Научные основы технологии синтеза фотоактивных никотинонитрилов

ВВЕДЕНИЕ
1.ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1Методы синтеза пиридинов
1.1.1Синтез пиридинов конденсацией альдегидов и кетонов с аммиаком
или его производными
1.1.2Синтез пиридинов конденсацией 1,5-дикарбонильных соединений с
аммиаком
1.1.3Синтез пиридинов реакцией Крёнке
1.1.4Синтез пиридинов другими реакциями конденсации
1.1.5Синтез пиридинов с применением реакции Михаэля
1.2Фотофизические свойства производных пиридина
1.2.1Основные фотофизические закономерности и свойства
шестичленных N-гетероциклических соединений
1.2.2Природа и свойства электронно-возбужденных состояний
органических молекул
1.2.3Структурные зависимости флуоресцентных свойств производных
никотинонитрила
2.РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
2.1Синтез 4- и 6-(1,2,3-триазол-4-ил)замещенных никотинонитрилов
2.2Фотофизические свойства производных никотинонитрила
2.2.1Исследование фотофизических свойств 4- и 6-(1,2,3-триазол-4-
ил)замещенных никотинонитрилов
2.2.2Изучение влияния растворителя и pH раствора на интенсивность
флуоресценции
3.РАСЧЕТНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
3.1Описание процесса
3.2Характеристика используемого сырья
3.3Расчет материального баланса
4.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ И ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Купить

Производные никотинонитрила обладают разнообразными ценными практическими свойствами. Этот класс используют при получении ряда цианиновых красителей, координационных соединений, хелатообразующих агентов, жидкокристаллических материалов, органических люминофоров, лазерных красителей, ингибиторов коррозии, в качестве исходных веществ или компонентов при производстве светоизлучающих полимерных материалов. Кроме того, производные никотинонитрилов - перспективные биологически активные вещества. Например, они проявляют высокую активность в отношении отдельных типов клеток нервной системы, в особенности дофаминергических нейронов; могут модулировать функциональное состояние митохондриальной дыхательной цепи, что приводит к изменению проницаемости транспортной системы, в первую очередь на проницаемые митохондриальные поры, способствовать возникновению отека митохондрий и последующему выделению митохондриального цитохрома. Таким образом, эти соединения могут быть использованы при лечении различных нейродегенеративных заболеваний. Среди производных никотинонитрила обнаружены также соединения с седативным и анальгетическим, противомикробным, антитромботическим, антибластомным и гипогликемическим действием, а также обладают гербицидной активностью.
На сегодняшний день существует множество способов получения замещенных производных пиридина, включая производные
никотинонитрила. Одним из наиболее эффективных способов образования связей углерод-углерод и углерод-гетероатом является реакция Михаэля. Универсальность этой реакции основывается, главным образом, на широком спектре используемых доноров и акцепторов Михаэля, высокой атомной эффективностью, регио- и стереоселективностью. Однако в литературе приведено мало данных по 1,2,3-триазолилзамещенным производным никотинонитрила. В связи с этим, синтез подобных соединений, содержащих пиридиновый и 1,2,3-триазольный фрагменты, является актуальной задачей.
Цель и задачи исследования.
Целью работы является синтез и скрининг на предмет флуоресценции 4- и 6-(1,2,3-триазол-4-ил)замещенных никотинонитрилов.
Для выполнения заданной цели необходимо решить следующие задачи:
-синтезировать систематический ряд 4 - и 6-(1,2,3-триазол-4- ил)замещенных никотинонитрилов;
-оптимизировать условия синтеза;
-доказать строение полученных соединений с применением современных физико-химических методов;
-изучить фотофизические свойства производных никотинонитрила, определить величины коэффициентов молярного поглощения, квантовых выходов, Стоксовых сдвигов между максимумами полос в спектрах поглощения и флуоресценции полученных продуктов, оценить влияние растворителя и pH раствора на интенсивность флуоресценции;
-разработать принципиальную технологическую схему производства фотоактивных никотинонитрилов и произвести расчет материального баланса реакторных узлов на 1 кг готовой продукции для предложенной схемы производства фотоактивных никотинонитрилов.
Объектом исследования.
Объектом исследования являются не описанные ранее 1,2,3- триазольные производные никотинонитрила, образующиеся в результате реакции присоединения малононитрила к 1,2,3-триазольным халконам по Михаэлю и последующей циклизацией.
Предмет исследования.


