Перечень сокращений и обозначений 4
Введение 5
1 Литературный обзор 10
1.1 Азотсодержащие гетероциклические соединения 10
1.2 Реакции а,0-ненасыщенных кетонов с 5- и А-нуклеофилами 11
1.2.1 Реакции винилкетонов с нуклеофилами 11
1.2.2 Взаимодействие ацетиленовых кетонов с нуклеофилами.... 17
1.2.3 Взаимодействие енинонов с нуклеофилами 19
1.3 Реакции циклизации а,0-ненасыщенных кетонов 23
1.3.1 Реакции циклизации винилкетонов 23
1.3.2 Реакции циклизации кросс-сопряженных енинонов 28
1.3.3 Реакции циклизации линейно-сопряженных енинонов 34
2 Результаты и их обсуждение 37
2.1 Синтез сопряженных енинонов 37
2.2 Реакции енинонов с вторичными аминами 37
2.3 Реакции енинонов с тиолами 46
2.4 Реакции 3-аминопент-4-ин-1-онов с фенилгидразином 49
2.5 Реакции енинонов с арилгидразинами 51
2.6 Люминесцентные свойства 2-пиразолинов 58
3 Расчетно-технологическая часть 60
3.1 Описание процесса 60
3.2 Характеристики сырья 61
3.3 Материальны баланс процесса 63
4 Экономическая часть 72
4.1 Расчёт годовой производственной мощности 72
4.2 Расчёт капитальных вложений 73
4.3 Расчёт численности рабочих и фонда оплаты труда 75
4.4 Расчёт заработной платы рабочих 78
4.5 Расчёт себестоимости продукции 81
5 Экспериментальная часть 86
Заключение 94
Список используемых источников 95
Гетероциклический фрагмент широко представлен в живой природе. Так производные пиррола составляют основу молекул хлорофилла, гемоглобина и витамина Bi2. Помимо Bi2целый ряд витаминов (витамины C, B1, B2, B3, B9и некоторые другие) также состоят из гетероцкилов. Даже структура ДНК и РНК сформирована из молекул, каждая из которых содержит гетероциклический фрагмент. Такие фрагменты встречаются и у а- аминокислот, например, гистидина и триптофана, которые входят в состав молекул белка. Неудивительно, что большинство веществ, имеющих в своей структуре гетероциклический фрагмент, проявляют биологическую активность и входят в состав целого ряда лекарственных препаратов. Спектр проявляемой биологической активности производных гетероциклов весьма широк. Они применяются как анальгетики и антибиотики, как противовоспалительные, противопаразитные и противовирусные препараты. Разработанный в Японии препарат фавипиравир, содержащий в своей структуре пиразиновый цикл, показал эффективность в лечении РНК- вирусов, таких как грипп и применялся для лечения людей от вирусов Эболы, Ласса и бешенства [29], а в некоторых странах применяется для лечения коронавирусной инфекции COVID 19. Производные гетероциклов находят применение и при лечении онкологических заболеваний. Целый ряд антиметаболитов, препаратов блокирующих размножение опухолей, таких как кладрибин и азацитидин, содержат гетероциклы в своей структуре.
Однако гетероциклический фрагмент широко представлен не только в биологически активных веществах, но и в веществах, проявляющих люминесцентные свойства - люминофорах. Применение люминофоров весьма разнообразно - они используются как пигменты и красители для пластмасс и различных волокон, как сцинтилляторы, и как индикаторы в дефектоскопии. Одним из наиболее важных направлений является применение люминофоров в люминесцентном анализе в медицине, поскольку они обладают селективностью и чрезвычайной чувствительностью. Их применяют для обнаружения и количественного анализа веществ, содержащихся в организме в малых количествах, например, в онкологии для обнаружения опухоли. Основными факторами, определяющими появления люминесценции в органических соединениях, является наличие развитой системы сопряженных связей и наличие жесткой структуры молекулы, что позволяет снизить потери при безызлучательном переходе энергии и повысить вероятность переходов, сопровождающихся появлением люминесценции [53]. Всё это характерно для гетероциклических соединений.
