НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ОРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ

ШВИДЕНКО

Костянтин Вікторович

УДК 547.333.2 + 547.741 + 547.853.3 + 547.466.3

Реакції місткових єнамінів

з електрофільними реагентами

02.00.03 - органічна хімія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата хімічних наук

Київ-2005

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у відділі хімії фосфорорганічних сполук Інституту органічної хімії НАН України

Науковий керівник: доктор хімічних наук Толмачов Андрій Олексійович,

Науково-виробничий хіміко-біологічний центр Київського національного університету імені Тараса Шевченка, м. Київ

Офіційні опоненти: доктор хімічних наук, професор Корнілов Михайло Юрійович,

Київський національний університет імені Тараса Шевченка,

м. Київ, професор кафедри органічної хімії

кандидат хімічних наук Ковтун Юрій Петрович,

Інститут органічної хімії НАН України, м. Київ,

старший науковий співробітник

Провідна установа: Харківський національний університет

ім. В. Н. Каразіна, МОН України, м. Харків

Захист дисертації відбудеться "9" червня 2005 р. о 1400 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.217.01 в Інституті органічної хімії НАН України за адресою: 02094, м. Київ, вул. Мурманська, 5, факс (044) 573-26-43.

З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Інституту органічної хімії НАН України.

Автореферат розісланий "29" квітня 2005 р.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради Д 26.217.01

доктор хімічних наук Вовк М. В.

Загальна характеристика РОботи

Актуальність теми. Останнім часом для хімії гетероциклічних сполук характерне поглиблене вивчення систем, що містять у своїй структурі насичений фрагмент, до яких у повній мірі відносяться конденсовані поліметилен-, а також щ-аміноалкілзаміщені гетероцикли. Ці типи гетероциклів привертають значний інтерес своєю близькістю до природних сполук, а також їх різнобічним використанням як фармацевтичних препаратів, пестицидів та інгібіторів корозії металів.

Основний підхід до синтезу як поліметилен-, так щ-аміноалкілгетероциклів передбачає використання як вихідних сполук лактамів та їх похідних, включаючи і місткові єнаміни (МЄ), у яких атом азоту зв’язаний поліметиленовим містком з б-вуглецевим атомом. Незважаючи на відомі успіхи застосування МЄ у синтезі названих типів гетероциклів, їх синтетичні можливості розкриті недостатньо. Заслуговують на особливу увагу реакції з електрофілами, зокрема, з ацилюючими реагентами, які відбуваються по атому азоту в циклі. Можна припустити, що введення акцепторної групи в молекулу сприятиме перебігу реакцій з бінуклеофілами, які приводять до утворення щ-аміноалкілгетероциклів, а з іншого боку - наявність додаткової функціональної групи значно розширить синтетичні можливості МЄ в синтезі поліметиленпохідних гетероциклів.

Саме тому дослідження реакцій МЄ з електрофільними реагентами, які в кінцевому результаті можуть привести до синтезу нових типів конденсованих поліметилен- та щ-аміноалкілгетероциклів, є актуальною проблемою.

Мета роботи полягала у вивченні взаємодії місткових єнамінів з електрофільними реагентами та використанні одержаних адуктів як вихідних сполук для синтезу поліметилен- або щ-аміноалкілгетероциклів.

Об’єкт дослідження: реакції МЄ з електрофільними реагентами, як метод синтезу поліметилен- або щ-аміноалкілгетероциклів.

Предмет дослідження: отримані із лактамів та їх похідних МЄ, в реакціях з хлорангідридами карбонових кислот, сульфохлоридами та гетерокумуленами.

Методи дослідження: органічний синтез, елементний аналіз, спектральні методи (ІЧ-, ЯМР-спектроскопія, мас-спектрометрія).

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалася в рамках наукової теми відділу хімії ФОС Інституту органічної хімії НАН України "С-Фосфорильовані піроли та піразоли в синтезі нових конденсованих фосфоровмісних гетероциклів" (2001-2003 рр.), № держреєстрації 0101U000687.

Наукова новизна отриманих результатів. Ацилюванням 2-нітрометиленазепану хлорангідридами кислот у присутності водного лугу вперше синтезовані похідні 7-аміно-1-нітро-2-гептанону. Показано, що одержані сполуки успішно можуть бути використані в синтезі ?-амінопентилпохідних 3-нітрохіноліну, 5-нітротетрагідропіримидину та ізоксазолу.

