Синтез и исследование химических превращений 4-алкоксикарбонил-2,3-дигидро-2,3-пирролдионов, аннелированных с азагетероциклами стороной [а] тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.03, кандидат химических наук Головнина, Оксана Витальевна

• Головнина, Оксана Витальевна
• кандидат химических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат химических наук Головнина, Оксана Витальевна

Введение

ГЛАВА 1. Методы синтеза и химические превращения 2,3-Дигидро-2,3пирролдионов, аннелированных с азагетероциклами стороной [а] (обзор литературы).

1.1. Методы синтеза 2,3-дигидро-2,3-пирролдионов, аннелированных с азагетероциклами стороной [а].

1.2. Структура 2,3-ди i и д ро-23 -п ирролдионов, аннелированных с азагетероциклами стороной [а], их физико-химические свойства и кваытово-химические расчеты.

1.3. Химические свойства 2,3-Дигидро-2,3-пирролдионов, аннелированных с азагетероциклами стороной [а].

1.3.1. Нуклеофилыше реакции 2.3-дигидро-2,3-пирролдиож>в. аннелированных с азагетероциклами стороной [а].

1.3.1.1. Реакции с ОН-нуклеофилами (водой и спиртами).

1.3.1.2. Реакции с NH-нуклеофилами.

1.3.1.2.1. Реакции с аминами.

1.3.1.2.2. Реакции с гидразинами и гидроксиламином.

1.3.1.3. Реакции с б инукл еофил ами.

1.3.1.3.1. Реакции с о-феп и л е 11 д и а м и ном.

1.3.1.3.2. Реакции с о-аминофенолом и о-а.мино-м-крезолом.

1.3.1.3.3. Реакции с 1,2-ди(гидроксиламино)циклогексаном.

1.3.1.3.4. Реакции с мочевиной и тиомочевиной.

1.3.1.4. Реакции с С11-нукл еофил ам и.

1.3.1.4.1. Реакции с фенолами.

1.3.1.4.2. Реакции аллилборирования.

1.3.2. 2,3 - Д и ги д ро-2.3 -11 и рролдио мы. аннелированные с азагетероциклами стороной [а], в реакциях циклонрисоединения.

1.3.3. Термолиз.

1.3.4. Восстановление.

1.3.5. Фотоциклизация в боковой цепи 2,3-Дигидро-2,3-пирролдионов, аннелированных с азагетероциклами стороной [а].

ГЛАВА 2. Синтез и исследование химических превращений 4-алкоксикарбонил-2,3-дигидро-2.3-пирролдионов, аннелированных с азагетероциклами стороной [а].

2.1. Постановка задачи.

2.2. Синтез гетероциклических енаминов.

2.3. Синтез 4-алкокеикарбонил-2,3-Дигидро-2,3-пирролдионов, аннелированных с азагетероциклами стороной [а].

2.4. Квантово-химические расчеты молекул 4-алкоксикарбонил-2,3-Дигидро-2,3-пирролдионов, аннелированных с азагетероциклами стороной [а].

2.5. Нуклеофильные превращения 4-алкоксикарбонил-23-дигидро-2,3-пирролднонов, аннелированных с азагетероциклами стороной [а].

2.5.1. Взаимодействие с ОН-нуклеофилами.

2.5.1.1. Взаимодействие с водой.

2.5.1.2. Взаимодействие со спиртами.

2.5.2. Взаимодействие с моно-№1-нуклеофилами.

2.5.3. Взаимодействие с бипуклеофильньши реагентами.

2.5.3.1. Взаимодействие с о-фенилендиамином.

2.5.3.2. Взаимодействие с N -феи ил -о- фен и л ен д и ами 11 ом.

2.5.3.3. Взаимодействие с о-аминофенолом.

2.5.3.4. Взаимодействие с диаминосоединениями.

2.5.3.4.1. Реакция с М,№-дифенилэтилендиамином.

2.5.3.4.2. Реакция с 1,2-ди(гидрокси лам и i ю )ци кл огексаном.

2.5.3.4.3. Реакция с амид и номеркапто )i ipoi! ионовой кислотой.

2.5.3.5. Взаимодействие с тиосемикарбазидом.

2.5.3.6. Взаимодействие с тозилгидразипом.

2.5.3.7. Взаимодействие с бензоилгидразипом.

2.5.3.8. Взаимодействие с 1,8-диаминонафталином.

2.6. Терм ол ити ч еское декарбонилирование 4-ал кокси карбон ил -2.3 -д и гид ро

2.3-пирролдионов, аннелированных с азагетероциклами стороной [а].

2.6.1. Т'ермол итические превращения 3-алкоксикарбонил-2,4-дигидро-1Н-пирроло[2,1-с][1,4]бензоксазин-1,2,4-трионов (5а,б).

2.6.2. Термол итические превращения З-апкоксикарбонил-5-незамещенных и 5-фенил-1,2,4,5-1еграгидро!1ирроло[! „2-а]х и ко ксал и н-1,2,4-трионов (ба-г).

ГЛАВА 3. Экспериментальная часть.

Выводы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Синтез и исследование химических превращений 4-алкоксикарбонил-2,3-дигидро-2,3-пирролдионов, аннелированных с азагетероциклами стороной [а]»

Актуальность темы. 2,3-Дигидро-2,3-пирролдионы5 аннелированные с азаге-тероциклами стороной [а], исследованы почти исключительно в качестве диенофи-лов в реакциях Д и л ьса-Лл ьдера с целью получения гетероциклических азотсодержащих конденсированных систем - промежуточных соединений для синтеза алкалоидов эритринового ряда. В настоящее время эти соединения привлекают к себе значительный интерес благодаря необычности их химического поведения. Нуклео-фильные и термолитические превращения гетерено|а]-2.3-дигидро-2,3-пирролдио-нов до сих пор мало изучены, а имеющих в положении 4 пирролдионового цикла алкоксикарбонильный фрагмент - неизвестны.

Между тем, для них характерна повышенная реакционная способность по отношению к нуклеофилам, а наличие в молекулах 4-алкоксикарбонил-2,3-дигид-ро-2.3-пирролдио!юв. аннелированных с азагетероциклами стороной [а], нескольких примерно равноценных злектронодефицитных атомов углерода в положениях 2, 3 и 5 дигидропирроддионового цикла приводит к возможности образования в нуклеофильных реакциях нескольких рядов веществ.

