Синтез и исследование свойств производных метилфлороглюцина тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.03, кандидат наук Алафинов, Андрей Иванович

• Алафинов, Андрей Иванович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Алафинов, Андрей Иванович

СОДЕРЖАНИЕ

с.

ВВЕДЕ ,НИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫМ ОБЗОР: Химические свойства флороглюцина (ФГ)

1.1 Реакции электрофильного замещения

1.1.1 Реакции галогенирования ФГ

1.1.1.1 Реакция хлорирования

1.1.1.2 Реакция бромирования 1

1.1.2 Реакция сульфирования ФГ

1.1.3 Реакция нитрования ФГ

1.1.4 Реакция нитрозирования ФГ

1.1.5 Реакция азосочетания ФГ

1.1.6. Ацилирование ФГ

1.1.6.1 Реакция ацилирования ФГ нитрилами карбоновых кислот

1.1.6.2 Реакция ацилирования ФГ карбовыми кислотами, их ангидридами и галогенангидридами

1.1.7 Реакция алкилирования, арилирования и гетероарилирования флороглюцина по протонам ароматического ядра

1.1.8 Реакции по - ОН группам флороглюцина

1.1.8.1 Реакция ацилирования

1.1.8.2 Реакция алкилирования, арилирования и гетероарилирования флороглюцина по ОН-группам

2 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

2.1. Исследование реакции электрофильного замещения МФГ

2.1.1 Исследование реакции азосочетания МФГ с солями диазония

2.1.2 Квантово-химическое изучение пространственного строения

азопроизводных МФГ

2.1.3 Исследование реакции нитрозирования МФГ

2.1.4 Синтез азонитрозопроизводныех МФГ

2.2 Квантово-химическое изучение процессов комплексообразования синтезированных азо- и азонитрозосоединений

2.2.1 Спектрофотометрическое изучение кислотно-основных равновесий азопроизводных метилфлороглюцина

2.3 Исследование реакции восстановления и окисления 3,5-динитрозометилфлороглюцина и мононитрозоазопроизводных МФГ

2.4 Изучение возможности использования динитрозо-, азо- и азонитрозосоединений За-о, 5, 6, 7а, 7Ь, 7е, 71, 7т, 7п, 7о в качестве красителей для тканей из волокон различного строения

2.5 Исследование фунгицидной активности синтезированных соединений и образцов ткани, окрашенных с их помощью

2.5.1. Фунгицидная активность синтзированных соединений

2.5.2. Исследование фунгицидности окрашенных образцов шерсти

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

выво, [ТЫ

ЛИТЕРАТУРА

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Синтез и исследование свойств производных метилфлороглюцина»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы.

Актуальность представленной работы определяется следующими факторами. Во-первых, проблема превращения 2,4,6-тринитротолуола (тротил, ТНТ) в продукт двойного назначения продолжает оставаться чрезвычайно важной как для стран производителей тротила, так и для стран, утилизирующих имеющиеся у них запасы устаревших, снятых с вооружения боеприпасов, снаряженных тротилом. Во-вторых, ужесточающиеся экологические требования к процессам колорирования и отделки текстильных материалов заставляют искать новые высокоэффективные, низкотоксичные, с малыми нормами расхода и, желательно, полифункциональные красители и пигменты, а так же доступные,- недорогие полупродукты для их получения

Цель и задачи работы.

Цель работы - изучение химических свойств продукта химической модификации ТНТ - 2,4,6 -тригидрокситолуола (метилфлороглюцин, МФГ), с целью получения веществ с практически важными свойствами, что позволит предложить решение проблемы «мирной» утилизации ТНТ.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:.

- изучена реакция азосочетания МФГ с солями диазония различного строения и синтезированы азосоединения, представляющие интерес в качестве новых, перспективных азокрасителей, обладающих следующими свойствами: а) высокой хелатирующей способностью; б) выраженной биологической (фунгицидной) активностью;

- изучена неописанная ранее реакция нитрозирования незамещенного метилфлороглюцина, а так же его моноазопроизводных;

- изучено взаимодействие синтезированных азо- и нитрозо-азопроизводных МФГ с катионами металлов (Си+2, Ре+3,А1+3);

- изучена возможность использования полученных азосоединений в качестве красителей для колорирования текстильных материалов из волокон различного химического строения;

-исследована фунгицидная активность синтезированных азосоединений и полученных на их основе окрашенных образцов текстильных материалов.

Научная новизна и практическая значимость работы.

В работе впервые изучена неописанная ранее реакция нитрозирования МФГ и его моноазопроизводных. Установлена специфическая структура продукта биснитрозирования МФГ: 3,5-динитрозо-2,4,6-тригидрокситолуола.

Впервые систематически изучено комплексообразование моноазо- и нитрозоазопроизводных метилфлороглюцина с ионами ряда металлов и выявлены некоторые закономерности процесса, связанные со строением функциональных групп в диазокомпоненте. Определены таутомерные и ионные формы существования изученных органических молекул в условиях комплексообразования, получены их спектральные характеристики.

Разработаны методики получения и синтезировано более 20, неописанных ранее, органических соединений. Показано, что синтезированные азо- и нитрозоазосоединения окрашивают текстильные материалы (капрон, шерсть) в цвета желто-коричнево-красной гаммы. Установлено, что окрашенные образцы имеют высокие показатели устойчивости окраски к действию физико-химических факторов (сухое и мокрое трение, стирка, действие пота), что позволяет рассматривать их в качестве перспективных красителей для текстильных материалов! Показано, что ряд синтезированных азосоединений является эффективными фунгицидными препаратами, защищающими текстильные материалы от биоповреждений.

Апробация результатов работы.

