![Автореферат на тему: СИНТЕЗ И СВОЙСТВА 4H-ТИЕНО[3,2-С]ХРОМЕНОВ И 4,5-ДИГИДРОТИЕНО[3,2-С]ХИНОЛИНОВ](https://workspay.ru/tmpl/lite/images/logo.png){kind=logo}
СИНТЕЗ И СВОЙСТВА 4H-ТИЕНО[3,2-С]ХРОМЕНОВ И 4,5-ДИГИДРОТИЕНО[3,2-С]ХИНОЛИНОВ
|
Актуальность и степень разработанности темы исследования
Производные 4Н-тиено[3,2-с]хромена и тиено[3,2-с]хинолина привлекают внимание исследователей в первую очередь как вещества, обладающие биологической активностью. Среди них найдены соединения, проявляющие жаропонижающее, противовоспалительное, анальгетическое, мукорегулирующее свойства, обладающие диуретической, антипаркинсонической и противомалярийной активностями. Ярко выраженные флуоресцентные свойства позволяют использовать эти соединения для получения длинноволновых красителей, полупроводниковых материалов и фотохромных соединений.
В то же время известные методы получения производных 4Я-тиено[3,2-с]хромена и 4,5-дигидротиено[3,2-с]хинолина не всегда рациональны, а их свойства недостаточно изучены. Поэтому разработка эффективных методов получения и изучение свойств этих соединений является актуальной задачей.
Одним из эффективных путей построения 2-функционально замещенных 4Я-тиено[3,2-с]хроменов и 4,5-дигидротиено[3,2-с]хинолинов является палладий катализируемое внутримолекулярное арилирование 4-(арилоксиметил)- и 4-(ариламинометил)тиофен-2-карбальдегидов. Такой подход ранее был осуществлен лишь на единичных примерах и систематически не был изучен.
Работа выполнена при поддержке Государственного задания "Новые методы синтеза, изучение свойств и областей практического использования карбо- и гетероциклических систем" № 3.15497/2011, грантов РФФИ № 12-03-98013 р-сибирь и «Молодые учёные ОмГУ» (проект МУ-4/2014).
Цель работы: разработка методов синтеза 2-функционально замещенных производных 4.Н-тиено[3,2-с]хромена и 4,5-дигидротиено[3,2-с]хинолина, основанных на внутримолекулярном арилировании 4-(арилоксиметил)- и 4-(ариламинометил)тиофен-2-карбальдегидов, а также изучение свойств этих соединений.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: разработать метод получения исходных 4-(арилоксиметил)- и 4-(ариламинометил)тиофен-2-карбальдегидов; исследовать влияние строения 4-(арилоксиметил)- и 4-(ариламинометил)тиофен-2-карбальдегидов и условий реакции на выход продуктов циклизации; исследовать превращения производных 4Я-тиено[3,2-с]хромена и 4,5-дигидротиено[3,2-с]хинолина в реакциях, протекающих по углеводородному скелету и функциональным группам; изучить спектры поглощения и люминесценции в УФ- и видимой областях производных 4Я-тиено[3,2-с]хромена и 4,5-дигидротиено[3,2-с]хинолина и влияние на них строения этих соединений.
Научная новизна. Разработан способ получения 4Я-тиено[3,2-с]хромен-2- карбальдегидов, основанный на палладий катализируемой циклизации ранее неизвестных 4-(арилоксиметил)-5-йодтиофен-2-карбальдегидов.
Впервые показана возможность получения 4.Н-тиено[3,2-с]хромен- 2-карбальдегидов фотохимической циклизацией 4-(арилоксиметил)тиофен- 2-карбальдегидов, содержащих атом йода в положении С(5) тиофенового цикла или С(2) бензольного фрагмента.
Установлено, что внутримолекулярная циклизация 4-[(2-йодфенил)- аминометил]тиофен-2-карбальдегидов протекает в условиях как гомогенного, так и гетерогенного катализа палладием и приводит к образованию 4,5-дигидро- тиено[3,2-с]хинолинов-2-карбальдегидов с высокими выходами.