Наличие активирующих алкоксикарбонильных групп в гетерено[а]-2,3-ди-гидро-2,3-пирролдионах понижает температуру их термолитического декарбони-лирования, тем самым благоприятствуя генерированию имидоилкетенов и их участию в межмолекулярных реакциях.

В связи с вышеизложенным представляло интерес синтезировать ряд 4-ал-коксикарбонил-2.3-ди1 идро-2,3-пирролдионов, аннелированных с азагетероциклами стороной [а], и изучить процессы их взаимодействия с ОН- и NH-нуклеофила-ми, направление первоначального присоединения и структуру образующихся продуктов, исследовать реакции рециклизации под действием бинуклеофилов и синтезировать на основе этих реакций ациклические и гетероциклические пол и карбонильные соединения и конденсированные гетероциклические системы, провести исследование в направлении термолиза гетерено-Га]-4-алкоксикарбонил-2,3-дигидро-2,3-пирролдионов, изучить структуру., свойства и химическое поведение образующихся при этом алкоксикарбонил(имидоил)кетенов.

Наибольшую практическую ценность представляла весьма высокая физиологическая активность производных 2,3-дигидро-2,3-пирролдионов, проявляющих противовоспалительную, анальгетнческую, противогриппозную, антигигюксиче-скую активности. Исследование гетерсно[а]-4-алкоксикарбонил-2.3-дигидпо-2.3-пирролдионов возможно позволит расширить спектр физиологической активности соединений этого класса.

Цель работы. 1. Синтез 3-алкоксикарбонил-2,4-дигидро-Ш-пиррояо[2,1-с]-[1,4]бензоксазин-1,2,4-трионов и З-алкоксикарбонил-5-незамещенных и 5-фенил-1,2,4,5-тетрагидропирроло[1,2-а]хиноксалин-1,2,4-трионов, изучение особенностей их строения. 2. Исследование взаимодействия пирролобен юксазин- и пирролохи-ноксалинтрионов с мононуклеофилами - водой, спиртами, первичными и вторичными аминами. 3. Изучение взаимодействия пирролобен зоксазин- и пирролохи-ноксалинтрионов с бинуклеофилами - о-фенилендиамином, N-фенил-о-фениленди-амином, о-амкнофенолом, NJ^'-дифенилэтилендиамином, 1,2-ди(гидроксиламино)-циклогексаном, р-(амидиномеркапто)пропионовой кислотой, тиосемикарбазидом, този j I гид раз и \ \ ом. бензоилгидразином и i ,8-диаминонафталином и разработка на основе этого взаимодействия способов синтеза гетероциклических поликарбонильных соединений и конденсированных гетероциклических систем. 4. Исследование термолитических превращений пирролобекзоксазин- и пирролохиноксалинтрионов в отсутствии и при наличии потенциальных партнеров по реакции (активных дие-нофилов), структуры образующихся продуктов. 5. Поиск биологически активных соединений среди продуктов синтеза.

Научная новизна. Взаимодействием 3-алкоксикарбонилметилен-3,4-дкгидро-2Н-1,4-бензоксазин-2-онов, З-алкоксикарбонилметилен-1-незамещенных и ! -фе-нил-1,2,3,4-тетрагидро-2-хиноксалонов и 2,3-дибснзоилметилен-1,2,3,4-тетрагидро-хиноксалина с оксал ил хлоридом синтезированы 3-алкоксикарбонил-2,4-дигидро-1 Н-пирроло[2,1 -с][ 1,4]бензоксазин-1,2,4-трионы, З-алкоксикарбонил-5-незамещен-ные и 5-фенил-1,2,4,5-тетрагидропирроло[ 1,2-а]хкноксалин-1,2,4-трионы, 4-алкоксикарбонил-3,5-дигидро-2Н-пирано[2,3-Ь]хиноксалин-2,3-дионы и 2,3-ди-(2-фенил-4,5-диоксо-4,5-дигидро-3-фурил)хиноксалин, соответственно.

Впервые найдено, что пирролобензоксазинтрионы и пирролохиноксалин-трионы обратимо присоединяют такие мононуклеофилы, как вода, спирты и вторичные амины, к атому углерода в положении 5 пирролдионового цикла с образованием 3-алкоксикарбонил-2,За-дигидрокси-За,4-дигидро-1Н-пирроло[2,1 -с][1,4]-бензоксазин-1,4-дионов, 3-алкоксикарбонил-2,За-дигидрокси- и За-алкокси-2-гид-рокси-],За,4,5-тетрагидропирроло[1,2-а]хиноксалин-1,4-дионов, 2-гидрокси-За-ал-кил(фенил)амино-3-метоксикарбонил-1,За,4,5-тетрагидропирроло[1,2-а]хинокса-лин-1,4-дионов.

Установлено, что при реакции пирролохиноксалинтрионов с первичными алкил- и ариламинами первоначальное присоединение осуществляется по атому углерода в положении 2 пирролдионового цикла с последующей циклизацией с участием алкоксикарбонильного фрагмента в Е-3-(1-К-2,4,5-триоксо-2-пирролиди-нидиден)-1,2,3,4-тетрагйдро-2-хиноксалоны.

Найдено, что при реакции пирролобензоксазинтрионов с о-фенилендиами-ном и о-аминофенолом на первой стадии реакции происходит присоединение аминогруппы реагента к атому углерода в положении 5 пирролдионового цикла и последующая атака первичной аминогруппой (или гидроксигруппой) лактонной карбонильной группы, раскрытие оксазинового цикла по связям С4-05 и С3"—N10 и последующий гидролиз или аминолиз оксамидного фрагмента с образованием 3-ме-токсикарбонилметилен-! ,2,3,4-тетрагидро-2-хиноксалона и 3-метоксикарбонилме-тилен-3,4-дигидро-2Н-1,4-бензоксазин-2-она.

