Гидроксизамещенные N-арилкарбаматы в синтезе новых производных арил- и гетарилкарбаматов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.03, кандидат химических наук Имашева, Нурия Мулдагалиевна

• Имашева, Нурия Мулдагалиевна
• кандидат химических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат химических наук Имашева, Нурия Мулдагалиевна

Введение.

Глава 1. Применение гидроксиироизводных ареиов в реакциях синтеза гетеро-циклов литературный обзор).

1.1. Гидроксизамещенные арены в синтезе О-содержащих гетеро циклов.

1.2. Синтез 0,М-содержащих гетероциклов на основе гидроксизамещенных аренов.

Глава 2. Гидроксизамещенные N-арилкарбаматы в синтезе новых производных арил- и гетарилкарбаматов

Обсуждение результатов)

2.1. Синтез гидроксизамещенных N-фенилкарбаматов и изучение их некоторых реакций по бензольному кольцу.

2.1.1. Синтез гидроксизамещенных N-фенилкарбаматов.

2.1.2. Изучение реакции хлорметилирования гидроксизамещенных метил-И-фенилкарбамата.

2.1.3. Изучение реакции формилирования метил-ЪЦп-гидрокси-фенил)карбамата.

2.1.4. Изучение реакции аминометилирования гидроксизамещенных метил-ГЧ-фенилкарбамата.

2.1.5. Изучение реакций окисления гидроксизамещенных метил-N-фенилкарбамата и некоторых химических превращений продуктов окисления.

2.2. Реакции гидроксизамещенных N-фенилкарбаматов по фенольному гидроксилу.

2.1.1. Реакции алкилирования и химические превращения продуктов алкилирования.

2.2.2. Реакции ацилирования и химические превращения продуктов ацилирования.;.

2.3. Синтез карбаматных производных кумарина и хромена.

2.4. Синтез карбаматных производных дигидрокумарина.

Глава 3. Экспериментальная часть.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Гидроксизамещенные N-арилкарбаматы в синтезе новых производных арил- и гетарилкарбаматов»

Хорошо известно, что во многих реакциях ароматические N-замещенные карбаматы проявляют сходство с одной стороны с фенолами и эфирами фенолов, а с другой - с амидами карбоновых кислот. В то же время карбаматная группировка обладает некоторыми особенностями, которые обуславливают специфику в химическом поведении этих соединений. К таким особенностям относится способность карбаматной группы к таутомерным превращениям в имидольную и имидолятную формы соответственно в среде концентрированной серной кислоты и в сильнощелочной среде в апротонных растворителях, выступать в одних случаях в роли донорной группы со слабым активирующим действием, а в других случаях - в роли, дезактивирующей группы. Кроме того, карбаматная группа является амбидентным нуклеофилом, а поэтому в зависимости от среды возможны гетероциклизации как по атому кислорода, так и по атому азота.

Доступность арил- и гетарилкарбаматов, их разностороннее биологическое действие наряду с широкими синтетическими возможностями как карбаматной функции, так и ароматического и гетероциклического ядра, создает реальную предпосылку для их использования в различных направлениях. Карбаматные препараты используются в качестве ценных промежуточных продуктов для синтеза гербицидов, родентицидов, фунгицидов, природных и синтетических биологически активных веществ. Среди них выявлены высоко эффективные физиологически активные вещества: анестетики, спазмолитики, противоопухолевые, противопаразитные и проти-вомикробные препараты. В медицинской практике уже нашли применение этмозин, этациазин, боннекор, принадлежащие по химической структуре к классу гетарилкарбаматов. В промышленности N-арилкарбаматы и их производные применяются в качестве присадок к смазочным маслам, полупродуктов в синтезе карбаматных олигомеров, адгезивов в резинокордных смесях, модельных соединений при изучении структуры, процессов формирования и фотодеструкции полиуретанов.