Основные результаты работы докладывались на следующих научно-технических конференциях:

- Всероссийская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Дни науки 2008» (Санкт-Петербург. 2008 г.);

- Международная научно-техническая конференция «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности (Текстиль 2009) (Москва, 2009 г.);

- Procedings of the 13th seminar on New Trends in Research of Energetic Materials Part 1 (Чехия, Пардубице 2010 г.);

- Межвузовская научно-техническая конференция аспирантов и студентов «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности» (Иваново, 2010 г, 2011 г);

- Международная научно-техническая конференция «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Иваново, 2010 г.);

- Procedings of the 14th seminar on New Trends in Research of Energetic Materials Part 1 (Чехия, Пардубице 2011 г.);

- XXIII Всероссийский симпозиум «Современная химическая физика» (Туапсе, 2011 г.);

- Всероссийская научная конференция с международным участием «Успехи синтеза и комплексообразования» (Москва, 2011 г.);

- IV Всероссийская конференция по химической технологии (Москва, 2012 г.);

- XXIV Всероссийская конференция «Современная химическая физика» (Туапсе 2012 г.);

- VII Всероссийская конференция молодых ученых, аспирантов и студентов с международным участием по химии и наноматериалам «Менделеев-2013» (Санкт-Петербург, 2013 г.)

Структура и объём диссертационной работы.

Диссертационная работа изложена на 135 страницах машинописного текста и состоит из введения, литературного обзора, обсуждения полученных результатов, экспериментальной части и выводов, содержит 11 таблиц, 18 рисунков, 2 фото, список цитируемой литературы из 119 наименований.

1. Литературный обзор.

Химические свойства флороглюцина.

Исследования, результаты которых представлены в настоящей работе, являются развитием работ ранее выполненных на кафедре органической химии и химии красителей МГТУ им. А.Н. Косыгина и направленных на выявление потенциальных синтетических возможностей 2,4,6-тригидрокситолуола (метилфлороглюцин, МФГ), ставшего в последние годы доступным и недорогим реактивом, после разработки в лаборатории проф. Шевелёва С.А. (ИОХ РАН) метода его получения из «демилитаризованного» 2,4,6-тринитротолуола (тротила).

В работе [1], выполненной в 2006 г на указанной выше кафедре сделан достаточно полный обзор по химическим превращениям МФГ. Причем автор работы отметил, что к началу его собственных исследований (2002-2003 гг.) в литературе им было найдено всего около 60 публикаций, посвященных обозначенной тематике. Этот такт объясняется малой доступностью МФГ на тот период.

В указанном, практически полном на момент представления работы, и достаточно аналитичном обзоре автор ограничился рассмотрением химических превращений именно объекта его исследования - МФГ и не привел каких-либо аналогий или сравнений с химическими свойствами других трехатомных фенолов, прежде всего с ближайшим аналогом МФГ — флороглюцином (ФГ)[1].

В связи с изложенным, приступая к выполнению настоящего исследования, мы сочли логичным проанализировать основные известные химические свойства ФГ, проводя там, где это возможно и целесообразно сравнение с аналогичными химическими реакциями МФГ.

Химические свойства ФГ предопределены его строением, т.е. имеющимися в молекуле реакционными центрами: три гидроксильные группы и три ароматических протона.

ОН

НО" ^ "ОН флороглюцин

Особо следует отметить большую группу реакций, так сказать вторичных, связанных с дальнейшими химическими превращениями продуктов ацилирования флороглюцина и приводящих к получению сложных конденсированных структур, представляющих интерес в качестве эффективных химико-фармацевтических препаратов широкого спектра действия. Эти реакции не рассматриваются подробно в данном обзоре, т.к. их химическая природа не входит в проблематику исследования.

1.1 Реакции электрофильиого замещения.

По аналогии с фенолами имеющие незамещенные атомы водорода в орто- или пара- положении относительно групп -ОН, флороглюцин легко реагирует по схеме реакции электрофильного замещения.

НО'

ОН

1.1.1. Реакция галогенирования ФГ. 1.1.1.1. Реакция хлорирования.

Первое упоминание о реакции хлорирования ФГ датируется 1870 г [2]. Полностью замещенный трихлорфлороглюцин был получен действием газообразного хлора в воде.

ОН ОН

С1

В период с 1885 по 1894 гг., учеными из разных стран описаны реакции исчерпывающего хлорирования ФГ действием хлора в среде различных растворителей: СНС1з [3], СНзСООН [4], а так же дихлорсульфоксидом в диэтиловом эфире [5].

Продукт монохлорирования, а именно 1-хлор-2,4,6-тригидроксибензол был получен в результате следующей последовательности реакций: ацилирование по бензольному ядру, хлорирование с получением монохлорпроизводного, удаление ацильной группы [6].

ОН ОН ОН ОН

Интересно отметить, что хлорирование МФГ до сих пор не описано в литературе.

1.1.1.2. Реакция бромирования.

Реакция бромирования ФГ и МФГ были описаны более ста лет назад практически одновременно, хотя и разными авторами.

Как в случае ФГ [7], так и МФГ [8, 9] были выделены продукты полного замещения атомов водорода на атомы брома (впрочем, судя по приведенным методикам, другого результата и не следовало ожидать).

ОН

ОН

Вг2,Н20

НО"

^ОН

ОН

Моно- и дибромпроизводные ФГ были получены либо дебромированием трибромпроизводного, либо из продуктов бромирования 2,4,6-тригидроксибензойной кислоты [7].

СООН

2Вг2

СООН cs2/o°c

ОН

CS2/0°C

ОН

он н2о но

он

СООН

он но н20

70°С

он

он

он

он

Moho- и дибромметнлфлороглюцин были выделены из реакционной смеси реакции бромирования МФГ с помощью препаративной ВЭЖХ [1].