Показано, что пирролохиноксалинтрионы реагируют с о-фенилендиамином, М,№-дифенилэтилендиамином, 1,2-ди(гидроксиламино)циклогексаном, Р-(амиди-номеркапто)пропионовой кислотой, тиосем и карбази дом, oei i зоил гидразином, то-зилгидразином по схеме, включающей последовательную нуклеофильную атаку аминогруппами реагента атомов углерода в положениях 2 и 3 пирролдионового цикла и образованием 3-[3-оксо-3,4-дигидро-2-хиноксалинил(этоксикарбонил)ме-тилен]-1,2,3,4-тетрагидро-2-хиноксалона, 1,4-дифенил-2,3-пиперазиндиона, 3-[ 1,4дигидроксипергидро-3-оксо-2-хиноксалинилиден](этоксикарбонил)метил-1-фенил-1,2-ди! идро-2-хиноксалона. 3-[2-карбоксиэтиленмеркапто-5-оксо-4,5-дигидро-1Н-имидазол-4-илиден](этоксикарбонил)метил-1 -фенил-1,2-дигидро-2-хиноксалона, Е-3-[6-оксо-3-тио-1,2,3,6-тетрагидро-1,3,4-триазин-5-ил](зтоксикарбония)метилен-1 -фенил-1,2,3,4-тетрагидро-2-хиноксалона и Е-3-(2-бензоил-3,5,6~триоксоперщцро-4-пиридазинилиден)-1,2,3,4-тетрагидро-2-хиноксалона.

Найдено, что при взаимодействии пирролохиноксалинтрионов с о-фенилен-диамином происходит обратимое первоначальное присоединение реагента к атому углерода в положении 5 пирролдионового цикла с образованием 2-гидрокси-За-(о-аминофенил)амино-5-фенил-3-этоксикарбонил-1,3а,4,5-тетрагидропирроло[ 1,2-а]-хиноксалин-S ,4-диона. при кипячении которого происходит отщепление молекулы реагента, вновь атакующей атом углерода в положении 2 пирролдионового цикла с последующим расщеплением цикла по связи C-N10 и циклизацией в 3-[3-оксо-4-фенил-3,4-дигидро-3-хиноксалинил(этоксикарбонил)метилен]-1,2,3,4-тетрагидро-2-хиноксалон.

Установлено, что при реакции пирролохиноксалинтрионов с N-фенил-о-фе-нилендиамином на первой стадии взаимодействия происходит обратимое присоединение первичной аминогруппы реагента к атому углерода в положении 5 пирролдионового цикла с образованием 2-гидрокси-За-(о-(М-фениламино)фенил)ами-но-5-фенил-З-этоксикарбонил-1 ,За,4,5-тетрагидропирроло[ 1,2-а]хиноксалин-1,4-диона, при кипячении которого происходит отщепление молекулы реагента, вновь атакующей первичной аминогруппой атом углерода в положении 2 пирролдионового цикла; дальнейшая атака второй молекулой реагента приводит к циклизации в 3-[3-оксо-3,4-дигидро-4-фенил-2-хиноксалинил(этоксикарбонил)метилен]-1-фенил-},2,3,4-тетрагидро-2-хинокеалон с отщеплением молекулы N-фенил-о-фениленди-амина. По аналогичной схеме происходит взаимодействие пирролохиноксалинтрионов с о-аминофенолом с образованием 3-[3-оксо-4-незамещенного и 4-фенил-1,2,3,4-тетрагидро-2-хи!10ксалинил(этоксикарбонил)метил]-Ш-1,4-бензоксазин-2-онов.

Показано, что 5-феншширролохиноксалинтрионы реагируют с тозилгидразином и бензо ил гидразином е образованием продуктов присоединения реагента к атому углерода в положении 5 пирролдионового цикла - За-бензоил ги дразино- и За-тозилгидразино-2-гидрокси-5-фенР1л-3-этоксикарбонил-1,За,4,5-тетрагидропир-pojioj i ,2-а (хинокеалин-! ,2-дионов. причем в случае реакции с тозилгидразином при кипячении происходит отщепление молекулы реагента, вновь атакующей первичной аминогруппой атом углерода в положении 2 пирролдионового цикла и дальнейшая циклизация с участием этоксикарбонильной группы и отщеплением молекулы воды с образованием 3-(2-тозил-5,6-диоксо-З-этокси-1,2,5,6-тетрагидро-4-пиридазинил )-1,2-ди гидро-2-хиноксалона.

Установлено, что при реакции пирролохиноксалинтриопов с 1 „8-диамино-нафталином на первой стадии реакции происходит атака аминогруппой реагента атома углерода в положении 2 пирролдионового цикла и последующая циклизация по этому же атому углерода с образованием 2-[3-оксо-4-фенил-1,2,3,4-тетрагидро-2-хиноксалинилиден](этоксикарбонил)ацетилпиримидина.

Впервые найдено, что при термолитическом декарбонилировании пирроло-бензоксазинтрионов и 5-фенилпирролохиноксалинтриопа происходит генерирование алкоксикарбонил(2-окео-2Н-',4-бензоксазин-3-ил)кетенов и алкоксикарбонил-(3-оксо-3,4-дигидро-4-фенилхиноксалин-2-ил)кетенов, стабилизирующихся путем участия в реакции [4+2]циклодимеризации, причем одна из молекул играет роль диена и м и доил кетеновы м фрагментом, а другая - роль диенофила группой С-С ке-тенового фрагмента, в 2,4-диалкоксикарбонил-2-[2-оксо-1Н-бензоксазин-3-ил]-i ,2,3,5-тетрагидропиридо[2, i-с][ 1,4]бензоксазин-1,3,5-трионы и 2,4-ди(алкоксикар-бонил)-2-(3-оксо-4-фенил-3,4-дигидрохиноксалин-2-ил)-6-фенил-2,3,5,6-тетрагид-ро-1 Н-пиридо[ 1,2-а]хиноксалин-1,3,5-трионы.

Впервые установлено, что при термолитическом декарбонилировании 5-не-замещеиных пирродохиноксалинтрионов происходит генерирование алкоксикар-бонил(3-оксо-3,4-дигидро-2-хиноксалинил)кетенов, стабилизирующихся вследствие внутримолекулярной циклизации с образованием 3-алкоксикарбонил-2,4-ди-гидрофуро[2,3-Ь]хиноксалин-2-онов.

