Синтез конденсированных азотистых гетероциклов на основе углекислого газа и пропаргиловых спиртов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.03, кандидат химических наук Боголюбов, Алексей Алексеевич

• Боголюбов, Алексей Алексеевич
• кандидат химических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат химических наук Боголюбов, Алексей Алексеевич

1. введение.1-

2. 4-ал кил ен-1,3-диоксолан-2-оны, 4-алкил-4-гидроксиокса-золидин-2-оны, 4-алкиленоксазолидин-2-0ны: их получение и свойства (литературный обзор).2

2.1 Синтез 4-алкилен-1,3-диоксолан-2-онов.2

2.1.1 Синтез из пропаргиловых спиртов.2

2.1.2 Синтез из карбаматов пропаргиловых спиртов.2

2.1.3 Другие методы.2

2.2 Свойства 4-алкилен-1,3-диоксолан-2-онов.2

2.2.1 Реакция с хлором.2

2.2.2 Реакция с водой.2

2.2.3 Реакция со спиртами.2

2.2.4 Реакция с аминами.2

2.2.5 Реакция с гидразином.2

2.2.6 Реакция с гидроксиламином.2

2.2.7 Полимеризация.2

2.2.8 Каталитическое восстановление водородом.2

2.2.9 Реакция с альдегидами в присутствии оснований.2

2.2.10 Синтез непредельных кетонов.2

2.2.11 Реакции, катализируемые металлокомплексами.2

2.2.12 Перегруппировка в фураноны.2

2.2.13 Реакция 5-винилзамещённых 4-метилен-1,3-диоксолан-2-онов с 0-,

Л/- и С-нуклеофилами.2

2.3 Синтез 4-алкил-4-гидроксиоксазолидин-2-онов и 4-алкиленоксазолидин-2-онов.2

2.3.1 Синтез 4-алкил-4-гидроксиоксазолидин-2-онов.2

2.3.2 Синтез 4-алкиленоксазолидин-2-онов.2

2.4 Свойства 4-гидрокси-4-алкилоксазолидин-2-онов и 4-метиленокса-золидин-2-онов.2

2.4.1 4-Гидрокси-4-алкилоксазолидин-2-оны в качестве амидоалкили-рующих агентов.2

2.4.2 Свойства 4-метиленоксазолидин-2-онов.2

2.5 Области применения 4-алкилен-1,3-диоксолан-2-онов, 4-алкил-4-гидроксиоксазолидин-2-онов и 4-алкиленоксазолидин-2-онов.2

3. реакции 4-метилен-1,3-диоксолан-2-онов с аминами и гидразинами. превращения полученных продуктов (обсуждение результатов).3

3.1 Реакции 4-метилен-1,3-диоксолан-2-онов с соединениями, несущими первичную аминогруппу.3

3.1.1 Реакция 4-метилен-1,3-диоксолан-2-онов с аминами.3

3.1.2 Реакция 4-метилен-1,3-диоксолан-2-онов с гидразинами.3

3.2 Дегидратация 4-гидрокси-4-метилоксазолидин-2-онов в соответствующие 4-метиленоксазолидин-2-оны.3

3.3 Внутримолекулярное амидоалкилирование 4-гидрокси-4-метилокса-золидин-2-онов и 2,3,4,5,6-Н-5-гидрокси-5-метил-1,3,4-оксадиазин-2-онов.3

3.3.1 Реакция внутримолекулярного амидоалкилирования 4-гидрокси-4-метилоксазолидин-2-онов.3

3.3.2 Реакции внутримолекулярного амидоалкилирования 2,3,4,5,6-Н-5-гидрокси-5-метил-1,3,4-оксадиазин-2-онов.

3.4 Общая схема превращений.3

4. экспериментальная часть.4

5. выводы.5

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Синтез конденсированных азотистых гетероциклов на основе углекислого газа и пропаргиловых спиртов»

Интенсивное развитие химии гетероциклических соединений в последние десятилетия в развитых странах мира обусловлено ростом количества веществ с выявленной биологической активностью.

Одним из подходов к построению новых и редких гетероциклических систем является использование легкодоступного сырья - углекислого газа и продуктов взаимодействия ацетилена с кетонами (реакция Фаворского), т.е. пропаргиловых спиртов, к которым, в частности, принадлежат полупродукты синтеза витаминов А и Е. Взаимодействие СО2 и указанных спиртов приводит к 5,5-дизамещённым 4-метилен-1,3-диоксолан-2-онам, которые служат исходными веществами для получения более сложных и труднодоступных соединений, среди которых немало имеющих важное технологическое и прикладное значение (токсины, душистые вещества, присадки к смазочным маслам, гербициды, нейротропные препараты и т.д.).

