Автор:

Рубрика: Химия

Опубликовано в Молодой учёный №1 (135) январь 2017 г.

Дата публикации: 10.01.2017

Статья просмотрена: 29 раз

Библиографическое описание:

Нестеренко Т. М. Схема синтеза новых соединений, содержащих два азольных гетероцикла // Молодой ученый. — 2017. — №1. — С. 11-13. — URL https://moluch.ru/archive/135/37874/ (дата обращения: 24.05.2018).



В мировой практике с нарастающей интенсивностью ведутся работы по созданию новых биологически активных веществ. Основу таких работ обычно составляют исследования по синтезу и выявлению эффективности их использования, а также по разработке простых и экологически привлекательных методов получения таких веществ.

Азольные гетероциклические соединения являются элементами структуры большого числа разнообразных биологически активных веществ (метамизол натрия, флуконазол, кетоконазол, метронидазол и т. д.), обладающих обезболивающей, противовоспалительной, противогрибковой, противопротозойной, антибактериальной и другими видами активности.

На основании литературных данных было предположено, что соединения, содержащие в своей структуре два азотсодержащих гетероцикла, могут обладать ценными свойствами. Так, роль химии в производстве сельскохозяйственной продукции велика, и применение химических препаратов пока неизбежно и необходимо. Поэтому требования сегодняшнего дня — поиск, синтез и внедрение на поля новых регуляторов роста, обладающих минимальной токсичностью и мутагенной активностью. В настоящей работе представлена схема синтеза новых структур, потенциально обладающих рострегуляторными свойствами по отношению к растениям.

Общая схема синтеза состоит из трех основных стадий:

− Синтез азотсодержащих гетероциклических соединений (пиразолонов)

− Галогенирование (хлорирование или бромирование)

− Синтез натриевой соли азола и замена галогена на азол.

Но не все варианты комбинаций представленных стадий приводят к надлежащим результатам. Были исследованы три представленных на схеме пути синтеза:

  1. На первой стадии получается пиразолон, затем он галогенируется и на третьей стадии вступает в реакцию с натриевой солью азола с получением целевого продукта.
  2. На первой стадии галогенируется дикарбонильное соединение, затем в реакции с гидразин гидратом получаем галогенированный пиразолон и на последней стадии реакция с солью азола.
  3. На первой стадии галогенируется дикарбонильное соединение, затем заменяем галоген на азол и на третьей стадии в реакции с гидразин гидратом получаем целевое соединений.

Выбор способа галогенирования зависел от выбранного пути синтеза:

  1. В 1 и 3 галогенирование можно было проводить путем действия сульфурилхлорида в четыреххлористом углероде или хлороформе, предварительно охлаждая реакционную массу до 0ОС, и перемешивая в течение 4 часов. После чего, целевой продукт может быть выделен перегонкой в вакууме водоструйного насоса. Выход составляет 70–75 %. [1, 2]
  2. Универсальным является метод галогенирования с использованием N-бромсукцинимида или N-хлорсукцинимида в тетрагидрофуране. Выход целевого продукта можно повысить до 80–90 % используя хлорид алюминия или тетрагидроборат лития. Целевой продукт может быть выделен перегонкой в вакууме водоструйного насоса. [3, 4, 5, 6]

Метод А нельзя использовать в 1 пути синтеза, так как целевой продукт оказывается сильно загрязнен и выход падает до 30–40 %. Метод Б — более затратный и характеризуется большим количеством побочно образующихся продуктов реакции (они легкоотделимы и не влияют на выход целевого продукта, но необходимость их утилизировать в будущем может привести к дополнительным затратам).

Таким образом, был выбран метод галогенирования А и отклонен путь синтеза 1.

Получение пиразолонов осуществляется путем кипячения дикарбонильных соединений с гидразин гидратом в этаноле с обратным холодильником в течение 24 часов. Целевые пиразолоны выпадают в осадок и отфильтровываются по окончании реакции. Получение пиразолонов из а-хлордикарбонильных соединений проходит с низким выходом, и целевые продукты сильно загрязнены, из-за чего второй путь синтеза не подходит. [7, 8, 9, 10]

В итоге был принят за прототип путь синтеза 3 (рис. 1).