Показано, что термолитическое декарбонилирование пирролобензокеазин-трионов или 5-фенилпирролохиноксалинтрионов в присутствии п-бромбензальде-гида, бензилфенилкетона, циклопентанона. циклогексанона, п-бромбензилиден-п-анизидина или дициклогексилкарбодиимида приводит к образованию продуктов реакции [4+2 ] ци кл он р и сое д и нения ал кокси ка рбо и ил (и м и доил )кетенов фрагментом N=C—С=С по связи СЮ или С—N реагентов - 1-п-бромфенил-6-фенил- и 1-бензил-1,6-дифенил-4-этоксикарбонил-1,3,5.6-тетрагидро[ 1,3]оксазино[3,4-а]хиноксалин-3,5-дионов, 6-фенил-4-этоксикарбонил4,3,5,6-тетрагидро[1,3]оксазшто[3,4-а]хи-ноксалин-З-5-дион-i -спмроциклопентана и -1 -епироциклогексана, 1 -п-бромфенил-2-п-метоксифенил~4-этоксикарбонил-1,2,3,5-тетрагидропиримидино[3,4-с][ 1,4]бен-зоксазин-3,5-диона, 1-п-бромфенил-2-п-метоксифенил-6-фенил-4-этоксикарбонил-2,3,5,6-тетрагидро-1Н-пиримидино[3,4-а]хинокеш1ин-3,5-диона и 2-циклогексил-1 -циклогексилимино-6-фенил-4-этоксикарбонил-23?5,6-тетрагидро-Ш-пиримидино-[3,4-а]хиноксал ин-3,5-д иона.

Найдено, что при термолитическом декарбонилировании 5-фенилпирролохи-ноксалинтрионов в присутствии мезитола происходит образование продукта реакции нуклеофильного присоединения реагента по С=С связи кетенового фрагмента ал кокси карбон ил» и м и,< юи; i )кетена — 3-мезитил гидроксикарбонил(этокснкарбонил)-метил-1 -фенил-1,2-д игидро-2-хиноксалона.

Практическая ценность. Разработаны препаративные методы синтеза неописанных ранее 3-агткоксикарбонрш-2,4-дишдро-1Н-пирроло[2,1-с}[1,4]бензоксазин-1,2,4-трионов, З-алкоксикарбонил-5-незамещенных и 5-фенил-1,2.4.5-тефагидро-пирроло[ 1,2-а]хиноксалин-1,2,4-трионов, 4-алкоксикарбонил-3,5-дигидро-211-пира-ио[2,3-Ь]хиноксалин-2,3-дионов, 2,3-ди(2-фенил-4,5-диоксо-4,5-дигидро-3-фурил)-хиноксалина. 3-алкоксикарбонил-2,3а-дигидрокси-3а,4-дигидр0-1 Н-пирроло[2,1 -с|-[ i .4]бензоксазин-1,4-дионов, 3-алкоксикарбонил-2.3а-дигидрокси- и За-алкокси-2-гидрокси-5-незамещенных и 5-фенил-1 ,За,4,5-тетрагидропирроло[ 1,2-а]хинокса-лин-1,4-дионов, Е-3-( 1 -К-2.4.5-триоксо-2-нирролидинилиден)-1.2.3.4-гетра i ид ро-2 -хиноксшюнов, 2-гидрокси-За-алкил(фенил)ами но-3-метоксикарбонил-1,3а,4,5-тет-рагидропирроло| 1,2-а]хиноксалин-1,4-дионов, 3 - j 3 -оксо-3,4-диги дро-2-хи нокса.' жнил(этоксикарбонил)метилен]-1,2,3,4-теграгидро-2-хиноксалона, 2-гидрокси-За-(о-аминофенил)амино-5-фенил-3-этоксикарбонил-1 ,За,4,5-тетрагидропирроло[ 1,2-а]-хиноксалин-1,4-диона, 3-[3-оксо-4-фенил-3,4-дигидро-2-хиноксалинил-(этоксикар-бонил)метилен]-1,2,3,4-тетрагидро-2-хиноксалона, 2-гидрокси-3 а-(о-( N-фе? i ил ами-но)фенил)амино-5-фенил-3-этоксикарбонил-1 ,3а,4,5-тетрагидропирроло[ 1,2-а]хи-ноксалин-1,4-диона, 3-[3-оксо-4-фенил-3,4-дигидро-2-хиноксалинил(этоксикарбо-нил)метилен]-1 -фенил-1.2.3.4-тетрагидро-2-хиноксалона. 3-[3-оксо-4-незамещенно-го и 4-фенил-1,2,3,4-тетрагидро-2-хинокеалинил(этоксикарбонил)метил ]- 1Н-1,4-бензокеазин-2-онов, 3-[ 1,4-дигидроксипергидро-3-оксо-2-хиноксал йнилиден](эток-си карбо! i и j i ).ме i и л -1 -фенил-1,2-дигидро-2-хиноксалона, 3-[2-карбоксиэтиленмер-капто-5-оксо-4,5-дигидро-1 Н-имидазол-4-илиден](этоксикарбони л)метил-1 -фенил-1,2-дигидро-2-хинокеалона, Е-3-[6-оксо-3-тио-1,2,3,6-тетрагидро-1,3,4-триазин-5-ил](этоксикарбонил)метилен-1 -фенил-1,2,3,4-тетраг и д ро-2 -хин о кеал она. 2-гид-рокси-За-тозилгидразино-5-фенил-3-этоксикарбонил-1,За,4,5-тетрагидропирроло-[ 1,2-а]хинокеалин-1,2-диона, 3-(2-тозил-5,6-диоксо-3-этокси-1,2,5,6-тетрагидро-4-пиридазинил)-1,2-дигидро-2-хиноксалона, Е-3~(2-бекзоил-3,5,6-триоксопергидро-4-пиридазинилиден)-1,2,3,4-тетрагидро-2-хиноксачона, За-бензоилгидразино-2-гид-рокси-5-фенил-3-этоксикарбонил-1 ,За,4,5-тетрагидропирроло[ 1,2-а]хиноксалин-1,2-диона, 2-{3-окхч)-4-фенил-1,2,3,4-тефагидро-2-хинокч"а1иги1пиден](эгокеикар-бонил)ацетилпиримидина, 2,4-диалкоксикарбонил-2-[2-окео-1 Н-бензокеазин-З-ил]

