Помощь студентам в учебе
РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ СИНТЕЗА ТЕТРААЦЕТИЛПРОИЗВОДНЫХ ГЛИКОЛУРИЛА И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В РЕАКЦИЯХ N - И О - АЦЕТИЛИРОВАНИЯ НЕКОТОРЫХ ПЕРВИЧНЫХ АМИНОВ, СОДЕРЖАЩИХ ЦИКЛИЧЕСКИЙ ФРАГМЕНТ И ЛИПОФИЛЬНЫХ ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИХ СПИРТОВ
|
Введение 6
Глава 1 Литературный обзор 11
1.1 Методы синтеза бициклических бисмочевин (ББМ, гликолурилов) 11
1.1.1 Синтез гликолурилов на основе мочевин и а-дикарбонильных
соединений 12
1.1.1.1 Синтез незамещенных по атомам азота гликолурилов 12
1.1.1.2 Синтез 1 -моно- и 1,3,4-тризамешенных гликолурилов 13
1.1.1.3 Синтез 1,4- и 1,6-дизамещенных гликолурилов 14
1.1.1.4 Синтез 1,3,4,6-тетразамещенных гликолурилов 15
1.1.2 Синтез гликолурилов на основе мочевин с 4,5- дигидроксиимидазолидин-2-онами (ДГИ) 16
1.1.2.1 Синтез незамещенных по атомам азота гликолурилов 16
1.1.2.2 Синтез 1 -монозамешенных гликолурилов 16
1.1.2.3 Синтез 1,3-дизамещенных гликолурилов 17
1.1.2.4 Синтез 1,3,4-тризамещенных гликолурилов 18
1.1.2.5 Синтез 1,3,4,6-тетразамещенных гликолурилов 18
1.1.3 Синтез гликолурилов на основе изоциановой и (или) изотиоциановой кислоты либо изоцианата 19
1.1.3.1 Синтез 1,4-дизамещенных гликолурилов 19
1.1.3.2 Синтез 1,3,4,6-тетразамещенных гликолурилов 20
1.2 Химические свойства бициклических бисмочевин 20
1.2.1 Методы галогенирования бициклических бисмочевин 20
1.2.1.1 Хлорирование бисциклических бисмочевин 21
1.2.1.2 Бромирование бициклических бисмочевин 23
1.2.2 Методы ацилирования бициклических бисмочевин 27
1.2.3 Методы алкилирования бициклических бисмочевин 29
1.2.4 Синтез супрамолекулярных соединений 32
1.2.4.1 Бамбусурил 32
1.2.4.2 Кукурбитурил 36
Глава II Исследование реакции тетраацетилгликолурила 40
2.1 Общие сведения о тетраацетилгликолуриле 40
2.1.1 Строение и некоторые физико-химические свойства гликолурила
и тетраацетилгликолурила 40
2.1.2 Методы синтеза тетраацетилгликолурила и некоторые
родственных соединений 44
2.2 Реакции N -ацетилирования аминов, содержащих циклический фрагмент
тетраацетилгликолурилом 52
2.3 Бисдезацетилирование тетраацетилгликолурила 56
2.4 Реакции O - ацетилирования тритерпеновых спиртов 61
2.4.1 Реакции O - ацетилирования бетулина и аллобетулина 61
2.4.2 Реакция O - ацетилирования холестерина 65
2.5 Реакции N - ацетилирования аминов с использованием
тетраацетоксиметилгликолурил 66
2.6 Изучение антиоксидантной активности синтезированных
пентациклических тритерпеноидов вольтамперометрическим методом 68
Глава III Экспериментальный часть 74
3.1 Методика синтеза тетраацетилгликолурила (Т АГУ) 75
3.2 Общая методика синтеза N-ацетиламидов с тетраацетилгликолурилом
(N-ацетиланилид, N-ацетилбензиламин, N-ацетилциклогексинамин, N- ацетил-4-аминоантипирин и №ацетил-2-амино-4-фенилтиазол) 76
3.3 Общая методика бисдезацетилирования тетраацетилгликолурила под
действием мочевин 79
3.4 Методика синтеза тетраацетоксиметилгликолурила (ТАМГУ) 80
3.5 Методика синтеза N-ацетиламидов взаимодействием
тетраацетоксиметилгликолурила с аминами 80
3.6 Методика синтеза диацетата бетулина 81
3.7 Методика синтеза формиата аллобетулина 83
3.8 Методика синтеза О-ацетилхолестерина 84
Выводы 86
Библиографический список 87
Глава 1 Литературный обзор 11
1.1 Методы синтеза бициклических бисмочевин (ББМ, гликолурилов) 11
1.1.1 Синтез гликолурилов на основе мочевин и а-дикарбонильных