Предметом исследования в настоящей работе являются


флуоресцентные свойства 4- и 6-(1,2,3 -триазол-4-ил)замещенных
никотинонитрилов.
Научная новизна.
В работе впервые показано, что 1,2,3 -триазольные 1,3-диарилпроп-2- ен-1-оны вступают в реакцию Михаэля с малононитрилом в присутствии алкоголята натрия с соответствующим спиртом с образованием 2- алкоксиникотинонитрилов.
Изучено взаимодействие 1,2,3 -триазольных халконов с
малононитрилом в присутствии различных алкоголятов натрия.
Показано, что не описанные ранее 1,2,3-триазольные производные никотинонитрила обладают флуоресцентными свойствами.
Представлены результаты по изучению и установлению фотофизических свойств синтезированных соединений от природы заместителей и растворителя.
На основе полученных данных разработана принципиальная технологическая схема получения фотоактивных 1,2,3-триазольных производных никотинонитрила.
Методы проведения исследования.
Изучение, анализ и обобщение литературных источников по теме магистерской диссертации. Проведение экспериментальных исследований, обработка и анализ полученных результатов с применением современных физико-химических методов анализа.
Теоретическая, научная, практическая значимость полученных результатов.
В диссертационной работе впервые показан препаративно доступный метод синтеза 1,2,3-триазольных производных 2-алкоксиникотинонитрила. Синтезированные соединения являются привлекательными объектами для изучения различного рода биологической активности и фотофизических свойств. В работе получены данные о флуоресцентных свойствах, проявляемые продуктами, которые могут использоваться при создании флуоресцентных материалов.
Научная обоснованность и достоверность.
Обоснованность основных научных положений, достоверность экспериментальных результатов исследования, практические выводы работы подтверждаются широким спектром изученной литературы по проблематике данного научного исследования, использованием комплекса современных физико-химических методов анализа, средств и методик проведения исследования.
Научные положения и результаты исследования, выносимые на защиту.
На защиту выносятся следующие результаты:
-методика синтеза новых 1,2,3-триазольных производных 2-
алкоксиникотинонитрила;
-результаты исследования фотофизических свойств 1,2,3- триазольных производных 2-алкоксиникотинонитрила, обладающих практическим применением в качестве флуоресцентных материалов;
- принципиальная технологическая схема производства 1,2,3 - триазольных 1,3-диарилпроп-2-ен-1-онов и 4- и 6-(1,2,3-триазол-4- ил)замещенных никотинонитрилов.
Апробация результатов диссертации.
Основные результаты диссертационной работы докладывались на Второй молодежной научно-практической конференции ПАО «ТОАЗ» (Тольятти, 2017).
Опубликованность результатов.
По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ: 2 статьи в научных журналах, рекомендованных ВАК, и 4 тезиса докладов на научных конференциях.
Личный вклад диссертанта.
Диссертантом проведена постановка цели и основных задач, выполнен аналитический обзор литературных данных по теме исследования. Изложенные в диссертации результаты исследований получены непосредственно автором работы или совместно с соавторами опубликованных работ. Обсуждение, обобщение и интерпретация полученных результатов исследования, подготовка научных публикаций и тезисов докладов проведены совместно с научным руководителем к.х.н., доцентом А.А. Головановым. Автором диссертации осуществлялось непосредственное планирование и проведение лабораторных экспериментов, анализ и обработка экспериментальных результатов, выполнение расчетов и подведение итогов работы.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа изложена на 107 страницах, содержит 36 схем, 15 рисунков, 23 таблицы, библиографию из 126 наименований.
Купить