1.2.3.5-тетрагидропиридо[2,1 -с][ 1,4]бензоксазин-1,3,5-трионов, i -п-бромфенил-2-п-метоксифеншт-4-этоксикарбонил-1,2,3,5-тетрагидропи рим иди но j 3,4-е j [ 1,4]бензок-сазин-3,5-диона, 3-&ткоксикарбонил-2,4-дигидрофуро[2,3-Ь]хинокеалин-2-онов, 2,4-ди(ал кокси карбон ил )-2-(3-оксо-4-фенил-3,4-дигидрохи нокхал ин-2-ил )-6-фенил

2.3.5.6-тетрагидро-1 Н-пиридо[ 1,2-а]хиноксалин-1,3,5-трионов, 1 -п-бромфенил-6-фенил- и 1 -бензил-1,6-дифенил-4-этокеикарбонил-1,3.5,6-тетрагидро[ 1,3]оксазино-[3,4-а]хиноксалкн-3,5-дионов, 6-фенил-4-этоксикарбонил-1,3,5,6-тетрагидро[1,3]-оксазино[3,4-а]хиноксалин-3,5-дион-1-епироциклопентана и -1-циклогексана, 3-ме-зитилгидроксикарбонил(этоксикарбонил)метил-1 -фенил-1,2-дигидро-2-хиноксало-на, 1-п-бромфенил-2-п-метоксифенил-6-фенил-4-этоксикарбонил-2,3,5,6-тетрагидро-1Н-пиримидино[3,4-а]хиноксалин-3,5-диона, 2-циклогексил-1-циклогексилимино-6-фенил-4-этоксикарбонил-2,3,5,6-тетрагидро-1Н-пиримидино[3,4-а]хгчноксалин-3,5-диона.

Предлагаемые методы просты по выполнению, позволяют получать соединения с заданной комбинацией заместителей и могут быть использованы как препаративные в синтетической органической химии.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 23 работы (в том числе 4 в центральной печати).

Апробация. Результаты работы доложены на VII Всероссийской студенческой научной конференции «Проблемы теоретической и экспериментальной химии» (Екатеринбург, 1997), на XXXVI Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, 1998), на Молодежной научной школе по органической химии (Екатеринбург, 1999), на Международной научной конференции «Органический синтез и комбинаторная химия» (Москва-Звенигород, 1999), на III Уральской конференции «Енамины в органическом синтезе» (Пермь, 1999), на 1-ой Всероссийской конференции по химии гетероциклов, посвященной 85-летию со дня рождения А.Н. Коста (Суздаль, 2000).

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа общим числом 164 страницы машинописного текста состоит из введения, обзора литературы, обсуждения результатов собственных исследований, экспериментальной части, приложений, в которых приводятся данные о биологической активности и рентт енострук-турных исследованиях некоторых синтезированных соединений, и выводов, содержит 8 таблиц, И рисунков. Список литературы включает 123 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.

Заключение диссертации по теме «Органическая химия», Головнина, Оксана Витальевна

Выводы

1. Установлено, что при взаимодействии 3-алкоксикарбонилметилен-3,4-дигидро-2Н-1,4-бензоксазин~2-онов, З-алкоксикарбонилметилен-1 -незамещенных и 1-фенил-1,2,3,4-тетрагидро-2-хиноксалонов с оксалилхлоридом образуются 3-ал-коксикарбонил-2,4-дигидро-1 Н-пирроло[2,1 -с][ 1,4]бензоксазин-1,2,4-трионы, 3-ал-коксикарбонил-5-незамещенные и 5-фенил-1,2,4,5-тетрагидропирроло[ 1,2-а]хинок-салин-1,2,4-трионы и в качестве минорных продуктов - 4-алкоксикарбонил-3,5-дигидро-2Н-пирано[2,3-Ь]хиноксалин-2,3-дионы.

2. Обнаружено, что пирролобензоксазинтрионы и пирролохиноксалинтрио-ны обратимо присоединяют мононуклеофилы (воду, спирты, вторичные амины) и бинуклеофилы (бензоилгидразин и тозилгидразин) к атому углерода в положении 5 пирролдионового цикла.

3. Показано, что при нагревании первичные алкил- и ариламины, бензоилгидразин и тозил гидразин первоначально присоединяются к атому углерода в положении 2 пирролдионового цикла пирролохиноксалинтрионов с последующей циклизацией с участием ал кокси карбонил ьной группы.

4. Установлено, что симметричные и несимметричные бинуклеофилы (о-фенилендиамин. N -фен ил-о-фенил ен диам и п. о-аминофенол, 1,2-ди(гидроксил-амино)циклогексан, Р-(амидиномеркапто)пропионовая кислота, тиосемикарбазид) последовательно атакуют атомы углерода в положениях 2 и 3 пирролдионового цикла пирролохиноксалинтрионов с рециклизацией в соответствующие пяти- и шестичлепные азагетероциклы или конденсированные гетероциклические системы.

5. Найдено, что бинуклеофилы (о-фенилендиамин, о-аминофенол) первоначально присоединяются аминогруппой к атому углерода в положении 5 пирролдионового цикла пирролобензоксазинтрионов с последующим расщеплением окса-зинового цикла и гидролизом (или аминолизом) оксамидного фрагмента.

6. Показано, что термолитическое декарбонилирование 5-незамещенных пирролохиноксалинтрионов приводит к генерированию ал кокси карбо! i и л (3 -о ксо

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Головнина, Оксана Витальевна, 2000 год

1. Sano Т., Toda J., Maehara N., Tsuda Y. Synthesis of erythrina and related alkaloids. 17. Total synthesis of di-coecuvinite and dl-coeeulinine // Canad. J. Chem. 1987. Vol. 65. № 1. P. 94-98.

2. Жунгиету Г.PI. Рехтер M.A. Изатин и его производные. Кишинев: Штиинца, 1977. С. 228.

3. Capuano L., Morsdorf P. Chemie der 2,3-dihydro-2J-diiminofurane /'/' Ann. 1982. S. 2178-2188.

4. Ruemann S. L-Diketodiphenylpyrroline and its analoguens. Part 111. // J. Chem. Soc. 1910. Vol. 97. № 569. P. 462-465.

5. Михайловский А.Г. Реакция 2,3-диоксопирроло2,1-а.изохинолинов с боргид-ридом натрия и свойства ее продуктов // ХГС. 1996. № 55. С. 685-692.

