Помощь студентам в учебе
СИНТЕЗ И СВОЙСТВА КАРБОНИЛПРОИЗВОДНЫХ 1,2,3-ТИАДИАЗОЛА
|
Актуальность темы. Азот- и серусодержащие гетероциклические соединения занимают одно из важнейших мест в органической химии, они успешно применяются в медицине, сельском хозяйстве, технике и других областях деятельности человека. В последнее десятилетие все большее внимание уделяется экологически чистым технологиям в агрокомплексе и биологически обоснованным методам борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур.
Актуальность темы данного диссертационного исследования обусловлена все возрастающей потребностью в решении задач, связанных с поиском соединений, обладающих различными видами биологической активности и являющихся основой для создания новых препаратов, позволяющих решать многие вопросы сохранения и увеличения урожая сельскохозяйственных культур. Особое место занимают в связи с этим активаторы системной приобретенной устойчивости (СПУ) растений, среди них выделяют два уже используемых синтетических активатора СПУ растений бион и тиадинил, в состав которых входит
1.2.3- тиадиазольный цикл.
Следует отметить, что «истинные» активаторы СПУ должны иметь низкую или даже нулевую фунгицидную активность, что делает значимым изучение фунгицидной активности для поиска активаторов СПУ. Таким образом, синтез новых производных 1,2,3-тиадиазола и исследование их свойств является актуальной задачей. Характерными направлениями превращений
1.2.3- тиадиазолов являются термические перегруппировки и трансформации. Направления этих трансформаций в значительной степени зависят от природы заместителей в гетероцикле и их взаимного расположения. Наряду с этим одной из центральных задач органической химии является поиск корреляций структура - свойства, которые расширяют наши представления о взаимосвязи строения соединения с его реакционной способностью и биологической активностью.
Цель работы: поиск доступных путей синтеза и модификации 4-карбонил-1,2,3-тиадиазолов, исследование их трансформаций и перегруппировок, выявление факторов, влияющих на химические и биологические свойства производных 1,2,3-тиадиазола.
Реализация поставленной цели возможна при решении следующих проблемных задач:
• разработка новых методов получения и модификации на основе пере-группировок и трансформаций производных 1,2,3-тиадиазола;
• введение в структуру тиадиазольного цикла «фармакофорных» групп, вызывающих фунгицидную активность;
• создание необходимого массива производных 1,2,3-тиадиазола для про-ведения количественного анализа структура - фунгицидная активность,
• а также поиск других возможных направлений применения производных
1,2,3- тиадиазола.
Научная новизна. В ряду 1,2,3-тиадиазолов обнаружен новый тип трансформации с участием четырех атомов боковой цепи и потерей молекулы азота, приводящий к образованию производных фурана, содержащих тиоамидную группу, предложен механизм этой трансформации.
Синтезирована новая гетероциклическая система 5,6-дигидро- [1,2,3]тиадиазоло[5,4-е][1,4]оксазепин-8(4Н)-она внутримолекулярной циклизацией эфиров 5-гидроксиэтиламино-1,2,3-тиадиазол-4-карбоновой кислоты. Установлено, что наличие заместителя (метильной, хлорметиленовой группы) у атома углерода гидроксиэтильного фрагмента не приводит к внутримолекулярной переэтерификации и образованию семичленных циклов.
Исследовано влияние полярности растворителя на направление обратимой перегруппировки 5-метил-1,2,3-тиадиазол-4-карботиоамидов в 5-амино-4- тиоацетил-1,2,3-тиадиазол. Установлено, что равновесие сдвинуто в сторону карботиоамидов, полярные растворители увеличивают долю тиокетона.
В результате биологических испытаний синтезированных веществ подтверждена целесообразность поиска новых биологически активных соединений в ряду 1,2,3-тиадиазолов.
Практическая значимость. Предложены простые методики синтеза недоступных ранее 1,2,3-тиадиазолов и 1,2,3-триазолов, среди которых обнаружены вещества, обладающие фунгицидной активностью на уровне используемых в настоящее время в сельском хозяйстве препаратов.
