Взаимодействие 3-арил(гетарил)гидразоно-3Н-фуран-2-онов с бензиламином

Курсовая работа

Взаимодействие 3-арил(гетарил)гидразоно-3Н-фуран-2-онов с бензиламином

 

Содержание

 

Введение

. Литературный обзор

. Цель исследования и обсуждение результатов

. Экспериментальная часть

3.1 Используемые реактивы

3.2 Основные физико-химические методы анализа, используемые в работе

Методики синтезов

Получение 4-оксо-4-арилбутановых кислот

Получение 5-арил-3Н-фуран-2-онов

Получение солей диазония

Реакции азосочетания

Реакции с бензиламином

. Техника безопасности

Выводы

Список используемой литературы

Введение

 

-Гидразонозамещенные 3Н-фуран-2-оны являются важными строительными блоками в органическом синтезе. На их основе могут быть получены разнообразные открыто цепные, карбо- и гетероциклические соединения, которые находят широкое практическое применение в медицине, промышленности. Наличие в молекулах 3-гидразоно-3Н-фуран-2-онов нескольких электроно-дефицитных атомов приводит к возможности образования разнообразных ациклических и гетероциклических соединений. Возможность варьирования заместителей в гидразоной функции и в гетероцикле еще более увеличивают их препаративную ценность. В этой связи, работа в области синтеза, изучения химических свойств, и получения на их основе биологически активных веществ является актуальной. /1/

 

 

Литературный обзор

 

Арил(гетарил)-гидразоно-1,3-дикарбонильные соединения содержат два электрофильных центра, по которым происходит атака нуклеофильных реагентов с образованием региоизомерных продуктов.

Была описана конденсации 2-гидразонозамещенного ацетоуксусного эфира с аминами на матрице ионов меди и никеля, приводящим к тетраазахелатным комплексам.

 

R1 =Me,OEt; R2=Me,Ph;R3=H, 3-Me, 4-Me, 3-OMe, 4-OMe,3-NO_2,4-NO₂;3-Cl,4-Cl; R4=Me,Et,Prⁿ,Buⁿ,Ar; M=Cu,Ni

 

Реакции фторалкилсодержащих 2-арилгидразонов 1,2,3-трионов с метиламином происходят неоднозначно в зависимости от их строения. Арилгдразоны, имеющие фторалкилный заместитель меньше 2 - «короткий», реагируют по карбонильной группе при нефторированном атоме, давая 2-ариларилазо-3-аминеноны. Превращения алкилгидразонов, содержащие «длинный» фторалкильный и объемный углеводородный заместители неселективны. В этом случае по мимо 2-ариларилазо-3-аминенонов образуются N-мети-2-арилгидразоно-3-оксобутанамиды, которые образуются в результате присоединения амина по карбонильной группе при фторированном заместителе с последующим галофобным расщеплением интермедиатов путем эллиминирования фторалкана. Продуктами реакций арилгидразонов, содержащих полифторалкильный (n>3) и объемные трет-бутильный или фенильный заместитель (R₂=Bu^t,Ph), являются только амиды.

 

R1 = (CF₂)_nX (X=F: n=1, 3, 4; X=H: n=2,3);R2= Me, Ph, Buⁿ, Bu^t; R₃=H,Me,OMe

 

Было показано, что 2-арилгидразоны 1,2,3-трионов, имеющий короткий фторалкильный заместитель, реагируют с метиаламином при нагревании в этаноле с образованием продуктов моноконденсации - 2-арилдеазинил-1,3-енаминокетонов. Синтез проводиться с избытком метиамина в течении 20 мин. Контроль над ходом реакции осуществляется методом ТСХ до полной конверсии арилгидразона. Использование в качестве растворителя хлороформа не привело к образованию каких-либо продуктов реакции. Региоизомерное строение соединений было установлено на основе спектров ЯМР. Так, присутствие в спектрах ЯМР ¹³С продуктов реакции, измеренных в СDCl₃, слабопольного мультиплетного сигнала в области 176-180 м.д., соответствующего атому углерода полифторацильной группе, свидетельствующей о том, что амины являются результатом конденсации по карбонильной группе при нефторированнои заместителе /2/.

