Помощь студентам в учебе
СИНТЕЗ И СВОЙСТВА 2-АРИЛ-2H-1,2,3-ТРИАЗОЛОВ
|
Актуальность работы. 1,2,3-Триазолы относятся к важному классу гетероциклических соединений, представляющих как теоретический, так и практический интерес. Они известны уже более 150 лет, однако в течение последних десятилетий 1,2,3-триазолы вновь стали од-ним из наиболее привлекательных объектов исследования в гетероциклической химии благодаря их использованию в синтетической органической химии, а также фармакологическим свойствам. 1,2,3-Триазолы обладают антимикробной, противовирусной, антипролиферирующей, антиВИЧ-активностью. Производные 1,2,3-триазолов используются как инсектициды, фунгициды, регуляторы роста растений. Широкое применение нашли 1,2,3-триазолы в промышленности в качестве красителей, ингибиторов коррозии, фотостабилизаторов, фотографических материалов.
Проведенный анализ литературных данных показал, что известны эффективные методы синтеза 1Н-1,2,3-триазолов реакцией 1,3-диполярного циклоприсоединения азидов и алкинов. Однако такого же по значению и области распространения метода синтеза 2Н-1,2,3- триазолов, несмотря на предпринятые усилия химиков-синтетиков, не найдено. Окислитель-ные превращения бис(гидразонов) и гидразонооксимов ограничены доступностью исходных соединений или невозможностью получения функционализированных 1,2,3-триазолов. Реакции арилирования или алкилирования незамещенных 2Н-1,2,3-триазолов являются неселективными, особенно при получении А-алкил- и А-арилпроизводных, которые являются одними из наиболее интересных представителей этого класса гетероциклических соединений.
Перспективным методом синтеза 2-арил-1,2,3-триазолов может быть окислительная циклизация арилгидразоноацетамидинов, представленная в литературе на нескольких примерах. Важным преимуществом этой реакции является использование в качестве исходных соединений арилгидразонов с амидиновой группой, которые являются удобным объектом для введения в триазольный цикл различных по электронным и пространственным эффектам заместителей, различных функциональных фрагментов (СА-, СОЫИ2- и аминогруппа), а так-же фармакофоров и фрагментов природных соединений. Возможность варьирования структуры заместителей, их электронных и пространственных характеристик, введение биогенных остатков, позволят в дальнейшем осуществить дизайн и синтез новых производных 2 -арил- 1,2,3-триазолов, обладающих заданными химическими, физическими, фотофизическими и биологическими свойствами.
Целью настоящей работы является исследование реакции окисления арилгидразоно- ацетамидинов для разработки нового препаративного метода синтеза функционализированных 2-арил-2Н-1,2,3-триазолов, изучение их химических и биологических свойств, определение перспектив использования полученных соединений как билдинг-блоков для синтеза новых производных этого гетероцикла, биологически активных соединений и фотоактивных материалов.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (гранты № 08-О3-00376а, № 08-0332208-ГФЕНа, № 10-03-96084-р-урал_а,
№ 10-03-96084-р-урал_а).
Научная новизна. Синтезирована серия новых арилгидразоноацетамидинов и проведено систематическое исследование их окислительной циклизации с образованием 2-арил-2Я-1,2,3-триазолов.
Установлены основные закономерности окислительного превращения арилгидразоно-ацетамидинов: влияние строения исходных соединений, условий реакции, растворителя, каталитического действия солей металлов, определены границы применения и область распространения.
Осуществлен синтез серии новых 2-арил-5-амино-1,2,3-триазолов и изучены их реакции гетероциклизации, получены новые полициклические ансамбли, содержащие комбинацию нескольких азот- и серусодержащих гетероциклов.
Впервые синтезированы симметричные и несимметричные бис(гидразоно-ацетамидины), изучена их реакция окислительной циклизации и получены бис(2-арил-2Я- 1,2,3-триазолы), объединенные в ансамбль пиперазиновым или гомопиперазиновым фрагментом.
Обнаружена новая перегруппировка 1,2,3-триазолов в 5Я-бензо[с]-1,2,5-триазепины, изучены условия ее осуществления, область распространения и показано, что катализатором являются соли меди(11).
Практическая значимость. Разработан препаративный метод синтеза функционализированных 2-арил-2Я-1,2,3-триазолов из доступных и удобных, с точки зрения введения различных по электронным и пространственным эффектам заместителей, фармакофорных групп, фрагментов природных соединений, исходных веществ.
Выявлены вещества, обладающие фунгицидной активностью, показано, что синтезированные 2-арил-2#-1,2,3-триазолы обладают выраженными флюоресцентными свойствами.
Апробация работы и публикаций. По материалам диссертационной работы опубликовано четыре статьи в российских и зарубежных журналах. Результаты работы доложены (с опубликованием тезисов) на международных и Российских конференциях: 11th Tetrahedron Symposium: Frontiers of Organic Chemistry (Beijing, China, 2010); Всероссийской конференции "Органический синтез: химия и технология" (Екатеринбург, 2012), Х Молодежной конференции по органической химии (Уфа, 2007); XI Школе-конференции по органической химии (Екатеринбург, 2008); XII Школе-конференции по органической химии (Иваново, 2009); XIII Школе-конференции по органической химии (Новосибирск, 2010); Всероссийской молодежной научной конференции «Актуальные проблемы органической химии» (Новосибирск, 2012).