Приводятся данные о получении moho-, ди- и трииодпроизводных флороглюцина [10]. Авторы использовали в качестве катализатора метаванадат аммония и реакцию вели в присутствии пероксида водорода. Иодирование МФГ в литературе не описано.

ОН ОН ОН ОН

24% 60% 16%

1.1.2. Реакция сульфирования ФГ

Реакция сульфирования флороглюцина впервые описана в 1875 г [11]. Автор работы получил моносульфопроизводное, действуя на ФГ олеумом.

ОН ОН

В 1926 г опубликована работа, в которой сообщается о синтезе флороглюцинтрисульфокислоты действием на ФГ хлорсульфоновой кислотой [12]

он

ОН

С18020Н НОз8-

НО'

Т>Н

НО'

80зН

ЧЭН

803Н

Автор уже упоминавшейся диссертации [1] изучил реакцию сульфирования МФГ. Несмотря на варьирование условий реакции ему не удалось выделить и идентифицировать из реакционной смеси какие-либо индивидуальные продукты.

1.1.3 Реакция нитрования ФГ

ОН

ОН ОН ОН

N02

Продукты нитрования ФГ представляют интерес в качестве полупродуктов в синтезе красителей, а так же описано их применение в качестве гербицидов [13].

Впервые, тринитрофлороглюцин синтезировал • немецкий исследователь Бенедикт [14], окисляя калиевую соль тринитрозофлороглюцина нитрующей смесью при комнатной температуре. Желтые кристаллы тринитрофлороглюцина разбавляют водой и экстрагируют эфиром, полученный после отгонки эфира остаток перекристаллизовывают из воды. Продукт плавится при 158 °С без разложения, но при дальнейшем нагревании взрывается.

Автор отмечает, что подобно пикриновой кислоте тринитрофлороглюцин окрашивает шерсть, давая насыщенный красный тон.

Попытка восстановления тринитрофлороглюцина до

триаминофлороглюцина к успеху не привела.

Тринитрофлороглюцин образует три ряда солей: нейтральную, монокислую и дикислую формы - С6(Н02)з(ОК)з, C6(N02)3(0K)20H, СбСМ02)3(0К)(0Н)2. Все соли взрывоопасны.

Позже, автор работы [15] действуя уже просто на флороглюцин нитрующей смесью выделил так же тринитрофлороглюцин. Безусловно, теоретический и практический интерес представляет селективное получение moho-, ди- и тринитропроизводных ФГ.

Первыми, кто взялся за углубленное изучение реакции нитрования ФГ были американские ученые, поставившие перед собой задачу получить моно-и динитропроизводные ФГ [16] и изучить их физико-химическе свойства.

Так, мононитрофлороглюцин был получен действием концентрированной азотной кислотой на раствор ФГ в 50-ти % серной кислоте в течении одного часа. Динитрофлороглюцин получали действуя на 50-ти % раствор ФГ в серной кислоте в течении пяти часов нитрующей смесью (концентрированой азотной и серной кислотой).

Советскими учеными был предложен способ получения тринитрофлороглюцина нитрованием мононитрофлороглюцина азотной кислотой [13], тем самым им удалось увеличить выход целевого продукта до 75%, по сравнению с результатами работы [17].

Затем, в целях увеличения выхода тринитрофлороглюцина были предложены разнообразные методики нитрования, среди которых: нитрование N205 в серной кислоте [18] и окисление тринитрозофлороглюцина прямо в реакционной смеси добавлением концентрированной азотной кислоты [19]. Наилучших результатов добились исследователи из Массачусетского Технологического Института, получившие тринитрофлороглюцин с выходом 91% [20], использовав нитрат аммония в концентрированной серной кислоте при 5 °С.

ОН

ОН

ЗЫН4К03

02Ы

N02

94-98% Н280,

'4

НО

он

но

он

N02

Сведения о нитровании МФГ в литературе нами не найдены.

1.1.4. Реакция нитрозирования ФГ

О

Впервые тринитрозофлороглюцин был синтезирован в 1878 г [14] нитрозированием ФГ на холоду нитритом калия в растворе уксусной кислоты.

Тринитрозофлороглюцин был выделен автором с выходом 70% в виде калиевой соли (зеленые кристаллы). Естественно, структура выделенного и очищенного переосаждением соединения, не могла быть установлена. В статье приведены только данные элементного анализа. Было установлено, что полученная калиевая соль может быть нагрета без разложения до 130 °С, при дальнейшем нагревании она взрывается. К взрыву так же приводит прикапывание к соли Н28С>4 или НС1.

Действием на калиевую соль ацетатом свинца получена свинцовая соль в виде желтого осадка. При высушивании был получен коричневый порошек, который при нагревании взрывается очень энергично.

Почти через 50 лет появилось следующее сообщение о синтезе тринитрозофлороглюцина [21]. Авторы повторяя синтез, описанный в [14] при извлечении промытой и высушенной свинцовой соли со стеклянного фильтра наблюдали взрывообразное разложение.

В 1961 г автор работы [22] привел данные о том, что калиевая соль тринитрозофлороглюцина не взрывоопасна, а причина - в том, что свинцовая соль ФГ, оставленная на фильтре на ночь под влиянием кислорода воздуха окислилась до тринитрофлороглюцина, который и разложился со взрывом.

1.1.5. Реакция азосочетания ФГ.

С момента первых опытов, направленных на изучение реакций азосочетания ФГ и по нынешнее время нами найдено около 20-ти публикаций.

Первые упоминания о реакции азосочетания флороглюцина относятся к 1879 г [23]. Авторы изучили действие КЖ)2 в НС1 на ФГ и получили моно-и бисазопроизводные флороглюцина. В качестве азосоставляющих были исследованы анилин, п-аминотолуол и п-аминофенол. Позже, исследователи из разных стран проводили реакцию азосочетания с различными по строению аминами, получая продукты моноазосочетания

ОН

ОН

n0,

[30],

[29],

Описано получение ряда азосоединений на основе фенолов, в том числе ФГ и соли диазония 2-бром-З-метил-5-изопропиланилина. Авторы работы указывают, что реакция азосочетания проходит легко при 0°С в присутствии 50 % Н2804 в спирте.