Найдено, что 2-функционально замещенные 4/-тиено[3,2-с]хромены при взаимодействии с 2,3-дихлор-5,6-дициано-1,4-бензохиноном в присутствии спирта подвергаются окислению по метиленовой группе с образованием 4-алкокси-4//- тиено[3,2-с]хроменов. Исследованы свойства этих соединений в реакциях с нуклеофилами.
Выявлены закономерности влияния структуры 2-функционально замещенных 4/-тиено[3,2-с]хроменов и 4,5-дигидротиено[3,2-с]хинолинов на их электронные спектры. В ряду полученных соединений найдены новые люминофоры с высоким квантовым выходом и аномально большим Стоксовым сдвигом.
Теоретическая и практическая значимость работы. В результате биологического исследования установлено, что 4-метокси-4/-тиено[3,2-с]хромен-2- карбальдегид проявляет высокую противоязвенную активность.
На основе синтезированных 4/-тиено[3,2-с]хромен-2-карбоновых кислот были получены органические полупроводники - 2,5-ди-4/-тиено[3,2-с]хромен-2-ил-1,3,4- оксадиазолы и 2,5-бис(8’-метоксиспиро [циклогексан-1,4’-тиено [3,2-с]хромен]-2 ’ -ил)- 1,3,4-тиадиазол, представляющие интерес как активные материалы светодиодов.
2-Функционально замещенные 4/-тиено[3,2-с]хромены и 4,5-дигидро- тиено[3,2-с]хинолины с высоким квантовым выходом флуоресценции могут найти применение в качестве люминесцентных зондов.
Методология и методы исследования. При выполнении диссертационной работы использовали методы классической синтетической органической химии и современные инструментальные методы исследования (спектроскопия ЯМР, ЭПР, хромато-масс-спектрометрия, ИК-, УФ-спектроскопия) для характеристики полученных соединений и подтверждения их строения.
Положения, выносимые на защиту:
- способ получения 4/-тиено[3,2-с]хромен-2-карбальдегидов, основанный на палладий катализируемой циклизации ранее неизвестных 4-(арилоксиметил)-5- йодтиофен-2-карбальдегидов, а также на фотохимической циклизации 4-(арилоксиметил)тиофен-2-карбальдегидов, содержащих атом йода в положении С(5) тиофенового цикла или С(2) бензольного фрагмента;
- способ получения 4,5-дигидротиено[3,2-с]хинолин-2-карбальдегидов,
основанный на палладий катализируемой циклизации 4-[(2-йод- фенил)аминометил]тиофен-2-карбальдегидов;
- способ получения новых 4-замещенных производных 4/-тиено[3,2-с]хроменов и их химические превращения при взаимодействии с нуклеофилами;
- общие закономерности и специфические особенности влияния структуры 2-функционально замещенных производных 4/-тиено[3,2-с]хроменов и 4,5- дигидротиено[3,2-с]хинолинов на их спектры поглощения и люминесценции в УФ- и видимой областях.
Личный вклад автора состоял в сборе, систематизации и анализе литературных данных о способах получения и свойствах 4/-тиено[3,2-с]хроменов, 4/-тиено[3,2-с]тиохроменов, тиено[3,2-с]хинолинов и 4,5-дигидро-тиено[3,2-с]хинолинов. Автор принимал непосредственное участие в планировании и проведении экспериментов, в обсуждении и обобщении полученных результатов, написании научных статей.
