Тип работы:
 Предмет:
 Язык работы:


КОМБИНАЦИЯ РЕАКЦИЙ НУКЛЕОФИЛЬНОГО АРОМАТИЧЕСКОГО ЗАМЕЩЕНИЯ ВОДОРОДА (8№) И КРОСС-СОЧЕТАНИЯ ПО СУЗУКИ ДЛЯ МОДИФИКАЦИИ ПИРИМИДИНОВ

Работа №103422

Тип работы

Диссертация

Предмет

химия

Объем работы181
Год сдачи2017
Стоимость770 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
71
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение 4
Глава 1. Синтез и свойства (гет)арилзамещённых пиримидинов_(Обзор литературы) 10
1.1. Современные методы синтеза (гет)арилзамещённых пиримидинов 10
1.1.1. Металл-катализируемые процессы 10
1.1.1.1. Реакции кросс-сочетания 11
1.1.1.2. Металл-катализируемые реакции С-Н-активации 22
1.1.2. Нуклеофильное ароматическое замещение водорода 23
1.2. Свойства (гет)арилзамещённых пиримидинов 31
1.2.1. Биологическая активность 31
1.2.2. Флуоресцентные и электрохимические свойства 34
Глава 2. Синтез моно- и поли(гет)арилзамещённых пиримидинов, исследование их биологической и фотофизической активности, а также химических превращений в другие классы органических соединений (Обсуждение результатов) 51
2.1. Функционализация пиримидинового кольца в реакциях нуклеофильного
ароматического замещения водорода и металл-катализируемых процессах 51
2.1.1. Синтез моно- и дитиенилзамещённых пиримидинов в 8мН-реакциях
и палладий катализируемых реакциях кросс-сочетания 51
2.1.2. Получение 5-(гет)арил-4-(пиррол-2-ил)- и 4-(индол-2-ил)замещённых
пиримидинов комбинацией 8мН -реакций и кросс-сочетания по Сузуки 65
2.1.3. (Гет)арилирование 5-бром-2-морфолино- и 5-бром-2-
тиоморфолинопиримидинов в 8мН-реакциях и кросс-сочетании по Сузуки 71
2.2. Реакционная способность полученных 4,5-дитиенилзамещённых пиримидинов
в реакциях фотоциклизации 78
2.3. Синтез красителей-сенсибилизаторов для солнечных батарей комбинацией
8мН -реакций и кросс-сочетания по Сузуки 82
2.4. Комплексообразущие свойства 4-(2-тиенил)замещённых пиримидинов 84
2.5. Исследование противотуберкулёзной активности С(4) и/или С(5) моно-
и ди(гет)арилзамещённых пиримидинов 88
2.6. Исследование фотофизических и электрохимических свойств
полученных соединений 95
2.6.1. 4- и 5-(Гет)арилпиримидины, содержащие фрагменты [2,2’]битиофена
и 2-фенилтиофена 96
2.6.2. Дитиенохиназолины и [1]бензотиенотиенохиназолины 99
2.6.3. Светосенсибилизирующие красители на основе пиримидина 102
Глава 3. Экспериментальная часть 111
Заключение 146
Список сокращений и условных обозначений 150
Список литературы 150