ОН

ОН но

С3Н7

он

[33]

Для синтеза азокрасителей на основе ФГ использовали следующие азосоставляющие: 2-аминотолуол-4-сульфокислоту, ,2-амино-4-

бромбензолсульфокислоту, 2-нитро-4-амино-бензоилсульфокислоту.

Синтезированными красителями были окрашены шерсть, щелк, хлопок и вискоза в коричневый, красный и желтый цвета. Выкраски прошли успешные испытания стирки, устойчивости к выцветанию и трению [34].

Азосоединения на основе флороглюцина предложено использовать в качестве химических сенсоров для обнаружения ионов металлов в водных растворах [28].

О,

НО

\

ОН но

он

Моноазопроизводные ФГ используют в пищевой промышленности в качестве эмульгаторов [35].

Для синтеза нижеприведенного трисазосоединения на ФГ действуют четырехкратным избытком диазосоли [36]

СЖ

НО

он

N

II

N

КО

, где К - В-глюкоза, В-лактоза, В-галактоза.

Полученное трисазопроизводное ФГ используется в синтезе лекарственных препаратов, а именно иммуноглобуленов на основе гликозидов и синтетических полипептидов.

В литературе так же упоминается о последовательном сочетании флороглюцина с разными диазосоставляющими [37]. Авторы, действием на ФГ соли фенилдиазония, сперва получают дисазобензолфлороглюцин, а затем, вновь сочетают полученный продукт с солью диазония, полученной из о-нитроанилина. Реакцию проводят в спирте в присутствии Н2804.

Реакция азосочетания МФГ была впервые изучена в работах, вышедших с кафедры органической химии и химии красителей МГТУ им. А.Н. Косыгина [38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47]. Авторы исследовали

Ы02

влияние на протекание реакции азосочетания таких факторов, как рН среды, порядок прибавления и соотношение реагентов, строение заместителей в молекуле диазосоединения, и разработали подходы к получению с высокой степенью селективности продуктов моно- или бисазосочетания.

ОН

Кроме того, была показана возможность в зависимости от строения соли диазония и растворимости в воде первоначально образующегося моноазосоединения селективно получить бисазосоединения с одинаковыми или различными диазокомпонентами.

В ходе проведенных исследований было установлено, что в зависимости от строения синтезированные азосоединения окрашивают по стандартным методикам (как кислотные или дисперсные красители) образцы шерстяной и поликапроамидной ткани. При этом проведенные испытания

показали высокую устойчивость окраски образцов к действию стирки, пота, сухого и мокрого трения.

Установлено также, что некоторые синтезированные азосоединения, содержащие в диазосоставляющей фрагмент пиразола или группу -ОН в о-положении по отношению к азогруппе проявляют выраженную фунгицидную активность по отношению к плесневым грибам, наиболее часто развивающимся на текстильных материалах.

1.1 .б.Реакция ацширования ФГ.

Анализ литературных данных по химическим превращениям флороглюцина убедительно свидетельствует, что реакция ацилирования флороглюцина (как, впрочем, и МФГ) описана в наибольшом количестве работ, посвященных теме химических превращений ФГ. Это, скорее всего, объясняется тем, что продукты ацилилирования являются прекурсорами в синтезе широкого круга биологически активных веществ, прежде всего перспективных лекарственных препаратов, предназначенных для химиотерапии онкологических заболеваний, диабета, гипертонии, СПИДа.

На основе ацилированных производных флороглюцина синтезированы препараты, применяющиеся при лечении малярии, лейшманиозы и других вирусных заболеваний. Описана антимикробная активность указанных производных.

Ацилирование ФГ проводится «стандартными» ацилирующими реагентами, обычно применяющимися для реакции ацилирования фенолов -НС1Ч, нитрилы, ангидриды, хлорангидриды карбоновых кислот. В качестве катализаторов также используются обычные катализаторы аналогичных реаций : 2пС12, ВР3, А1С13 и т.д..

В большинстве случаев, ацильные производные ФГ вступают в дальнейший синтез (как правило, являясь промежуточными продуктами в синтезе биологически активных веществ и лекарственных препаратов) производных флавоноидов [48], [49], [50] ксантонов [51], кумаринов [52] и многих других биологически важных соединений.

Полифенолы, такие как флавоноиды и изофлаваноиды входят в состав большинства лекарственных растений, на основе чего ученые моделируют медицинские преператы широкого спектра применения [53], [54].

1.1.6.1. Реакция ацилирования ФГ нитрилами карбоновых кислот.

Описано получение разнообразных моноацилироанных производных ФГ, действием нитрилов различных по строению карбоновых кислот в стандартных условиях ацилирования :

он

он о

я-сы

я

но

"он

но

"он

где Я= -СН3, -СН2СН(СН3)2, -(СН2)пСН3; п=3,5,9 [48], п=2 [55] п=4 [56],

,0.

С1СН2- [57],

ХТ>

^^о [58], но

[59],

[60],

°^снз [61] [62],

Вг

[63].

1.1.6.2. Реакция ацилирования ФГ карбовыми кислотами, их ангидридами и галогенангидридами.

Описана реакция моноацилирования ФГ уксусным ангидридом в присутствии ВРз при комнатной температуре за время реакции 34 часа [64].