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов, списка цитируемой литературы, включающего 209 наименований (102 из которых опубликованы за последние 5 лет), пяти приложений, изложена на 187 страницах. В первой главе приведен аналитический обзор литературных данных по методам синтеза, химическим свойствам и практическому использованию 2Н-1,2,3-триазолов, который определил цель работы, выбор объекта и методов исследования. Вторая глава посвящена обсуждению предложенного метода синтеза 5-амино-2-арил-2#-1,2,3-триазолов и изучению их структуры и химических свойств. Третья глава содержит экспериментальную часть работы. В приложения включены данные рентгеноструктурного анализа, приведены спектры поглощения и спектры флюоресценции, результаты ЯМР 1Н исследований, связанных с изучением механизма окислительной циклизации арилгидразоноацетамидинов, а также результаты первичного биологического скрининга синтезированных соединений.
Проведенный анализ литературных данных показал, что известны эффективные методы синтеза 1Н-1,2,3-триазолов реакцией 1,3-диполярного циклоприсоединения азидов и алкинов. Однако такого же по значению и области распространения метода синтеза 2Н-1,2,3- триазолов, несмотря на предпринятые усилия химиков-синтетиков, не найдено. Окислитель-ные превращения бис(гидразонов) и гидразонооксимов ограничены доступностью исходных соединений или невозможностью получения функционализированных 1,2,3-триазолов. Реакции арилирования или алкилирования незамещенных 2Н-1,2,3-триазолов являются неселективными, особенно при получении А-алкил- и А-арилпроизводных, которые являются одними из наиболее интересных представителей этого класса гетероциклических соединений.
Перспективным методом синтеза 2-арил-1,2,3-триазолов может быть окислительная циклизация арилгидразоноацетамидинов, представленная в литературе на нескольких примерах. Важным преимуществом этой реакции является использование в качестве исходных соединений арилгидразонов с амидиновой группой, которые являются удобным объектом для введения в триазольный цикл различных по электронным и пространственным эффектам заместителей, различных функциональных фрагментов (СА-, СОЫИ2- и аминогруппа), а так-же фармакофоров и фрагментов природных соединений. Возможность варьирования структуры заместителей, их электронных и пространственных характеристик, введение биогенных остатков, позволят в дальнейшем осуществить дизайн и синтез новых производных 2 -арил- 1,2,3-триазолов, обладающих заданными химическими, физическими, фотофизическими и биологическими свойствами.
Целью настоящей работы является исследование реакции окисления арилгидразоно- ацетамидинов для разработки нового препаративного метода синтеза функционализированных 2-арил-2Н-1,2,3-триазолов, изучение их химических и биологических свойств, определение перспектив использования полученных соединений как билдинг-блоков для синтеза новых производных этого гетероцикла, биологически активных соединений и фотоактивных материалов.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (гранты № 08-О3-00376а, № 08-0332208-ГФЕНа, № 10-03-96084-р-урал_а,
№ 10-03-96084-р-урал_а).
Научная новизна. Синтезирована серия новых арилгидразоноацетамидинов и проведено систематическое исследование их окислительной циклизации с образованием 2-арил-2Я-1,2,3-триазолов.
Установлены основные закономерности окислительного превращения арилгидразоно-ацетамидинов: влияние строения исходных соединений, условий реакции, растворителя, каталитического действия солей металлов, определены границы применения и область распространения.
Осуществлен синтез серии новых 2-арил-5-амино-1,2,3-триазолов и изучены их реакции гетероциклизации, получены новые полициклические ансамбли, содержащие комбинацию нескольких азот- и серусодержащих гетероциклов.
Впервые синтезированы симметричные и несимметричные бис(гидразоно-ацетамидины), изучена их реакция окислительной циклизации и получены бис(2-арил-2Я- 1,2,3-триазолы), объединенные в ансамбль пиперазиновым или гомопиперазиновым фрагментом.
Обнаружена новая перегруппировка 1,2,3-триазолов в 5Я-бензо[с]-1,2,5-триазепины, изучены условия ее осуществления, область распространения и показано, что катализатором являются соли меди(11).
Практическая значимость. Разработан препаративный метод синтеза функционализированных 2-арил-2Я-1,2,3-триазолов из доступных и удобных, с точки зрения введения различных по электронным и пространственным эффектам заместителей, фармакофорных групп, фрагментов природных соединений, исходных веществ.
Выявлены вещества, обладающие фунгицидной активностью, показано, что синтезированные 2-арил-2#-1,2,3-триазолы обладают выраженными флюоресцентными свойствами.
