НОВЫЕ ПОДХОДЫ К СИНТЕЗУ ФОТОХРОМНЫХ ДИГЕТАРИЛЭТЕНОВ
|
СОДЕРЖАНИЕ 3
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. СИНТЕЗЫ ДИАРИЛ- И ДИГЕТАРИЛАЦЕТИЛЕНОВ И ИХ ПРЕВРАЩЕНИЕ
В 1,2-ДИАРИЛ( ГЕТАРИЛ)ЭТЕНЫ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР) 7
1.1. СИНТЕЗ ДИАРИЛ(ГЕТАРИЛ)АЦЕТИЛЕНОВ 7
1.1.1. Из 1,2-диарилэтанов или 1,2-диарилэтиленов 7
1.1.2. Создание C=C связи реакциями сочетания 10
1.1.3. Из терминальных ацетиленов и их производных. 10
Получение арил- и гетарилацетиленов. 10
Получение диарил(гетарил)ацетиленов из терминальных ацетиленов. 12
1.2. ПРЕВРАЩЕНИЕ ДИАРИЛ- И ДИГЕТАРИЛАЦЕТИЛЕНОВ В 1,2-ДИАРИЛ(ГЕТАРИЛ)ЭТЕНЫ 16
1.2.1. 1,3-Диполярное циклоприсоединение 16
1.2.2. Реакция Дильса - АльДера. 22
1.2.3. Присоединение комплексов переходных металлов к диарилацетиленам 24
Получение производных хинолина и пиррола 24
Инденолы 26
Инденоны 27
Циклопентеноны 29
Лактоны 33
Хиноны 37
1.2.4. Реакции [п+2]-циклоприсоеДинения 39
1.2.5. Прочие реакции 52
ГЛАВА 2. ПОЛУЧЕНИЕ 1,2-ДИГЕТАРИЛЭТАНДИОНОВ (ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ) 59
2.1. СИНТЕЗ 1,2-ДИКЕТОНОВ ТИОФЕНОВОГО РЯДА 60
2.2. СИНТЕЗ СИММЕТРИЧНЫХ И НЕСИММЕТРИЧНЫХ ДИГЕТАРИЛЭТАНДИОНОВ ИНДОЛЬНОГО РЯДА 70
ГЛАВА 3. СИНТЕЗ ДИТИЕНИЛАЦЕТИЛЕНОВ И ИХ [4+2]-ПОЛЯРНОЕ ЦИКЛОПРИСОЕДИНЕНИЕ С ОБРАЗОВАНИЕМ ПРОИЗВОДНЫХ 1,3-ТИАЗИНА (ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ) 73
3.1. РЕАКЦИИ 1,2-ДИКЕТОНОВ С ГИДРАЗИНОМ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ОЗАЗОНОВ В АЦЕТИЛЕНЫ 73
3.2. РЕАКЦИИ ЦИКЛОПРИСОЕДИНЕНИЯ С УЧАСТИЕМ ДИТИЕНИЛАЦЕТИЛЕНОВ 76
ГЛАВА 4. СИНТЕЗ ДИТИЕНИЛЭТЕНОВ С ПОМОЩЬЮ ВНУТРИ- И
МЕЖМОЛЕКУЛЯРНЫХ КОНДЕНСАЦИЙ КАРБОНИЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ РЯДА ТИОФЕНА ПО МАК-МУРРИ (ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ) 84
4.1. ВНУТРИМОЛЕКУЛЯРНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ 2,2,4,4-ТЕТРАМЕТИЛ-2,4-БИС(2,5-ДИМЕТИЛ-3-
ТИЕНИЛ)-3-ТИАПЕНТАН-1,5-ДИОНА ПО МАК-МУРРИ 84
4.2. СИНТЕЗ И ФОТОХРОМНЫЕ СВОЙСТВА ТЕТРАКИС(3,5-ДИМЕТИЛ-2-ТИЕНИЛ- И ТЕТРАКИС(2,5-
ДИМЕТИЛ-3-ТИЕНИЛ)ЭТИЛЕНОВ МЕЖМОЛЕКУЛЯРНОЙ КОНДЕНСАЦИЕЙ ЗАМЕЩЕННЫХ 3- И 2-ТИОФЕНКАРБАЛЬДЕГИДОВ ПО МАК-МУРРИ 87
ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. 92
5.1. АЦИЛИРОВАНИЕ ГОМОЛОГОВ ТИОФЕНА (К РАЗД. 2.1) 92
5.2. ПОЛУЧЕНИЕ СИММЕТРИЧНЫХ И НЕСИММЕТРИЧНЫХ 1,2-ДИКЕТОНОВ РЯДА ИНДОЛА (К РАЗД.
