Синтез орто- и пери-аннелированных гетероциклических соединений из 1,5-нафталиндиола и его производных тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.03, кандидат химических наук Тюрин, Роман Вениаминович

• Тюрин, Роман Вениаминович
• кандидат химических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат химических наук Тюрин, Роман Вениаминович

Введение

1. Реакции 1,5-нафталиндиола и его эфиров литературный обзор).

1.1. Реакции по гидроксигруппе. Синтез простых и сложных эфиров.

1.2. Реакции в нафталиновое ядро.

1.2.1. Реакции галоидирования, нитрования, сульфирования и нитрозирования.

1.2.2. Реакции с образованием С-С связи. Алкилирование, ацилирование, амино метилирование.

1.3. Реакции гетероциклизации.

1.4. Окисление.

2. Синтез орто- и яе/ш-аннелированных гетероциклических соединений из 1,5-нафталиндиола и его производных (обсуждение результатов).

2.1. Исходные вещества.

2.2. Изучение возможностей построения аннелированных гетероциклов

I-V) из 1,5-нафталиндиола и его производных 1а-е, 2.

2.2.1. Конденсации с p-дикарбонильными. соединениями.

2.2.2. Конденсации с а,р-ненасыщенными соединениями.

2.2.3. Реакция 1,5-нафталиндиола и его производных с аминалями ароматических альдегидов как способ построения нафто[ 1,8-£с]фуранового ядра.

2.2.4. Реакции нафтолов с арилиденмалононитрилами.

2.3. Синтез перм-гидроксикарбонильных соединений - потенциальных предшественников ие/ш-аннелированных гетероциклов (II и IV).

2.3.1. Синтез и некоторые превращения 4,8-дибензоил-1,5-нафталиндиола. 44 •

2.3.2. Кислотнокатализируемые реакции орто-блокированных а-нафтолов с электрофильными реагентами. •

2.3.3. Построение ие/?и-гидроксикарбонильной группировки на ядре 2//-нафто[1,8-£с]фурана.

2.4. Реакции гетероциклизации яе/?и-гидроксикарбонильных производных нафто[1,8-6с]фурана.

2.5. Многоступенчатые превращения 5-гидрокси-4,8-ди-ш/?т-бутил-2-(4метоксифенил)-2//-нафто[ 1,8-6с]фурана в условиях реакции Пехмана.

3. Экспериментальная часть.

3.1. Синтез исходных соединений. •

3.2. Конденсации с p-дикарбонильн'ыми соединениями.

3.3. Конденсации с а,р-ненасыщенными соединениями.

3.4. Реакция 1,5-нафталиндиола и его производных с аминалями ароматических альдегидов.

3.5. Реакции нафтолов с арилиденмалононитрилами.

3.6. Синтез и некоторые превращения 4,8-дибензоил-1,5-нафталиндиола.

3.7. Кислотнокатализируемые реакции орто-блокированных а-нафтолов с электрофильными реагентами.

3.8. Построение пери-гидроксикарбонильной группировки на ядре 2//-нафто[1,8-6с]фурана.

3.9. Реакции гетероциклизации иерм-гидроксикарбонильных производных нафто[1,8-£с]фурана.

3.10. Многоступенчатые превращения 5-гидрокси-4,8-ди-/ярет-бутил-2-(4-метоксифенил)-2#-нафто[1,8-6с]фурана в условиях реакции

Пехмана.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Синтез орто- и пери-аннелированных гетероциклических соединений из 1,5-нафталиндиола и его производных»

Актуальность темы. Актуальность исследований в ряду орто- и пери-аннелированных гетероциклических соединений обусловлена той ролью, которую они играют во многих областях науки и техники.

Орто-аннелированные (конденсированные) гетероциклы, являясь производными соответствующих моноциклических гетеросистем, тем не менее существенно отличаются от них по целому ряду физических, химических, биологических и прочих свойств и потому могут быть выделены в качестве самостоятельного объекта исследований.

7ери-аннелированные гетероциклические системы в силу особенностей их пространственного и-электронного строения, вообще следует рассматривать как целостную структурную единицу, в составе которой гетерокольцо играет свою роль, однако не может быть идентифицировано в качестве независимого фрагмента с самостоятельной лг-системой.