Получают желтые кристаллы моноацетильного производного с выходом 75

Моноацилирование ФГ проводят также хлорангидридом изобутановой кислоты в присутствии А120з, выход целевого продукта 70 %, [65]. Так же показано, что продукт моноацилирования можно получить с хорошим выходом (около 75%) действием на флороглюцин хлорангидридом додекановой кислоты в присутствии ВР3. Если же реакцию вести с додекановой кислотой в присутствии 2пС12, то продуктом реакции будет диацетильное производное ФГ [66] с выходом около 40%.

В аналогичных условиях, но уже с несколько большим выходом 5075% получают другие диацильные производные [67].

где Я = -СН(СНз)2-(СН2)пСНз, п=6, 10, 14, 16

Реакцию ацилирования проводят так же уксусным ангидридом при катализе 2пС12, в присутствии НС1 при 0 °С [68], [69], [70], [71], [72]. Эти реакции идут достаточно продолжительное время, в среднем от 10 до 25 часов.

В литературе описана реакция формилирования флороглюцина действием диметилформамида в присутствии РОС13 с выходом 84 % [73].

НО

ОН

Так же показано, что если реакцию вести в этилацетате с тройным избытком ДМФ и РОС13 два часа, то конечным продуктом реакции будет моноформолилфлороглюцин. Если же реакцию проводить в диоксане с меньшим эквимольным соотношением, но при этом 16 часов, то по данным приведенными авторами, продуктом реакции будет диформилфлороглюцин [74].

НО'

НО"

он

он

а) РОС13 (>3 eqiv), DMF (>3 eqiv), EtOAc, rt, 2 h

b) H20, 100 °C? "OH 5 min НО'

OH O

OH

a POCl3 (2.1 eqiv), DMF (2.1 eqiv),

dioxane, rt, 16 h qí^ -

b)H20,100 °c?

"OH 5 min НО

H

"OH

- POCl3j DMF dioxane, rt

OH o

Интересно отметить, что в случае МФГ реакция ацилирования по бензольному кольцу является наиболее изученной (найдено около 30 публикаций), что объясняется использованием образующихся ацильных производных в качестве полупродуктов в синтезе биологически активных соединений - предшественников лекарственных препаратов.

Найдены условия получения моно- и диформилпроизводных действием на МФГ HCN [75], а так же моноацетильного производного действием

CH3CN [76]. Описано также получение моноацетильного производного МФГ действием ацетилхлорида в присутствии А1С1з [77] или ацетонитрила в присутствии ZnCl2 [78]. Бисацетильное производное получено реакцией МФГ с уксусным ангидридом в среде уксусной кислоты в присутствии BF3 [79]. С целью получении прекурсора для синтеза препарата «аспидинол» авторы работы [79] получили продукт моноацилирования с бутиронитрилом.

Таким образом, как следует из приведенного выше материала, в случае реакции ацилирования довольно легко, меняя тип реагента и условия проведения реакции можно проводить реакцию с высокой селективностью, получая моно- или диацильные производные.

1.1.7. Реакция алкилирования, арилирования и гетероарилирования ФГ по протонам ароматического ядра.

Самые первые литературные данные по метилированию флороглюцина относятся к 1903 г, в качестве реагента использовали формальдегид [80].

ОН

ОН

н?сож

Zn/NaOH

СН3

Предложен метод синтеза диформильное производное [81].

диметилфлоглюцина через его

ОН О ОН

Zn/Cu НС1 Н3С

НОАс

ОН НО' ^ Т>Н

89% 15-40%

Для того чтобы провести реакцию селективно и получить моноалкилпроизводное исследователи, ссылаясь на то, что в обычных условиях при алкилировании алкилгалагенидами получается смесь продуктов moho-, ди- и триалкилзамщенного ФГ предлагают «закрыть» три гидроксильные группы и уже после вести селективное алкилирование [82].

ОН

ОМОМ

но"

a, b

"ОН MOMO

омом

(а) №Н, метиловый эфир метилхлорида (МОМС1), ОМБ (Ь) 2-метил-4-бром-бут-2-ен, ТГФ, 0 °С. Выход продукта составил 89 %.

С избытком З-бром-проп-1-ена в присутствии К2СОз, в среде абсолютного ДМФА при 50 °С исследователи получили тризамещенныи флороглюцин [83].

ОН

ОН

НО"

"ОН

В качестве гетарилирующего агента предложено использовать такие производные как 2-хлорметилпиридин, 4-хлорметилпиридин [84].

Реакцию ведут 24 часа при 100 °С в толуоле, действуя хлорпроизводными пиридина (3 моля) на ФГ (1 моль) в присутствии иодида калия, выход продуктов 19%

Интересный продукт получается в результате действия на флороглюцин цианурхлорида в присутствии А1С13 в среде дихлорметана, выход 96 % [85].

но

он

С1

он

он

он

1.1.8. Реакции по — ОН группам ФГ.

1.1.8.1.Реакция ацилирования ФГ.

Как уже отмечалось выше, в литературе имеется значительное количество работ посвященных реакции ацилирования ФГ по гидроксильным группам.

В синтетической практике ФГ такие реакции проводятся с целью ослабления донорного влияния гидроксильных групп на ароматическое кольцо и с целью получения прекурсоров для синтеза сложных полициклических структур.

В синтезе антиоксидантов с целью введения аминогруппы в ароматическое кольцо флороглюцина применяют методику моноацилировани флороглюцина через его мононитропропроизводное. Первоначально нитруют флороглюцин нитрующей смесью в течении 3-х часов, затем действуют изопропионовам ангидридом в среде безводного пиридина. В конечном итоге, нитрогруппу восстанавливают до амина на платиновом катализаторе [86].

В синтезе некоторых кумаринов единственной стадией является моноацилирование флороглюцина с последующим замыканием гетороцикла в кумарин действием на полученные производные флороглюцина СР3803Н в течении 16 часов с постепенным нагреванием от 0 до 20 °С [87].