В гидроксизамещенных алкил-М-арилкарбаматах одновременно присутствует как карбаматная группа, так и фенольный гидроксил, в связи с чем, эти соединения являются удобными моделями для сравнительного изучения реакционной способности этих функций, а также делает их ценными полупродуктами в синтезе разнообразных полифункциональных ароматических и гетероциклических систем.

Однако к началу наших исследований методы синтеза гидроксизамещенных N-фенилкарбаматов не были разработаны. Оставались незатронутыми вопросы применения таких соединений в качестве полупродуктов в синтезе азот- и кислородсодержащих гетероциклических соединений как по реакциям замыкания цикла, так и по реакциям циклоприсоединения, закономерностей, структуры и биологических свойств получаемых при этом соединений.

Представлялось важным восполнить имеющиеся пробелы в изучении реакционной способности гидроксизамещенных N-фенилкарбаматов, в частности, исследовать их поведение в реакциях алкилирования, ацилирова-ния, окисления, конденсации с разнообразными СН-кислотами, хлормети-рования, формилирования, аминометилирования, а также выявить регио-направленность реакций 1,3-диполярного циклоприсоединения к оксиал-лильным производным N-фенилкарбаматов и изучить некоторые химические превращения полученных продуктов.

Это определяло актуальность и научную новизну диссертационного исследования.

Настоящая работа выполнена в русле указанных проблем и представляет собой часть плановых научно-исследовательских работ, проводимых на кафедре органической и фармацевтической химии Астраханского государственного университета по теме «Теоретическое и экспериментальное исследование новых материалов и систем на основе азотсодержащих соединений с заданными свойствами». Научная новизна.

-Впервые выявлены закономерности реакций электрофильного замещения (хлорметилирования, формилирования, аминометилирования) по бензольному кольцу гидроксизамещенных алкил-]М-фенилкарбаматов, их отличие от фенолов и других алкил-Ы-арилкарбаматов;

-установлено, что алкилирование метил-Ы-(о гидроксифенил)карбаматов хлорметилоксираном сопровождается рецик-лизацией оксиранового цикла с участием соседней карбаматной группы и приводит к получению 3-(гидроксиметил)-4-метоксикарбонил-6(7)-К-2,3-дигидро-4Н-1,4-бензоксазинов;

-показано, что окисление гидроксизамещенных алкил-N-фенилкарбаматов нитрозодисульфонатом калия и тетраацетатом свинца приводит к получению либо производных бензохинона, либо бензохинон-моноимина.

-впервые продемонстрирована возможность синтеза на основе N-метоксикарбонил-гс-бензохинонмоноимина бензофурана с карбаматной функцией при атоме С5;

-систематически изучены реакции конденсации гидроксизамещенных метил-М-фенилкарбамата с СН-кислотами, арилиденмалононитрилами, коричными кислотами и их эфирами в различных условиях, приводящие к получению производных кумарина и дигидрокумарина с карбаматной функцией и выявлены особенности их реакционной способности по сравнению с фенолами.

Практическая значимость работы заключается в разработке удобных препаративных способов получения полифункциональных производных N-арил- и гетарилкарбаматов, а также в выявлении противомикробной активности у некоторых из синтезированных соединений.

Автор защищает:

- особенности реакционной способности и закономерности реакций гидроксизамещенных N-фенилкарбаматов; способы гетероциклизаций в карбаматные производные 1,4-бензоксазина, кумарина, дигидрокумарина, 2-фенилбензопирилия и изоксазолина;