На основе проведенного количественного анализа структура - фунгицидная активность для синтезированных 1,2,3-тиадиазолов и 1,2,3-триазолов составлены уравнения QSAR для следующих штаммов грибов: Verticilium dahliae - вертициллезный вилт хлопчатника, Fusarium oxysporum cucumerinum- корневая гниль огурцов, Gibberella zeae- фузариоз колоса пшеницы. В результате установлено, что у 1,2,3-тиадиазолов за фунгицидную активность отвечают топологические дескрипторы, в то время как у 1,2,3-триазолов основную роль играют электронные дескрипторы.
В результате работы выявлено два тиадиазола, которые являются актива-торами СПУ на уровне известных препаратов при низких концентрациях.
На основе 1,2,3-тиадиазол-4-карбальдегида разработаны методы синтеза: нитронилнитроксильных радикалов, интересных с точки зрения магнитных и оптических свойств; а также бензо-15-краунов-5, содержащих 1,2,3- триазольный цикл с тиокарбамоильной группой, которые, как было показано, могут выступать в качестве экстрагентов а-аминокислот.
Апробация работы. Основные материалы диссертации опубликованы в 4 статьях в ведущих научных журналах, а также в 6 статьях в научных сборниках. Результаты работы доложены на 15 конференциях: Scientific Advances in Chemistry: Heterocycles, Catalysis and Polymers as Driving Forces - 7th International Seminar (Ekaterinburg, Russia 2004), Всероссийском смотре- конкурсе «Эврика-2005» (Новочеркасск, 2005); 20th International Congress Heterocyclic chemistry (Palermo, Italia, 2005); XV, XVI, XVIII и XIX Российских молодежных научных конференциях «Проблемы теоретической и экспериментальной химии» (Екатеринбург, 2005, 2006, 2008 и 2009); VIII, IX, Х, XI и XII Молодежных школах-конференциях по органической химии (Казань 2005, Москва 2006, Уфа, 2007, Екатеринбург 2008, Суздаль 2009); 2nd International Symposium on Macrocyclic and Supramolecular Chemistry, Salice Terme (Pavia, Italy, 2007); XXIIIrd European Colloquium on Heterocyclic Chemistry (Antwerpen, Belgium, 2008); XVI Уральской международной конференции молодых ученых по приоритетным направлениям развития науки и техники (Екатеринбург, 2009).
Структура и объем диссертации: диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов, списка используемой литературы, включающего 200 наименований, трех приложений, изложена на 159 страницах.
Актуальность темы данного диссертационного исследования обусловлена все возрастающей потребностью в решении задач, связанных с поиском соединений, обладающих различными видами биологической активности и являющихся основой для создания новых препаратов, позволяющих решать многие вопросы сохранения и увеличения урожая сельскохозяйственных культур. Особое место занимают в связи с этим активаторы системной приобретенной устойчивости (СПУ) растений, среди них выделяют два уже используемых синтетических активатора СПУ растений бион и тиадинил, в состав которых входит
1.2.3- тиадиазольный цикл.
Следует отметить, что «истинные» активаторы СПУ должны иметь низкую или даже нулевую фунгицидную активность, что делает значимым изучение фунгицидной активности для поиска активаторов СПУ. Таким образом, синтез новых производных 1,2,3-тиадиазола и исследование их свойств является актуальной задачей. Характерными направлениями превращений
1.2.3- тиадиазолов являются термические перегруппировки и трансформации. Направления этих трансформаций в значительной степени зависят от природы заместителей в гетероцикле и их взаимного расположения. Наряду с этим одной из центральных задач органической химии является поиск корреляций структура - свойства, которые расширяют наши представления о взаимосвязи строения соединения с его реакционной способностью и биологической активностью.
Цель работы: поиск доступных путей синтеза и модификации 4-карбонил-1,2,3-тиадиазолов, исследование их трансформаций и перегруппировок, выявление факторов, влияющих на химические и биологические свойства производных 1,2,3-тиадиазола.