Первая часть Обсуждения результатов данной работы (п. 3.1) посвящена изучению реакционной способности вышеприведённых диоксоланонов в отношении натриевых солей аминокислот, алифатических и ароматических первичных аминов, трёх амидинных систем (производных 2-аминопиримидина, 2-аминопиридина и 2-аминотиазола), а также гидразинов; в результате взаимодействия диоксоланонов с этими веществами были получены 4-гидрокси-4-метилоксазолидин-2-оны, оксоуретаны, 2,3,4,5,6-Н-5-гидрокси-5-метил-1,3,4-оксадиазин-2-оны и некоторые другие соединения.

Вторая часть Обсуждения результатов (п. 3.2) посвящена дегидратации 4-гидрокси-4-метилоксазолидин-2-онов в 4-метиленоксазолидин-2-оны.

Третья часть (п. 3.3) - изучению поведения синтезированных оксазолидинонов и оксадиазинонов, имеющих алифатический заместитель с я-электронодонорной группой в цепи, в реакциях внутримолекулярного амидоалкилирования. Из этих доступных исходных соединений с хорошими выходами за небольшое число стадий были получены вещества, принадлежащие к новым и редким классам конденсированных гетероциклических систем (производные оксаазапенталена, оксазолоизохинолина, диоксазолодиазепина и некоторых других).

Учитывая возможности лаборатории, позволяющие осуществлять реакцию Фаворского на пилотных установках в среде жидкого аммиака, представляется перспективным в дальнейшем отработать технологичные методы получения 5,5-дизамещённых 4-метилен-1,3-диоксолан-2-онов и продолжить исследование их свойств.

Заключение диссертации по теме «Органическая химия», Боголюбов, Алексей Алексеевич

5. выводы

1. Отработан способ получения 5,5-дизамещённых 4-метилен-1,3-Диоксолан-2-онов из доступных пропаргиловых спиртов и диоксида углерода. Изучено взаимодействие этих диоксоланонов с веществами, содержащими первичную аминогруппу (амины, амидины, гидразины, гидроксиламин), что позволило синтезировать и исследовать на биологическую активность более восьмидесяти соединений.

2. Показано, что в реакции диоксоланонов с гидразинами образуются как пятичленные, так и шестичленные гетероциклические системы: с незамещённым гидразином получаются 1,3,4-оксадиазин-2-оны, с моноарилзамещёнными гидразинами и с М,Ы-диметилгидразином - Ы-ариламино- и М-диметиламинопроизводные 4-гидроксиоксазолидин-2-она, с моноалкилзамещёнными гидразинами - смесь соединений двух указанных систем.

3. Разработан удобный препаративный способ генерации Ы-ацилиминиевых ионов из легко получаемых 4-гидроксиоксазолидин-2-онов (продуктов взаимодействия диоксоланонов и аминов) с их последующей внутримолекулярной циклизацией в производные оксаазапенталена -потенциальные источники циклических г/ис-р-аминоспиртов.

4. Разработанный нами способ генерации М-ацилиминиевых ионов позволяет таким же образом получать и другие потенциально биологически активные соединения - производные оксазолоизохинолина, диоксазолодиазепина и диоксаазапентациклоазулена.

5. В соответствии с предложенной нами схемой при генерации Ы-ацилиминиевого иона из шестичленных 5-гидроксизамещённых оксадиазинонов и из пятичленных 4-гидроксизамещённых Ы-ариламинооксазолидинонов получаются производные одной и той же новой трициклической системы. К родственной системе приводит внутримолекулярное амидоалкилирование продуктов взаимодействия гидроксиламина и диоксоланона.

6. Впервые в реакцию с диоксоланонами введены представители амидинных систем - 2-аминопиримидина, 2-аминопиридина и 2-аминотиазола; установлено, что в зависимости от строения исходного амидина образуются либо циклические оксазолидиноны, либо линейные оксоуретаны. Атом азота кольца исходного амидина в реакции не участвует.

7. На основе реакции диоксоланонов с о-фенилендиамином разработан путь синтеза новой поликонденсированной гетероциклической системы - бенз[4,5]имидазо[1,2-с]оксазола.