Апробация работы и публикаций. По материалам диссертационной работы опубликовано четыре статьи в российских и зарубежных журналах. Результаты работы доложены (с опубликованием тезисов) на международных и Российских конференциях: 11th Tetrahedron Symposium: Frontiers of Organic Chemistry (Beijing, China, 2010); Всероссийской конференции "Органический синтез: химия и технология" (Екатеринбург, 2012), Х Молодежной конференции по органической химии (Уфа, 2007); XI Школе-конференции по органической химии (Екатеринбург, 2008); XII Школе-конференции по органической химии (Иваново, 2009); XIII Школе-конференции по органической химии (Новосибирск, 2010); Всероссийской молодежной научной конференции «Актуальные проблемы органической химии» (Новосибирск, 2012).
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов, списка цитируемой литературы, включающего 209 наименований (102 из которых опубликованы за последние 5 лет), пяти приложений, изложена на 187 страницах. В первой главе приведен аналитический обзор литературных данных по методам синтеза, химическим свойствам и практическому использованию 2Н-1,2,3-триазолов, который определил цель работы, выбор объекта и методов исследования. Вторая глава посвящена обсуждению предложенного метода синтеза 5-амино-2-арил-2#-1,2,3-триазолов и изучению их структуры и химических свойств. Третья глава содержит экспериментальную часть работы. В приложения включены данные рентгеноструктурного анализа, приведены спектры поглощения и спектры флюоресценции, результаты ЯМР 1Н исследований, связанных с изучением механизма окислительной циклизации арилгидразоноацетамидинов, а также результаты первичного биологического скрининга синтезированных соединений.
Проведено систематическое исследование реакции окислительной циклизации арилгидразоноацетамидов, установлены закономерности влияния строения исходных соединений, растворителя, природы и количества соли металла. Показано, что ацетат меди(11) в комбинации с кислородом воздуха является эффективным катализатором окислительной циклизации арилгидразоноацетамидинов в 2-арил-2#-1,2,3-триазолы.
Разработан препаративный метод синтеза функционализированных 2-арил-1,2,3-2#- триазолов, содержащих фрагменты природных соединений и фармакофорных групп, а также различные по электронным и пространственным эффектам заместители и функциональные группы.
Разработан препаративный метод синтеза арилгидразоноацетамидинов, содержащих различные заместители, и синтезирована серия новых гидразонопроизводных, содержащих эту важную по химическим и биологическим свойствам функциональную группу.
Осуществлен синтез неописанных в литературе симметричных и несимметричных бис(арилгидразоноацетамидинов) и продуктов их окислительной циклизации - бис(2-арил- 2^-1,2,3-триазолов), объединенных в ансамбль пиперазиновым или гомопиперазиновым фрагментом.
Обнаружена новая перегруппировка 2-арил-1,2,3-триазолов, которая приводит к формированию одной из редких гетероциклических систем - 5H-бензо[c]-1,2,5-триазепиновой системе. Определены основные закономерности превращения (влияния солей меди(1,11), растворителя и строения 2-арил-1,2,3-триазолов).
Изучены реакции гетероциклизации синтезированных 2-арил-1,2,3-триазолов с нуклеофильными, бифункциональными и окислительными реагентами. Синтезирована серия новых полициклических ансамблей, содержащих различные комбинации нескольких (3-5) гетероциклов (1,2,3-триазола, 1,2,4-триазола, 1,2,3-тиадиазола, тиазола, имидазола, 4,5- дигидро-Ш-имидазола, 1,2,4-тиадиазола, пиперазина, пирролидина, цитизина).
Выявлены соединения, обладающие высокой фунгицидной активностью и флюоресцентными свойствами.
Разработан препаративный метод синтеза функционализированных 2-арил-1,2,3-2#- триазолов, содержащих фрагменты природных соединений и фармакофорных групп, а также различные по электронным и пространственным эффектам заместители и функциональные группы.
Разработан препаративный метод синтеза арилгидразоноацетамидинов, содержащих различные заместители, и синтезирована серия новых гидразонопроизводных, содержащих эту важную по химическим и биологическим свойствам функциональную группу.
Осуществлен синтез неописанных в литературе симметричных и несимметричных бис(арилгидразоноацетамидинов) и продуктов их окислительной циклизации - бис(2-арил- 2^-1,2,3-триазолов), объединенных в ансамбль пиперазиновым или гомопиперазиновым фрагментом.
Обнаружена новая перегруппировка 2-арил-1,2,3-триазолов, которая приводит к формированию одной из редких гетероциклических систем - 5H-бензо[c]-1,2,5-триазепиновой системе. Определены основные закономерности превращения (влияния солей меди(1,11), растворителя и строения 2-арил-1,2,3-триазолов).
Изучены реакции гетероциклизации синтезированных 2-арил-1,2,3-триазолов с нуклеофильными, бифункциональными и окислительными реагентами. Синтезирована серия новых полициклических ансамблей, содержащих различные комбинации нескольких (3-5) гетероциклов (1,2,3-триазола, 1,2,4-триазола, 1,2,3-тиадиазола, тиазола, имидазола, 4,5- дигидро-Ш-имидазола, 1,2,4-тиадиазола, пиперазина, пирролидина, цитизина).
Выявлены соединения, обладающие высокой фунгицидной активностью и флюоресцентными свойствами.