Степень достоверности и апробация результатов. Материалы диссертации представлены на всероссийских и международных конференциях: Всероссийской научной молодежной школе-конференции «Химия под знаком СИГМА: исследования, инновации, технологии» (Омск, 2010), III Международной конференции «Химия гетероциклических соединений» (Москва, 2010), II Международной научной конференции «Новые направления в химии гетероциклических соединений» (Железноводск, 2011), IV Всероссийской научно-технической конференции «Россия молодая: передовые технологии - в промышленность» (Омск, 2011), XXXVI Международной научной конференции с элементами научной школы для молодежи «Молодежь третьего тысячелетия» (Омск, 2012), Всероссийской молодежной научной конференции «Актуальные проблемы органической химии» (Новосибирск, 2012), III Международной научной конференции «Новые направления в химии гетероциклических соединений» (Пятигорск, 2013), Уральском научном форуме «Современные проблемы органической химии» (Екатеринбург, 2014), IV Международной конференции "Техническая химия. От теории к практике" (Пермь, 2014), Молодёжной школе-конференции «Актуальные проблемы органической химии - 2015» (Шерегеш, 2015).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 статьи в рецензируемых научных журналах, определенных ВАК, 10 тезисов докладов в материалах конференций, получен 1 патент РФ на изобретение.
Структура и объём диссертации. Диссертационная работа изложена на 166 страницах машинописного текста и состоит из введения, литературного обзора, обсуждения результатов, экспериментальной части, заключения и приложения. Работа содержит 172 ссылки на литературные источники, 11 рисунков, 115 схем, 15 таблиц
Производные 4Н-тиено[3,2-с]хромена и тиено[3,2-с]хинолина привлекают внимание исследователей в первую очередь как вещества, обладающие биологической активностью. Среди них найдены соединения, проявляющие жаропонижающее, противовоспалительное, анальгетическое, мукорегулирующее свойства, обладающие диуретической, антипаркинсонической и противомалярийной активностями. Ярко выраженные флуоресцентные свойства позволяют использовать эти соединения для получения длинноволновых красителей, полупроводниковых материалов и фотохромных соединений.
В то же время известные методы получения производных 4Я-тиено[3,2-с]хромена и 4,5-дигидротиено[3,2-с]хинолина не всегда рациональны, а их свойства недостаточно изучены. Поэтому разработка эффективных методов получения и изучение свойств этих соединений является актуальной задачей.
Одним из эффективных путей построения 2-функционально замещенных 4Я-тиено[3,2-с]хроменов и 4,5-дигидротиено[3,2-с]хинолинов является палладий катализируемое внутримолекулярное арилирование 4-(арилоксиметил)- и 4-(ариламинометил)тиофен-2-карбальдегидов. Такой подход ранее был осуществлен лишь на единичных примерах и систематически не был изучен.
Работа выполнена при поддержке Государственного задания "Новые методы синтеза, изучение свойств и областей практического использования карбо- и гетероциклических систем" № 3.15497/2011, грантов РФФИ № 12-03-98013 р-сибирь и «Молодые учёные ОмГУ» (проект МУ-4/2014).
Цель работы: разработка методов синтеза 2-функционально замещенных производных 4.Н-тиено[3,2-с]хромена и 4,5-дигидротиено[3,2-с]хинолина, основанных на внутримолекулярном арилировании 4-(арилоксиметил)- и 4-(ариламинометил)тиофен-2-карбальдегидов, а также изучение свойств этих соединений.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: разработать метод получения исходных 4-(арилоксиметил)- и 4-(ариламинометил)тиофен-2-карбальдегидов; исследовать влияние строения 4-(арилоксиметил)- и 4-(ариламинометил)тиофен-2-карбальдегидов и условий реакции на выход продуктов циклизации; исследовать превращения производных 4Я-тиено[3,2-с]хромена и 4,5-дигидротиено[3,2-с]хинолина в реакциях, протекающих по углеводородному скелету и функциональным группам; изучить спектры поглощения и люминесценции в УФ- и видимой областях производных 4Я-тиено[3,2-с]хромена и 4,5-дигидротиено[3,2-с]хинолина и влияние на них строения этих соединений.
Научная новизна. Разработан способ получения 4Я-тиено[3,2-с]хромен-2- карбальдегидов, основанный на палладий катализируемой циклизации ранее неизвестных 4-(арилоксиметил)-5-йодтиофен-2-карбальдегидов.
