Тема: Разработка научных основ технологии синтеза 2,5-дизамещенных фуранов на основе полиненасыщенных кетонов

Фураны - уникальный класс органических соединений, обладающим широким спектром проявляемых свойств, привлекающих огромное внимание исследователей из разных областей химии. Фурановые соединения и их гидрированные производные представляют значительный интерес в практической деятельности человека. В этой связи необходимо в первую очередь отметить высокую биологическую активность многих фурановых производных, которая обусловливает их распространение медицине, ветеринарии и агрохимии. С каждым годом все больше возрастает число научных публикаций, монографий и патентов, посвященных разработке способов синтеза, изучению физико-химических и биологических свойств производных этого важнейшего класса гетероциклических соединений.
В настоящее время известно много различных способов синтеза фурановых циклов из полиненасыщенных кетонов. Из литературных источников известно, что в качестве катализаторов при получении фуранового цикла из сопряженных ениновых кетонов, как правило, служат комплексные соединения металлов, что в свою очередь значительно повышает стоимость получения соответствующих продуктов, а также требует дополнительную очистку от остатков катализатора.
Конъюгированные ениноны, благодаря своей структуре, являются перспективными соединениями для изучения. Наличие двойной и тройной связи в сопряжении с карбонильной группой, открывает большие возможности для синтеза различных соединений на их основе. Не смотря на обилие работ, посвященных винилацетиленовым кетонам, данные соединения являются плохо изученным классом соединений.
Одним из наиболее перспективных направлений изучения винилацетиленовых кетонов, является синтез различных гетероциклов, которые потенциально могут проявлять различные виды биологической активности.
Нами впервые описан способ получения фуранового цикла в реакции тиилирования из полиненасыщенных кетонов с меркаптобензазолами. В описанном методе синтеза производных фурана из конъюгированных енинонов, в качестве катализатора использованы органические основания и меркаптобензазоляты калия.
Разработанный способ не требует использования дорогих катализаторов, реактивов и растворителей, или специальных условий для проведения реакции. Данные факты определяют важность и перспективность дальнейшего разностороннего изучения реакций, сопряженных енинонов.
Цель и задачи исследования.
Цель работы - всесторонне изучить образования фуранового цикла в реакции тиилирования сопряженных винилацетиленовых кетонов 2- меркаптобензазолами, оценить проявляемую биологическую активность данными соединениями, и разработать принципиальную технологическую схемы промышленного производства 2,5-дизамещенных фуранов, на основе сопряженных енинонов. Для выполнения заданной цели было необходимо выполнить следующий ряд задач:
- получить ряд исходных соединений: (Е)-1,5-дизамещенные пент-2- ен-4-ин-1-оны, 2-меркаптобензимидазол и соответствующие калиевые соли;
- изучить реакцию тиилирования сопряженных енинонов 2- меркаптобензазолами. Синтезировать систематический ряд 2,5- дизамещенных фуранов на основе реакции ениновых кетонов с 2 - меркаптобензазолами. Доказать структуру полученных соединений.
- изучить влияние различных катализаторов и условий проведения реакции;
- исследовать биологическую активность проявляемую полученными 2,5-дизамещенными фуранами.
- разработать принципиальную технологическую схему промышленного производства 2,5-дизамещенных фуранов на основе ениновых кетонов.
- произвести расчет материального баланса для предложенной принципиальной технологической схемы промышленного производства производных фурана, в расчете на 1 кг готового продукта.
Объект и предмет исследования.
В соответствии с поставленной целью, предметом настоящего исследования явилась реакция линейно-сопряженных ениноновых кетонов с различными меркаптобензазолами Предмет исследования.
Предметом исследования в настоящей работе явились 1,5- дизамещенные пент-2-ен-4-ин-1-оны, в реакции тиилирования 2- меркаптобензазолами, с получением продуктов их циклизации - 2,5-дизамещенных фуранов.
Новизна исследований.
Впервые показано, что сопряженные пентениноны в реакции нуклеофильного тиилирования меркаптобензазолами циклизуются с образованием соответствующих фурановых бензазолилсульфидов.
