Тема: СИНТЕЗ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ ГЕТЕРОЦИКЛОВ НА ОСНОВЕ 3- АРИЛ(АЛКИЛ)АМИНО-1,4-НАФТОХИНОН-4-ОКСИМОВ
Характеристики работы
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
📋 Содержание
Глава 1. Литературный обзор 9
1.1. Природные и синтетические производные 1,4-нафтохинона 9
1.1.1. Алкилированные и гидроксилированные производные 9
1.1.2. Аминопроизводные 11
1.1.3. Гетероциклические хиноны 14
1.2. Синтез азотсодержащих гетероциклов на основе
аминонафтохинонов 18
1.2.1. Синтез пятичленных азотсодержащих гетероциклов на основе
2-алкил(арил)амино-3-Х-1,4-нафтохинонов 18
1.2.2. Синтез пятичленных азотсодержащих гетероциклов реакцией
2-алкиламино-1,4-нафтохинонов с 2,2-дигидрокси-1,3-индандионом 22
1.2.3. Синтез пятичленных азотсодержащих гетероциклов реакцией
2-алкил(бензил)амино-1,4-нафтохинонов с нитрующей смесью 26
1.2.4. Синтез пятичленных азотсодержащих гетероциклов реакцией
2-алкил(бензил)амино-1,4-нафтохинонов с нитрозилсерной кислотой 28
1.2.5. Синтез N-оксидов азотсодержащих гетероциклов на основе
ариламинонафтохинонов 30
1.2.6. Получение оксимов 1,4-нафтохинона и его производных 34
1.3. Нитрозофенол-хиноноксимная таутомерия в растворах и твердой
фазе 41
Заключение к литературному обзору 47
Глава 2. Обсуждение результатов 48
2.1. Особенности взаимодействия 2-арил(алкил)амино-1,4-
нафтохинонов с гидроксиламином 48
2.2. Взаимодействие (4А)-3-ариламино-4-(гидроксиимино)нафталин-
1(4Я)-онов с нитрующей смесью и нитрозилсерной кислотой 57
2.2.1. Синтез 5-гидрокси-10-Х-бензо[а]феназин 12-оксидов реакцией (4А)-3-ариламино-4-(гидроксиимино)нафталин-1 (4Я)-онов с
нитрующей смесью в уксусной кислоте 57
2.2.2. Реакции (4А)-3-ариламино-4-(гидроксиимино)нафталин-1(4Я)-
онов с нитрозилсерной кислотой 63
2.3. Химические свойства 5-гидрокси-10-Х-бензо[а]феназин 12-
оксидов 64
2.3.1. Ацилирование 5-гидрокси-10-Х-бензо[а]феназин 12-оксидов 64
2.3.2. Восстановление 5-гидрокси-10-Х-бензо[а]феназин 12-оксидов 66
2.4. Особенности взаимодействия (4А)-3-арил(алкил)амино-4-
(гидроксиимино)нафталин-1(4Я)-онов с 2,2-дигидрокси-1,3- индандионом 67
2.5. Изучение антипролиферативной активности полученных
продуктов 75
Глава 3. Экспериментальная часть 80
3.1. Синтез и свойства (4А)-3-арил(алкил)амино-4-(гидроксиимино)нафталин-
1(4Я)-онов 82
3.2. Синтез и свойства 5-гидрокси-10-Х-бензо[а]феназин 12-оксидов 87
3.3. Ацилирование 5-гидрокси-10-Х-бензо[а]феназин 12-оксидов 90
3.4. Синтез и свойства (6А)-5-арил(алкил )амино-6-гидроксиимино-4Ь,11Ь-
дигидрокси-4Ь,5-дигидробензо[/]индено [1,2-Ь]индол-11,12(6Н,11ЬН)- дионов 92
3.5. Получение 1-алкил-3’Н-спиро[бензо[/]индол-2,1’-изобензофуран]- 3,3’ ,4,9(1Н)-тетраонов и 13 -алкил(бензил)бензо[/]изохромено [4,3 -Ь]индол-
5,7,12(13Я)-трионов 97
Выводы 103
Благодарности 104
Список сокращений 106
Список литературы 108
📖 Аннотация
📖 Введение
Долгое время основным направлением исследований в области химии хиноидных соединений был поиск новых синтетических красителей. Однако в ряде работ российских и зарубежных ученых показано, что синтетические и природные производные хинонов обладают разнообразными свойствами и поэтому известны не только как пигменты [2-5], но и как люминофоры [6], витамины, антибиотики, антиоксиданты [7-10]. Известны производные нафтохинонов, которые действуют как цитостатические и противоопухолевые агенты, например, некоторые аминонафтохиноны и их азотистые гетероциклические производные [11-16]. Таким образом, в последние десятилетия выделилась еще одна область применения хинонов - создание лекарственных препаратов на их основе [17, 18].