5.3. СИНТЕЗ ДИГЕТАРИЛАЦЕТИЛЕНОВ (К РАЗД. 3.1) 99
5.4. РЕАКЦИИ ЦИКЛОПРИСОЕДИНЕНИЯ С УЧАСТИЕМ 1,2-БИС(2,5-ДИМЕТИЛ-3-
ТИЕНИЛ)АЦЕТИЛЕНА (К РАЗД. 3.2) 102
5.5. ВНУТРИ- И МЕЖМОЛЕКУЛЯРНЫЕ КОНДЕНСАЦИИ КАРБОНИЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ РЯДА
ТИОФЕНА ПО МАК-МУРРИ (К РАЗД. 4) 106
5.5.1. Попытки проведения внутримолекулярной конденсации 2,2,4,4-тетраметил-2,4- бис(2,5-диметил-3-тиенил)-3-тиапентан-1,5-диона 106
5.5.2. Синтез и фотохромные свойства тетракис(3,5-диметил-2-тиенил)- и тетракис(2,5-диметил-3-тиенил)этиленов 109
ВЫВОДЫ 114
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 115
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. СИНТЕЗЫ ДИАРИЛ- И ДИГЕТАРИЛАЦЕТИЛЕНОВ И ИХ ПРЕВРАЩЕНИЕ
В 1,2-ДИАРИЛ( ГЕТАРИЛ)ЭТЕНЫ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР) 7
1.1. СИНТЕЗ ДИАРИЛ(ГЕТАРИЛ)АЦЕТИЛЕНОВ 7
1.1.1. Из 1,2-диарилэтанов или 1,2-диарилэтиленов 7
1.1.2. Создание C=C связи реакциями сочетания 10
1.1.3. Из терминальных ацетиленов и их производных. 10
Получение арил- и гетарилацетиленов. 10
Получение диарил(гетарил)ацетиленов из терминальных ацетиленов. 12
1.2. ПРЕВРАЩЕНИЕ ДИАРИЛ- И ДИГЕТАРИЛАЦЕТИЛЕНОВ В 1,2-ДИАРИЛ(ГЕТАРИЛ)ЭТЕНЫ 16
1.2.1. 1,3-Диполярное циклоприсоединение 16
1.2.2. Реакция Дильса - АльДера. 22
1.2.3. Присоединение комплексов переходных металлов к диарилацетиленам 24
Получение производных хинолина и пиррола 24
Инденолы 26
Инденоны 27
Циклопентеноны 29
Лактоны 33
Хиноны 37
1.2.4. Реакции [п+2]-циклоприсоеДинения 39
1.2.5. Прочие реакции 52
ГЛАВА 2. ПОЛУЧЕНИЕ 1,2-ДИГЕТАРИЛЭТАНДИОНОВ (ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ) 59
2.1. СИНТЕЗ 1,2-ДИКЕТОНОВ ТИОФЕНОВОГО РЯДА 60
2.2. СИНТЕЗ СИММЕТРИЧНЫХ И НЕСИММЕТРИЧНЫХ ДИГЕТАРИЛЭТАНДИОНОВ ИНДОЛЬНОГО РЯДА 70
ГЛАВА 3. СИНТЕЗ ДИТИЕНИЛАЦЕТИЛЕНОВ И ИХ [4+2]-ПОЛЯРНОЕ ЦИКЛОПРИСОЕДИНЕНИЕ С ОБРАЗОВАНИЕМ ПРОИЗВОДНЫХ 1,3-ТИАЗИНА (ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ) 73
3.1. РЕАКЦИИ 1,2-ДИКЕТОНОВ С ГИДРАЗИНОМ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ОЗАЗОНОВ В АЦЕТИЛЕНЫ 73
3.2. РЕАКЦИИ ЦИКЛОПРИСОЕДИНЕНИЯ С УЧАСТИЕМ ДИТИЕНИЛАЦЕТИЛЕНОВ 76
ГЛАВА 4. СИНТЕЗ ДИТИЕНИЛЭТЕНОВ С ПОМОЩЬЮ ВНУТРИ- И
МЕЖМОЛЕКУЛЯРНЫХ КОНДЕНСАЦИЙ КАРБОНИЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ РЯДА ТИОФЕНА ПО МАК-МУРРИ (ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ) 84
4.1. ВНУТРИМОЛЕКУЛЯРНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ 2,2,4,4-ТЕТРАМЕТИЛ-2,4-БИС(2,5-ДИМЕТИЛ-3-
ТИЕНИЛ)-3-ТИАПЕНТАН-1,5-ДИОНА ПО МАК-МУРРИ 84
4.2. СИНТЕЗ И ФОТОХРОМНЫЕ СВОЙСТВА ТЕТРАКИС(3,5-ДИМЕТИЛ-2-ТИЕНИЛ- И ТЕТРАКИС(2,5-
ДИМЕТИЛ-3-ТИЕНИЛ)ЭТИЛЕНОВ МЕЖМОЛЕКУЛЯРНОЙ КОНДЕНСАЦИЕЙ ЗАМЕЩЕННЫХ 3- И 2-ТИОФЕНКАРБАЛЬДЕГИДОВ ПО МАК-МУРРИ 87
ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. 92
5.1. АЦИЛИРОВАНИЕ ГОМОЛОГОВ ТИОФЕНА (К РАЗД. 2.1) 92
5.2. ПОЛУЧЕНИЕ СИММЕТРИЧНЫХ И НЕСИММЕТРИЧНЫХ 1,2-ДИКЕТОНОВ РЯДА ИНДОЛА (К РАЗД.
5.3. СИНТЕЗ ДИГЕТАРИЛАЦЕТИЛЕНОВ (К РАЗД. 3.1) 99
5.4. РЕАКЦИИ ЦИКЛОПРИСОЕДИНЕНИЯ С УЧАСТИЕМ 1,2-БИС(2,5-ДИМЕТИЛ-3-
ТИЕНИЛ)АЦЕТИЛЕНА (К РАЗД. 3.2) 102
5.5. ВНУТРИ- И МЕЖМОЛЕКУЛЯРНЫЕ КОНДЕНСАЦИИ КАРБОНИЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ РЯДА
ТИОФЕНА ПО МАК-МУРРИ (К РАЗД. 4) 106
5.5.1. Попытки проведения внутримолекулярной конденсации 2,2,4,4-тетраметил-2,4- бис(2,5-диметил-3-тиенил)-3-тиапентан-1,5-диона 106
5.5.2. Синтез и фотохромные свойства тетракис(3,5-диметил-2-тиенил)- и тетракис(2,5-диметил-3-тиенил)этиленов 109
ВЫВОДЫ 114
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 115
В настоящее время широкое развитие получили исследования фотохромных соединений, которые способны к обратимым превращениям под влиянием света исходного вещества А (фотохром) в продукт В, отличающийся спектром поглощения (окраской) и другими физико-химическими свойствами.
Такие соединения и материалы на их основе находят применение в актинометрах, дозиметрах, различных оптоэлектронных устройствах и таких распространенных бытовых изделиях, как солнцезащитные очки, а в настоящее время рассматриваются как чрезвычайно перспективные системы для хранения информации.
Возможность применения фотохромов в качестве элементов оптической памяти определяется прежде всего двумя специфическими свойствами: количеством циклов взаимопревращения форм А и В, соответствующим разложению 20% образца (fatigue resistance, или «цикличность») и термической необратимостью фотопревращения. Одними из лучших термически необратимых фотохромов, которые к тому же обладают высокой «цикличностью» (до 10000 циклов), являются 1,2-дигетарилэтены. Поскольку к фотоциклизации нужного типа способны лишь цис-1,2-дигетарилэтены, необходимо предотвратить возможность цис-транс-изомеризации. Это обычно достигается закреплением цис-формы в циклических этеновых фрагментах, в качестве которых чаще всего используют остатки перфторциклопентена, малеинового ангидрида и малеинимида.
При этом сначала, как правило, строится циклический этеновый фрагмент, к которому затем «пристраивают» гетарильные заместители. В последние годы получил развитие иной принцип построения фотохромных дигетарилэтенов, основанный на получении ключевого исходного соединения, в котором два гетарильных остатка соединены дигетарилэтена с этеновым мостиком в составе гетероцикла или алицикла: 1) из дигетарилацетилена на основе реакций циклоприсоединения; 2) по реакции Мак-Мурри из производного 1,5-дигетарил-1,5-диоксо-3-тиапентана и 3) дигетарилкетонов.