Впервые показана возможность получения 4.Н-тиено[3,2-с]хромен- 2-карбальдегидов фотохимической циклизацией 4-(арилоксиметил)тиофен- 2-карбальдегидов, содержащих атом йода в положении С(5) тиофенового цикла или С(2) бензольного фрагмента.
Установлено, что внутримолекулярная циклизация 4-[(2-йодфенил)- аминометил]тиофен-2-карбальдегидов протекает в условиях как гомогенного, так и гетерогенного катализа палладием и приводит к образованию 4,5-дигидро- тиено[3,2-с]хинолинов-2-карбальдегидов с высокими выходами.
Найдено, что 2-функционально замещенные 4/-тиено[3,2-с]хромены при взаимодействии с 2,3-дихлор-5,6-дициано-1,4-бензохиноном в присутствии спирта подвергаются окислению по метиленовой группе с образованием 4-алкокси-4//- тиено[3,2-с]хроменов. Исследованы свойства этих соединений в реакциях с нуклеофилами.
Выявлены закономерности влияния структуры 2-функционально замещенных 4/-тиено[3,2-с]хроменов и 4,5-дигидротиено[3,2-с]хинолинов на их электронные спектры. В ряду полученных соединений найдены новые люминофоры с высоким квантовым выходом и аномально большим Стоксовым сдвигом.
Теоретическая и практическая значимость работы. В результате биологического исследования установлено, что 4-метокси-4/-тиено[3,2-с]хромен-2- карбальдегид проявляет высокую противоязвенную активность.
На основе синтезированных 4/-тиено[3,2-с]хромен-2-карбоновых кислот были получены органические полупроводники - 2,5-ди-4/-тиено[3,2-с]хромен-2-ил-1,3,4- оксадиазолы и 2,5-бис(8’-метоксиспиро [циклогексан-1,4’-тиено [3,2-с]хромен]-2 ’ -ил)- 1,3,4-тиадиазол, представляющие интерес как активные материалы светодиодов.
2-Функционально замещенные 4/-тиено[3,2-с]хромены и 4,5-дигидро- тиено[3,2-с]хинолины с высоким квантовым выходом флуоресценции могут найти применение в качестве люминесцентных зондов.
Методология и методы исследования. При выполнении диссертационной работы использовали методы классической синтетической органической химии и современные инструментальные методы исследования (спектроскопия ЯМР, ЭПР, хромато-масс-спектрометрия, ИК-, УФ-спектроскопия) для характеристики полученных соединений и подтверждения их строения.
Положения, выносимые на защиту:
- способ получения 4/-тиено[3,2-с]хромен-2-карбальдегидов, основанный на палладий катализируемой циклизации ранее неизвестных 4-(арилоксиметил)-5- йодтиофен-2-карбальдегидов, а также на фотохимической циклизации 4-(арилоксиметил)тиофен-2-карбальдегидов, содержащих атом йода в положении С(5) тиофенового цикла или С(2) бензольного фрагмента;
- способ получения 4,5-дигидротиено[3,2-с]хинолин-2-карбальдегидов,
основанный на палладий катализируемой циклизации 4-[(2-йод- фенил)аминометил]тиофен-2-карбальдегидов;
- способ получения новых 4-замещенных производных 4/-тиено[3,2-с]хроменов и их химические превращения при взаимодействии с нуклеофилами;
- общие закономерности и специфические особенности влияния структуры 2-функционально замещенных производных 4/-тиено[3,2-с]хроменов и 4,5- дигидротиено[3,2-с]хинолинов на их спектры поглощения и люминесценции в УФ- и видимой областях.
Личный вклад автора состоял в сборе, систематизации и анализе литературных данных о способах получения и свойствах 4/-тиено[3,2-с]хроменов, 4/-тиено[3,2-с]тиохроменов, тиено[3,2-с]хинолинов и 4,5-дигидро-тиено[3,2-с]хинолинов. Автор принимал непосредственное участие в планировании и проведении экспериментов, в обсуждении и обобщении полученных результатов, написании научных статей.