В то же время, наличие карбонильных групп в углеродном скелете делает такие вещества кардиотоксичными. Основой кардиотоксичности хинонов является восстановление хиноидного фрагмента до семихинонового радикала, который участвует в генерации токсичных супероксидных анион- радикалов [19, 20]. Замена карбонильной группы на иминогруппу - один из возможных путей решения данной проблемы, поскольку, согласно литературным данным [21-23], некоторые хинонимины сохраняют свою высокую антипролиферативную активность, при этом их кардиотоксичность уменьшается по сравнению с исходными хинонами . В связи с этим работа по модификации карбонильных групп в ароматическом ядре представляется достаточно актуальным и перспективным направлением.
Таким образом, целью данного исследования является получение азотсодержащих гетероциклов на основе 3-арил(алкил)амино-1,4- нафтохинон-4-оксимов путем взаимодействия их с нитрующей смесью, нитрозилсерной кислотой и 2,2-дигидрокси-1,3-индандионом (нингидрином).
В соответствии с поставленной целью необходимо решить следующие задачи:
1. Изучить взаимодействие синтезированных нами 3-арил(алкил)амино- 1,4-нафтохинон-4-оксимов с нитрующей смесью и нитрозилсерной кислотой.
2. Изучить взаимодействие 3-арил(алкил)амино-1,4-нафтохинон-4- оксимов с нингидрином в различных условиях.
3. Изучить строение, свойства образующихся продуктов с помощью
физико-химических методов анализа, а также возможность
таутомерного равновесия с соответствующими нитрозоформами в твердом виде и в растворе.
Новизна работы. В настоящей работе показано, что обработка 3- ариламино-1,4-нафтохинон-4-оксимов нитрующей смесью или
нитрозилсерной кислотой в уксусной кислоте приводит к 5-гидрокси-10-Х- бензо[а]феназин 12-оксидам - потенциальным донорам оксида азота NO. Структура полученных продуктов подтверждена физико-химическими методами анализа, в том числе методами двумерной спектроскопии (HMBC, HSQS, NOESY, COSY) и рентгеноструктурного анализа.
Изучены химические свойства 5-гидрокси-10-Х-бензо[а]феназин 12- оксидов, а именно, показана их способность к реакциям ацилирования и восстановления.
Показано, что в результате взаимодействия 3-арил(алкил)амино-1,4- нафтохинон-4-оксимов с нингидрином в уксусной кислоте образуются (6E)-5- арил(алкил)амино-6-гидроксиимино-4Ь,ПЬ-дигидрокси-4Ь,5-дигидробензо[/]индено[1,2-
Ь]индол-11,12(6H,11Ь//)-дионы, а в более жестких условиях (нагревание в ДМСО в присутствии метансульфокислоты) - 1-алкил-3’/-спиро[бензо[/]индол-2,1’- изобензофуран]-3,3’,4,9(1Н)-тетраоны и 13-
алкил(бензил)бензо[/]изохромено[4,3-Ь]индол-5,7,12(13Я)-трионы, причем
выход продуктов здесь зависит от выбранного температурного режима реакции.
Впервые показано, что некоторые 3-ариламино-1,4-нафтохинон-4- оксимы и (6£)-5-ариламино-6-гидроксиимино-4Ь,11Ь-дигидрокси-4Ь,5-
дигидробензо[/индено[1,2-Ь]индол-11,12(6Н,11ЬН)-дионь1 в твердом виде и в растворе существуют в состоянии таутомерного равновесия с соответствующими нитрозоформами, что подтверждается спектрами диффузного отражения и полосой поглощения в ЭСП данных соединений в области ~700 нм при концентрации раствора 10-2 моль/л. Показано, что оксимы и индолдионы, содержащие в качестве радикала остатки алкил(бензил)аминов в растворе существуют только в хиноноксимной форме.