соединений 12
1.1.1.1 Синтез незамещенных по атомам азота гликолурилов 12
1.1.1.2 Синтез 1 -моно- и 1,3,4-тризамешенных гликолурилов 13
1.1.1.3 Синтез 1,4- и 1,6-дизамещенных гликолурилов 14
1.1.1.4 Синтез 1,3,4,6-тетразамещенных гликолурилов 15
1.1.2 Синтез гликолурилов на основе мочевин с 4,5- дигидроксиимидазолидин-2-онами (ДГИ) 16
1.1.2.1 Синтез незамещенных по атомам азота гликолурилов 16
1.1.2.2 Синтез 1 -монозамешенных гликолурилов 16
1.1.2.3 Синтез 1,3-дизамещенных гликолурилов 17
1.1.2.4 Синтез 1,3,4-тризамещенных гликолурилов 18
1.1.2.5 Синтез 1,3,4,6-тетразамещенных гликолурилов 18
1.1.3 Синтез гликолурилов на основе изоциановой и (или) изотиоциановой кислоты либо изоцианата 19
1.1.3.1 Синтез 1,4-дизамещенных гликолурилов 19
1.1.3.2 Синтез 1,3,4,6-тетразамещенных гликолурилов 20
1.2 Химические свойства бициклических бисмочевин 20
1.2.1 Методы галогенирования бициклических бисмочевин 20
1.2.1.1 Хлорирование бисциклических бисмочевин 21
1.2.1.2 Бромирование бициклических бисмочевин 23
1.2.2 Методы ацилирования бициклических бисмочевин 27
1.2.3 Методы алкилирования бициклических бисмочевин 29
1.2.4 Синтез супрамолекулярных соединений 32
1.2.4.1 Бамбусурил 32
1.2.4.2 Кукурбитурил 36
Глава II Исследование реакции тетраацетилгликолурила 40
2.1 Общие сведения о тетраацетилгликолуриле 40
2.1.1 Строение и некоторые физико-химические свойства гликолурила
и тетраацетилгликолурила 40
2.1.2 Методы синтеза тетраацетилгликолурила и некоторые
родственных соединений 44
2.2 Реакции N -ацетилирования аминов, содержащих циклический фрагмент
тетраацетилгликолурилом 52
2.3 Бисдезацетилирование тетраацетилгликолурила 56
2.4 Реакции O - ацетилирования тритерпеновых спиртов 61
2.4.1 Реакции O - ацетилирования бетулина и аллобетулина 61
2.4.2 Реакция O - ацетилирования холестерина 65
2.5 Реакции N - ацетилирования аминов с использованием
тетраацетоксиметилгликолурил 66
2.6 Изучение антиоксидантной активности синтезированных
пентациклических тритерпеноидов вольтамперометрическим методом 68
Глава III Экспериментальный часть 74
3.1 Методика синтеза тетраацетилгликолурила (Т АГУ) 75
3.2 Общая методика синтеза N-ацетиламидов с тетраацетилгликолурилом
(N-ацетиланилид, N-ацетилбензиламин, N-ацетилциклогексинамин, N- ацетил-4-аминоантипирин и №ацетил-2-амино-4-фенилтиазол) 76
3.3 Общая методика бисдезацетилирования тетраацетилгликолурила под
действием мочевин 79
3.4 Методика синтеза тетраацетоксиметилгликолурила (ТАМГУ) 80
3.5 Методика синтеза N-ацетиламидов взаимодействием
тетраацетоксиметилгликолурила с аминами 80
3.6 Методика синтеза диацетата бетулина 81
3.7 Методика синтеза формиата аллобетулина 83
3.8 Методика синтеза О-ацетилхолестерина 84
Выводы 86
Библиографический список 87
Актуальность исследования
Химия бициклических бисмочевин октанового ряда (ББМ, гликолурилов), прежде всего, благодаря полифунциональности их структуры, претерпела бурное развитие, что нашло отражение в создании на их основе ценных веществ в различных сферах человеческой деятельности: дезинфекторов, лекарственных препаратов, стабилизаторов полимеров, самостоятельных взрывчатых веществ или их компонентов и других важных веществ и материалов. К настоящему времени, для практической реализации этих разработок до промышленных процессов в химии гликолурилов наиболее изучены следующие реакции по атомам азота: ацилирование, алкилирование, галогенирование, нитрование и