Нами была предложена новая стратегия, принципиальной особенностью которой является образование системы цис-дигетарилэтена из дигетарилацетилена на основе реакций циклоприсоединения. Разработаны синтезы дитиенилэтандионов и метод их превращения в дитиенилацетилены. Предложенная стратегия синтеза фотохромных дигетарилэтенов реализована на примере реакций полярного [4+2]-циклоприсоединения с участием дитиенилацетилена, тиобензамида и гетероароматических альдегидов в присутствии эфирата трёхфтористого бора, приводящей к 4-гетарил-5,6-бис(2,5-диметилтиен-3-ил)-2-фенил-4Я- 1,3-тиазинам, изучены спектрально-люминесцентные свойства последних.
Изучены возможности синтеза 2,2,5,5-тетраметил-3,4-ди(2,5-диметил-3-тиенил)-2,5- дигидротиофена внутримолекулярной конденсацией Мак-Мурри 2,2,4,4-тетраметил-2,4- бис(2,5-диметил-3-тиенил)-3-тиапентан-1,5-диона.
С использованием межмолекулярной конденсации Мак-Мурри замещенных 2- и 3- тиофенкарбальдегидов разработаны синтезы тетратиенилэтиленов - фотохромных дитиенилэтенов нового типа, в которых цис-транс-изомеризация вырождена, вследствие чего отпадает необходимость в закреплении цис-формы.
Диссертация содержит 5 глав. Гл. 1 представляет собой литературный обзор, посвященный методам синтеза диарил- и дигетарилацетиленов и их превращениям в 1,2- диарил(гетарил)этены. Полученные результаты обсуждены в трёх главах: гл. 2 посвящена получению 1,2-дигетарилэтандионов, гл. 3 - синтезу дитиенилацетиленов и их [4+2]- полярному циклоприсоединению с образованием производных 1,3-тиазина, в гл. 4 обсуждены изученные нами внутри- и межмолекулярные конденсации по Мак-Мурри. Глава 5 содержит описание экспериментов. Далее следуют выводы и список литературы.
Ввиду того, что наиболее изученным диарилацетиленом является дифенилацетилен (толан), методы его синтеза и реакции важны как прототипы превращений дигетарилацетиленов. Поэтому в литературном обзоре наиболее полно представлены методы синтеза толана и его реакции, приводящие к циклическим продуктам, содержащим цис¬этеновый мостик.
Такие соединения и материалы на их основе находят применение в актинометрах, дозиметрах, различных оптоэлектронных устройствах и таких распространенных бытовых изделиях, как солнцезащитные очки, а в настоящее время рассматриваются как чрезвычайно перспективные системы для хранения информации.
Возможность применения фотохромов в качестве элементов оптической памяти определяется прежде всего двумя специфическими свойствами: количеством циклов взаимопревращения форм А и В, соответствующим разложению 20% образца (fatigue resistance, или «цикличность») и термической необратимостью фотопревращения. Одними из лучших термически необратимых фотохромов, которые к тому же обладают высокой «цикличностью» (до 10000 циклов), являются 1,2-дигетарилэтены. Поскольку к фотоциклизации нужного типа способны лишь цис-1,2-дигетарилэтены, необходимо предотвратить возможность цис-транс-изомеризации. Это обычно достигается закреплением цис-формы в циклических этеновых фрагментах, в качестве которых чаще всего используют остатки перфторциклопентена, малеинового ангидрида и малеинимида.
При этом сначала, как правило, строится циклический этеновый фрагмент, к которому затем «пристраивают» гетарильные заместители. В последние годы получил развитие иной принцип построения фотохромных дигетарилэтенов, основанный на получении ключевого исходного соединения, в котором два гетарильных остатка соединены дигетарилэтена с этеновым мостиком в составе гетероцикла или алицикла: 1) из дигетарилацетилена на основе реакций циклоприсоединения; 2) по реакции Мак-Мурри из производного 1,5-дигетарил-1,5-диоксо-3-тиапентана и 3) дигетарилкетонов.
Нами была предложена новая стратегия, принципиальной особенностью которой является образование системы цис-дигетарилэтена из дигетарилацетилена на основе реакций циклоприсоединения. Разработаны синтезы дитиенилэтандионов и метод их превращения в дитиенилацетилены. Предложенная стратегия синтеза фотохромных дигетарилэтенов реализована на примере реакций полярного [4+2]-циклоприсоединения с участием дитиенилацетилена, тиобензамида и гетероароматических альдегидов в присутствии эфирата трёхфтористого бора, приводящей к 4-гетарил-5,6-бис(2,5-диметилтиен-3-ил)-2-фенил-4Я- 1,3-тиазинам, изучены спектрально-люминесцентные свойства последних.