Теоретическая и практическая значимость. Синтезирован ряд новых (4£)-3-арил(алкил)амино-4-(гидроксиимино)нафталин-1(4Я)-онов и предложены
способы получения новых групп N-гетероциклических соединений на их основе: 5-гидрокси-10-Х-бензо[а]феназин 12-оксиды и их ацилированные производные, (6£)-5-арил(алкил)амино-6-гидроксиимино-4Ь,11Ь-дигидрокси-4Ь,5-
дигидробензо[/индено[1,2-Ь]индол-11,12(6H,11Ь//)-дионы, 1 -алкил-3’Н-
спиро[бензо[/]индол-2,1’-изобензофуран]-3,3’,4,9(1Н)-тетраоны и 13-
алкил(бензил)бензо[/изохромено[4,3-Ь]индол-5,7,12(13Я)-трионы, перспективные для исследования их биологической активности. Показано, что в твердом виде и растворе некоторые (4Е)-3-ариламино-4-(гидроксиимино)нафталин-1 (4Я)- оны и (6Е)-5-ариламино-6-гидроксиимино-4Ь,11Ь-дигидрокси-4Ь,5-
дигидробензо[/]индено[1,2-Ь]индол-11,12(6Н,11ЬН)-дионы существуют в состоянии таутомерного равновесия с соответствующими нитрозоформами, в то время как (4Е)-3-алкил(бензил)амино-4-(гидроксиимино)нафталин-1(4Я)-
оны и (6Е)-5-алкил(бензил)амино-6-гидроксиимино-4Ь,11Ь-дигидрокси-4Ь,5- дигидробензо[/]индено[1,2-Ь]индол-11,12(6Н,11ЬЯ)-дионы - в
хиноноксимной.
Апробация работы. Материалы исследования обсуждались на конференциях различного уровня, среди которых IX Межрегиональная научно-практическая конференция «Химическая наука и образование Красноярья». Красноярск, 2016; X Межрегиональная научно-практическая конференция «Химическая наука и образование Красноярья», посвященная 85-летию КГПУ им. В.П. Астафьева. Красноярск, 2017; XI Межрегиональная научно-практическая конференция «Химическая наука и образование Красноярья», посвященная 150-летию Российского химического общества им. Д.И. Менделеева. Красноярск, 2018; IV Марковниковские чтения «Органическая химия от Марковникова до наших дней». Всероссийская конференция с международным участием. Москва, 2018; XXI Mendeleev Congress on General and Applied Chemistry. Saint Petersburg, 2019; VI Марковниковские чтения «Органическая химия от Марковникова до наших дней». Всероссийская конференция. Москва, 2020; XIII Всероссийская научно-практическая конференция «Химическая наука и образование Красноярья». Красноярск, 2020; XIV Всероссийская научно-практическая конференция «Химическая наука и образование Красноярья». Красноярск, 2021; XV Всероссийская научно-практическая конференция «Химическая наука и образование Красноярья». Красноярск, 2022; Всероссийская научная конференция с международным участием «Современные проблемы органической химии». Новосибирск, 2022; XVII Всероссийская научнопрактическая конференция «Химическая наука и образование Красноярья». Красноярск, 2024.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 18-33-00663, 2018-2020 г.) и Красноярского краевого фонда поддержки научной и научно-технической деятельности (проект № 2022030908453, 2022-2023 гг.).
Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 15 научных публикациях: из них 4 статьи в изданиях, рекомендованных для размещения материалов диссертаций и 11 тезисов докладов конференций различного уровня.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав (литературный обзор, результаты и их обсуждение, экспериментальная часть), выводов, списка сокращений,
библиографического списка, который содержит 174 наименования. Диссертационная работа изложена на 126 страницах машинописного текста, включает 108 рисунков и 4 таблицы.
✅ Заключение
гидроксиламином в щелочной среде приводит к новой группе 3- арил(алкил)амино-1,4-нафтохинон-4-оксимов.
2. Взаимодействие 3-ариламино-1,4-нафтохинон-4-оксимов с
нитрующей смесью или нитрозилсерной кислотой в уксусной кислоте приводит к 5-гидрокси-10-Х-бензо[а]феназин 12-оксидам, показана способность 5-гидрокси-10-Х-бензо[а]феназин 12-оксидов к реакциям ацилирования и восстановления.