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Боголюбов, Алексей Алексеевич, 2000 год

1. P. Dimroth, H. Pasedach Ger. Pat. 1,098,953 1961

2. К. Schneider, W. Best Ger. Pat. 3,433,403 Al 1986

3. J. Fournier, С. Bruneau, P.H. Dixneuf Tetrahedron Lett. 30(30) 1989 3981

4. J. Fournier, C. Bruneau, P.H. Dixneuf Synlett 5 1992 453

5. E. Toth, J. Törly, S. Görög, L. Szporny, В. Kiss, E. Palosi, D. Groo, I. Laszlovszky, E. Lapis, F. Auth, L. Gaal Eur. Pat. 0,413,516 B1 1994

6. Y. Inoue, J. Ishikawa, M. Tanigushi, H. Hashimoto Bull. Chem. Soc. Jap. 60(3) 1987 1204

7. Y. Sasaki Tetrahedron Lett. 27(13,14) 1986 1573

8. J.-M. Joumier, C. Bruneau, P.H. Dixneuf J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1. 12 1991 3271

9. R.J. Tedeschi, G.L. Moore U.S. Pat. 3,541,087 1970 (C.A. 74:53082)

10. K.A. Волкова, A.H. Никольская, Е.П. Леванова, A.H. Волков, Б.А. Трофимов ХГС 12 1979 1617

11. Б.А. Трофимов, К.А. Волкова, Е.П. Леванова, А.Н. Волков, А.Н. Никольская Ж. Орг. Хим. 15(6) 1979 1319