Актуальность темы исследования
Определение ключевой роли пиримидиновых оснований в зашифровке генетической информации, а также широкий спектр биологической активности природных пиримидинов сформировали устойчивый интерес к исследованию и применению этой группы соединений. На основе природных пиримидин-содержащих антибиотиков и синтетических производных был создан ряд фармацевтических препаратов, обладающих противораковой (фторафур), противовирусной (азидотимидин), антибактериальной, фунгицидной и другими видами активности [1]. Значительные успехи были достигнуты в разработке гербицидов и инсектицидов, хорошо зарекомендовавших себя в сельскохозяйственной практике [2].
Долгое время развитие химии (гет)арилзамещённых пиримидинов было связано с разработкой и определением синтетических возможностей методов прямого (гет)арилирования [3]. За последние 15 лет (гет)арилзамещённые пиримидины стали применяться в таких сферах практической деятельности как органическая электроника и медицина. Пиримидин-содержащие (гет)арены, иридиевые органометаллические комплексы на их основе, а также диариламинопроизводные пиримидина, обладающие люминесцентными и полупроводниковыми свойствами, применяются в создании органических светоизлучающих диодов (ОСИД) [4-32]. Описано получение цветосенсибилизирующих красителей для солнечных батарей, в структуре которых пиримидиновый цикл выступает в роли акцепторной части молекулы [33,34]. Благодаря комплексообразующей способности атомов азота, замещённые флуорофорными группами пиримидины также являются основой сенсоров, селективно реагирующих на присутствие в растворе ионов некоторых металлов [35,36]. Известные (гет)арилзамещённые пиримидины обладают различными видами биологической активности, а эффективность действия отдельных представителей этого ряда соединений обуславливает интерес к определению возможности их использования в качестве лекарственных препаратов [37-70]. Благодаря свойствам известных (гет)арилзамещённых пиримидинов, сформировался устойчивый интерес к целевому синтезу новых представителей этого класса соединений и исследованию их свойств. Несмотря на широкие синтетические возможности современной органической химии и разнообразие исходных субстратов, в литературе 4,5- ди(гет)арилзамещённые производные мало описаны по сравнению с другими (гет)арилпиримидинами, в связи с чем и возник интерес к эффективной стратегии их синтеза и последующему исследованию свойств.


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!
ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ
КУРСОВЫЕ СТАТЬИ ВКР

В ходе работы была исследована реакционная способность пиримидина, 5- бромпиримидина и 5-(гет)арилзамещённых пиримидинов в 8Н-реакциях. Установлено, что метод проведения 8Н-процессов в условиях кислотной активации субстрата является хорошей альтернативой методу активации нуклеофила действием литирующих агентов и эффективен для получения широкого ряда 4-(гет)арил-, 4-(гет)арил-5-бром- и 4,5-ди(гет)арилзамещённых пиримидинов. На примере рнеакции (гет)арилирования 2-(тио)морфолинопиримидинов и 4- (гет)арилпиримидинов показано, что её применение ограничено в случае использования пиримидиновых субстратов, содержащие электронодонорные заместители в положениях С(2) и С(4).
Вовлечение 5-бромпиримидина и его 4-(гет)арилзамещённых производных в реакции кросс-сочетания по Сузуки позволило получить широкий ряд 5-(гет)арилзамещённых пиримидинов. Проведение реакций в условиях микроволновой активации обеспечило высокую скорость протекания процессов (15-30 минут) без потери в выходе целевых продуктов.