Таким образом, синтез новых гетероциклических соединений, а также поиск других способов их получения является важной задачей в органическом синтезе.
К веществам способным образовывать кислород-, азот- и серосодержащие карбоциклические и гетероциклические соединения относятся ениноны. Наличие сразу трех сопряженных реакционных центров, различных по своей реакционной способности, позволяет использовать их в селективном синтезе различных систем, содержащих гетероциклический фрагмент. Одним из путей перехода к таким системам являются реакции енинонов с динуклеофилами. Однако далеко не все ениноны способны вступать в такие взаимодействия. В связи с этим актуален поиск синтетических эквивалентов сопряженных енинонов обладающих высокой активностью в реакциях с некоторыми динкулеофилами, например, арилгидразинами, поскольку это откроет путь к биологически активным и флуоресцентным производным пиразола, пиразолина и другим практически значимым функциональным гетероциклам.
Цель и задачи исследования
Цель работы - разработать метод синтеза арилэтинильных производных 4,5-дигидро-1Я-пиарзолов из 1,5-диарилпент-2-ен-4-ин-1-онов и 3-амино-1,5-диарилпент-4-ин-1-онов. Разработать принципиальную технологическую схему производства арилэтинильных производных 4,5- дигидро-1Я-пиразола. Для выполнения заданной цели были поставлены задачи:
- Изучить имеющиеся в литературе сведения о реакциях а,0- непредельных кетонов с нуклеофилами и динуклеофилами.
- Получить 1,5-диарилпент-2-ен-4-ин-1-оны и их 2,3-аддукты с тиолами и вторичными аминами.
- Изучить реакции енинонов и 3-амино-1,5-диарилпент-4-ин-1-онов с арилгидразинами.
- Исследовать физико-химические свойства полученных соединений.
- Разработать принципиальную технологическую схему производства арилэтинильных производных 4,5-дигидро-1Я-пиразола и произвести расчёт материального баланса.
Объект исследования
Объектом настоящего исследования являются реакции 3-амино-1,5- диарилпент-4-ин-1-онов и 1,5-диарилпент-2-ен-4-ин-1-онов с арилгидразинами.
Предмет исследования
Предметом исследования в данной работе являются 3-амино-1,5- диарилпент-4-ин-1-оны и 1,5-диарилпент-2-ен-4-ин-1-оны в реакциях с различными арилгидразинами.
Научная новизна
Установлено, что 3-амино-1,5-диарилпент-4-ин-1-оны успешно взаимодействуют с арилгидразинами, с образованием производных 4,5- дигидро-1Я-пиразола. Тем самым показано, что 3-амино-1,5-диарилпент-4- ин-1-оны, как синтетические эквиваленты 1,5-диарилпент-2-ен-4-ин-1-онов, могут использоваться для синтеза флуоресцентных и потенциально биологически активных соединений.
Показано, что 4,5-дигидро-1Я-пиразолы можно получить из 1,5- диарилпент-2-ен-4-ин-1-онов, минуя стадию выделения 3-амино-1,5- диарилпент-4-ин-1-онов. Данная реакция успешно протекает только в присутствии циклических аминов.
Установлено, что полученные 4,5-дигидро-1Н-пиразолы проявляют флуоресцентные свойства.
Разработана принципиальная технологическая схема промышленного получения производных 4,5-дигидро-1Н-пиразола.
Методы проведения исследования
Поиск и работа с литературными источниками. Проведена лабораторная работа с использованием современных методов синтеза и анализа исследуемых соединений.
Теоретическая, научная, практическая значимость
Впервые получены 1,3-диарил-5-(ариэлтинил)-4,5-дигидро-1Н- пиразолы путем взаимодействия арилгидразина с 1,5-диарилпент-2-ен-4-ин- 1-онами и 3-амино-1,5-диарилпент-4-ин-1-онами.
