Анилины в синтезе гетероциклических серосодержащих соединений - Дипломная работа

В последние годы неуклонно возрастает интерес к синтезу и применению разнообразных макрогетероциклических систем, что обусловлено, прежде всего, тем, что размер и форму полости макрогетероцикла, а также строение составляющих фрагментов можно достаточно легко модифицировать. Особый интерес представляют насыщенные макрогетероциклы, содержащие в кольцах в различных сочетаниях атомы кислорода, серы и азота, т.к. они способны образовывать координационные соединения как с неорганическими, так и с органическими молекулами.Для синтеза макрогетероциклов, содержащих в макрокольце три типа донорных атомов на основе первичных аминов, используют, как правило, конденсацию диаминов с дихлорангидридами дикарбоновых кислот с последующим восстановлением полученных макрогетероциклических диамидов. Так, известно, что при взаимодействии 1,2-диаминоэтана с дихлоридом 6-окса-3,9-диаза-ундекановой дикислоты образуется продукт 1, восстановление которого приводит к 1-окса-7,10-диаза-4,13-дитиациклопентадекану 2 [8]. На первой стадии образовавшийся диамид 9 восстанавливался боргидридом и после гидролиза соляной кислотой превращался в моноциклический диамин 10, который снова подвергался конденсации с дихлорангидридом дикарбоновой кислоты. Известен метод синтеза N,S-макрогетероциклов, содержащих в кольце ароматические кольца - пиридинофаны взаимодействием дихлорангидрида 2,6-пиридиндикарбоновой кислоты с диаминами, содержащими сульфидные и дисульфидные мостики 14, 15, которые образуют устойчивые комплексы с ионами переходных металлов Ag , Fe2 , Cu2 , Ni2 , Co2 , Zn2 , Hg2 , Cd2 , Pd2 , Au3 , Pt4 [12]. Так, взаимодействием метилового эфира L-фенилаланина (27) с дихлорангидридами щавелевой, янтарной и дигликолевой кислот получены диамиды (28а-в) с выходами 68-90%, восстановление которых LIALH4 в ТГФ приводит к диаминоспиртам (29а-в).Таким образом, из литературных данных следует, что при относительном многообразии подходов основной схемой построения N,S,O-макроциклов является [1 1] конденсация двух ациклических фрагментов.Приборы: Спектры ЯМР 1Н и 13С зарегистрированы на спектрометре Bruker Avance 400 (400 и 100 МГЦ соответственно) в CDCL3, внутренний стандарт ТМС. Двумерные гомоядерные (COSY) и гетероядерные (HSQC, HMBC) эксперименты проводили по стандартным методикам фирмы Bruker при тех же рабочих частотах. Пробоподготовка для регистрации спектров МАЛДИ проведена по методике «сухая капля»: в отдельной пробирке смешивали растворы матричного и анализируемого веществ (50:1 - 100:1), после этого каплю раствора наносили на мишень и высушивали потоком теплого воздуха. Основные кристаллографические данные и условия съемки соединения 1 приведены в таблице 1, cif-файл депонирован в Кембриджском банке структурных данных - номер депонента CCDC-996854. Смесь 1.00 ммоль соответствующего N,N-бис (метоксиметил)-N-ариламина, полученного in situ по методике [22], в 10 мл растворителя и (0.05 ммоль) Sm(NO3)3/?-Al2O3 перемешивают в атмосфере аргона 30 мин при комнатной температуре, затем добавляют (1.00 ммоль) ?, ?-дитиола (1,4-бутандитиол, 1,5-пентандитиол, 1,6-гександитиола) в 1 мл растворителя.Разработан метод селективного синтеза N-арил-1,5,3-дитиазонанов с выходом 76-97%, N-арил-1,5,3-дитиазеканов с выходом 75-82% и 1,5,3-дитиазациклоундеканов с выходом 82-90% циклоаминометилированием 1,4-буиандитиола, 1,5-пентандитиола и 1,6-гександитиола N,N-бис (метоксиметил)-N-ариламинами в присутствии Sm(NO3)3•6H2O/?-Al2O3.Сведения о синтезе N-замещенных 1,5,3-дитиазонанов, 1,5,3-дитиазеканов и 1,5,3-дитиазациклоундеканов на момент начала наших исследований в литературе отсутствовали. В развитие каталитических методов синтеза новых N,S-макрогетероциклов, а также с целью разработки селективного способа синтеза N-арилзамещенных 1,5,3-дитиазонанов, 1,5,3-дитиазеканов, 1,5,3-дитиазациклоундеканов, нами изучено циклоаминометилирование ?,?-дитиолов (1,4-бутандитиол, 1,5-пентандитиол, 1,6-гександитиол) с N,N-бис(метоксиметил)-N-ариламинами с участием катализаторов на основе d-и f-элементов (схема 1). Выбор N,N-бис(метоксиметил)-N-ариламинов для циклоаминометилирования ?,?-дитиолов обусловлен раннее полученными положительными результатами по синтезу N-гетарил-1,5,3-дитиазепанов и N-гетарил-1,5,3-дитиазоканов циклоаминометилированием этан-1,2-и пропан-1,3-дитиолов с помощью N,N-бис(метоксиметил)-N-гетариламинов с участием в качестве катализатора CUCL2. На примере модельной реакции N,N-бис(метоксиметил)-N-фениламина (Іа) c эквимольном количеством 1,4-бутандитиола (II) установили, что при комнатной температуре (~ 20ОС) в ETOAC в качестве растворителя за 6 ч без катализатора реакция не проходит. Можно предположить, что механизм каталитического циклоаминометилирования 1,4-бутандитиола (II) с N,N-бис(метоксиметил)-N-фениламином (I) включает координацию атома кислорода в исходном реагенте (1) к иону центрального атома катализатора [16], последующее нуклеофильное присоединение 1,4-бутандитиола к образовавшемуся карбкатиону [17-19] приводит к формированию 3-фенил-1,5,3-дитиа