Изучены возможности синтеза 2,2,5,5-тетраметил-3,4-ди(2,5-диметил-3-тиенил)-2,5- дигидротиофена внутримолекулярной конденсацией Мак-Мурри 2,2,4,4-тетраметил-2,4- бис(2,5-диметил-3-тиенил)-3-тиапентан-1,5-диона.
С использованием межмолекулярной конденсации Мак-Мурри замещенных 2- и 3- тиофенкарбальдегидов разработаны синтезы тетратиенилэтиленов - фотохромных дитиенилэтенов нового типа, в которых цис-транс-изомеризация вырождена, вследствие чего отпадает необходимость в закреплении цис-формы.
Диссертация содержит 5 глав. Гл. 1 представляет собой литературный обзор, посвященный методам синтеза диарил- и дигетарилацетиленов и их превращениям в 1,2- диарил(гетарил)этены. Полученные результаты обсуждены в трёх главах: гл. 2 посвящена получению 1,2-дигетарилэтандионов, гл. 3 - синтезу дитиенилацетиленов и их [4+2]- полярному циклоприсоединению с образованием производных 1,3-тиазина, в гл. 4 обсуждены изученные нами внутри- и межмолекулярные конденсации по Мак-Мурри. Глава 5 содержит описание экспериментов. Далее следуют выводы и список литературы.
Ввиду того, что наиболее изученным диарилацетиленом является дифенилацетилен (толан), методы его синтеза и реакции важны как прототипы превращений дигетарилацетиленов. Поэтому в литературном обзоре наиболее полно представлены методы синтеза толана и его реакции, приводящие к циклическим продуктам, содержащим цис¬этеновый мостик.
1. Разработана новая стратегия синтеза фотохромных дигетарилэтенов, принципиальной особенностью которой является образование системы цис-дигетарилэтена из дигетарилацетилена на основе реакций циклоприсоединения.
2. Разработаны синтезы тетратиенилэтиленов - фотохромных дитиенилэтенов нового типа, в которых цис-транс-изомеризация вырождена, вследствие чего отпадает необходимость в закреплении цис-формы.
3. С использованием модифицированного метода ацилирования тиофена и его гомологов в присутствии хлористого алюминия и пиридина получены 1,2- дитиенилэтандионы.
4. Разработаны синтезы новых симметричных и несимметричных а-дикетонов индольного ряда, основанные на использовании хлорангидридов индолилглиоксиловых кислот в качестве ацилирующих агентов в реакциях с производными индола, тиофена и бензотиофена.
5. Реакцией полярного [4+2]-циклоприсоединения 1,2-бис(2,5-диметил-3- тиенил)ацетилена с тиобензамидом и альдегидами ряда тиофена и фурана впервые получены 4-гетарил-5,6-бис(2,5-диметилтиен-3-ил)-2-фенил-4#-1,3-тиазины, для которых изучены фотохромные свойства.
6. Обнаружена новая реакция с образованием производных 3#-пиразоло[3,4- с]хинолинов при действии гидразина на симметричные и несимметричные 1-гетарил-2-(2- метил-3-индолил)этандионы
2. Разработаны синтезы тетратиенилэтиленов - фотохромных дитиенилэтенов нового типа, в которых цис-транс-изомеризация вырождена, вследствие чего отпадает необходимость в закреплении цис-формы.
3. С использованием модифицированного метода ацилирования тиофена и его гомологов в присутствии хлористого алюминия и пиридина получены 1,2- дитиенилэтандионы.
4. Разработаны синтезы новых симметричных и несимметричных а-дикетонов индольного ряда, основанные на использовании хлорангидридов индолилглиоксиловых кислот в качестве ацилирующих агентов в реакциях с производными индола, тиофена и бензотиофена.
5. Реакцией полярного [4+2]-циклоприсоединения 1,2-бис(2,5-диметил-3- тиенил)ацетилена с тиобензамидом и альдегидами ряда тиофена и фурана впервые получены 4-гетарил-5,6-бис(2,5-диметилтиен-3-ил)-2-фенил-4#-1,3-тиазины, для которых изучены фотохромные свойства.
6. Обнаружена новая реакция с образованием производных 3#-пиразоло[3,4- с]хинолинов при действии гидразина на симметричные и несимметричные 1-гетарил-2-(2- метил-3-индолил)этандионы