6. Михайловский А.Г., Игнатенко А.В., Бубнов Ю.Н. Аллилборирование изатина и 2,3-диоксопирроло2,1-а.изохинолинов // ХГС. 1998. № 7. С. 908-915.

7. Александров Б.Б., Шкляев B.C., Шкляев Ю.В. Синтез аналогов азастероидов /'/ ХГС. 1991. №6. С. 854-855.

8. Михайловский А.Г., Шкляев B.C., Александров Б.Б. Реакция 2,3-диоксопирро-ло2,1-а.изохинолинов с о-фенилендиамином //ХГС. 1990. № 6. С. 808-810.

9. Huisger R., Seidl Н. 1,3-Additionen der Nitrone an Carbonester der Acetylenreihe // Tetrahedron Lett. 1963. №29. P. 2019-2022.

10. Seidl H., Huisger R., Knorr R. L3-Dipoiare Cycloadditionen mit Phosphenyldia-zoalkanen und Isonitrilen //Chem. Ber. 1969. Bd. 102. S. 904-914.

11. Sano Т., Toda J., Kashiwaba N., Tsuda Y., Iitaka Y. Regio- and stereo-controlled Diels-Alder reaction of dioxopyrrolines with activated butadienes: facile synthesis of ring D functionalized ervthrinans // Heterocycles. 1981. Vol. 16. № 7. P. 11511156.

12. Kollenz G., Kriwets (}. Ziegler E. Synthesen von Heterocyclen. CCVI. Reaktionen mit cyclischen oxalyiverbindungen. XXI. Cyclisierung von N-Acyl-3-hydroxy-akrylsaureamiden mit Oxalylchlorid//Ann. 1977. S. 1964-1968.

13. Kessar S.V., Para m jit: S. Sharma S.K. Synthesis of L3-azaequilenin analogs from l,2-dihydro-4-methyl-benz(f)isoquinolines // Tetrahedron Lett. 1982. Vol. 23. № 40. P. 4179-4180.

14. Castedo L., Saa C., Saa J.M., Suau R. Synthesis of oxoaporphines. An Unusual Photocyclization Photoreduction of 2,3-Diaryl-A -pyrroline-4.5-diones // J. Org. Chem. 1982. Vol. 47. №3. P. 513-517.

15. Михайловский А.Г., Вахрин М.И. Синтез пирроло2,1-а.изохинолинов на основе енаминов ряда 3,4-дигидроизохинолина // Енамины в органическом синтезе: Тез. докл. I Уральской конф. 12-13 октября 1986 г. Пермь, 1986. С. 50.

16. Шкляев B.C., Александров Б.Б., Михайловский А.Г., Вахрин М.И. Синтез пир-роло2,1-а.изохинолинов /7 ХГС. 1987. № 7. С. 963-965.

17. Михайловский А.Г., Шкляев B.C. Реакция енаминов ряда изохинолина и фе-нантридина с оксал ил хлоридом // ХГС. 1994. № 7. С. 946-949.

18. Александров Б.Б., Шкляев B.C., Шкляев Ю.В. Синтез 4^-2,2-диметил-1,2-ди-j ид робен зо 1. изо.х и \ \ ол и нов и производных (2.2 димегил-1.2-дигидробензо| f|изохинолилиден-4)уксусной кислоты // ХГС. 1992. 3. С. 375-376. ^ ^

19. Tsuda Y., Ohshima Т., Sano Т., Toda J. A"-Pyrroline-4,5-dione, an ambident dieno-phile in Diels-Alder reaction //Heterocycles. 1982. Vol. 19. № IIP. 2053-2056.

20. Tsuda Y., Hosoi S., Ohshima Т., Murata M., Kiushi Г. Toda L., Sano T. Total Synthesis of the Homoerythrinan alkaloids schelhammericine and 3-epischelhammerici-ne // Chem. Pharm. Bull. 1985. Vol. 33. № 8. P. 3574-3577.

21. Biekert E. Hoffmann D. Synthese von Heterocyclen mit 2-Ketoesters // Angew. Chem. 1957. Bd. 69. S. 103-107.

22. Масливец A.H. Синтез и химические превращения 2.3 -д и ги дро-2,3-пи ppoj i -дионов: Дисс. . докт. хим. наук. Саратов, 1996.

23. Андрейчиков Ю.С., Гейн В.Л., Масливец А Н. Синтез енаминокарбонильных соединений на основе а-кетокислот // Енамины в органическом синтезе: Тез. докл. I Уральской конф. 12-13 октября 1986 г. Пермь, 1986. С. 18.

24. Антонова Т.Г., Мошкина Н.А., Масливец АН., Машевская И.В., Андрейчиков Ю.С. Синтез и реакции рециклизации пирролобензоксазинтрионов // 48 Отчетная студенческая науч. конф. ПГУ: Тез. докл. Пермь, 1990. С. 24.

25. Химия пятичленных 2,3-диоксогетероциклов / Ю.С. Андрейчиков, В.Л. Гейн, В В. Залесов, А.П. Козлов, Г. Колленц, А Н. Масливец, Е.В. Пименова, С.Н. Шуров; Под ред. Ю.С. Андрейчикова. Пермь: Изд-во Перм. ун-та, 1994. 211с.

26. Машевская И.В., Масливец А.Н. Синтезы биологически активных соединений на основе гетерилидена.-2,3-дигидро-2,3-пирролдионов // Человек, перспективы исследования: Тез. докл. межвуз. конф. молодых ученых. Пермь, 1990. С. 105-106.

27. Машевская И.В., Масливец А.Н. Взаимодействие пирролобензоксазинтрионов и пирролохиноксалиiприонов с би-Nl 1-ну клеофилами Л Конф. молодых ученых ПГУ: Тез. докл. Пермь, 1991. С. 9-10.

28. Riad B.Y., Abdel Aziz М.А. Reactions with cvanothioacetamide derivatives: a new route for the synthesis of pvrrolidinel ,2-aJ-l,3-thiazine-5,6-dione derivatives // Sulfur Letters. 1989. Vol. 9. № 4. P. 175-185.

29. Андрейчиков Ю.С., Налимова Ю.А., Плахина Г.Д., Сараева РФ., Тендрякова С.П. 5-Арил-2,3-дигидрофурандионы // ХГС. 1975. № 11. С. 1468-1470.