Показано, что полученные продукты обладают токсическими свойствами по отношению к рачкам дафний.
Установлено, что продукты циклизации 1,5-дизамещенных енинонов с 2-меркаптобензимидазолом обладают антиоксидантным эффектом.
Разработана принципиальная технологическая схема промышленного производства 2,5-дизамещенных фуранов.
Методы проведения исследования.
Поиск, и работа с литературными источниками по теме исследования. Проведена лабораторная работа с использованием современных методов синтеза и анализа исследуемых соединений.
Теоретическая, научная, практическая значимость полученных результатов.
Найден новый, препаративно доступный способ получения 2,5- дизамещенных фуранов на основе удобных, с точки зрения получения и введения различных заместителей, 1,5-диарилпент-2-ен-4-ин-1-онов.
Изучена биологическая активность, проявляемая некоторыми полученными продуктами.
Научная обоснованность и достоверность.
Научная достоверность полученных результатов и выводы работы обеспечены тщательным контролем условий проведения экспериментов, а также использованием современных физико-химических методов анализа структуры синтезированных соединений, включая спектроскопию ядерного магнитного резонанса и рентгеноструктурный анализ.
Научные положения и результаты исследования, выносимые на защиту.
На защиту выносятся следующие результаты:
- новый пример циклизации 1,5-дизамещенных пент-2-ен-4-ин-1-онов в функциональные производные фурана в реакции нуклеофильного тиилирования 2-меркаптобензазолами;
- физико-химические, спектроскопические характеристики, а также данные о биологической активности бензазолилфурфурилсульфидов;
- принципиальная технологическая схема производства 1,5-диарилпент-2-ен-4-ин-1-онов и 2-({[5-арилфуран-2-ил](фенил)метил}сульфанил)-1,3-бензазолов.
Апробация результатов диссертации
Основные результаты диссертационной работы докладывались на научно-практической конференции "Студенческие Дни науки" в ТГУ (Тольятти, 2015), XLII Самарской областной студенческой научной конференции (Самара, 2016 г.), зимней конференции молодых ученых по органической химии «WSOC-2016» (Москва, 2016 г.), IV всероссийской студенческой конференции с международным участием, посвященной 220- летию ФГБОУ ВО «Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена» (Санкт-Петербург, 2017 г.)
Опубликованость результатов
По материалам диссертации опубликовано 4 работы, в том числе статья в издании, рекомендованных ВАК.
Результаты работы представлены в виде научно-технического отчета к договору № 1321501 от 11.09.2015 г «Разработка способов синтеза потенциально биологически активных гетероциклов на основе 1,3- диоксацикланов и ениновых кетонов» между Федеральным государственным бюджетным образовательным учреждением высшего профессионального образования «Уфимский государственный нефтяной технический университет» и федеральным государственным бюджетным образовательным учреждением высшего образования «Тольяттинский государственный университет».
Личный вклад диссертанта
Проведена работа по поиску и анализу литературных данных по теме исследования. Представленные в работе данные получены непосредственно автором диссертации, или совместна с соавторами опубликованных работ. Автор принимал непосредственное участие при проведении лабораторных экспериментов, анализировал полученные результаты, производил расчеты и подводил итоги проведённых работ.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературных источников. Работа изложена на 92 страницах, содержит 31 схемы, 18 рисунка, 21 таблицу, библиографию из 51 наименований.

Купить

1. Найдена неописанная ранее в литературе циклизация 1,5 - дизамещенных пент-2-ен-4-ин-1-онов в производные фурана под действием 2-меркаптобензотиазола и 2-меркаптобензимидазола.
2. Методами ИК, ЯМР 1Н, 13С спектроскопии, а также методом рентгеноструктурного анализа для одного из продуктов, была установлена структура полученных нами соединений. Подтверждено, полученные нами продукты являются 2,5-дизамещенными фуранами.
3. Исследовано токсическое воздействие полученных продуктов на рачков дафний.
4. Выяснено, что 2,5-дизамещенные фураны, полученные на основе енинонов с 2-меркаптобензимидазолом обладают антиоксидантной активностью.
5. Разработана принципиальная технологическая схема промышленного производства производных фурана

Купить