В этой связи как орто- так и йерм-аннелированные гетероциклические соединения, благодаря присущим им специфическим свойствам и химическому поведению, заслуживают особого внимания в плане теоретико-экспериментальных исследований в области тонкого органического синтеза, дальнейшего развития концепции гетероароматичности и других фундаментальных понятий и представлений органической химии.

Не менее важны прикладные аспекты применения конденсированных гетероциклических соединений. В частности, колористические, фото-, термо-, электрохромные, люминесцентные и другие свойства, которые появляются у полиядерных гетероциклов за счет аннелирования делают их незаменимыми при создании современных материалов для нужд электроники, электротехники, лазерной техники в качестве рабочих веществ и композиций в запоминающих устройствах, полу- и сверхпроводниках, молекулярных переключателях, хемосенсорах и т.п.

Если орто-аннелированные гетероциклические соединения представлены достаточно широко, а многие из них хорошо изучены, то ие/?и-аннелированные гетероциклы, несмотря на начатые в отделе ХГС НИИ ФОХ в 70-х годах систематические исследования отдельных представителей этого семейства, в целом, по степени изученности все еще остаются «белым пятном». Поэтому даже в современных обзорах, монографиях-и учебниках по органической химии и химии гетероциклических соединений отсутствует само понятие яе/ш-аннелированных гетероциклов как самостоятельного класса органических соединений. Что касается бис-яе/?и-аннелированных гетероциклов, то они представлены лишь единичными примерами.

В семействе нафтолов 1,5-нафталиндиол занимает особое место, что обусловлено специфическим расположением гидроксигрупп, когда пара-положение по отношению к одной гидроксигруппе одновременно является пери-положением для другой, благодаря чему при взаимодействии с электрофильными реагентами различной природы могут получаться сразу орто или пери-аннелированные гетероциклы, либо их потенциальные предшественники. Причём, особенность строения 1,5-нафталиндиола и его производных предполагает возможность получения ионо-орто- и моно-ие/ш-аннелированных (1,11), а также бис-орто-орто-, бис-пери-пери- или смешанных бис-орто-ие/ш-аннелированных гетероциклических систем (III-V). у?

OR II

-Х

X''' ' III

Таким образом, 1,5-нафталиндиол может рассматриваться как уникальная матрица для построения перечисленных типов гетероциклических молекул.

Прямой синтез гетероциклических соединений из 1,5-нафталиндиола и его производных представлен лишь отдельными примерами, а строение продуктов, особенно в ранних работах, зачастую можно считать скорее постулированным, чем строго доказанным.

Цель работы. Исходя из вышеизложенного, в задачу исследований входило изучение и демонстрация возможностей построения новых моно- и бис-, орто и пери аннелированных гетероциклических систем из 1,5-нафталиндиола и его производных. Определённый интерес, также, представляло сравнительное исследование реакционной способности орто- и лерм-положений вышеперечисленных соединений в изучаемых реакциях, и в связи с этим уточнение строения некоторых ранее описанных соединений с помощью химических и современных физических методов.

Таким образом, в круг интересов нашего исследования кроме самого 1,5-нафталиндиола вошли его монометиловый и диметиловый эфиры, а таюке некоторые производные вышеперечисленных нафтолов, содержащие в орто положениях к гидроксигруппам блокирующие заместители.

Заключение диссертации по теме «Органическая химия», Тюрин, Роман Вениаминович

ВЫВОДЫ.

1. Использование 1,5-нафталиндиола и его производных с «реперными» заместителями позволило однозначно установить направление гетероциклизации при их взаимодействии с (3-дикарбонильными и а, р-ненасыщенным и соединениями.

2. Установлено, что наличие заместителя в оршо-положении к нафтольной гидроксигруппе, во-первых, не является препятствием для замыкания пиранового кольца, протекающего с элиминированием этого заместителя, и, во-вторых, не способствует замыканию семизвенного гетероцикла, несмотря на повышенную нуклеофильность иери-положения. за счёт электронодонорного эффекта, создаваемого 5-гидрокси- или 5-метоксигруппой.

3. Показано, что в результате реакции аминалей альдегидов с 2,6-дизамещенными производными 1,5-нафталиндиола происходит перы-аннелирование фуранового гетерокольца.