В последние годы неуклонно возрастает интерес к синтезу и применению разнообразных макрогетероциклических систем, что обусловлено, прежде всего, тем, что размер и форму полости макрогетероцикла, а также строение составляющих фрагментов можно достаточно легко модифицировать. Вследствие этого макроциклические соединения активно применяются в разных областях, начиная с катализа и заканчивая селективным распознаванием и фармакологией. Особый интерес представляют насыщенные макрогетероциклы, содержащие в кольцах в различных сочетаниях атомы кислорода, серы и азота, т.к. они способны образовывать координационные соединения как с неорганическими, так и с органическими молекулами. В этой связи подобные гетероциклы применяют в качестве полидентантных лигандов для создания катализаторов, сорбентов и экстрагентов ионов металлов, а также распознователей молекул.

На сегодняшний день синтезировано огромное количество азот- и серосодержащих макроциклических соединений, но число используемых методов синтеза достаточно ограничено. Зачастую эти методы трудоемки, многостадийны и приводят к целевым продуктам с невысокими выходами. В связи с этим цель настоящей работы состояла в разработке нового, простого и эффективного способа синтеза азатиомакроциклов, содержащих связь C-N и C-S.

Цель работы: разработка селективных методов синтеза 1,5,3-дитиазонанов, 1,5,3-дитиазеканов и 1,5,3-дитиазациклоундеканов циклоаминометилированием ?,?-дитиолов N,N-бис(метоксиметил)-N-ариламинами с участием катализаторов на основе d- и f-элементов.

Таким образом, из литературных данных следует, что при относительном многообразии подходов основной схемой построения N,S,O-макроциклов является [1 1] конденсация двух ациклических фрагментов. Данный подход осложнен возможностью образования линейных продуктов конденсации, что приводит к снижению выходов целевых макрогетероциклов, поэтому широко применяются высокое разбавление либо темплантный синтез. Кроме того анализ литературных данных показывает, что методы синтеза макрогетероциклов на основе ариламинов аминов изучены недостаточно. В этой связи, поставленная в данной работе задача разработки методов синтеза макрогетероциклов на основе ариламинов, с целью разработки эффективных методов синтеза практически важных N- и S-содержащих макрогетероциклов, является актуальной и перспективной.Разработан метод селективного синтеза N-арил-1,5,3-дитиазонанов с выходом 76-97%, N-арил-1,5,3-дитиазеканов с выходом 75-82% и 1,5,3-дитиазациклоундеканов с выходом 82-90% циклоаминометилированием 1,4-буиандитиола, 1,5-пентандитиола и 1,6-гександитиола N,N-бис (метоксиметил)-N-ариламинами в присутствии Sm(NO3)3•6H2O/?-Al2O3.

Полученные макрогетроциклы охарактеризованы с помощью мультиядерной ЯМР спектроскопии (1H, 13C,), а также двумерных экспериментов (COSY, HMBC, HSQC) и РСА; массы были установлены с помощью масс-спектрометрии MALDI TOF/TOF. макрогетероцикл катализатор ароматический амин