О

Так же описан синтез кумаринов [88] через ацилпроизводные фенолов, в том числе и ФГ, в присутствии H2S04 [89], HCl [90], Р205 [91], РОС13 [92], А1С1з [93], фосфорной кислоты [94] и трифторуксусного эфира [95]

Ацилирование по гидроксильным группам применяется и в синтезе флавоноидов, когда на флороглюцин действуют 3-(4- метилфенил)-2-проионовым хлорангидридом в среде тионилхлорида [96]

Реакциям ацилирования МФГ по гидроксильным группам посвящено гораздо меньшее число работ чем для ФГ, что также связано,, видимо, с малой доступностью МФГ до последнего времени.

Описано получение полностью замещенных производных приведенного ниже строения:

о Я = РЪ [97], СНз [98], 0-Е1 [99]

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Алафинов, Андрей Иванович, 2013 год

ЛИТЕРАТУРА

[1]. В.И Ушкаров, дис. канд. хим. наук, Москва, 2006

[2] Hlasiwetz, Habermann, Justus Liebigs Annalen der Chemie, 1870, vol. 155, p. 132.

[3] Webster, Journal of the Chemical Society, 1885, vol. 47, p. 423

[4] Hazura; Benedikt Monatshefte fuer Chemie, 1885, vol. 6, p. 702

[5] Peratoner; Finocchiaro Gazzetta Chimica Italiana, 1894, vol. 24 I, p. 243

[6] Elix, John A.; Crook, Caroline E.; Jiang, Hui; Zhi-ning, Zhu, Australian Journal of Chemistry, 1992, vol. 45, 5 p. 845 - 855

[7] Kiehlmann, E.; Lauener, R. W. Canadian Journal of Chemistry, 1989 , vol. 67, p. 335 - 344

[8] Boehm // Justus Liebigs Ann. Chem.- 1898. - Vol. 302. - p. 171.

[9] Herzig J., Pollak J. // Monatsh. Chem. - 1900. - Vol.21. - p. 510

[10] Chimmanamada U. Dinesh, Rajiv Kumar, J. CHEM. SOC., CHEM. COMMUN., 1995, 611-612.

[11] Schiff, Justus Liebigs Annalen der Chemie, 1875, Bd. 178, s. 179

[12] Pollak; Gebauer-Fuelnegg, Monatshefte für Chemie, 1926, Bd. 47, s.

552

[13] Пат 515740 способ получения тринитрофлороглюцина / Г. П. Шарнин, заявл. 22.06.72 ; опублик. 22.06.76.

[14] R. Benedikt, Ber.dtsch.chem. Ges. 11, 1374 [1878]

[15] STANLEY V. DUBIEL, JR. AND SAVER 10 ZUFFANTI, [CONTRIBUTION FROM THE DEPARTMENOTF CHEMISTRY, SORTHEASTERN UNIVERSITY, 1954, 1359-1362.

[16] DeFusco, Jr., A. A.; Nielsen, A. T.; Atkins, R. L. Synthesis of trinitrophloroglucinol. US Patent 4,434,304, February 28, 1984

[17] Bellamy, A. J.; Ward, S. J.; Golding, P. A new synthetic route to 1,3,5-triamino-2,4,6- trinitrobenzene (TATB). Propellants, Explos., Pyrotech. 2002, 27, 49-58.

[18] Salter, D. A.; Simkins, R. J. J. Preparation of nitrophenols. US Patent 3,933,926, January 20, 1976.

[19] Raquel S. G. R. Seixas, Diana C. G. A. Pinto., Aust. J. Chem. 2008, 61, 718-724

[20] Straessler, Nicholas A. Synthetic Communications, 2010 , vol. 40, #17 p. 2513-2519.

[21] K. Freudonberg, H.Fikentscher, Liebigs Ann. Chem. 442, 322, 1925

[22] H.-E.Freund, Angew.Chem. 1961, N 12. s. 433

[23] Weselsky, Benedikt, Chemische Berichte, 1879, vol. 12, p. 226.

[24] Ekecrantz, Rising, Oef. Sv. 1897, p. 637.

[25] Whitlock et al., Analytical Chemistry, 1972, vol. 44, p. 532-535

[26] Stebbins, Journal of the American Chemical Society, 1880, vol. 2, p.

240

[27] Uemura, Yokojima, Endo, Bulletin of the Chemical Society of Japan, 1927, vol. 2, p. 48

[28] Tommaso Carofiglio et al., Tetrahedron, Volume 62, Issue 7, 13 February 2006, Pages 1502-1507

[29] Conant, Pratt., Journal of the American Chemical Society, 1926 , vol. 48, p. 2470

[30] Li, Shanjun; Gupta, Amitava; Vogl, Otto., Monatshefte für Chemie, 1983 , Bd. 114, s. 937-952

[31] Conti; Leandri Bollettino Scientifico della Facolta di Chimica Industriale di Bologna, 1957, vol. 15, p. 37

[32] Bielenberg; Goldhahn; Pluskai // Chemische Berichte, 1940 , vol. 73, p. 878,880

[33] Wheeler; Cutlar // Journal of the American Chemical Society, 1927 , vol. 49, p. 2821

[34] Bost, Kyker Journal of the American Chemical Society, 1940, vol. 62, p. 913-916

[35] DOMINICK V. BASILE* AND IRAJ GANJIAN // J. Agric. Food Chem. 2004, 52, 7453-7456

[36] Yariv et al. // Biochemical Journal, 1962 , vol. 85, p. 383-384

[37] Perkin, A., Journal of the Chemical Society, 1897, vol. 71, p. 1154

[38] Пат. 438101 США. Solvent-free polyurethane resin mixtyre / Kovacs; Zoltan (Zurich, CH), Schüler; Roland (wettingen, CH).; заявл. 10.07.1981; опубл. 17.05.1983.