4. Получен ряд иери-гидроксикарбонильных соединений на основе нафталина и 2Я-пафто[1,8-6с]фурана, изучено их тонкое строение. Обнаружено, что 2-арильный заместитель способен конкурировать в реакции ацилирования с нафталиновым фрагментом, что в ряде случаев приводит к образованию смеси продуктов формилирования и ацилирования 2Я-нафто[ 1,8-&с]фурана.

5. Показана возможность получения бис-я<?/ш-аннелированных гетероциклов из 6-ацил-5-ацилокси-4,8-ди-треля-бутил-производных 2Я-нафто[ 1,8-6с]фурана

6. Необычный характер взаимодействия 4,8-ди-трет-бутил-5-гидрокси-2-арил-2#-нафто[ 1,8-Ьс] фуранов с ацетоуксусным эфиром приводит к образованию новой полиядерной системы в ходе многоступенчатого превращения.

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Тюрин, Роман Вениаминович, 2005 год

1. Mezheritskii V.V., Tkachenko V.V. // Synthesis of Peri-Annelated Heterocyclic System. Adv. in Heterocyclic Chem. Acad. Press, New-York. 1990, 51, 1-103.

2. Encyclopaedia of Organic Chemistry. Series III. Carboisocyclic condensed Compounds. Elsevier. 1950, 12B, 1980-1986.

3. Доналдсон H. II Химия и технология соединений нафталинового ряда. ГНТИ Химической литературы. М. 1963, с. 370-372.

4. Rauffman, Beisswenger I I Ber. 1903, 36, 569.

5. Bentley, Robinson, Weizmann. I I J. Chem. Soc. 1907, 97,106.

6. Fisher 0„ Bauer С.// J. Prakt. Chem., 19.16, 94, 1.

7. Firz-David H.E., Blangley I., Krannichfeldt W. // Helv. Chim. Acta. 1947, 30, 816.

8. Bredereck H., Hennig I., Rau W.// Chem. Ber. 1953, 86, 1085.

9. Hirotada I., Hironotu C. // Rept. Covt. Chem. Industr. Res. Inst. Tokyo. 1965, 60(8),286-293; РЖ Хим. 1967. 14H 229.

10. РЖ Хим. 1972. 11Ж697 J. Med. Chem. 1971,14(11), 1023.

11. Mandolini L., MasciB., Roclens S. // J.Org.Chem. 1977, 42(23), 3734.

12. Rutolo D., Lee S., Sheiden R., Moore H.W. // J. Org. Chem. 1978, 43, 2304.

13. Hannan R.R., Barber R.B., Rapoport H. // J. Org. Chem. 1979, 44(13), 2153-2158.

14. Mohrle H., Folttman H. // Arch. Pharm. 1988, 321, 167-170.

15. Calbal E.O. // Rec. Acad. Cienc.Madrid.,-1935,32, 384.

16. Bell, Kevin H.; McCaffeiy, Leslie F. //Australian Journal of Chemistry. 1993, 46(5), 731-737.

17. Becher J., Matthews O.A.; Nielsen M.B., Raymo F.M., Stoddart J.F. I I Den. Synlett. 1999, 3, 330-332.

18. Luttringhans A. //Ann. 1937, 528, 181.

19. Ortholand J.Y., Slawin A.M.Z., Spencer N. Stoddart J.F., Williams D.J. // Angewandte Chemie. 1989,101(10), 1402- 1404.

20. Gouweia A.P., Figueiredo G.S., Silva A.M.// "Garsia Orta", 1968, 7<5(№4), 441-465.

21. Вейганд-Хильгетаг // Методы эксперимента в органической химии, "Химия", 1968, 349.

22. Dingkar P.R., Gore T.S., Gogte V.N. // Indian J. Chem., 1971, 9, 24.

23. Nifant'ev E.E., Rasadkina E.N., Evdokimenkova Yu.B., Vasyanina L.K., Stash A.I., Bel'skii V.K. I I Russ. J. General Chem. (Translation of Zhurnal Obshchei Khimii), 2001, 71(2), 179-187.

24. Janczewsky, Dobrowska, Florkiewich. //Przem. Chem. 1958, 57(12), 784-789.

25. Перекалкин B.B., Падва Г.Д. // "Учёные записки Ленинградского пединститута", 1959, 160, 113.