- химические превращения полифункциональных арил- и гетарил-карбаматов, открывающие перспективу целенаправленного синтеза большого ряда практически полезных веществ.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались III Международной конференции «Химия и биологическая активность азотсодержащих гетероциклов» (Черноголовка, 2006 г.), 3-й Всерос. науч.-метод. конф. «Пути и формы совершенствования фармацевтического образования. Создание новых физиологически активных веществ» (Воронеж, 2007 г.), VI Всероссийской конференции молодых ученых "Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии" (Саратов, 2007 г.), Общероссийской с международным участием науч. конф., посвященной 75-летию химического факультета Томского гос. ун-та (Томск, 2007 г.), XVIII Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Москва, 2007 г.), Международн. научно-практ. конф. «Инновационные технологии и средства обучения физике, химии, биологии» (Астрахань, 2007 г.), VI Всерос. науч. семинаре с молодежной школой «Химия и медицина» (Уфа, 2007 г.), X молодежной конф. по органической химии (Уфа, 2007 г.), II международной научной конф. «Фундаментальные и прикладные проблемы современной химии» (Астрахань, 2008 г.)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ: 3 статьи, из них 3 в центральной печати (1 обзор), 2 статьи в сборниках научных трудов и тезисы 10 докладов на конференциях и симпозиумах.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 177 страницах машинописного текста, включая введение, 3 главы, выводы, список цитируемой литературы из 146 наименований, приложение, 9 таблиц, 112 схем и 34 рисунка.

В главе 1 диссертации рассматриваются методы синтеза, строение, спектральные характеристики и основные направления химических превращений N-арилкарбаматов.

В главе 2 описано применение гидроксизамещенных N-арилкарбаматов в синтезе новых производных арил- и гетарилкарбаматов.

Глава 3 - экспериментальная часть.

В приложении приведены спектры некоторых соединений, а также протоколы испытаний на противомикробную активность.

Заключение диссертации по теме «Органическая химия», Имашева, Нурия Мулдагалиевна

ВЫВОДЫ

1. Проведено комплексное исследование по изучению синтеза гидроксизамещенных N-арилкарбаматов и их производных, а также получению на их основе новых полифункциональных арил- и гетарилкарбаматов, в частности производных кумарина, бензоксазина, дигидрокумарина, солей 2-фенилбензопирилия.

2. Установлено, что результат реакции алкилирования гидроксизамещенных метил-Ы-фенилкарбамата хлорметилоксираном зависит от взаимного расположения карбаматной и гидроксильной групп. Впервые выявлена возможность образования 2,3-дигидро-4Н-1,4-бензоксазинового ядра в результате рециклизации оксирана при участии карбаматной группы, находящейся в орто-положении по отношению к оксиметилоксирановой группировке.

3. Впервые изучены реакции хлорметилирования, формилирования, аминометилирования и окисления гидроксизамещенных метил-N-фенилкарбамата и выявлены особенности их протекания в отличие от фенолов и алкил-Ы-арилкарбаматов.

4. Показано, что ацилирование гидроксизамещенных метил-N-фенилкарбамата хлорангидридом хлоруксусной кислоты протекает по атому кислорода фенольного гидроксила, а образующийся в случае орто-изомера 2-[(метоксикарбонил)амино]фенил-2-хлорацетат при кипячении в ацетоне в присутствии карбоната калия способен циклизоваться в 4-метоксикарбонил-2-оксо-2,3-дигидро-4Н-1,4-бензоксазин.

5. Установлено, что трехкомпонентная конденсация метил-Ы-(л^-гидроксифенил)карбамата с аренкарбальдегидом с электронодонорными заместителями в ядре и малононитрилом в присутствии пиперидина при нагревании приводит к получению метил-№-[2-амино-4-арил-3-циано-4Н-хромен-7-ил]карбаматов.

6. Выявлены закономерности реакции конденсации гидроксизамещенных метил-И-фенилкарбамата с коричными кислотами и их эфирами в трифторуксусной кислоте, приводящие к дигидрокумаринам при наличии электронодонорных заместителей в бензольном кольце коричной кислоты или ее эфира и отсутствии заместителя в о/соположении как в феноле, так и в кислоте или эфире.

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Имашева, Нурия Мулдагалиевна, 2008 год

1. Hegarty A.F., Frost L.N. Elimination-addition mechanism for the hydrolysis of carbamates. Trapping of an isocyanate intermediate by an aminogroup // J. Chem. Soc. Perkin II. 1973. - P.l719-1728.