[39] Пат. 4100118 США. Thermosetting resin composition / Numata; Shun-ichi (Hitachi JP), Yokono; Hitoshi (Katsuta, JP), Mukai; Junji (Hitachi JP).: заявл. 8.10.1975; опубл. 11.07.1987.

[40] Пат. 5145880 США Liqud, reactive compositions endowed with high polymerization speed, containing polyisocyanates and compounds with one or more epoxy groups / Parodi; Fabrizio (Genoa, IT), belgiovine; Carlo (Quiliano, IT).; заявл.12.04.1991; опубл. 08.09.1992.

[41] Запрометов M.H. Основы биохимии фенольных соединений. М.:

1974.

[42] Mabry Т., Mabry Н The flavonoids // L., 1975

[43] Ламбев И., Симеонова К., Крушков И Влияние на фитопрепарата нефротон върху стомашно-чревния тракт // Фармация (Болгария). - 1985.- № 1. - С.22-26.

[44] Нешта Н.М., Глызин В.И., Патудин А.В. Новое ксантовое соединение из Centaurium erythraea. IV // Химия природных соединений -1984.-№1.-С. 110.

[45] Нешта Н.М., Нешта И.Д., Рыбка А.Г. Сравнительное изучение секоиридоидов растений рода золототысячник // Нов. лекарств, препараты из растений Сибири и Дальнего Востока. - Томск. - С. 121-122.

[46] Gruber. // Chem. Ber. - 1942. - Vol. 75. - p. 29-31.

[47] Robertson C. //J.Chem. Soc. -1933.-p. 714-718.

[48] Shiu, Winnie K. P.; Rahman, M. Mukhlesur; Curry, Jonathan; Stapleton, Paul; Zloh, Mire; Malkinson, John P.; Gibbons, Simon // Journal of Natural Products, 2012 , vol. 75, # 3 p. 336 - 343

[49] T. Liu et al., Bioorg. Med. Chem. Lett. 17 (2007) 278-281

[50] Z.-P. Xiao et al., Bioorg. Med. Chem. 15 (2007) 3703-3710

[51] R. A. P. Castanheiro et al., Bioorg. Med. Chem. 15 (2007) 6080-6088

[52] Barry M. Trost and F. Dean Toste, J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 63056306

[53] Z.-P. Xiao et al., Bioorg. Med. Chem. 15 (2007) 3703-3710

[54] C.-Y. Lee et al. , European Journal of Medicinal Chemistry 45 (2010) 2957-2971

[55] Crombie, Leslie; Jones, Raymond C. F.; Palmer, Christopher J. // Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions 1 : Organic and Bio-Organic Chemistry (1972-1999), 1987 , p. 317 - 332

[56] Klarmann; Figdor // Journal of the American Chemical Society, 1926 , vol. 48, p. 804

[57] Romain Haudecoeur, Abdelhakim Ahmed-Belkacem, J. Med. Chem. 2011, 54, 5395-5402

[58] J. R. Mays et al., Bioorg. Med. Chem. 18 (2010) 249-266

[59] Whalley, Jacqueline L.; Oldfield, Mark F.; Botting, Nigel P. // Tetrahedron, 2000, vol. 56, p.455 - 460

[60] Tanaka, Hiroko; Stohlmeyer, Michelle M.; Wandless, Thomas J.; Taylor, Loverine P. // Tetrahedron Letters, 2000, vol. 41, p. 9735 - 9740

[61] Ng, Lean-Teik; Ko, Horng-Huey; Lu, Tzy-Ming // Bioorganic and Medicinal Chemistry, 2009 , vol. 17 p. 4360 - 4366

[62] Boyer, François-Didier; Ducrot, Paul-Henri // Tetrahedron Letters, 2005, vol. 46, p. 5177-5180

[63] Gazard, M. M.; Ogorodniichuk, A. S.; Shilin, V. V.; Vasil'ev, S. A.; Turov, A. V.; Khilya, V. P. // Chemistry of Natural Compounds, 1998 , vol. 34, p. 435-441

[64] Guo Wei and Biao Yu., Eur. J. Org. Chem. 2008, 3156-3163

[65] S. B. Bharate et al., Bioorg. Med. Chem. 14 (2006) 1750-1760

[66] R. C. Oslund et al., Bioorg. Med. Chem. Lett. 18 (2008) 5415-5419

[67] S. B. Bharate et al., Bioorg. Med. Chem. Lett. 18 (2008) 6357-6361

[68] Ahcène BOUMENDJEL, Chantal BENEY, Chem. Pharm. Bull. 50(6) 854—856 (2002)

[69] P. K. Sharma et al., J. Label Compd. Radiopharm 2010, 53 605-612

[70] L.-T. Ng et al., Bioorg. Med. Chem. 17 (2009) 4360^1366

[71] Jedidiah M. Hastings, M. Kyle Hadden, and Brian S. J. Blagg, J. Org. Chem., Vol. 73, No. 2, 2008.

[72] T. Liu et al., Bioorg. Med. Chem. Lett. 17 (2007) 279-281

[73] D. Roux et al., Synlett 2007, No. 1, 129-130

[74] Andrew L. Lawrence, Robert M. Adlington, Jack E. Baldwin., Org. Lett., Vol. 12, No. 8,2010

[75] Herzig, Wenzel // Monatsh/ Chem. - 1903. Vol. 24. - p. 878.