12. M. Costa, G.P. Chiusoli, M. Rizzardi Chem. Commun. (Cambridge) 14 1996 1699

13. Y. Ionue, K. Ohuchi, I-F. Yen, S. Imaizumi Bull. Chem. Soc. Jap. 62(11) 1989 3518

14. Y. Ionue, K. Ohuchi, S. Imaizumi Tetrahedron Lett. 29(46) 1988 5941

15. Y. Ionue, K. Ohuchi, S. Imaizumi, H. Hagiwara, H. Uda Synth. Comm. 20(19) 1990 3063

16. Y. Ionue, Y. Itoh, I-F. Yen, S. Imaizumi J. Mol. Catal. 60(1) 1990 Ll

17. M. Imaizumi, Y. Ionue, M. A. Jap. Pat. 0,125,4677 A2 1990 (C.A. 112:178944)

18. Y. Sasaki Kogai Shigen Kenkyusho Iho 16(4) 1987 13

19. D.R. Cassady, N.R. Easton J. Org. Chem. 29(7) 1964 2032

20. R.D. Dillard, D.R. Cassady, N.R. Easton J Med. Chem. 10(46) 1967 1180 (C.A. 68:21619)

21. B.M. Trost, D.M.T. Chan J. Am. Chem. Soc. 48 1983 3346

22. T. Kunieda, Y. Ito, T. Takizawa Chem. Pharm. Bull. 26(11) 1978 3591 (C.A. 90:87327)

23. M.L. Lewbart J. Org. Chem. 41(1) 1976 79

24. G. Cardillo, M. Orena, G. Porzi, S. Sandri, C. Tomasini J. Org. Chem. 49(4) 1984 701

25. K. Ohe, H. Matsuda, T. Ishihara, S. Ogushi, N. Chatani, S. Murai J. Org. Chem. 58(5) 1993 1173

26. P. Dimroth, H. Pasedach Ger. Pat. 1,158,079 1963 (C.A. 38:6849)

27. C. Darcel, S. Bartsch, С. Bruneau, P.H. Dixneuf Synlett 6 1994 457

28. J.-M. Joumier, C. Bruneau, P.H. Dixneuf J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1 15 1993 1749

29. P. Dimroth, E. Schefczik, H. Pasedach Ger. Pat. 1,130,803 1962

30. J.G. Shukys, N.J. Chatham U.S. Pat. 3,542,926 1970

31. J.G. Shukys, N.J. Chatham U.S. Pat. 3,538,222 1970

32. J.-M. Joumier, R. Grainger, C. Bruneau, P.H. Dixneuf Synlett 6 1993 423

33. E. Schefzcik, H. Pasedach Ger. Pat. 1,162,372 1964

34. E. Schefzcik, H. Pasedach Ger. Pat. 1,158,075 1964

35. P. Dimroth, E. Schefzcik, H. Pasedach Ger. Pat. 1,145,632 1963

36. H. Laas, A. Nissen, A. Nürrenbach Synthesis 12 1981 958

37. K. Diehl, M. Fischer, M. Dimler Eur. Pat. 0,509,301 Al 1992

38. P. Dimroth, H. Pasedach Ger. Pat. 1,122,937 1960 (C.A. 57:12332)

39. M. Rosenblum, V. Nayak, S.K. DasGupta, A. Longroy J. Am. Chem. Soc. 85(23,24) 19633874

40. I. Cho, T.-W. Lee Macromol. Chem., Rapid Commun. 10(9) 1989 453

41. P. Le Gendre, T. Braun, С. Bruneau, P.H. Dixneuf J. Org. Chem. 61(24) 1996 8453

42. A. Bruengger, H. Gruendler, W. Simon Eur. Pat. 716,071 A2 1995 (C.A. 125:114898)

43. W. Hoelderich, L. Hupfer, K. Schneider Eur. Pat. 0,296,488 B1 1988

44. K. Ohe, H. Matsuda, T. Morioto, S. Ogushi, N. Chatani, S. Murai J. Am. Chem. Soc. 116(9) 1994 4125

45. Y. Inoue, K. Matsushida, I-F. Yen, S. Imaizumi Chem. Lett. 8 1991 1377

46. W.N. Specamp, H. Hiemstra Tetrahedron 41(20) 1985 4367

47. V. Nuti, M.F. Saetone Tetrahedron 26(16) 1970 3875

48. S. Sebti, A. Foucaud J. Chem. Res. (S) 3 1987 72

49. S. Sebti, A. Foucaud Tetrahedron 42(5) 1986 1361

50. A.P. Leftwick Tetrahedron 26(2) 1970 321

51. T. Francis, M.P. Thorne Can. J. Chem. 54(1) 1976 24

52. Д. Бартон, В.Д. Олес Общая органическая химия, перевод под ред. Н.К. Кочетова, М, "Химия" 3 1961 126

53. Н. Baumann, G. Hansen, H.-R. Müller, M. Seefelder Liebigs Ann. Chem. Ill 1968 124

54. M.I. Collado, N. Sotomayor, M.-J. Villa, E. Lete Tetrahedron Lett. 37(34) 1996 6193

55. P. Dimroth, H. Pasedach, E. Schefczik Ger. Pat. 1,151,507 1963 (C.A. 60:2934)

56. J. Fournier, C. Bruneau, P.H. Dixneuf Tetrahedron Lett. 31 ( 12) 1990 1721

57. J. Fournier, C. Bruneau, P.H. Dixneuf, S. Lécolier J. Org. Chem. 56(14) 1991 4456

58. P. Ooms, K. Lüssen, H.-J. Santel, R.R. Schmidt Eur. Pat. 0,484,776 Al 1991

59. T. Matsuura, S. Nishiyama, S. Yamamura Chem. Lett. 9 1993 1503

60. C.C. Browne, N.Punja J. Chem. Soc. Perkin Trans 1 16 1975 1525

61. E. Farcas U.S. Pat. 3,338,892 1967

62. F.W. Harris, R.K. Gupta Polim. Prep. 22(1) 1981 25 (C.A. 98:4839)

63. E. Farkas, J.M. Owen, D.J. O'Toole J. Org. Chem. 34(10) 1969 3022

64. Y. Tamaru, M. Kimura, S. Tanaka, S. Kure, Z.-I. Yoshida Bull. Chem. Soc. Jap. 67(10) 1994 2838

65. K. Ohe, T. Ishihara, N. Chatani, Y. Kawasaki, S. Murai J. Org. Chem. 56(6) 1991 2267

66. M. Kimura, S. Kure, Z.-I. Yoshida, S. Tanaka, K. Fugami, Y. Tamaru Tetrahedron Lett. 31(34) 1990 4887

67. B.B. Довлатян, Э.Н. Амбарцумян ХГС 11 1974 1477

68. Р.И. Кругликова, Т.В. Сотниченко, А.Г. Шингареева, Б.В. Унковский Ж. Орг. Хим. 17(3) 1981 649

69. A. Arcadi Synlett 8 1997 941 (C.A. 127:293154)

70. D. Bouyssi, M. Cavicchioli, G. Balme Synlett 8 1997 944 (C.A. 127:248049)

71. M.I. Collado, I. Manteca, N. Sotomayor, M.-J. Villa, E. Lete J. Org. Chem. 62(7) 1997 2080 (C.A. 126:225202)

72. M. Seefelder Fr. Pat. 1,501,589 1966

73. Б.С. Лукьянов, Л.Е. Ниворожин, Ю.Е. Черныш, В.И. Минкин ХГС 8 1985 1031

74. Б.С. Лукьянов, А.Л. Ниворожин, Н.Б. Иванов, Л.Е. Ниворожин, В.И. Минкин ХГС 1 1992 132