Изучены люминесцентные свойства производных 4,5 - дигидро- 1H- пиразола.
Основные положения работы, выносимые на защиту
- Разработанная методика синтеза 1,3-диарил-5-(ариэлтинил)-4,5-дигидро- 1Н-пиразолов.
- Физико-химические и спектроскопические характеристики, а также данные о люминесцентных свойствах 1,3-диарил-5-(ариэлтинил)-4,5-дигидро-1Н- пиразолов.
- Принципиальная технологическая схема производства 1,3-дифенил-5- (фенилэлтинил)-4,5-дигидро-1Н-пиразолов.
Научная обоснованность и достоверность
Достоверность полученных результатов подтверждается тщательным контролем за проведением экспериментов и применением современных физико-химических методов по установке свойств и структуры полученных веществ, включая спектроскопию ЯМР 1Н и 13C.
Научные положения и результаты исследования, выносимые на защиту
На защиту выносятся следующие результаты:
- разработана методика синтеза 1,3-диарил-5-(ариэлтинил)-4,5- дигидро-Ш-пиразолов.
- физико-химические и спектроскопические характеристики, а также данные о люминесцентных свойствах 1,3-диарил-5-(ариэлтинил)-4,5- дигидро-Ш-пиразолов.
- принципиальная технологическая схема производства 1,3-дифенил-5- (фенилэлтинил)-4,5-дигидро-Ш-пиразолов.
Апробация результатов диссертации
Результаты диссертационной работы докладывались на международной научно-практической конференции «Наукоемкие исследования как основа инновационного развития общества» (Омск, 2021).
По материалам диссертации опубликована 1 работа.
Личный вклад диссертанта
Автором проведено изучение и анализ литературных источников по теме исследования. Результаты, представленные в данной работе, получены при непосредственном участии автора. Автор принимал участие в проведении лабораторных экспериментов, проведении расчётов, анализе полученных результатов и заключении по проделанной работе.
Структура магистерской диссертации
Работа состоит из введения, перечня условных обозначений, 5 глав, заключения, списка используемых источников (64 источника) и содержит 52 рисунка, 22 таблицы, 36 формул. Основной текст работы изложен на 102 странице.
Показано, что образующиеся в ходе нуклеофильного присоединения вторичных аминов (морфолина, пиперидина, пирролидина) 3-амино-1,5- диарилпент-4-ин-1-оны при кипячении в спиртах отщепляют амин, генерируя молекулу сопряженного 2,4,1-енинона. Данная реакция может использоваться как новый метод введения сопряженных 2,4,1-енинонов в реакцию с нуклеофильными и динуклеофильными реагентами, когда непосредственное использование енинонов невозможно или затруднительно.
Обнаружено, что 3-амино-1,5-диарилпент-4-ин-1-оны как синтетические эквиваленты 1,5-диарилпент-2-ен-4-ин-1-онов способны легко реагировать с фенилгидразинами, образуя соответствующие арилэтинильные производные 4,5-дигидро-1Н-пиразола.
Показано, что 1,5-диарилпент-2-ен-4-ин-1-оны способны легко вступать в реакцию с арилгидразинами. Реакция идёт в присутствии вторичных аминов. Выход образующихся арилэтинильных производных
4.5- дигидро-1Я-пиразолов аналогичен выходу из 3-амино-1,5-диарилпент-4- ин-1-онов.
Получены и охарактеризованы новые 3-амино-1,5-диарилпент-4-ин-1- оны, 3-сульфанил-1,5-диарилпент-4-ин-1-оны и арилэтинильные производные 4,5-дигидро-1Н-пиразола.
Изучены люминесцентные свойства полученных производных 4.5- дигидро-Ш-пиразола. Показано, что данные соединения обладают интенсивной голубой люминесценцией.
Разработана принципиальная технологическая схема и произведен расчёт материального баланса производства 1,3-диарил-5-(ариэлтинил)-4,5- дигидро-Ш-пиразолов.
На основании разработанной технологической схемы был произведен расчёт себестоимости
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