В темплатной конденсации 2-арилгидразонов 1,2,3-трионов с метиламином на матрице ионов Ni(II) образуются металлокомплексы. Преимуществом темплатного метода является возможность получения металлохелатов с лигандами, имеющих длинный полифторалкильный и объемный углеводородный заместители. Альтернативным методом получения хелатов является обработка 2-арилазо-3-метиламино-1-(полифторалкил)енонов с солями металлов.

реакция ацетоуксусный эфир растворитель

R1= CF₃, (CF₂)₂H, C₃F₇;R2=Me,Ph; R3=H,Me,OMe; M=Ni,Cu

 

Основным процессом при взаимодействии 2-арилгидразоно-3-оксоэфиров с метиламином является конденсация амина по сложноэфирной группе с образованием амидов. Однако для эфиров, имеющих нанофторбутильный и тридекафторгексильный заместители, это направление не является единственным, поскольку реакция сопровождается присоединением амина по фторацильному фрагменту с последующим галоформным расщеплением и образованием диамида/3/.

Было показано, что арилгидразоны, содержащие два неэквивалентных электрофильных центра, способны присоединять метиламин по обоим карбонильным атомам, с промежуточным образованием полуамиалей А и Б. Очевидно, что стабилизация интермидиата А происходит быстро за счет элиминирования молекулы воды с образованием амина. Для интермидиата Б с “длинными” полифторалкильными заместителями появляется возможность к стабилизации за счет отщепления фторалканы с образованием амидов. Предпочтительное образование амидов в реакциях арилгидразонов может быть объяснено стерическими препятствиями, создаваемыми объемным фенильным или тре-бутильными заместителями к атаке нуклеофилом соседнего карбонильного атома углерода/2/

 

R1=H:n=1,2,4; R1=F,n=3,4,6; R2=H,Me,OMe

 

Амиды проявляют комплексообразующие свойства по отношению к катионам переходных металлов, и из них могут быть получены металлокомплексы. Возможен синтез этих хелатов с темплатной конденсацией эфиров с метиламином на матрице ионов никеля(II). Темпларный метод применяют для синтеза амидов с длинными полифторированными алкильными заместителями./3/

 

R₁ =H: n=1,2;R₁=F:n=3,4;R₂=H,Me;OMe;M=Ni,Cu

 

Так как фторалкилсодержащие 2-аригидразоны 1,2,3-трионов являются перспективными строительными блоками для создания гетероциклических молекул различных классов, для планирования синтеза на осонове этих веществ важным представляются вопросы их строения.

 

1=R2=CH₃

 

Было обнаружено, что 3-Арилгидразоны пентан-2,3,4-триона и полифторалкилсодержащие 2-арилгидразоны 1,2,3-трионовсуществуют как в кристаллах, та и в растворах СDCl₃ и (CD₃)₂CO в виде арилгидразонов. Проанализировав спектры ЯМР трифторацетил содержащих 2-арилгидразонов 1,2,3-трионов были обнаружены общие закономерности.

Три- и тетрафторзамещенные 2-арилгидразоны 1,2,3-трионов, содержащих объемную бензоильную группировку, имеют в спектрах ЯМР в растворе (CD₂)₃CO два набора сигналов, а в растворе CDCl₃ один набор сигналов. Сравнение химических сдвигов карбонильных ядер углерода бензоильного и тетрафторацильного заместителей двух присутствующих в растворе (CD₃)₂ изомеров соединения позволяет говорить о приобладании изомера А со свободным полифторацильным фрагментом.

Согласно данным рентгеноструктурного анализа, в почти плоской молекуле реализуется эффективная ВВС между протоном арилгидразонного заместителя и атомом кислорода карбонильной группы пентаноильного фрагмента. Так, внутримолекулярное расстояние О^5…Н¹ составляет 1.85Å, углы N¹-H^1…O⁵ и С^5-О^5…Н¹ равны 134(1) и 104(1). Эти параметры однозначно свидетельствую о наличии ВВС.