Реализация поставленной цели возможна при решении следующих проблемных задач:
• разработка новых методов получения и модификации на основе пере-группировок и трансформаций производных 1,2,3-тиадиазола;
• введение в структуру тиадиазольного цикла «фармакофорных» групп, вызывающих фунгицидную активность;
• создание необходимого массива производных 1,2,3-тиадиазола для про-ведения количественного анализа структура - фунгицидная активность,
• а также поиск других возможных направлений применения производных
1,2,3- тиадиазола.
Научная новизна. В ряду 1,2,3-тиадиазолов обнаружен новый тип трансформации с участием четырех атомов боковой цепи и потерей молекулы азота, приводящий к образованию производных фурана, содержащих тиоамидную группу, предложен механизм этой трансформации.
Синтезирована новая гетероциклическая система 5,6-дигидро- [1,2,3]тиадиазоло[5,4-е][1,4]оксазепин-8(4Н)-она внутримолекулярной циклизацией эфиров 5-гидроксиэтиламино-1,2,3-тиадиазол-4-карбоновой кислоты. Установлено, что наличие заместителя (метильной, хлорметиленовой группы) у атома углерода гидроксиэтильного фрагмента не приводит к внутримолекулярной переэтерификации и образованию семичленных циклов.
Исследовано влияние полярности растворителя на направление обратимой перегруппировки 5-метил-1,2,3-тиадиазол-4-карботиоамидов в 5-амино-4- тиоацетил-1,2,3-тиадиазол. Установлено, что равновесие сдвинуто в сторону карботиоамидов, полярные растворители увеличивают долю тиокетона.
В результате биологических испытаний синтезированных веществ подтверждена целесообразность поиска новых биологически активных соединений в ряду 1,2,3-тиадиазолов.
Практическая значимость. Предложены простые методики синтеза недоступных ранее 1,2,3-тиадиазолов и 1,2,3-триазолов, среди которых обнаружены вещества, обладающие фунгицидной активностью на уровне используемых в настоящее время в сельском хозяйстве препаратов.
На основе проведенного количественного анализа структура - фунгицидная активность для синтезированных 1,2,3-тиадиазолов и 1,2,3-триазолов составлены уравнения QSAR для следующих штаммов грибов: Verticilium dahliae - вертициллезный вилт хлопчатника, Fusarium oxysporum cucumerinum- корневая гниль огурцов, Gibberella zeae- фузариоз колоса пшеницы. В результате установлено, что у 1,2,3-тиадиазолов за фунгицидную активность отвечают топологические дескрипторы, в то время как у 1,2,3-триазолов основную роль играют электронные дескрипторы.
В результате работы выявлено два тиадиазола, которые являются актива-торами СПУ на уровне известных препаратов при низких концентрациях.
На основе 1,2,3-тиадиазол-4-карбальдегида разработаны методы синтеза: нитронилнитроксильных радикалов, интересных с точки зрения магнитных и оптических свойств; а также бензо-15-краунов-5, содержащих 1,2,3- триазольный цикл с тиокарбамоильной группой, которые, как было показано, могут выступать в качестве экстрагентов а-аминокислот.
Апробация работы. Основные материалы диссертации опубликованы в 4 статьях в ведущих научных журналах, а также в 6 статьях в научных сборниках. Результаты работы доложены на 15 конференциях: Scientific Advances in Chemistry: Heterocycles, Catalysis and Polymers as Driving Forces - 7th International Seminar (Ekaterinburg, Russia 2004), Всероссийском смотре- конкурсе «Эврика-2005» (Новочеркасск, 2005); 20th International Congress Heterocyclic chemistry (Palermo, Italia, 2005); XV, XVI, XVIII и XIX Российских молодежных научных конференциях «Проблемы теоретической и экспериментальной химии» (Екатеринбург, 2005, 2006, 2008 и 2009); VIII, IX, Х, XI и XII Молодежных школах-конференциях по органической химии (Казань 2005, Москва 2006, Уфа, 2007, Екатеринбург 2008, Суздаль 2009); 2nd International Symposium on Macrocyclic and Supramolecular Chemistry, Salice Terme (Pavia, Italy, 2007); XXIIIrd European Colloquium on Heterocyclic Chemistry (Antwerpen, Belgium, 2008); XVI Уральской международной конференции молодых ученых по приоритетным направлениям развития науки и техники (Екатеринбург, 2009).