Степень достоверности и апробация результатов. Материалы диссертации представлены на всероссийских и международных конференциях: Всероссийской научной молодежной школе-конференции «Химия под знаком СИГМА: исследования, инновации, технологии» (Омск, 2010), III Международной конференции «Химия гетероциклических соединений» (Москва, 2010), II Международной научной конференции «Новые направления в химии гетероциклических соединений» (Железноводск, 2011), IV Всероссийской научно-технической конференции «Россия молодая: передовые технологии - в промышленность» (Омск, 2011), XXXVI Международной научной конференции с элементами научной школы для молодежи «Молодежь третьего тысячелетия» (Омск, 2012), Всероссийской молодежной научной конференции «Актуальные проблемы органической химии» (Новосибирск, 2012), III Международной научной конференции «Новые направления в химии гетероциклических соединений» (Пятигорск, 2013), Уральском научном форуме «Современные проблемы органической химии» (Екатеринбург, 2014), IV Международной конференции "Техническая химия. От теории к практике" (Пермь, 2014), Молодёжной школе-конференции «Актуальные проблемы органической химии - 2015» (Шерегеш, 2015).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 статьи в рецензируемых научных журналах, определенных ВАК, 10 тезисов докладов в материалах конференций, получен 1 патент РФ на изобретение.
Структура и объём диссертации. Диссертационная работа изложена на 166 страницах машинописного текста и состоит из введения, литературного обзора, обсуждения результатов, экспериментальной части, заключения и приложения. Работа содержит 172 ссылки на литературные источники, 11 рисунков, 115 схем, 15 таблиц
Таким образом, на основе доступных соединений был разработан простой способ получения 2-формилзамещенных 4Я-тиено[3,2-с]хроменов и 4.5- дигидротиено[3,2-с]хинолинов, изучены их химические свойства. Установлены общие закономерности и специфические особенности влияния структуры 2-функционально замещенных производных 4Я-тиено[3,2-с]хроменов и 4.5- дигидротиено[3,2-с]хинолинов на спектральные характеристики. В ряду этих соединений выявлены вещества, представляющие интерес с практической точки зрения.
Выводы
1. Реакцией 4-хлорметилтиофен-2-карбальдегида или его йодированного
производного с фенолами или А-тозил-, А-алкоксикарбонил-, А-ацетилзамещенными анилинами был осуществлен синтез ранее неизвестных 4-(арилоксиметил)- и 4-(ариламинометил)тиофен-2-карбальдегидов.
2. Разработаны методы получения 4Я-тиено[3,2-с]хромен-2-карбальдегидов и
4.5- дигидротиено[3,2-с]хинолин-2-карбальдегидов, основанные на палладий
катализируемом внутримолекулярном арилировании йод(бром)производных 4-(арилоксиметил)- и 4-(ариламинометил)тиофен-2-карбальдегидов. Найдены условия, позволяющие получать производные 4,5-дигидро-тиено[3,2-с]хинолин-2-карбальдегидов в условиях гетерогенного катализа с использованием в качестве катализатора Рб/С.
3. Установлено, что фотохимическая циклизация 4-(арилоксиметил)-
2-карбальдегидов, содержащих атом йода либо в положении С(5) тиофенового цикла, либо в положении С(2) бензольного фрагмента, приводит к образованию 4Я-тиено [3,2-с]хромен-2-карбальдегидов.
4. Изучены превращения 4Я-тиено[3,2-с]хроменов и 4,5-дигидро-тиено[3,2-с]хинолинов по функциональным группам. Найдены условия, позволяющие удалять защитную группу у атома азота в А-замещенных 4.5- дигидротиено[3,2-с]хинолинах. Впервые установлено, что 4Я-тиено[3,2-с]хромены подвергаются окислению 2,3-дихлор-5,6-дициано-1,4- бензохиноном в спирте по метиленовому мостику с образованием 4-алкоксипроизводных. Изучено замещение алкоксигруппы в 4-алкокси- 4Я-тиено[3,2-с]хроменах на различные нуклеофилы.