Установлено, что существование трифторметилзамещенных 2-арилгидразонов 1,2,3-трионов в виде изомера А можно объяснить влиянием электронного фактора. По-видимому, этот же фактор является основным и для других полифторалкилзамещенных 2-арилгидразонов 1,2,3-трионов/4/

Показано, что 1,5- диметил-4-(2-оксо-5-фенилфуран-3-илиден-амино)-2-фенил-1,2-дигидропиразол-3-он при взаимодействии с метил-,этил-,фенилгидразинами или с 1,2-дифенилгидразином в инертном растворителе рециклизуется с образованием 4-(1,5-диметил-3-оксо-2-фенил-2,3-дигидро-1Н-пиразол-4-илимино)-6-фенил-1,4-дигидро-2Н-пиридазин-3-онов/5/

 

R1=H,Ph;R2=Me,Et,Ph

 

Образование соединений происходит, вероятно, вследствие раскрытия фуранового цикла после атаки аминогруппы гидразина на атом С(2) фуранона. Образующийся интермедиат циклизуется в результате атаки вторичной аминогруппы -NНR² на атом С(5) с одновременны отщеплением воды/6/

Ненасыщенные пятичленные гетероциклы/7/ занимают особое место в органической химии в связи с их обнаружением в виде фрагментов природных соединений, а также получением на их основе веществ с различной биологической активностью./8/

Экспериментальная часть

Используемые реактивы

 

реактивы	марка	ГОСТ
ацетон	ч	ГОСТ 2603-71
кислота соляная	хч	ГОСТ 3181-67
нитрит натрия	чда	ГОСТ 4197-77
спирт этиловый	ч	ТУ 19П-36-69
уксусная кислота	ч	ГОСТ 4523-65
уксусный ангидрид	ч	ГОСТ 58-15-69
хлористый алюминий	осч	ТУ 6-09-2267-72
бензол	чда	ГОСТ 5139-63
толуол	чда	ГОСТ 5789-69
янтарный ангидрид	ч	ТУ 6-09-3611-74
спирт изопропиловый	ч	ТУ 16П-8-71
серная кислота	хч	ГОСТ 3181-32
м-фенилендиамин	чда	ГОСТ 5826-78
п-фенилендиамин	ч	ТУ 6-09-995-76
реактивы	марка	ГОСТ
Гексан	хч	ТУ-6-09-3375-73
Диизопропиловый эфир	хч	ТУ-6-09-234-65

Фенил-3Н-фуран-2-он (2 a)

А                                                                                       2а

В круглодонную колбу объемом 50мл, снабженную обратным холодильником помещают 2г (0,0112 моль) 4-фенил-4-оксобутановой кислоты, затем добавляют 5мл (0,0896 моль) уксусной кислоты и 4,85мл (0,0336) уксусного ангидрида. Реакционную смесь греют в течение 2 часов и оставляют на сутки. После этого реакционную смесь нейтрализуют насыщенным раствором кальцинированной соды, выпадают кристаллы оранжевого цвета.

Выход - 1.85г (85%) Т пл. 83-85⁰С

Литературные данные /10/ Т _пл.= 83-84⁰С.

Олил-3Н-фуран-2-он (2 b)

Б                                                                          2 b

 

По методике, аналогичной вышеуказанной, получают 5-толил-3Н-фуран-2-он из 2г (0,01041моль) 4-толил-4-оксобутановой кислоты, 4.95мл (0,08328 моль) уксусной кислоты и 4.75мл (0,03124 моль) уксусного ангидрида.

Выход =1,81г (83%)Т_пл.= 88-90⁰С /12/.

Литературные данные /10/Т_пл.= 89-90⁰С.

 

 

Получение солей диазония

Реакции с бензиламином

Техника безопасности

При работе с легколетучими растворителями всегда нужно иметь под рукой листовой асбест, песок и другие средства тушения. На рабочем столе и соседних столах не должно быть открытого пламени. Особую осторожность следует соблюдать при работе с эфиром. При отгонке эфира водяную баню следует наливать водой, нагреваемую в стороне от места работы с эфиром. К приемнику присоединяют резиновую трубку, конец которой опущен под рабочий стол.

При возникновении пожара надо немедленно удалить легковоспламеняющиеся вещества и тушить пламя, накрывая его влажным одеялом или засыпая песком.

На рабочем месте нужно иметь количество растворителя, не превышающего суточную потребность. Большее количество хранить в сейфе или специально отведенных местах.

Работа с электроприборами

Работа с электрическими и электронагревательными приборами требует особо внимательного и точного соблюдения правил по технике безопасности. Это связано с тем, что при особых условиях (большая влажность, отсутствии исправной изоляции), поражение может быть нанесено током 36В, или 12В.