гидроксиметилирование, но в меньшей степени изучены химические свойства синтезированных таким образом соединений. Среди последних особо необходимо отметить то обстоятельство, что в последние десятилетия одним из интенсивно развивающихся направлений в химии гликолурилов является синтез и изучение на их основе супрамолекулярных соединений. Так, гликолурилы выступают базовыми компонентами таких полициклических конденсированных систем как кукурбитурилы и бамбусурилы, обладающих рядом уникальных физико- химических свойств.
Анализ литературных сведений по химии гликолурилов показал, что одним из недостаточно уделенных вниманием исследователей аспектов является исследование химических свойств тетраацетилгликолурила (ТАГУ), который в настоящее время нашел широкое применение в промышленности в качестве эффективного активатора отбеливания в составе синтетических моющих средств. Последнее обстоятельство делает ТАГУ доступным и привлекательным для более полного раскрытия его потенциала как в органическом синтезе, так и с позиции востребованности его в сугубо практической плоскости. Имеющиеся на сегодняшний день экспериментальные данные о химии ТАГУ ограничиваются преимущественно изучением его гидролитических превращений в присутствии оснований, отдельными реакциями N - ацетилирования первичных аминов, для которых приводятся примеры использования этого процесса в качестве защитной группы в ходе синтеза труднодоступных биологически активных аминов. Поскольку, на сегодняшний день в доступной литературе отсутствуют сведения, обобщающие методы синтеза и исследования химических свойств ТАГУ, в данной диссертационной работе проведена систематизация знаний в этой области, что послужило основанием для написания самостоятельной обзорной статьи по данной теме. Кроме того, до сих пор остается востребованным поиск новых мягких и селективных N - ацетилирующих реагентов, и особенно, О - ацетилирующих реагентов, позволяющих сохранить конфигурацию и оптическую ориентированность исходных биологически активных молекул.
Цель работы - разработка новых методов синтеза тетраацетилпроизводных гликолурила и их использование в реакциях N - и О - ацетилирования некоторых первичных аминов, содержащих циклический фрагмент и липофильных полициклических спиртов.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Разработать метод синтеза на основе доступных гликолурилов их N,N,N,N- тетраацетилпроизводного (ТАГУ) и ^^^№тетраацетоксиметилпроизводного (ТАМГУ).
2. Изучить реакции аминов, содержащих циклический фрагмент с тетраацетилгликолурилом в условиях механохимической активации.
3. Исследовать реакции бетулина, аллобетулина и холестерина с тетраацетилгликолурилом.
4. Изучить взаимодействие тетраацетилгликолурила с мочевинами в условиях кислотного катализа.
5. Исследовать реакции тетраацетоксиметилгликолурила с рядом аминов, содержащих циклический фрагмент.
Научная новизна:
1. Разработан новый метод синтеза тетраацетилгликолурила реакцией гликолурила с уксусным ангидридом в присутствии фосфорных кислот и ранее
неизвестного тетраацетоксиметилгликолурила взаимодействием
тетраметилолгликолурила с уксусным ангидридом в присутствии пиридина.
2. Впервые показана возможность механохимического синтеза некоторых N - ацетиламидов, содержающих циклический фрагмент реакцией тетраацетилгликолурила с соответствующими аминами.