3. Взаимодействие 3-арил(алкил)амино-1,4-нафтохинон-4-оксимов с 2,2-
дигидрокси-1,3-индандионом в уксусной кислоте приводит к (6E)-5- арил(алкил)амино-6-гидроксиимино-4Ь, 11Ь-дигидрокси-4Ь,5- дигидробензо[/]индено[1,2-Ь]индол-11,12(6Н,11ЬЯ)-дионам, а в
ДМСО в присутствии MeSO3H - к 1-алкил-3’Н-спиро[бензо[/]индол- 2,1’-изобензофуран]-3,3’,4,9(1Я)-тетраонам и 13-
алкил(бензил)бензо[/]изохромено[4,3-Ь]индол-5,7,12(13Я)-трионам.
4. (4Е)-4-(гидроксиимино)-3-(фениламино)нафто-1(4Я)-он, (4E)-4-
(гидроксиимино)-3-(н-метилфениламино)нафто-1(4Я)-он, (4E)-4-
(гидроксиимино)-3-(н-метоксифениламино)нафто-1(4Я)-он и (6E)-6- гидроксиимино-4Ь,11Ь-дигидрокси-5-(4-метоксифенил)-4Ь,5- дигидробензо[/]индено[1,2-^]индол-11,12(6Н,11ЬЯ)-дион в твердом
виде и в растворе существуют в состоянии таутомерного равновесия с соответствующими нитрозоформами.
5. (4Е)-4-(гидроксиимино)-3-(н-толиламино)нафто-1(4Я)-он и (4E)-4-
(гидроксиимино)-3-(н-этоксифениламино)нафто-1(4Я)-он обладают
наибольшей антипролиферативной активностью среди изученных в данной работе соединений для линий опухолевых клеток аденокарциномы толстой кишки и хронического миелоидного лейкоза.
Благодарности
Автор искренне признателен сотрудникам Новосибирского института органической химии им. Н.Н. Ворожцова: Тиховой Вере Дмитриевне,
заведующей лабораторией микроанализа за проведение элементного анализа; Филатовой Людмиле Сергеевне, ведущему инженеру Центра международной научно-технической сети STN и спектральной информации за информационную поддержку; Краснову Вячеславу Ивановичу, сотруднику Центра спектральных исследований (ЦСИ) за неоценимую помощь в записи спектров ЯМР.
Автор благодарит Гатилова Юрия Васильевича, д.х.н., ведущего научного сотрудника лаборатории физических методов исследования НИОХ им. Н.Н. Ворожцова СО РАН, Кирика Сергея Дмитриевича, д.х.н., сотрудника ИХХТ СО РАН и Чернышева Владимира Васильевича, д.ф.-м.н., ведущего научного сотрудника научно-исследовательской лаборатории структурной химии МГУ им. М.В. Ломоносова за выполнение рентгеноструктурного анализа.
Автор выражает признательность сотрудникам Научноисследовательского инженерного центра «Кристалл» Сибирского Федерального Университета доктору химических наук Лосеву Владимиру Николаевичу, а также кандидату химических наук Метелице Сергею Игоревичу за помощь в записи спектров диффузного отражения.
Автор выражает благодарность научным сотрудникам Института органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН Сташиной Галине Алексеевне, Стреленко Ю.А. и д.х.н., заведующего лабораторией органического синтеза ИХБФМ СО РАН Сильникова Владимира Николаевича за помощь в исследовании структуры синтезированных соединений методами ЯМР- спектроскопии.
Автор благодарит Чижова Александра Олеговича, сотрудника Института органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН и Нефедова Андрея Алексеевича, руководителя группы масс-спектрометрии ЦСИ НИОХ им. Н.Н. Ворожцова СО РАН и ведущего инженера Стаценко О.Б. за проведение масс-спектрометрии высокого разрешения.
Автор выражает искреннюю благодарность Штилю Александру Альбертовичу, д.м.н., профессору, заведующему лабораторией механизмов гибели опухолевых клеток Федерального государственного бюджетного учреждения «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии имени Н.Н. Блохина» Министерства здравоохранения Российской Федерации и его сотрудникам за исследование биологической активности синтезированных веществ.
Глубокую и искреннюю благодарность автор выражает своему научному руководителю Горностаеву Леониду Михайловичу, д.х.н., профессору, профессору кафедры биологии, химии и экологии КГПУ им. В.П. Астафьева за научное руководство и неоценимую помощь в выполнении диссертационной работы. Автор сердечно благодарит сотрудников кафедры биологии, химии и экологии КГПУ им. В.П. Астафьева к.х.н. Ромашкову Юлию Геннадьевну и к.х.н. Фоминых Ольгу Игоревну за помощь во время написания диссертации.