Структура и объем диссертации: диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов, списка используемой литературы, включающего 200 наименований, трех приложений, изложена на 159 страницах.
1. В ряду 1,2,3-тиадиазолов обнаружена новая трансформация с участием четырех атомов боковой цепи и потерей молекулы азота, приводящая к образованию производных фурана, содержащих тиоамидную группу, предложен механизм этой трансформации.
2. Впервые синтезирована гетероциклическая система 5,6-дигидро- [1,2,3]тиадиазоло[5,4-е][1,4]оксазепин-8(4Н)-она внутримолекулярной циклизацией эфиров 5-гидроксиэтиламино-1,2,3-тиадиазол-4-карбоновой кислоты. Установлено, что наличие заместителя (метильной, хлорметиленовой группы) у атома углерода гидроксиэтильного фрагмента не приводит к внутримолекуляр¬ной переэтерификации и образованию семичленных циклов.
3. Для получения новых 4-ацетил-1,2,3-тиадиазолов изучена обратимая пере-группировка 5-метил-1,2,3-тиадиазол-4-карботиоамидов в 5-амино-4- тиоацетил-1,2,3-тиадиазол. Показано, что равновесие сдвинуто в сторону карботиоамидов, полярные растворители увеличивают долю тиокетона.
4. Разработаны новые доступные методики получения неописанных ранее 1,2,3- тиадиазолов и 1,2,3-триазолов, среди которых обнаружены вещества, обладающие фунгицидной активностью.
5. Выявлено два тиадиазола, которые являются активаторами системной приобретенной устойчивости растений на уровне известных препаратов при низких концентрациях.
6. В результате биологических испытаний синтезированных веществ подтверждена целесообразность поиска новых биологически активных соединений в ряду 1,2,3-тиадиазолов.
7. На основе 1,2,3-тиадиазол-4-карбальдегида разработаны методы синтеза: нитронилнитроксильных радикалов, интересных с точки зрения магнитных и оптических свойств; а также бензо-15-краунов-5, содержащих 1,2,3- триазольный цикл с тиокарбамоильной группой, которые, как было показано, могут выступать в качестве экстрагентов а-аминокислот.
2. Впервые синтезирована гетероциклическая система 5,6-дигидро- [1,2,3]тиадиазоло[5,4-е][1,4]оксазепин-8(4Н)-она внутримолекулярной циклизацией эфиров 5-гидроксиэтиламино-1,2,3-тиадиазол-4-карбоновой кислоты. Установлено, что наличие заместителя (метильной, хлорметиленовой группы) у атома углерода гидроксиэтильного фрагмента не приводит к внутримолекуляр¬ной переэтерификации и образованию семичленных циклов.
3. Для получения новых 4-ацетил-1,2,3-тиадиазолов изучена обратимая пере-группировка 5-метил-1,2,3-тиадиазол-4-карботиоамидов в 5-амино-4- тиоацетил-1,2,3-тиадиазол. Показано, что равновесие сдвинуто в сторону карботиоамидов, полярные растворители увеличивают долю тиокетона.
4. Разработаны новые доступные методики получения неописанных ранее 1,2,3- тиадиазолов и 1,2,3-триазолов, среди которых обнаружены вещества, обладающие фунгицидной активностью.
5. Выявлено два тиадиазола, которые являются активаторами системной приобретенной устойчивости растений на уровне известных препаратов при низких концентрациях.
6. В результате биологических испытаний синтезированных веществ подтверждена целесообразность поиска новых биологически активных соединений в ряду 1,2,3-тиадиазолов.
7. На основе 1,2,3-тиадиазол-4-карбальдегида разработаны методы синтеза: нитронилнитроксильных радикалов, интересных с точки зрения магнитных и оптических свойств; а также бензо-15-краунов-5, содержащих 1,2,3- триазольный цикл с тиокарбамоильной группой, которые, как было показано, могут выступать в качестве экстрагентов а-аминокислот.