Рис. 1. Разработанная схема синтеза

Отделение целевых продуктов от примесей оказалась весьма тривиальной задачей, так как все вещества оказались достаточно устойчивыми, то был выбран способ перегонки в вакууме масляного насоса. Однако целевые продукты могут быть выделены также методом фильтрации с последующим промыванием небольшим количеством воды и петролейного эфира.

В связи с тем, что целевые продукты представляют собой сложные органические соединения с двумя гетероциклами в структуре, их идентификация — сложная задача. На основании какого-либо одного метода исследования невозможно с уверенностью утверждать о структуре продуктов. Необходимо проведение ряда стандартных аналитических работ: регистрация спектров ЯМР на ядрах 1H и 13С, регистрация масс-спектров в заданном интервале m/z, анализ пиков в режиме высокого разрешения и математическая обработка, регистрация элементного состава соединения, определение температуры плавления. Таким образом, подтверждается идентичность структуры соединений и определяется степень чистоты.

Литература:

  1. Atkins E. F. et al. Pseudohalogen chemistry. XI. Some aspects of the chemistry of α-thiocyanato-β-dicarbonyl compounds // Tetrahedron. — 1994. — Т. 50. — №. 24. — С. 7253–7264.
  2. Brasil E. M. et al. Azo-hydrazo conversion via [1,5]-hydrogen shifts. A combined experimental and theoretical study // Tetrahedron. — 2012. — Т. 68. — №. 34. — С. 6902–6907.
  3. Sreedhar B., Surendra Reddy P., Madhavi M. Rapid and Catalyst‐Free α‐Halogenation of Ketones using N‐Halosuccinamides in DMSO // Synthetic Communications. — 2007. — Т. 37. — №. 23. — С. 4149–4156.
  4. Tanemura K. et al. A mild and efficient procedure for α-bromination of ketones using N-bromosuccinimide catalysed by ammonium acetate // Chemical communications. — 2004. — №. 4. — С. 470–471.
  5. Yang D., Yan Y. L., Lui B. Mild α-halogenation reactions of 1,3-dicarbonyl compounds catalyzed by Lewis acids // The Journal of organic chemistry. — 2002. — Т. 67. — №. 21. — С. 7429–7431.
  6. Meshram H. M. et al. A green approach for efficient α-halogenation of β-dicarbonyl compounds and cyclic ketones using N-halosuccinimides in ionic liquids // Tetrahedron letters. — 2006. — Т. 47. — №. 6. — С. 991–995.
  7. Rodgers J. et al. Tetracyclic inhibitors of Janus kinases: заяв. пат. 11/115,702 США. — 2005.
  8. Abdel Hafez A. A. et al. Synthesis of some new 8-quinolinyloxy-5-sulfonamide derivatives // Collection of Czechoslovak chemical communications. — 1994. — Т. 59. — №. 4. — С. 957–977.
  9. Abdel-Rahman T. M. Heterocyclic compounds from 4h-3, 1-benzoxazin-4-one derivatives as anticancer agent // Journal of heterocyclic chemistry. — 2005. — Т. 42. — №. 7. — С. 1257.
  10. Granberg I. I., Nam N. L., New type of condensation of 5-pyrazolones unsubstituted at the nitrogen. // Chem. Heterocycl. Comp. — 30. — 5. — C. 540–543.

[1] Работа поддержана грантом «УМНИК» 9750ГУ2/2015.

Основные термины (генерируются автоматически): et al, схема синтеза, путь синтеза, of ketones using, вакууме водоструйного насоса, целевого продукта, Journal of, гидразин гидратом, синтеза новых, пути синтеза, целевые продукты, синтеза новых соединений, of heterocyclic chemistry, of czechoslovak chemical, of β-dicarbonyl compounds, α‐halogenation of ketones, Some aspects of, α-bromination of ketones, схема синтеза новых, α-halogenation reactions of.


Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос