molecular ion states // Chem. Phys., 1973,2, p. 107.

102. Huber K.P., Herzberg G. / Molecular spectra and molecular structure. IV. Constants of diatomic molecules, Van Nostrand, Reinhold Co., 1979.

103. Cockett M.C.R., Goode J.G., Lawley K.P., Donovan R.J. Zero kinetic energy photoelectron spectroscopy of Rydberg excited molecular iodine // J. Chem. Phys., 1995, 102, p. 5226.

104. Monks P.S., Stief L.J., Tardy D.C., Liebman J.F., Zhang Z., Kuo S.-C., Klemm R.B., J. Phys. Chem., 1995, 99, p. 16566.

105. Mulliken R.S. Electronic Population Analysis on LCAO-MO Molecular Wave Functions // J. Chem. Phys. 1955, 23, 1833.

106. Politzer P., Mulliken R.S. Comparison of Two Atomic Charge Definitions, as Applied to the Hydrogen Fluoride Molecule //J. Chem. Phys., 1971, 55, 5135.

107. Reed A.E., Weinhold F. Natural bond orbital analysis of near-Hartree-Fock water dimer // J. Chem. Phys. 1983, 78, 4066.

108. Reed A.E., Weinstock R.B., Weinhold F. Natural population analysis // J. Chem. Phys. 1985, 83, 735.

109. Ayers P.W., Levy M. Perspective on "Density functional approach to the frontier-electron theory of chemical reactivity" // Theor. Chem. Acc. 2000, 103, 353.

110. Ayers P.W., Parr R.G. Variational Principles for Describing Chemical Reactions: The Fukui Function and Chemical Hardness Revisited // J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 2010.

111. Yang W., Mortier W.J. The use of global and local molecular parameters for the analysis of the gas-phase basicity of amines // J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 5708.

112. Parr R.G., Yang W. Density functional approach to the frontier-electron theory of chemical reactivity // J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 4049.

113. Yang W., Parr R.G. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1985, 821, 6723.

114. Chattaraj P.K.; Maiti В.; Sarkar U. Philicity: A Unified Treatment of Chemical Reactivity and Selectivity // J. Phys. Chem. A 2003, 107, 4973.

115. Краснокутская E.A., Филимонов В.Д., Лесина Ю.А., Горлушко Д.А. Сравнительное изучение активности иодирующих агентов в растворе и твердой фазе. // ЖОрХ. 2005. - Т.41, Вып. 6. - С. 876-880.

116. Чайковский В.К., Филимонов В.Д., Функ А.А., Скороходов В.И., Огородников В.Д. 1,3-Дииод-5,5-диметилгидантоин эффективный реагент для иодирования ароматических соединений // ЖОрХ, 2007, 43.

117. Gottardi W. Monatsh. Chem. 1975, V. 106, N4, p. 1019-1025.

118. Чайковский В.К., Функ А.А., Мартынюк О.А., Филимонов В.Д., Кец Т.С. Исследование препаративных возможностей иодирующих систем на основе N-иодацетамида // Известия ТПУ. 2007, 311, 3, 96-98.

119. Чайковский В.К., Функ А.А., Филимонов В.Д., Петренко Т.В., Кец Т.С. Альтернативные методы генерации трииод-катиона // Известия ТПУ. 2008, 312,3,76-78.

120. Gillespie R.J., Milne J.В. Cations and oxycations of iodine. IV. Formation of the cations I2+, Ь+, and I5+ in fluorosulfuric acid // Inorganic Chemistry, 1966, 1577.

121. Чайковский В.К., Функ А.А., Козлова Н.С., Кец Т.С. Взаимодействие замещенных арилиодидов с протонными кислотами. // Известия ТПУ, 2007, 310, 1, 162-165.

122. Herhe V.J., Radom L., Schleyer P.V.R., Pople J.A. Ab initio Molecular Orbital Theory, N.Y., Wiley, 1986, p. 300.

123. Stewart J.P. Optimization of parameters for semiempirical methods // J. Сотр. Chem., 1989, 10, 209.

124. Binkley J.S., Pople J.A., Hehre W.J. Self-consistent molecular orbital methods. 21. Small split-valence basis sets for first-row elements // J. Am. Chem. Soc., 1980, 102, 939.

125. Becke A.D. Density-functional thermochemistry. III. The role of exact exchange // J. Chem. Phys., 1993, 98, 5648.

126. Lee C., Yang W., Parr R.G. Development of the Colle-Salvetti correlation-energy formula into a functional of the electron density // Phys. Rev. (B), 1988, 37, 785.

127. Hay P.J., Wadt W.R. Ab initio effective core potentials for molecular calculations. Potentials for К to Au including the outermost core orbitals // J. Chem. Phys., 1985, 82, 299.

128. Bacskay G.B. A quadratically convergent Hartree-Fock (QC-SCF) method. Application to closed shell systems // Chem. Phys., 1981, 61, 385.

129. Tomasi J., Mennucci В., Cammi R. Quantum Mechanical Continuum Solvation Models // Chem. Rev., 2005, 105, 2999.

130. Glukhovtsev M.N., Pross A., McGrath M.P., Radom L. Extension of Gaussian-2 (G2) theory to bromine- and iodine-containing molecules: Use of effective core potentials//J. Chem. Phys., 1995, 103, 1878.

131. Карякин Ю.В., Ангелов И.И. Чистые химические реактивы. М.: Химия, 1974.-С. 169.