Первым и необходимым условием безопасности является устройство защитного заземления. Работать разрешается только при исправном оборудовании.

В целях безопасной работы категорически запрещается:

1. Проверять на ощупь наличие напряжения и нагрев токоведущих частей прибора.

2. Применять для соединения блоков и приборов провода с поврежденной изоляцией.

3. Снимать кожух прибора, включенного в сеть 220В.

При поражении электрическим током человека, необходимо отключить установку с помощью выключателя, освободить пострадавшего от действия электрического тока, оказать ему первую помощь.

Выводы

 

.   Расширен ряд 3-арил(гетарил)гидразоно-3Н-фуран-2-онов на основе реакции азосочетания солей арилдиазония с 5-арил-3Н-фуран-2-онами

.   Впервые разработаны условия и проведено взаимодействие 3-арил(гетарил)гидразоно-3Н-фуран-2-онов с бензиламином.

.   Показано, что атака первичного амина направлена на атом углерода карбонильной группы субстрата, дальнейшая гетероциклизация осуществляется с участием атома амидного фрагмента

 

 

Список используемой литературы

 

1. Рубцов А.Е. Синтез и химические превращения N - замещенных 3-имино-3Н-фуран-2-онов//автореферат.-2007, Пермь

.   Щегольков Е.В., Слепухин П.А., Кажева О.Н., Шилов Г.В., Дьяченко О.А, Салоутин В.И. Конденсация фторалкилсодержащих 2-арилгидразонов 1,2,3-трионов с метиламином//Журнал органической химии 2007. Т.43.Вып.12.

.   Щегольков Е.В.,. Бургарт Я.В,.Хундина О.Г, Салоутин В.И., Чупахин О.Н. 2-(Гет)арилгидразоно-1,3-дикарбонильные соединения в органическом синтезе//Успехи химии 79(1) 2010

.   Щегольков Е.В., Слепухин П.А., Кажева О.Н., Шилов Г.В., Дьяченко О.А, Салоутин В.И.,Кодесс М.И.Потемкин В.А., Гришина М.А. Исследование геометрической изомерии в ряду фторалкисодержащих 2-арилгидразонов 1,2,3-трионов.//Журнал органической химии. 2007. Т.43. Вып.3

.   Масливцев А.Н., Тарасова О.П., Адрейчиков Ю.С. 4,5-дифенил-2,3-дигидро-2,3-фурандион: синтез и реакции с аминосоединениями//ЖорХ, 28 1287 (1992)

.   Рубцов Е.А.Залесов В.В. Синтез 4-(1,5-диметил-3-оксо-2-фенил-2,3-дигидро-1Н-пиразол-4-илимино)-6-фенил-1,4-дигидро-2Н-пиридазин-3-онов//ХГС 2003. №3. С.625

.   Пономарев А.А., Синтезы и реакции фурановых веществ, Изд-во СГУ,Саратов, 1960 г.

8. A.Maxwell, D. Rampersad, A new Amide from piper demerarum// J. Natur. Prod., 52, 891 (1989)

9. Гавкус Д.Н. - Реакция азосочетания солей диазония с 3Н-фуран-2-онами рециклизация продуктов под действием нуклеофильных реагентов - дипл. раб, Саратов, 2008

.   Егорова А.Ю.Замещенные 3Н-фуран-2-оны, их N,S-гетероаналоги. Синтез и реакции - дис.раб. Саратов 2001

Курсовая работа

Взаимодействие 3-арил(гетарил)гидразоно-3Н-фуран-2-онов с бензиламином

 

Содержание

 

Введение

. Литературный обзор

. Цель исследования и обсуждение результатов

. Экспериментальная часть

3.1 Используемые реактивы

3.2 Основные физико-химические методы анализа, используемые в работе

Методики синтезов

Получение 4-оксо-4-арилбутановых кислот

Получение 5-арил-3Н-фуран-2-онов

Получение солей диазония

Реакции азосочетания

Реакции с бензиламином

. Техника безопасности

Выводы

Список используемой литературы

Введение

 