3. Впервые изучена реакция тетраацетилгликолурила с липофильными полициклическими спиртами (бетулином, аллобетулином и холестерином), приводящее к образованию их О - ацетилпроизводных.
4. Установлено, что взаимодействие мочевин с тетраацетилгликолурилом завершается бисдезацетилированием последнего с преобладающим образованием транс - диацетилгликолурила.
5. Найдено, что тетраацетоксиметилгликолурил является новым мягким реагентом для N - ацетилирования аминов, содержащих циклический фрагмент.
Практическая значимость:
1. Разработан препаративный метод синтеза N - ацетиламидов, содержащих циклический фрагмент с тетраацетилгликолурилом в условиях механохимической активации.
2. Предложен удобный способ получения на основе
тетраацетилгликолурила О - ацетилпроизводных липофильных полициклических спиртов, (бетулина, аллобетулина и холестерина), открывающий путь к такой модификации биогенных спиртов.
3. Разработаны методы синтеза тетраацетилгликолурила и тетраацетоксиметилгликолурила и показана их применимость для N - ацетилирования первичных аминов. Предложенный метод получения тетраацетилгликолурила с использованием фосфорных кислот вполне конкурентоспособен способу его получения в промышленных условиях.
4. При изучении антиоксидантных свойств синтезированных производных бетулина, установлено, что диацетат бетулина проявляет наивысшую активность.
Положения, выносимые на защиту:
1. Методы получения
тетраацетоксиметилгликолурила.
2. Метод механохимического синтеза N - ацетиламидов, содержащих циклический фрагмент взаимодействием тетраацетилгликолурила с соответствущими аминами.
3. Методы О - ацетилирования липофильных полициклических спиртов
(бетулина, аллобетулина и холестерина) с использованием
тетраацетилгликолурила.
4. Результаты реакции бисдезацетилирования тетраацетилгликолурила под действием мочевин.
Достоверность результатов подтверждена с помощью физико-химических методов анализа: ЯМР-, ИК- спектроскопии, ВЭЖХ, а в отдельных случаях сравнением синтезированных веществ с аутентичными образцами.
Личный вклад автора заключался в планировании и проведении экспериментов, связанных с организацией, разработкой методик, проведением органического синтеза и обработкой полученных данных.
Все разделы диссертационной работы выполнены и проанализированы автором, равно как обработка результатов и оформление их в виде научных публикаций. Некоторые эксперименты в рамках диссертационной работы выполнены в соавторстве, соавторы не возражают против использования соискателем результатов совместных работ.
Апробация работы. По итогам выполненной работы были представлены доклады на Международной научно-практической конференции «Тенденции развития науки и образования в области естественнонаучных дисциплин» (Алматы, Казахстан, 2016), Всероссийской научной конференции «Современные проблемы органической химии» (Новосибирск, 2017).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликованы: 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ, 2 статьи в иностранном периодическом журнале, 2 из опубликованных статей в журналах, входящих в базы цитирования Web of Science и Scopus, 2 статьи в сборниках трудов конференций различного уровня.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы по тематике исследования, главы обсуждения результатов, главы описания экспериментов, вывода и библиографического списка. Материалы диссертационной работы изложены на 100 страницах, в ней содержатся 47 схем, 18 рисунков, 3 таблицы. Список литературы включает в себя 123 наименований
Химия бициклических бисмочевин октанового ряда (ББМ, гликолурилов), прежде всего, благодаря полифунциональности их структуры, претерпела бурное развитие, что нашло отражение в создании на их основе ценных веществ в различных сферах человеческой деятельности: дезинфекторов, лекарственных препаратов, стабилизаторов полимеров, самостоятельных взрывчатых веществ или их компонентов и других важных веществ и материалов. К настоящему времени, для практической реализации этих разработок до промышленных процессов в химии гликолурилов наиболее изучены следующие реакции по атомам азота: ацилирование, алкилирование, галогенирование, нитрование и
гидроксиметилирование, но в меньшей степени изучены химические свойства синтезированных таким образом соединений. Среди последних особо необходимо отметить то обстоятельство, что в последние десятилетия одним из интенсивно развивающихся направлений в химии гликолурилов является синтез и изучение на их основе супрамолекулярных соединений. Так, гликолурилы выступают базовыми компонентами таких полициклических конденсированных систем как кукурбитурилы и бамбусурилы, обладающих рядом уникальных физико- химических свойств.