26. Wheesler A.S., Ergle D.R. // J. Am. Chem. Soc., 1930, 52, 4872.

27. С artier A., Race E., Rowe F. // J. Cftem. Soc., 1942, 236.

28. Bergmann//J. Chem. Soc., 1948, 1283.

29. Thomson, Race, Rowe // J. Chem. Soc., 1947, 350.

30. Айзенберг JI.И., Влад JI.А. // "Труды Кишинёвского сельскохозяйственного института", 1966, 43, 173.

31. Пат. США 2881219, Thompson R.B. // Universal Oil Products Co., 7.04.1959, 48883 П, Р.Ж.Хим., 1960,12(11), 556.

32. Moehrle H., Folttmann H. 11 Zeitschrift fuer Naturforschung, B: Chemical Sciences, 1987, 42(9), 1181-1186.

33. Moehrle H., Folttmann H. //. Archiv der Pharmazie. 1988, 321(3), 167-170.

34. Wurm G., Goessler B. // Archiv der Pharmazie, 1989, 322(8), 489-491.

35. Marschalk C. //Bull. Soc. Chim., 1926, 3, 121.

36. Gatterman L. // Ann., 1907, 357, 313.

37. Morgan C.T., Vinig D.C. // J. Chem. Soc., 1921, 119, 177.

38. Пат. Франции С. 112825, 1929.

39. Buu-Hoi N.P., Lavit D. // J. Org. Chem., 1955, 20, 1191.

40. Tregub, N. G., Knyazev, A. P., Mezheritskii, V. V. // Zhurnal Organicheskoi Khimii, 1990,26(1), 168-172.

41. Жуковская O.H., Межерицкий B.B., Ткаченко B.B., Дорофеенко Г.Н. // ЖОрХ, 14(A), 868-869.

42. Межерицкий В.В., Жуковская О'.Н., Ткаченко В.В., Дорофеенко Г.Н. // Ж. Ор. X., 1979, 75(4), 196-200.

43. Wurm, Gotthard; Goessler, Bernd. // Archiv der Pharmazie (Weinheim, Germany), 1989, 322(9), 569-572.

44. Houben J., Fisher W. // 1927, 60, 1259,1926, 59, 2878.

45. Hans H., Fierz-David E., Jaccard D. // Helv. Chem. Acta. 1928, 11, 1042.

46. Buu-Hoi N.P., Saitruf G. // Bull. Soc. Chem. France, 1966, 624.

47. Пат. США 2752390, Burthler R., Searle G.D., 26.06.56.

48. Ткаченко В.В., Жуковская О.Н., Межерицкий В.В., Дорофеенко Г.Н. // ЖОрХ, 1977,13(9), 2009-2010.

49. Wurm G. // (Zyma G.m.b.H., Fed. Rep. Ger.). Ger. Offen, 1981, 18 pp.

50. Takahashi, Ichiro; Tanaka, Takami; Kitajima, Hidehiko. // Chemistry Express, 1992, 7(9), 705-708.

51. Kelmer H., Scheurle B. // Mol. Cryst. and Liquid Cryst., 1969,7, 381.

52. Lohaus G. // Chem. Ber., 1967,100, 2719.

53. Robinson R., Weigand F. I I J. Chem. Soc., 1941, 387.

54. Woods L.L., Sterling J. I I J. Org. Chem., 1964, 29(2), 502.

55. Hua D.H., Saha S., Maeng J.C., Bensonssan N. D. // Synlett., 1990, 4, 233-234.

56. McGee L.R., Confalone P.N. // J. Org. Chem., 1988, 53(16), 3695-3701.

57. Ornik В., Stanovnik В., Tisler M. // J. Het. Chem., 1992, 29(A), 831-834.

58. Carey, John L., Shand, Charles A., Thomson, R.H., Greenhalgh C.W. // J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1: Org. and Bio-Org. Chem. (1972-1999), 1984, 8, 1957-62.

59. Nicolaou, K.C., Hepworth D. // Angewandte Chemie, International Edition, 1998, 37(6), 839-841.

60. Elagamey A.G.A., El-Taweel F.M.A., Sowellim S.Z.A., Sofan M.A., Elnagdi M.H. // Collection of Czechoslovak Chemical Communications, 1990, 55(2), 524-534.