-Гидразонозамещенные 3Н-фуран-2-оны являются важными строительными блоками в органическом синтезе. На их основе могут быть получены разнообразные открыто цепные, карбо- и гетероциклические соединения, которые находят широкое практическое применение в медицине, промышленности. Наличие в молекулах 3-гидразоно-3Н-фуран-2-онов нескольких электроно-дефицитных атомов приводит к возможности образования разнообразных ациклических и гетероциклических соединений. Возможность варьирования заместителей в гидразоной функции и в гетероцикле еще более увеличивают их препаративную ценность. В этой связи, работа в области синтеза, изучения химических свойств, и получения на их основе биологически активных веществ является актуальной. /1/

 

 

Литературный обзор

 

Арил(гетарил)-гидразоно-1,3-дикарбонильные соединения содержат два электрофильных центра, по которым происходит атака нуклеофильных реагентов с образованием региоизомерных продуктов.

Была описана конденсации 2-гидразонозамещенного ацетоуксусного эфира с аминами на матрице ионов меди и никеля, приводящим к тетраазахелатным комплексам.

 

R1 =Me,OEt; R2=Me,Ph;R3=H, 3-Me, 4-Me, 3-OMe, 4-OMe,3-NO_2,4-NO₂;3-Cl,4-Cl; R4=Me,Et,Prⁿ,Buⁿ,Ar; M=Cu,Ni

 

Реакции фторалкилсодержащих 2-арилгидразонов 1,2,3-трионов с метиламином происходят неоднозначно в зависимости от их строения. Арилгдразоны, имеющие фторалкилный заместитель меньше 2 - «короткий», реагируют по карбонильной группе при нефторированном атоме, давая 2-ариларилазо-3-аминеноны. Превращения алкилгидразонов, содержащие «длинный» фторалкильный и объемный углеводородный заместители неселективны. В этом случае по мимо 2-ариларилазо-3-аминенонов образуются N-мети-2-арилгидразоно-3-оксобутанамиды, которые образуются в результате присоединения амина по карбонильной группе при фторированном заместителе с последующим галофобным расщеплением интермедиатов путем эллиминирования фторалкана. Продуктами реакций арилгидразонов, содержащих полифторалкильный (n>3) и объемные трет-бутильный или фенильный заместитель (R₂=Bu^t,Ph), являются только амиды.

 

R1 = (CF₂)_nX (X=F: n=1, 3, 4; X=H: n=2,3);R2= Me, Ph, Buⁿ, Bu^t; R₃=H,Me,OMe

 

Было показано, что 2-арилгидразоны 1,2,3-трионов, имеющий короткий фторалкильный заместитель, реагируют с метиаламином при нагревании в этаноле с образованием продуктов моноконденсации - 2-арилдеазинил-1,3-енаминокетонов. Синтез проводиться с избытком метиамина в течении 20 мин. Контроль над ходом реакции осуществляется методом ТСХ до полной конверсии арилгидразона. Использование в качестве растворителя хлороформа не привело к образованию каких-либо продуктов реакции. Региоизомерное строение соединений было установлено на основе спектров ЯМР. Так, присутствие в спектрах ЯМР ¹³С продуктов реакции, измеренных в СDCl₃, слабопольного мультиплетного сигнала в области 176-180 м.д., соответствующего атому углерода полифторацильной группе, свидетельствующей о том, что амины являются результатом конденсации по карбонильной группе при нефторированнои заместителе /2/.

В темплатной конденсации 2-арилгидразонов 1,2,3-трионов с метиламином на матрице ионов Ni(II) образуются металлокомплексы. Преимуществом темплатного метода является возможность получения металлохелатов с лигандами, имеющих длинный полифторалкильный и объемный углеводородный заместители. Альтернативным методом получения хелатов является обработка 2-арилазо-3-метиламино-1-(полифторалкил)енонов с солями металлов.

реакция ацетоуксусный эфир растворитель

R1= CF₃, (CF₂)₂H, C₃F₇;R2=Me,Ph; R3=H,Me,OMe; M=Ni,Cu

 

Основным процессом при взаимодействии 2-арилгидразоно-3-оксоэфиров с метиламином является конденсация амина по сложноэфирной группе с образованием амидов. Однако для эфиров, имеющих нанофторбутильный и тридекафторгексильный заместители, это направление не является единственным, поскольку реакция сопровождается присоединением амина по фторацильному фрагменту с последующим галоформным расщеплением и образованием диамида/3/.