Комбинацией двух описанных методов (гет)арилирования проведена функционализация пиримидина и 5-бромпиримидина, в результате чего получен широкий ряд новых 4-(гет)арил- и 4,5-ди(гет)арилзамещённых пиримидинов. Данная синтетическая стратегия может быть использована также для получения новых 2,4,5- и 4,5,6-три(гет)арилзамещённых пиримидинов.
Трансформация 4,5-ди(тиенил)замещённых пиримидинов в неописанные ранее дитиенохиназолины и [1]бензотиенотиенохиназолины в ходе окислительной фотоциклизации позволила получить новые полициклические системы на основе 4,5-ди(гет)арилзамещённых, а также 4,5,6-три(гет)арилзамещённых пиримидинов.
На основании квантово-химических расчётов, а также исследования фотофизических и электрохимических свойств 4-(2-тиенил)- и 5-(2-тиенил)пиримидинов был проведён целенаправленный синтез новых пуш-пульных систем, содержащих фрагменты трифениламина или карбазола в качестве донорных групп и тиенильные и/или фениленовые п-линкеры. Расчёты основных энергетических параметров полученных соединений, а также впервые показанная возможность использования пиримидина в роли нетрадиционной якорной группы, дают основания для применения их в качестве красителей-сенсибилизаторов в солнечных батареях.
Исследована комплексообразующая способность 4-(2-тиенил)пиримидинов как монодентатных и хелатирующих лигандов в реакциях комплексообразования для получения новых комплексных соединений.
Выявленные туберкулостатические свойства тиофенсодержащих пиримидинов указывает на перспективу дальнейших исследований их биологической активности, а также модификацию полученных структур с целью разработки новых лекарственных препаратов.
Таким образом, поставленные в работе цели были достигнуты и полученные результаты позволили сделать следующие выводы:
1. Кислотная активация субстрата является эффективным методом проведения реакций нуклеофильного ароматического замещения водорода (^И) в пиримидине и его производных, замещённых по положению С(5).
2. Комбинация реакций нуклеофильного ароматического замещения водорода и кросс-сочетания по Сузуки является эффективной стратегия синтеза С(4) и/или С(5) моно- и ди(гет)арилзамещённых пиримидинов.
3. В реакции окислительной фотоциклизации 4,5-ди(гет)арилзамещённые пиримидины трансформируются в полициклические системы, что показано на примере получения неописанных ранее дитиенохиназолинов и [1]бензотиенотиенохиназолинов.
4. 4-(Гет)арилзамещённые пиримидины, содержащие флуорофорные группы, могут быть использованы в качестве материалов для органической электроники, в частности, как красители-сенсибилизаторы для солнечных батарей.
5. Получение новых производных пиримидина на основе С(4) и/или С(5) моно- и ди(тиенил)замещённых структур может стать перспективным направлением в поиске новых противотуберкулёзных агентов.
6. 4-(2-Тиенил)замещённые пиримидины обладают комплексообразующими свойствами, выступая в качестве монодентатных лигандов в реакциях с ионами Зб/-металлов и хелатирующих лигандов в реакциях циклопалладирования.
Перспективы дальнейшей разработки темы
Дальнейшая разработка темы работы может быть связана с модификацией пиримидиновых субстратов в 8мН-реакциях, протекающих под действием реактивов Гриньяра, а также палладий-катализируемых реакциях кросс-сочетания и прямой С-Н активации. Комбинация этих методов позволит получить новые С(4), С(5), С(6) или/и С(2) три- или тетра(гет)арилзамещённые производные пиримидина, исследование свойств которых представляет интерес для развития химии полизамещённых пиримидинов. 