75. В.В. Иваницкий, О.Г. Николаева, А.В. Метелица, Н.В. Волбушко, Б.С. Лукьянов, В.А. Палчков, Н Е. Шелепин ХГС 5 1992 601

76. Б.С. Лукьянов, А.Л. Ниворожин, Н.Б. Иванов, Л.Е. Ниворожин, В.И. Минкин ХГС 5 1992 603

77. К. Ohe, Т. Ishihara, N. Chatani, S. Murai J. Am. Chem. Soc. 120(26) 1990 9646

78. P. Le Gendre, P. Thominot, C. Bruneau, P.H. Dixneuf J. Org. Chem. 63(6) 1998 1806 (C.A. 128:167377)

79. R.L. Roberts, L.D. Williams Pestic. Sci. 33(3) 1991 393 (C.A. 116:101055)

80. A. Arnoldi, E. Betto, G. Farina, A. Formigoni, R. Galli, A. Grifrni Pest. Sci. 13(6) 1982 670 (C.A. 99:153745)

81. P. Dimroth, H. Pasedach Ger. Pat. 1,164,411 1964 (C.A. 60:14510)

82. E.M. Bassell, J.A. Stock, J.H. Westwood Eur. J. Cancer 6(6) 1970 483 (C.A. 74:124771)

83. A.V. Metelitsa, O.A. Kozina, S.M. Aldoshin, B.S. Lukyanov, M.I. Knyazhinsky, Y.I. Minkin Mol. Cryst. Liq. Cryst. Sci. Technol., Sect. A 297 1997 227 (C.A. 127:212363)

84. T. Nakayama, Y. Nagisa, T. Imamoto, Y. Nagai Brain Res. 762(1,2) 1997 203 (C.A. 127:130811)7.166

85. E. Toth, S. Görög, L. Szporny, В. Kiss, E. Palosi, D. Groo, I. Laszlovszky, E. Lapis, F. Auth, L. Gaal Eur. Pat. 0,412,822 B1 1994

86. E. Toth, J. Törly, L. Szporny, B. Kiss, E. Karpati, E. Palosi, D. Groo, I. Laszlovszky, Z. Szombathelyi, A. Sarkadi, A. Gere, K. Csomor, M. Bodo, J. Laszly, Z. Szentirmay Eur. Pat. 0,414,421 1994

87. E. Toth, J. Törly, S. Görög, L. Szporny, B. Kiss, E. Palosi Eur. Pat. 0,412,821 1994

88. J. Törly, В. Hegedüs, L. Szporny, В. Kiss, E. Palosi, D. Groo, I. Laszlovszky, E. Lapis, F. Auth, L. Gaal Eur. Pat. 0,412,820 1994

89. H. Fukumoto, M. Kakihana, Y. Kaisho, M. Suno Brain Res. 774(1,2) 1997 87 (C.A. 128:123706)

90. E. Torth, B. Kiss, A. Gere, E. Karpati, J. Törly, E. Palosi, A. Kis-Varga, M. Paroczai, S. Szabo, et al. Eur. J. Med. Chem. 32(1) 1997 27 (C.A. 126:212080)

91. E. Toth, J. Törly, В. Hegedüs, L. Szporny, В. Kiss, E. Palosi, D. Groo, I. Laszlovszky, E. Lapis, A. Sarkadi, A. Ambrus, J. Laszly Eur. Pat. 0,414,422 1994

92. Н.Б. Чернышева, A.A. Боголюбов, B.B. Семёнов ХГС 2 1999 241

93. W.Z. Irwin, D.L. Wheeler J. Chem. Soc. (C) 19,20 1971 3166

94. D. Braun, J. Weinert Lieb Ann. Chem. 2 1979 210

95. H.E. Schoemaker, W.N. Speckamp Tetrahedron Lett. 19(17) 1978 1515

96. H.E. Schoemaker, W.N. Speckamp Tetrahedron 36(7) 1980 951 (C.A. 93:150091)

97. A.R.C. Oostveen, J.J.J. de Boer, W.N. Speckamp Heterocycles 7(1) 1977 171

98. J.B.P.A. Wunberg, W.N. Speckamp Tetrahedron 34(16) 1978 2579

99. J.A.M. Hamesma, P.M.M. Nossin, W.N. Speckamp Tetrahedron 41(10) 1985 1999

100. L. Legrand, N. Lozac'h Bull. Soc. Chim. France 6 1970 2237

101. Дж. Шарп, И. Госни, А. Роули Практикум по органической химии, перевод Павлова В.А., М., "Мир" 1993 188