Актуальность работы. Азотсодержащие гетероциклы являются чрезвычайно востребованными как в медицине, так и в технике - лекарственные препараты, фотоматериалы, полимеры, комплексообразователи и т.п. - лишь малая часть областей применения азотсодержащих гетероциклов. Методы их синтеза интенсивно разрабатывались с момента возникновения органической химии как науки и продолжают разрабатываться в настоящее время во все возрастающем объеме.
Методы получения азотсодержащих гетероциклов весьма разнообразны, однако большинство из них предполагает многостадийные схемы синтеза и использование труднодоступных, дорогих или токсичных реагентов. Более привлекательными выглядят интенсивно разрабатываемые в последнее время мультикомпонентные реакции, которые позволяют получить желаемые структуры в ходе одного процесса и, зачастую, приводящие к образованию веществ, синтез которых другими методами затруднителен или невозможен. Так, хорошо изучены реакции трехкомпонентной конденсации моно-, ди- и триалкилбензолов, а также анизолов, диалкоксибензолов и т.п. соединений с а- разветвленными альдегидами и нитрилами в условиях кислотного катализа, приводящие к образованию 3,4-дигидроизохинолинов, спиропирролиноциклогексадиенонов, неоспиранов, полигидроиндолов и других азотсодержащих гетероциклов. В то же время сведения об использовании фенолов в реакции трехкомпонентной конденсации в литературе отсутствуют, а доступность и высокая реакционная способность фенолов делает их весьма привлекательным объектом для синтеза азотсодержащих гетероциклов. Таким образом, исследование поведения фенолов в реакции трехкомпонентной конденсации с альдегидами и нитрилами является актуальной задачей.
Цель работы состояла в исследовании поведения 2,6- и 2,5-диалкилзамещенных фенолов в реакции трехкомпонентной конденсации с изомасляным альдегидом и нитрилами и изучении влияния заместителей в ароматическом ядре на направление реакции гетероциклизации.
Научная новизна. Выполнены исследования реакции трехкомпонентной конденсации с участием 2,6- и 2,5-диалкилзамещенных фенолов и их метилированных по кислороду аналогов. Показано, что взаимодействие 2,6-диметил- и 2,6-диизопропилфенолов, изомасляного альдегида и нитрила в среде концентрированной серной кислоты приводит к образованию 1-Я-7,9-диалкил-3,3-диметил-2-азаспиро[4,5]дека-6,9-диен- и 1,6,9-триен-8- онов с хорошими выходами. Синтез спиранов из 2,6-ди-трет-бутилфенола методом трехкомпонентной конденсации является неэффективным из-за неустойчивости исходного арена в условиях кислотного катализа. 1-Я-7,9-ди-трет-бутил-3,3-диметил-2- азаспиро[4,5]дека-6,9-диен- и 1,6,9-триен-8-оны могут быть получены взаимодействием 2,6- ди-трет-бутил-4-(1-гидрокси-2-метилпропил)фенола с нитрилами. Установлено, что трехкомпонентная конденсация 2,5-диалкилзамещенных фенолов (2,5-диметил-, 2-метил-5- изопропилфенолов), изомасляного альдегида и нитрилов в среде концентрированной серной кислоты приводит к образованию 1-Я-6,9-диалкил-3,3-диметил-2-азаспиро[4,5]дека-6,9-диен- и 1,6,9-триен-8-онов. Показано, что образование неоспирановой системы возможно только в случае использования 2,6-диметиланизола. На основе каскада реакций Байера-Риттера- Михаэля синтезирована ранее не описанная гетероциклическая система - 2,2-диметил- 2,3,7а,8-тетрагидропирроло[3,2-1]акридин-6(7Н)-он.
Практическая значимость. Разработан простой в реализации и основанный на доступных исходных соединениях эффективный метод синтеза новых 2-азаспиро[4,5]дека- 6,9-диен- и 1,6,9-триен-8-онов. Проведенные биологические исследования показали, что некоторые из данных соединений проявляют антиоксидантную активность и являются перспективными объектами для дальнейших биологических испытаний. Разработан метод синтеза новых 2,2-диметил-2,3,7а,8-тетрагидропирроло[3,2-1]акридин-6(7Н)-онов, на примере которого нами показана эффективность стратегии “внутримолекулярная деароматизация арена/внутримолекулярное 1,4-сопряженное присоединение” для получения сложных полициклических гетероциклов.
Публикации и апробация работы. По материалам диссертации опубликованы 3 статьи, в т.ч. 2 статьи в журналах из списка ВАК и тезисы 8 докладов. Материалы работы докладывались на итоговых конференциях ИТХ УрО РАН (2010, 2011), Международных конференциях в Казани (2011), Железноводске (2011), Санкт-Петербурге (2010), Перми (2010, 2012), Москве (2012), Ереване (2012). * * *
Работа выполнена в соответствии с планом работ ИТХ УрО РАН (номер госрегистрации 01.2.007 01071, а также программы Президиума РАН по теме «Разработка методов синтеза гетероциклических соединений с заданными биологическими и физико-химическими свойствами» (2009-2011), грантов РФФИ 11-03-00367-а и 13-03-00184-а, а также гранта ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы» (государственный контракт № 11.519.11.2033.)
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы (глава 1), обсуждения результатов (глава 2), экспериментальной части (глава 3), приложения, выводов и списка литературы (167 наименований). Диссертация изложена на 197 страницах текста, содержит 7 рисунков, 61 таблица.
По результатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
1. Установлено, что реакция трехкомпонентной конденсации 2,6-диметиланизола, изомаляного альдегида и нитрилов протекает неселективно, и наряду с 1-И-замещенными 3,3-диалкил-2-азаспиро[4,5]дека-6,9-диен-8-онами образуются 1-Я-7-метокси-3,3,6,8- тетраметил-3,4-дигидроизохинолины.
2. Впервые показана возможность использования 2,6- и 2,5-диалкилфенолов в качестве ароматической составляющей в реакции трехкомпоненной конденсации.
3. Разработан метод синтеза новых 1-Я-7,9-диалкил-, 1-Я-3,3,6,9-тетраметил- и 1-Я-9- изопропил-3,3,6-триметил-3,3-диметил-2-азаспиро[4,5]дека-6,9-диен- и 1,6,9-триен-8-онов на основе реакции трехкомпонентной конденсации 2,6- и 2,5-диалкилфенолов, изомасляного альдегида и нитрилов в условиях кислотного катализа.
4. Разработан простой и эффективный метод синтеза новых ранее неописанных 2,2- диметил-2,3,7а,8-тетрагидропирроло[3,2-Т]акридин-6(7Н)-онов на основе каскада реакций Байера, Риттера и Михаэля. Показана эффективность стратегии “внутримолекулярная деароматизация арена/внутримолекулярное 1,4-сопряженное присоединение” для получения сложных полициклических гетероциклов.