1. Pozharskii, A.F. Heterocycles in Life and Society. The Second Edition / A.F. Pozharskii; A.T. Soldatenkov; A.R. Katritzky. - New York: Wiley, 2012. - 396 p.
2. Rewcastle, G. W. Pyrimidines and their Benzo Derivatives / G. W. Rewcastle // Comprehensive Heterocyclic Chemistry III / Eds. A. R. Katritzky, C. A. Ramsden,
E. F. V. Scriven, R. J. K. Taylor. - New York: Elsevier, 2008. - V. 8. - Ch. 8.02. - P. 117-272.
3. Brown, D. J. The Pyrimidines / D. J. Brown; with a chapter by R. F. Evansand sections by W. B. Cowden and M. D. Fenn. - Rev. ed. - New York [edc.]: John Wiley & Sons, 1994. (The Chemistry of Heterocyclic Compounds; V. 52). - ISBN 0-471-50656-7.
4. Wong, K.-T. Suzuki coupling approach for the synthesis of phenylene¬pyrimidine alternating oligomers for blue light-emitting materials / K.-T. Wong, T. S. Hung, Y. Lin, C.-C. Wu, G.-H. Lee, S.-M. Peng, C. H. Chou, Y. O. Su / Org. Lett. - 2002. - V. 4. - N. 4. - P. 513-516. DOI: 10.1021/ol017066z.
5. Wu, C. C. Highly bright blue organic light-emitting devices using
spirobifluorene-cored conjugated compounds / C. C. Wu, Y. T. Lin, H. H. Chiang, T. Y. Cho, C. W. Chen // Appl. Phys. Lett. - 2002. - V. 81. - No. 4. - P. 577-580. DOI:
10.1063/1.1493669.
6. Hughes, G. New pyrimidine- and fluorine-containing oligo(atylene)s: synthesis, crystal structures, optoelectronic properties and a theoretical study / G. Hughes, C. Wang, A. S. Batsanov, M. Fern, S. Frank, M. R. Bryce, I. F. Perepichka, A. P. Monkman, B. P. Lyons // Org. Biomol. Chem. - 2003. - V. 1. - I. 48. - P. 3069-3077. DOI: 10.1039/B305870K.
7. Son, K. S. Blue organic electrophosphorescence diodes using diarylamino-substituted heterocyclic compounds as Host Material / K. S. Son, M. Yahiro, T. Imai, H. Yoshizaki, C. Adachi // J. Photopol. Science and Technology. - 2007. - V. 20. - I. 1. - P. 47-51. DOI: 10.2494/photopolymer.20.47.
8. Son, K. S. Analyzing bipolar carrier transport characteristics of diarylamino-substituted heterocyclic compounds in organic light-emitting diodes by probing electrolumines-cence spectra / K. S. Son, M. Yahiro, T. Imai, H. Yoshizaki, C. Adachi // Chem. Mater. - 2008. - V. 20. - I. 13. - P. 4439-4446. DOI: 10.1021/cm8004985.
9. Ge, G. Polymer-based blue electrophosphorescent light-emitting diodes based on a new iridium(III) diazine complex / G. Ge, X. Yu, H. Guo, F. Wang, D. Zou // Synth. Metals - 2009. - V. 159. - I. 12. - P. 1178-1182. DOI: 10.1016/j.synthmet.2009.02.007.
10. Cai, C. High-efficiency red, green and blue phosphorescent homojunction organic light-emitting diodes based on bipolar host material / C. Cai, S.-J. Su, T. Chiba, H. Sasabe, Y.-J. Pu, K. Naayama, J. Kido // Org. Electron. - 2011. - V. 12. - I. 5. - P. 843¬850. DOI: 10.1016/j.orgel.2011.01.021.
11. Kozhevnikov, V. N. Highly Luminescent mixed-metal Pt(II)/Ir(III) complex: bis-cyclometalation of 4,6-diphenylpyrimidine as a Versatile route to rigid multimetallic assemblies / V. N. Kozhevnikov, M. C. Durrant, J. A. G. Williams // Inorg. Chem. - 2011. - V. 50. - I. 13. - P. 6304-6313. DOI: 10.1021/ic200706e.
12. Su, S.-J. RGB phosphorescent organic light-emitting diodes by using host materi-als with heterocyclic cores: effect of nitrogen atom orientations / S.-J. Su, C. Cai, J. Kido // Chem. Mater. - 2011. - V. 23. - I. 2. - P. 274-284. DOI: 10.1021/cm102975d.
13. Zhang, J.-P. Theoretical studies on structures and spectroscopic properties of highly efficient phosphorescent iridium(III) complexes with pyrazine and pyrimidine ligands / J.-P. Zhang, L. Jin, H.-X. Zhang, F.-Q. Bai // Synth. Metals - 2011. - V. 161. - I. 21-22. - P. 2492-2487. DOI: 10.1016/j.synthmet.2011.09.039.
14. Патент Японии WO2012/053627 A1. МПК7 С 09 F 15/00. Organometallic complex, light-emitting element, light-emitting device, electronic device and lighting device / Yamaguchi T., Shitagaki S., Ushikubo T., Seo S., Yamada Yu., Nowatari H. - № WO2011JP74243; заявл. 14.10.2011; опубл. 26.04.2012.
15. Патент Южной Кореи WO2012/121561 A1. МПК7 С 07 D 403/14. Novel or-ganic electroluminescent compounds and organic electroluminescent device using the same / Ahn H.-Ch., Yoon S.-K., Moon D.-H., Kim H.-S., Lee S.-H., Shin H.-N., Lee K.-J., Park K.-J., Kim N.-K., Cho Y.-J., Kwon H.-J., Kim B.-O. - № WO2012KR01712; заявл. 08.03.2012; опубл. 13.09.2012.
Определение ключевой роли пиримидиновых оснований в зашифровке генетической информации, а также широкий спектр биологической активности природных пиримидинов сформировали устойчивый интерес к исследованию и применению этой группы соединений. На основе природных пиримидин-содержащих антибиотиков и синтетических производных был создан ряд фармацевтических препаратов, обладающих противораковой (фторафур), противовирусной (азидотимидин), антибактериальной, фунгицидной и другими видами активности [1]. Значительные успехи были достигнуты в разработке гербицидов и инсектицидов, хорошо зарекомендовавших себя в сельскохозяйственной практике.

Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ
.