30. Смирнова Л.И. Синтез и нуклеофильные реакции 4-ацил-2,3-дигидро-2,3-пир-ролдионов: Дисс. . канд. хим. наук. Пермь, 1991.

31. Михайловский А.Г., Шкляев B.C. Электронные спектры гидрированных пиррол о 2,1-а. изохинолинов и пирроло[ 1,2-Лфенантридинов // ХГС. 1995. № 5. С. 650-653.

32. Dewar M.J.S., Zoebisch E.G., Healy E.F., Stewart J.J.P. AMI: A new general purpose quantum mechanical molecular model //J. Amer. Chem. Soc. i 985. Vol. 107. № 13. P. 3902-3909.

33. Stewart J.J.P. MOPAC 7.00 - Frank J. Seiler Pes. Lab. US Air Force Academv, Colo. Spgs. - QCHP 175.

34. Машевская И.В. Синтез и нуклеофильные превращения 4-ароил-2,3-дигидро-2.3 п и ррол д и он ов, аннелированных с азагетероциклами стороной а.: Дисс. . канд. хим. наук. Пермь, 1994.

35. Масливец А.Н., Машевская И.В., Андрейчиков Ю.С. Пятичленные 2,3-диок-согетероциклы. XXXVII. Взаимодействие 3-ароил-1,2-дигидро-4Н-пирроло-15.1 -с. 1,4]бензокса:зин-1,2,4-трионов с ал кил- и ариламинами // ЖОрХ. 1993. Т. 29. Вып. 10. С. 2056-2064.

36. А.с. 1810344, МКИ5 С 07 Д 498/04. Способ получения 4-бензоил-1-п-бромфе-нил1,4.оксазино[4,3-с][1,4]бензоксазин-3,5-диона / Ю.С. Андрейчиков, О.П. Красных, А.Н. Масливец, А.Е. Люц (СССР) // Бюлл. изобр. 1993 № 15. С. 51.

37. Михайловский А.Г., Шкляев B.C., Игнатенко А.В., Вахрин М.И. Синтез гид-разонов и оксимов ряда пирроло2,1-а.изохинолина // ХГС. 1995. № 7. С. 934937.

38. Масливец А Н., Машевская И.В., Смирнова Л.И., Андрейчиков Ю.С. Нуклео-фильная рециклизация пирроло5,1-с.[1,4]бензоксазин-1,2,4-триона с одновременным расщеплением оксазинового и пиррольного циклов // ХГС. 1991. № 10. С. 1431.

39. Масливец А Н., Машевская И.В., Андрейчиков Ю.С. Пятичленные 2,3-диок-согетероциклы. XL. Взаимодействие 3-ароил-1,2-дигидро-411-пирроло|5.1 -с|-1,4.бензоксазин-1,2,4-трионов с о-фенилендиамином // ЖОрХ. 1995. Т. 31. Вып. 4. С. 616-619.

40. Sano Т., Toda J., Tsuda Y. Factors controlling C=C vs. C=0 attack in cycloaddition of a 1,3-diene to an ambident dienophile. Diels-Alder reaction of 2-phenyl-A2-pyr-roline-4,5-diones // Chem. Pharm. Bull. 1983. Vol. 31. № 1. P. 356-359.

41. Sano T. Synthesis of heterocyclic compounds containing nitrogen utilizing di-oxopyrrolines// J. Synth. Org. Chem. Japan. 1984. Vol. 42. №4. P. 340-354.

42. Sano Т., Toda J. Synthesis of erythrina and related alkaloids. Total syntheses oferu-sotrine and erythralme // Heterocycles. 1982. Vol. 18. P. 229-232.

43. Sano Т., Tsuda Y. Syntheses of Erythrina and Related Alkaloids // J. of Synthetic Org. Chem. 1988. Vol. 46. № 1. P. 49-65.

44. Saa C., Guitian E., Castedo L., Suau R., Saa J.M. A Regioselective Entry to1.3-Substituted 8-Oxoprotoberberines. Total Synthesis of (±)-Corvdaiine // J. Org. Chem. 1986. Vol. 51. P. 2781-2784.

45. Cobas A., Guitian E., Castedo L,, Saa J.M. The Intermoleeular benzyne cycloaddition (IBC) approach to protoberberines. Highly convergent synthesis of 8-oxy-pseudopalmatine // Tetrahedron Lett. 1988. Vol. 29. № 20. P. 2491-2492.

46. А.с. 1810344, МКИ5 С 07 Д 498/04. Способ получения 4-бензоил-1-п-бромфе-нил1,4.оксазино[4,3-с][1,4]бензоксазин-3,5-диона / Ю.С. Андрейчиков, О.П. Красных, А.Н. Масливец, А.Е. Люц (СССР) // Бюлл. изобр. 1993 № 15. С. 51.

47. Сараева Р.Ф. Взаимодействие эфиров а,у-дикетокислот с аминосоединениями: Дисс. . канд. хим. наук. Пермь, 1973.

48. Голодников Г.В. Практические работы по органическому синтезу. JT.: Изд-во Ленинградского ун-та, 1966. С. 303.

49. Масливец А.Н., Головнина О.В., Красных О I I , Алиев З.Г. Необычное взаимодействие гетероциклического енамина с оксалилхлоридом // ХГС. 2000. № 1.С. 113-114.

50. Масливец А.Н., Лисовенко Н.Ю., Головнина О.В., Востров Е.С., Тарасова О.П. Новое направление взаимодействия енаминокетона с оксалилхлоридом // ХГС. 2000. №4. С. 556-558.

51. Eicher Т., Franke G. Zur Reaktion von Diphenylcyclopropenon mil Cuanidinen // Ann. 1981. №8. S. 1337-1353.

52. Mumm O., Munchmever G. Uherfuhrung des Oxym et h\ 1 en acctoph en on s in Ben-zoyibrenztraubensaure und einige neue Denvate // Ber. 1910. Jr. 43. Bd. 3. S. 33353345.

53. Ruhemann S. CLXXXXI. Diketodiphenylpyrroline and its analogues // J. Chem. Soc. 1909. Vol. 95. P. 1603-1609.

54. Sano Т., Horiguchi Y., Tsuda Y. Dioxopyrrolines. XXIX. Solvotic behavior of 3-ethoxycarbonyl-2-phenyl-A -pvrro!ine-4,5-diones in protic solvents // Chem. Pharm. Bull. 1985. Vol. 33. № 1. P. 110-120.