Было показано, что арилгидразоны, содержащие два неэквивалентных электрофильных центра, способны присоединять метиламин по обоим карбонильным атомам, с промежуточным образованием полуамиалей А и Б. Очевидно, что стабилизация интермидиата А происходит быстро за счет элиминирования молекулы воды с образованием амина. Для интермидиата Б с “длинными” полифторалкильными заместителями появляется возможность к стабилизации за счет отщепления фторалканы с образованием амидов. Предпочтительное образование амидов в реакциях арилгидразонов может быть объяснено стерическими препятствиями, создаваемыми объемным фенильным или тре-бутильными заместителями к атаке нуклеофилом соседнего карбонильного атома углерода/2/

 

R1=H:n=1,2,4; R1=F,n=3,4,6; R2=H,Me,OMe

 

Амиды проявляют комплексообразующие свойства по отношению к катионам переходных металлов, и из них могут быть получены металлокомплексы. Возможен синтез этих хелатов с темплатной конденсацией эфиров с метиламином на матрице ионов никеля(II). Темпларный метод применяют для синтеза амидов с длинными полифторированными алкильными заместителями./3/

 

R₁ =H: n=1,2;R₁=F:n=3,4;R₂=H,Me;OMe;M=Ni,Cu

 

Так как фторалкилсодержащие 2-аригидразоны 1,2,3-трионов являются перспективными строительными блоками для создания гетероциклических молекул различных классов, для планирования синтеза на осонове этих веществ важным представляются вопросы их строения.

 

1=R2=CH₃

 

Было обнаружено, что 3-Арилгидразоны пентан-2,3,4-триона и полифторалкилсодержащие 2-арилгидразоны 1,2,3-трионовсуществуют как в кристаллах, та и в растворах СDCl₃ и (CD₃)₂CO в виде арилгидразонов. Проанализировав спектры ЯМР трифторацетил содержащих 2-арилгидразонов 1,2,3-трионов были обнаружены общие закономерности.

Три- и тетрафторзамещенные 2-арилгидразоны 1,2,3-трионов, содержащих объемную бензоильную группировку, имеют в спектрах ЯМР в растворе (CD₂)₃CO два набора сигналов, а в растворе CDCl₃ один набор сигналов. Сравнение химических сдвигов карбонильных ядер углерода бензоильного и тетрафторацильного заместителей двух присутствующих в растворе (CD₃)₂ изомеров соединения позволяет говорить о приобладании изомера А со свободным полифторацильным фрагментом.

Согласно данным рентгеноструктурного анализа, в почти плоской молекуле реализуется эффективная ВВС между протоном арилгидразонного заместителя и атомом кислорода карбонильной группы пентаноильного фрагмента. Так, внутримолекулярное расстояние О^5…Н¹ составляет 1.85Å, углы N¹-H^1…O⁵ и С^5-О^5…Н¹ равны 134(1) и 104(1). Эти параметры однозначно свидетельствую о наличии ВВС.

Установлено, что существование трифторметилзамещенных 2-арилгидразонов 1,2,3-трионов в виде изомера А можно объяснить влиянием электронного фактора. По-видимому, этот же фактор является основным и для других полифторалкилзамещенных 2-арилгидразонов 1,2,3-трионов/4/

Показано, что 1,5- диметил-4-(2-оксо-5-фенилфуран-3-илиден-амино)-2-фенил-1,2-дигидропиразол-3-он при взаимодействии с метил-,этил-,фенилгидразинами или с 1,2-дифенилгидразином в инертном растворителе рециклизуется с образованием 4-(1,5-диметил-3-оксо-2-фенил-2,3-дигидро-1Н-пиразол-4-илимино)-6-фенил-1,4-дигидро-2Н-пиридазин-3-онов/5/

 

R1=H,Ph;R2=Me,Et,Ph

 

Образование соединений происходит, вероятно, вследствие раскрытия фуранового цикла после атаки аминогруппы гидразина на атом С(2) фуранона. Образующийся интермедиат циклизуется в результате атаки вторичной аминогруппы -NНR² на атом С(5) с одновременны отщеплением воды/6/

Ненасыщенные пятичленные гетероциклы/7/ занимают особое место в органической химии в связи с их обнаружением в виде фрагментов природных соединений, а также получением на их основе веществ с различной биологической активностью./8/