2. Hegarty A.F., Frost L.N., Cremin D. Cyclizations involving oxyanions as nucleophiles towards the carbamate linkage in the rate-determining step // J. Chem. Soc. Perkin II. 1974. - P.1249-1257.

3. Scott F.L., Fenton D.F. Ambident neighbouring groups. III. The stereochemistry of anchimerism by urethane functions // Tetrahedron Lett. 1970. - № 9. - P.681-683.

4. Общая органическая хймия./ Под ред. Д. Бартона и У.Д. Оллиса. Т.9. Кислородсодержащие, серусодержащие и другие гетероциклы./Под ред. П.Г.Сэммса.-Пер. с англ./ Под ред. Н.К. Кочеткова. М.: Химия.-1985.-800 с.

5. Dean F.M. "Naturally occurring oxygen ring compounds" Butterworths, London.- 1963. P. 251-265.

6. Mali R.S., Sandhu Paramjeet Kaur. Useful synthesis of 8-allyl-5,7-dimethoxycoumarins// Synth. Commun. 1994.-Vol.-24.-№ 20.-P.2883-2891.

7. Smitha G., Reddy Ch. Sanjeeva. ZrCU-Catalyzed Pechmann reaction: synthesis of coumarins under solvent-free conditions // Synth. Commun. 2004. -Vol. 34. - № 21. - P.3997-4003.

8. Fall Yagamare, Teran Carmen, Teijeira Marta, Santana Lourdes, Uriarte Eugenio. Synthesis of new 4-cyclohexylcoumarin derivatives.// Synthesis: J. Synthetic Organic Chemistry. 2000. - № 5. - P.643-645.

9. Хиля В.П., Шаблыкина O.B., Ищенко B.B. Гетарилкумарины: мето-: ды синтеза.// Избранные методы синтеза и модификации гетероциклов, ' том 2/Под ред. В.Г. Карцева. М.: IBS PRESS. 2003. - С. 518-533.

10. Wolfbeis O.S., Marhold Н. Synthesis, absorption and fluorescence spectra of 7-hydroxy-3-pyridylcoumarins, their esters, ethers, and quaternized deI rivatives // Chem. Ber. 1985. - Bd.l 18. - № 9. - S. 3664-3672. I

11. Kidwai Mazaahir, Kohli Seema, Sahena R.K., Gupta Rani, Bardooi

12. Sapna. A novel enzymatic synthesis of 2-substituted naphtha2,l-b.pyran-3-onesiusing microwaves // Indian J. Chem. Sect. B. 1998. - Vol. 37. - P. 963-964.j

13. Хиля В.П., Ковалев C.B., Мирошниченко H.C., Туров А.В. Синтез испектральные свойства З-фурил-4-гидроксикумаринов// Химия прир. соед.- 1998. -№ 1,-С. 45-51.

14. Сабо В., Гришко Л.Г., Борбей С., Хиля В.П. Химия гетероаналоговIизофлавонов. I. Синтез фурановых и бензофурановых аналогов изофлаво-| нов// ХГС. 1975. - № 2. - С. 174-179.

15. Beletskaya Irina P., Ganina Olga G., Tsvetkov Aleksey V., Fedorov | Alexey Yu., Finet Jean-Pierre. Synthesis of 4-heteroarylsubstituted coumarinsiby Suzuki cross-coupling reactions // Synlett. 2004. - № 15. - P.2797-2799.

16. Андреев H.A., Брунина-Криворукова Л.И., Левашова В.И. Каталитическая перегруппировка хлораллиловых эфиров «-крезола // ЖОрХ. 1986. Т.22. - Вып. 2. - С. 392-398.

17. Ismail М. Mohsen, Kandeel М.М. Reactions of 3,5idichlorosalicylaldehyde with acylglycine derivatives and certain enamines // J. Serb. Chem. Soc. 1993. - Vol. 58. - № 7-8. - P. 507-513.i i