Анализ литературных сведений по химии гликолурилов показал, что одним из недостаточно уделенных вниманием исследователей аспектов является исследование химических свойств тетраацетилгликолурила (ТАГУ), который в настоящее время нашел широкое применение в промышленности в качестве эффективного активатора отбеливания в составе синтетических моющих средств. Последнее обстоятельство делает ТАГУ доступным и привлекательным для более полного раскрытия его потенциала как в органическом синтезе, так и с позиции востребованности его в сугубо практической плоскости. Имеющиеся на сегодняшний день экспериментальные данные о химии ТАГУ ограничиваются преимущественно изучением его гидролитических превращений в присутствии оснований, отдельными реакциями N - ацетилирования первичных аминов, для которых приводятся примеры использования этого процесса в качестве защитной группы в ходе синтеза труднодоступных биологически активных аминов. Поскольку, на сегодняшний день в доступной литературе отсутствуют сведения, обобщающие методы синтеза и исследования химических свойств ТАГУ, в данной диссертационной работе проведена систематизация знаний в этой области, что послужило основанием для написания самостоятельной обзорной статьи по данной теме. Кроме того, до сих пор остается востребованным поиск новых мягких и селективных N - ацетилирующих реагентов, и особенно, О - ацетилирующих реагентов, позволяющих сохранить конфигурацию и оптическую ориентированность исходных биологически активных молекул.
Цель работы - разработка новых методов синтеза тетраацетилпроизводных гликолурила и их использование в реакциях N - и О - ацетилирования некоторых первичных аминов, содержащих циклический фрагмент и липофильных полициклических спиртов.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Разработать метод синтеза на основе доступных гликолурилов их N,N,N,N- тетраацетилпроизводного (ТАГУ) и ^^^№тетраацетоксиметилпроизводного (ТАМГУ).
2. Изучить реакции аминов, содержащих циклический фрагмент с тетраацетилгликолурилом в условиях механохимической активации.
3. Исследовать реакции бетулина, аллобетулина и холестерина с тетраацетилгликолурилом.
4. Изучить взаимодействие тетраацетилгликолурила с мочевинами в условиях кислотного катализа.
5. Исследовать реакции тетраацетоксиметилгликолурила с рядом аминов, содержащих циклический фрагмент.
Научная новизна:
1. Разработан новый метод синтеза тетраацетилгликолурила реакцией гликолурила с уксусным ангидридом в присутствии фосфорных кислот и ранее
неизвестного тетраацетоксиметилгликолурила взаимодействием
тетраметилолгликолурила с уксусным ангидридом в присутствии пиридина.
2. Впервые показана возможность механохимического синтеза некоторых N - ацетиламидов, содержающих циклический фрагмент реакцией тетраацетилгликолурила с соответствующими аминами.
3. Впервые изучена реакция тетраацетилгликолурила с липофильными полициклическими спиртами (бетулином, аллобетулином и холестерином), приводящее к образованию их О - ацетилпроизводных.
4. Установлено, что взаимодействие мочевин с тетраацетилгликолурилом завершается бисдезацетилированием последнего с преобладающим образованием транс - диацетилгликолурила.
5. Найдено, что тетраацетоксиметилгликолурил является новым мягким реагентом для N - ацетилирования аминов, содержащих циклический фрагмент.
Практическая значимость:
1. Разработан препаративный метод синтеза N - ацетиламидов, содержащих циклический фрагмент с тетраацетилгликолурилом в условиях механохимической активации.
2. Предложен удобный способ получения на основе
тетраацетилгликолурила О - ацетилпроизводных липофильных полициклических спиртов, (бетулина, аллобетулина и холестерина), открывающий путь к такой модификации биогенных спиртов.
3. Разработаны методы синтеза тетраацетилгликолурила и тетраацетоксиметилгликолурила и показана их применимость для N - ацетилирования первичных аминов. Предложенный метод получения тетраацетилгликолурила с использованием фосфорных кислот вполне конкурентоспособен способу его получения в промышленных условиях.