5. Выявлены общие закономерности и специфические особенности влияния структуры 2-функционально замещенных производных 4Я-тиено[3,2-с]хро- менов и 4,5-дигидротиено[3,2-с]хинолинов на их спектры поглощения и люминесценции в УФ- и видимой областях
6. На основе 4Я-тиено[3,2-с]хромен-2-карбоновых кислот разработан способ
получения 2,5-бис(4Я-тиено[3,2-с]хромен-2-ил)-1,3,4-оксадиазолов и
2.5- бис(8’-метоксиспиро [циклогексан-1,4’-тиено [3,2-с]хромен]-2 ’ -ил)-1,3,4-тиа-
диазола, представляющих интерес в качестве органических полупроводников. Выявлена высокая противоязвенная активность 4-метокси-4Я-тиено[3,2-с]хромен-2-карбальдегида.
Выводы
1. Реакцией 4-хлорметилтиофен-2-карбальдегида или его йодированного
производного с фенолами или А-тозил-, А-алкоксикарбонил-, А-ацетилзамещенными анилинами был осуществлен синтез ранее неизвестных 4-(арилоксиметил)- и 4-(ариламинометил)тиофен-2-карбальдегидов.
2. Разработаны методы получения 4Я-тиено[3,2-с]хромен-2-карбальдегидов и
4.5- дигидротиено[3,2-с]хинолин-2-карбальдегидов, основанные на палладий
катализируемом внутримолекулярном арилировании йод(бром)производных 4-(арилоксиметил)- и 4-(ариламинометил)тиофен-2-карбальдегидов. Найдены условия, позволяющие получать производные 4,5-дигидро-тиено[3,2-с]хинолин-2-карбальдегидов в условиях гетерогенного катализа с использованием в качестве катализатора Рб/С.
3. Установлено, что фотохимическая циклизация 4-(арилоксиметил)-
2-карбальдегидов, содержащих атом йода либо в положении С(5) тиофенового цикла, либо в положении С(2) бензольного фрагмента, приводит к образованию 4Я-тиено [3,2-с]хромен-2-карбальдегидов.
4. Изучены превращения 4Я-тиено[3,2-с]хроменов и 4,5-дигидро-тиено[3,2-с]хинолинов по функциональным группам. Найдены условия, позволяющие удалять защитную группу у атома азота в А-замещенных 4.5- дигидротиено[3,2-с]хинолинах. Впервые установлено, что 4Я-тиено[3,2-с]хромены подвергаются окислению 2,3-дихлор-5,6-дициано-1,4- бензохиноном в спирте по метиленовому мостику с образованием 4-алкоксипроизводных. Изучено замещение алкоксигруппы в 4-алкокси- 4Я-тиено[3,2-с]хроменах на различные нуклеофилы.
5. Выявлены общие закономерности и специфические особенности влияния структуры 2-функционально замещенных производных 4Я-тиено[3,2-с]хро- менов и 4,5-дигидротиено[3,2-с]хинолинов на их спектры поглощения и люминесценции в УФ- и видимой областях
6. На основе 4Я-тиено[3,2-с]хромен-2-карбоновых кислот разработан способ
получения 2,5-бис(4Я-тиено[3,2-с]хромен-2-ил)-1,3,4-оксадиазолов и
2.5- бис(8’-метоксиспиро [циклогексан-1,4’-тиено [3,2-с]хромен]-2 ’ -ил)-1,3,4-тиа-
диазола, представляющих интерес в качестве органических полупроводников. Выявлена высокая противоязвенная активность 4-метокси-4Я-тиено[3,2-с]хромен-2-карбальдегида.
Подобные работы
- СИНТЕЗ И СВОЙСТВА 4H-ТИЕНО[3,2-С]ХРОМЕНОВ И 4,5-ДИГИДРОТИЕНО[3,2-С]ХИНОЛИНОВ
Диссертации (РГБ), химия. Язык работы: Русский. Цена: 4210 р. Год сдачи: 2016