[76] Robertson C. // J.Chem. Soc. -1933.-p. 437

[77] Brockmann, Maier // Justus Leibigs Ann. Chem. - 1938. - Vol. 535. -

p.149

[78] Robertson C. // J.Chem. Soc. -1933.-p. 440

[79] Robertson C. // J.Chem. Soc. -1953.-p. 1241

[80] Boehm, Justus Liebigs Annalen der Chemie, 1903 , vol. 329, p. 278

[81] Claudia Dittmer, Gerhard Raabe, and Lukas Hintermann., Eur. J. Org. Chem. 2007, 5886-5898

[82] S. B. Raikar, P. Nuhant, B. Delpech, C. Marazano, Eur. J. Org. Chem. 2008, 1358-1369

[83] Hengfeng Li, Edwin A. Homan, Andrew J. Lampkins, Ion Ghiviriga, and Ronald K. Castellano., Org. Lett., Vol. 7, No. 3, 2005, p 443-446.

[84] W. Wang et al., Tetrahedron 66 (2010) 3695-3701

[85] Gregory Conn and Sara Eisler., Org. Lett., Vol. 13, No. 19, 2011

[86] Y. Koga et al., Tetrahedron,vol 67, 2011, p. 6746-6752

[87] Balan Chenera, Michael L. West, J. Org. Chem. 1993, 58, 5605-5606

[88] K. Jung, Y.-J. Park, and J.-S. Ryu, Synthetic Communications 1, 38: 4395^1406, 2008

[89] Robertson, A.; Sandrocik, W. F.; Hendry, C. B. Hydroxycarbonyl compounds, J. Chem. Soc. 1931, 2426-2432.

[90] Appel, H. Improved method for the synthesis of coumarins by v. Pechmann's method. J. Chem. Soc. 1935, 1031-1302.

[91] Usgaonkar, R. N.; Thakor, V. M.; Jadhav, G. V.; Shah, R. C. Pechmann condensation, II: Condensation of 2,5-dialkylphenols with b-ketonic esters. J. Indian Chem. Soc. 1953, 30, 765-771

[92] Parmar, V. S.; Singh, S.; Rathore, J. S. Synthesis of some new 4-methylcoumarins. J. Indian Chem. Soc. 1987, 64, 254-257.

[93] Sethna, S. M.; Shah, N. M.; Shah, R. C. Aluminum chloride, a new reagent for the condensation of b-ketonic esters with phenols, I: The condensation of methyl b-resorcylate, b-resorcylic acid and resacetophenone with ethyl acetoacetate. J. Chem. Soc. 1938, 228-232

[94] Nadkarni, A. J.; Kudav, N. A. A convenient synthesis of 8-methoxy-4-methylcoumarin. Indian J. Chem., Sect. B 1981, 20, 719-720.

[95] Woods, L. L.; Sapp, J. New one-step synthesis of substituted coumarins. J. Org. Chem. 1962, 27, 3703-3705.

[96] Kungl at all., // Acta Chem. Scand., Short communication, vol 5, 1951, p. 970-972

[97] Boehm // Justus Liebigs Ann. Chem. -1898. -Vol. 302. -p. 171.

[98] Weidel // Monatsh. Chem. -1898. -Vol. 19. -p. 224.

[99] Weidel // Monatsh. Chem. -1898. -Vol. 19. -p. 224.

[100] Robertson D. // J. Chem. Soc. -1953. -p. 1245.

[101] S. B. Bharate et al., Bioorg. Med. Chem. 15 (2007) 87-96 •

[102] Masamichi Yamanaka and Hiromitsu Fujii., J. Org. Chem. 2009, 74, 5390-5394

[103] Holger К. Ulbrich, Andreas Luxenburger, Philip Prech., J. Med. Chem. 2006, 49, 5988-5999

[104] Bringmann, G.; Härtung, Т.; Go"bel, L.; Schupp \\ Liebigs Ann. Chem. 1992, 225-232

[105] Malleswara Rao Kuram, M. Bhanuchandra., J. Org. Chem. 2010, 75, 2247-2258

[106] De-Xian Wang, Qi-Qiang Wang, Yuchun Han, Chem. Eur. J. 2010, 16, 13053- 13057

[107] Д.Н. Кузнецов, дне. канд. хим. наук, Москва, 2006

[108] Ralph A. Raphael and Paul Ravenscroft // J. Chem. Soc. Perkin trans. 1, 1988, 1823

[109] Учебное пособие / Ф.Х. Каратаева, B.B. Клочков. - Казань: Казанский федеральный университет, 2012. - 96 с.

[110] Henrich; Goetz; Chem. Ber.; 58; 1925; 1059.

[111] Kovalchukova, О.; Strashnova, S.; Zaitsev, B. Polyoxocompounds of carbocyclic and heterocyclic series, LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co, KG: Saarbrucken, Germany, 2011.

[112] Лабораторный практикум по химической технологии волокнистых материалов. Под редакцией Г.Е. Кричевского. М. 1995. 397 с.

[113] . Мельников Б.Н., Морыганов П.В. Применение красителей. -М.: Изд-во Лёгк. Индустр. -1971. -80 с.

[114] М. Witanowski and all. Tetrahedron, 1973, Vol. 29, pp 2833-2836.

[115] Krazan A., Mavri J. Chemical Physics, 2002, 71-76.

[116] Ушкаров В.И., Кобраков К.И., Алафинов А.И., Шевелев С.А., Шахнес А.Х. Метилфлороглюцин как доступный полупродукт для синтеза азокрасителей. // Журн. Химической технологии. 2006. № 8. С. 5-8.

[117] Гордон П., Грегори П. Органическая химия красителей. Москва.: Мир, 1987 г. 344 с.

[118] В.Г. Карцев. Концепция молекулярных механизмов действия гетерофункциональных пестицидов как лигандно активных агентов // Химия и технология пиридинсодержащих пестицидов. Сб. материалов Всесоюзной конференции, Черноголовка, 1988 г., с. 9 - 44)

[119] Бек М., Надьпал И. Исследование комплексообразования новейшими методами. М.: Изд. Мир, 1989г.,549с.