4. При изучении антиоксидантных свойств синтезированных производных бетулина, установлено, что диацетат бетулина проявляет наивысшую активность.
Положения, выносимые на защиту:
1. Методы получения
тетраацетоксиметилгликолурила.
2. Метод механохимического синтеза N - ацетиламидов, содержащих циклический фрагмент взаимодействием тетраацетилгликолурила с соответствущими аминами.
3. Методы О - ацетилирования липофильных полициклических спиртов
(бетулина, аллобетулина и холестерина) с использованием
тетраацетилгликолурила.
4. Результаты реакции бисдезацетилирования тетраацетилгликолурила под действием мочевин.
Достоверность результатов подтверждена с помощью физико-химических методов анализа: ЯМР-, ИК- спектроскопии, ВЭЖХ, а в отдельных случаях сравнением синтезированных веществ с аутентичными образцами.
Личный вклад автора заключался в планировании и проведении экспериментов, связанных с организацией, разработкой методик, проведением органического синтеза и обработкой полученных данных.
Все разделы диссертационной работы выполнены и проанализированы автором, равно как обработка результатов и оформление их в виде научных публикаций. Некоторые эксперименты в рамках диссертационной работы выполнены в соавторстве, соавторы не возражают против использования соискателем результатов совместных работ.
Апробация работы. По итогам выполненной работы были представлены доклады на Международной научно-практической конференции «Тенденции развития науки и образования в области естественнонаучных дисциплин» (Алматы, Казахстан, 2016), Всероссийской научной конференции «Современные проблемы органической химии» (Новосибирск, 2017).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликованы: 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ, 2 статьи в иностранном периодическом журнале, 2 из опубликованных статей в журналах, входящих в базы цитирования Web of Science и Scopus, 2 статьи в сборниках трудов конференций различного уровня.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы по тематике исследования, главы обсуждения результатов, главы описания экспериментов, вывода и библиографического списка. Материалы диссертационной работы изложены на 100 страницах, в ней содержатся 47 схем, 18 рисунков, 3 таблицы. Список литературы включает в себя 123 наименований
1. Разработан новый метод синтеза тетраацетигликолурила на основе реакции гликолурила и уксусного ангидрида с использованием фосфорных кислот.
2. Установлено, что амины, содержащие циклический фрагмент при взаимодействии с тетраацетилгликолурилом в условиях механохимической активации гладко образуют соответствующие N -ацетиламиды.
3. Показано, что реакции некоторых липофильных полициклических спиртов с тетраацетилгликолурилом в традиционных условиях и условиях механохимической активации, приводят к образованию их О- ацетилпрозводных.
4. В ходе изучения взаимодействия тетраацетилгликолурила с мочевинами показано протекание процесса бисдезацетилирования с преимущественным образованим транс-диацетилгликолурила.
5. Разработан метод синтеза тетраацетоксиметилгликолурила и обнаружено, что он является удобным реагентом для синтеза N-ацетиламидов из соответстующих аминов в традиционных условиях и при механохимической
активации.
2. Установлено, что амины, содержащие циклический фрагмент при взаимодействии с тетраацетилгликолурилом в условиях механохимической активации гладко образуют соответствующие N -ацетиламиды.
3. Показано, что реакции некоторых липофильных полициклических спиртов с тетраацетилгликолурилом в традиционных условиях и условиях механохимической активации, приводят к образованию их О- ацетилпрозводных.
4. В ходе изучения взаимодействия тетраацетилгликолурила с мочевинами показано протекание процесса бисдезацетилирования с преимущественным образованим транс-диацетилгликолурила.
5. Разработан метод синтеза тетраацетоксиметилгликолурила и обнаружено, что он является удобным реагентом для синтеза N-ацетиламидов из соответстующих аминов в традиционных условиях и при механохимической
активации.
Подобные работы
- Синтез и исследование новых высоколипофильных соединений на основе гликолурилов
Дипломные работы, ВКР, химия. Язык работы: Русский. Цена: 4370 р. Год сдачи: 2024