55. Mumm Q., Muchmeyer G. 5-Phenyl-2,3-diketopyrrolin, ein dem Isatin entspre-chender einkerriger Stoff//Ber. 1910. Jr. 43. Bd. 3. S. 3345-3358.

56. Ruhemann S. The condensation of amides with esters of acetylenic acids // J. Chem. Soc. 1909. Vol. 95. P. 984-992.

57. Ott W., Kollenz G., Ziegler E. Reaktionen von cyclischen oxalilverbindungen. 17. Cyclokondensation von Oxalilchlorid und Malonylchlorid mit 1,3-H-aktiven car-bonvlverbindungen // Synthesis. 1976. № 8. S. 546-547.

58. Mumm O., Hornhardt H. Uber 2,3-Dioxopyrroline dem Isatin verwandte einkerni-gestoff// Ber. 1937. Jr. 70. №> 9. S. 1930-1947.

59. Kollenz G., Ziegler E., Igel H , Labes Ch. Synthesen von Heterocycien. CC. Reak-tionen mit cyclischen oxalylverbindungcn. XV. Eine einfache Synthese von 2.3.4.5-Tetrahydro-lH-l,3-diazepm-2,4,5-trionen // Chem. Ber. 1976. Bd. 109. S. 15031509.

60. Масливец A.H., Смирнова Л.И., Андрейчиков Ю.С. Пятичленные 2,3-диок-согетероциклы. XV. Взаимодействие 1-арил-4-ароил-5-метоксикарбонил-2,3-дигидро-2,3-пирролдионов с первичными ариламинами // ЖОрХ. 1989. Т. 25. Вып. 8. С. 1748-1753.

61. Масливец А.Н., Смирнова Л.И., Андрейчиков Ю.С. Пятичленные 2,3-диок-согетероциклы. VOL Взаимодействие 1 -арил-4-ароил-5-метоксикарбонил-2,3-д и ги д ро-2,3 п и ррол д и оно в с вторичными штифатическими аминами // ЖОрХ. 1988. Вып. 10. С. 2205-2212.

62. Kollenz G. Synthesen von Heterocycien. CI.XIX Reaktionen mit cyclischen oxa-Ivlverbindungen. IX. Zur Reaktionen substituirter 2J-Dihydropyrrol-2,3-dione mit o-Phenylendiamin // Ann. 1972. Bd. 762. S. 13-22.

63. Ruhemann S. CXXXII. Cyclic di- and triketenes /7 J. Chem. Soc. 1910. Vol. 97. P. 1438-1449.

64. Андрейчиков Ю.С., Питиримова С.Г., Сараева Р Ф., Гейн В.Л., Плахина Г.Д., Воронова Л.А. З-Фенацилхиноксалон-2- и 3-фенацилиден-3,4-дигидрохинок-салоны-2 /У ХГС. 1978. № 3. С. 407-410.

65. Козеева Е.И., Масливец А.Н. 4,5-Диарил-2,3-дигидро-2,3-пирролдионы в синтезе биологически активных веществ /У Межвузовская конф. молодых ученых. Тез. докл. Пермь, 1990. С. 107.

66. Масливец А.Н., Смирнова Л.И., Андрейчиков Ю.С. Рециклизация метил-4-гидрокси-2-(о-гидроксифениламино)-5-оксо-2,5-дигидропиррол-2-карбонила-та в амид (2-оксо-3,4-дигидро-2Н-1,4-бензоксазин-3-илиден)пировиноградной кислоты//ХГС. 1991. № 10. С. 1429.

67. Валтер Р.Э. Кольчато-цепная изомерия в органической химии. Рига: Зинатне, 1978.238 с.

68. Масливец А.Н., Красных О.П., Смирнова Л.И., Андрейчиков Ю.С. Пятичлен-ные 2.3 -д и о к с о I етсро ц и кл ы. XII. Термолиз 1-арил-4-ароил-5-метоксикарбо-нил-2,3-дигидро-2,3-пирролдионов//ЖОрХ. 1989. Т. 25. Вып. 5. С. 1045-1053.

69. Масливец А Н., Красных О П. Питиримова С.Г. Исследование механизма термического генерирования имидоилкетенов // Первая Всесоюзная конф. по теоретической органической химии. Тез. докл. 29 сентября 5 октября 1991 г. Волгоград, 1991. С. 347.

70. Головнина О.В, Масливец А.Н. Термолитическое генерирование и внутримолекулярная циклизация замещенных 3-хиноксалинилкетенов // Студент и научно-технический прогресс: Материалы XXXVI Международной научной студ. конф. Новосибирск, 1998. С. 11.

71. Красных О.П., Степанов О.С., Головнина О.В., Конюхова Н.А., Масливец А.Н. Ацил(имидоил)кетены: генерирование, пути стабилизации // Органический синтез и комбинаторная химия: Тез. докл. Международной науч. конф. Москва-Звенигород, 1999. С. П-87.

72. Масливец А Н., Головнина О.В., Красных О.П., Алиев 3 Г. Новый путь стабилизации а цил( и м и доил )кетенов // ХГС. 2000. № 3. С. 418-419.

73. Головнина О.В. Красных О.П., Масливец А.Н. Термическое генерирование и пути стабилизации алкоксикарбонил(3-оксо-3,4-дигидрохиноксалин-2-ил)ке-тенов /7 Молодежная научная школа по органической химии: Тез. докл. Екатеринбург, 2000. С. 162.

74. Масливец А Н. Головнина О.В., Красных О.П., Алиев 3.1 . Второй тип стабилизации алкоксикарбонил(имидоил)кетенов //ХГС. 2000. № 5. С. 699-700.

75. Головнина О. В. Красных О П. Масливец АН. Per иоселекги внос i ь циклопри-соединения азометинов и карбодиимидов к алкоксикарбонил(хиноксалинил)-кетенам // Органическая химия в XX веке: Тез. докл. Школы молодых ученых. Москва-Звенигород, 2000. С. 35.

76. Sheldriek G.M. Shelx86. Program for crystal structure determination. University of Cambridge, UK, 1986.

77. Sheldriek G.M. // J. Appl. Cryst. 1993. Vol. 26. P. 593.