61. Shestopalov A. M., Emelianova Yu. M., Nesterov V. N. // Rus. Chem. Bull. 2002, 57(12), 2238-2243.

62. Soloducho J. // Tetrahedron Letters, 1999, 40(12), 2429-2430.

63. Merchant J.R., Waghulde V.C. // Proc. Indian Acad. Sci. Chem. Sci. 1987, 98(4), 297-304.

64. Jorgensen M., Krebs F.C., Bechgaard K, // J. Org. Chem., 2000, 65(25), 8783-8785.

65. Межерицкий B.B., Жуковская O.H., Ткаченко B.B., Дорофеенко Г.Н. // ХГС., 1977, 12, 1693.

66. Межерицкий В.В., Ткаченко В.В., Жуковская О.Н., Дорофеенко Г.Н. // ЖОрХ, 1978,14(9), 1986-1992.

67. Межерицкий В.В., Ткаченко В.В., Жуковская О.Н., Дорофеенко Г.Н. // ЖОрХ, 1979, /5(4), 881-882.

68. Ткаченко В.В., Ревинский В.В., Жуковская О.Н., Межерицкий В.В., Дорофеенко Г.Н.//ЖОрХ, 1980, 16(6), 1277-1281.

69. Межерицкий В.В., Ткаченко В.В., Жуковская О.Н., Елисевич Д.М., Дорофеенко Г.Н. // ЖОрХ, /7(3), 627-631.

70. Межерицкий В.В., Жуковская О.Н., Ткаченко В.В., Дорофеенко Г.Н. // ЖОрХ, 1981, /7(8), 1747-1751.

71. Межерицкий В.В., Жуковская О.Н., Ткаченко В.В., Дорофеенко Г.Н. // ЖОрХ, 1981, /7(9), 2002-2008.

72. Ткаченко В.В., Межерицкий В.В. // ЖОрХ, 1985, 2/(2), 455-456.

73. Миняева Л.Г., Голянская О.М., Межерицкий В.В. // ЖОрХ, 1994, 30(2), 258-260.

74. Межерицкий В.В., Ткаченко В.В. // ЖОрХ, 1995, 3/(1), 72-75.

75. Межерицкий В.В., Ткаченко В.В. // ЖОрХ, 1997, 33(3), 453-457.

76. Пат. Японии, SatomuraM.//01.211.59189.211.591.1989, РЖХ, 118675h.

77. Жунгиету Г.И., Влад Л.А. // "Юглон и родственные 1,4-нафтохиноны", Издательство "Штиинца", Кишинев, 1978.

78. Crouse D.J., Wheeler D.M.S. // Tetrahedron Lett., 1979, 50, 4797-4798.

79. Wheeler M.M., Goemann M., Tobin P.S., Basu S.K. // J. Org. Chem., 1981, 46(9), 1814-1817.

80. Wurm G., Goessler B. // Archiv der Pharmazie (Weinheim, Germany), 1987, 320(6), 564-6.

81. Adam W., Saha-Moeller C.R.; Ganeshpure, P.A. // Indian J. Chem., Section A: Inorg., Bio-inorg., Physical, Theoretical & Analytical Chem., 2004, 43A(1), 56-62.

82. Griffiths J., Chu K.-Y., Hawkins C. // J. Chem. Soc., 1976,17, 616-611.

83. Шаранин Ю.А., Клокол Г.В. // ЖОрХ, 1983,19(8), 1782-1784.

84. Ильченко А.Я., Ковальчук В.И., Крохтол Л.М. // ЖОрХ, 1982, 18(2), 2630-2631.

85. Czerney P., Hartmann Н. //Z. Chem., 1982, 11, 5406-5407.

86. Шаранин Ю.А., Клокол Г.В. // ЖОрХ, 1982, 18(9), 2005-2006.

87. Fierz-David Н.Е., Jaceard G. // Helv. Chim. Acta, 1928,11, 1042.

88. Schweizer W.B., Procter G., Kaftory M., Dunitz J.D. // Helv. Chem. Acta. 1978, 61, 2783.

89. O'Leary J., Bell P.C., Wallis J.D., Schweizer W.B. // J.Chem. Soc., Perkin Trans. I. 2001,133.

90. Clayden J.,McCarthy C., HelliweUM.//Chem. Commun. 1999, 2059.