Вперше досліджено реакцію місткових нітроєнамінів з ізоціанатами та ізотіоціанатами, виявлено закономірності її перебігу в залежності від реакційних умов, а також будови реагента і субстрата. Результатом цього перетворення можуть бути ?-карбамоїльовані нітроєнаміни, похідні 7-аміно-1-нітро-2-гептанону, або 1,2-поліметилен-2-нітрометил-1,3,5-триазин-4,6-діони.

Знайдена нова в хімії нітроєнамінів реакція, що приводить до утворення похідних маловивченої гетероциклічної системи тієно[3,4-b]піролу.

Встановлено, що реакція МЄ, похідних 1,3-оксазол-5(4Н)-ону, з ізотіоціанатами супроводжується рециклізацією до 5-ациламіно-1,6-поліметилен-2-тіоксо-4-оксо-1,2,3,4-тетрагідропіримідинів.

Вперше показано, що в присутності ангідридів кислот тіолактимні етери можуть реагувати з субстратами, які містять активну метиленову групу утворюючи, в залежності від розміру насиченого циклу, три типи продуктів: пуш-пульні МЄ, N-ацильовані пуш-пульні МЄ та 5-ациламіно(2-метилтіобутиліден)похідні метиленактивних сполук.

Практичне значення одержаних результатів полягає у створені на основі МЄ препаративних методів синтезу конденсованих поліметиленпохідних гетероциклічних систем і гетероциклів, які містять щ-аміноалкільний залишок.

Особистий внесок дисертанта. Основний обсяг експериментальної частини роботи, узагальнення отриманих результатів, аналіз спектральних досліджень та встановлення будови отриманих сполук зроблено особисто дисертантом. Постановка задачі та обговорення результатів проведені з науковим керівником. Синтез ациламінонітрокетонів, поліметиленпіримідинів, триазиндіонів проведений у співпраці із к.х.н. К. Г. Назаренком (Інститут органічної хімії НАН України, м. Київ).

Апробація роботи. Основні результати роботи були представлені на V конференції молодих вчених та студентів-хіміків південного регіону України (Одеса, 2002 р.), та Міжнародній конференції "Хімія азотовмісних гетероциклів" (ХАГ-2003, Харків, 2003 р.).

Публікації за темою дисертації. Матеріали дисертаційної роботи опубліковані в 3 статтях та тезах 2 доповідей.

Структура і об'єм роботи. Дисертація складається із вступу, 4 розділів, висновків, списку літератури, що містить 102 найменування. В роботі є 22 таблиці та 7 рисунків.

У першому розділі узагальнено і систематизовано літературні дані, присвячені реакціям трансформації насичених циклів лактамів та їх похідних. Результати власних досліджень автора викладено в другому та третьому розділах.

Другий розділ дисертації присвячений дослідженню реакцій місткових пуш-пульних єнамінів з електрофільними реагентами, розробленню нового методу синтезу ациламінонітрокетонів, а також поліметиленпохідних тіоурацилів.

У третьому розділі описані перетворення тіоімідатів при дії тандему електрофіл-нуклеофіл з утворенням ациламінобутиліденпохідних.

Основний зміст роботи

В останні роки пуш-пульні МЄ 1 інтенсивно використовуються як вихідні речовини для одержання поліметилен- або щ-аміноалкілгетероциклів. Синтез останніх базується на здатності насиченого циклу МЄ розкриватися під дією нуклеофільних реагентів. У випадку бінуклеофілів у реакції задіяна також електроноакцепторна група в в-положенні, що в кінцевому випадку приводить до рециклізації і утворення щ-аміноалкілпохідних гетероциклів. Атака здійснюється на електрофільні центри, зображені на схемі стрілками.

Суттєвим обмеженням цього методу є необхідність використання тільки сильних бінуклеофільних агентів. Ми дослідили ацилювання місткових єнамінів, допускаючи, що введення додаткового акцептора до атома азоту в сполуках 1 приведе до значного збільшення електрофільності молекули і дасть змогу використовувати в реакціях рециклізації нуклеофільні агенти різної сили.

реакції місткових Пуш-пульних єнамінів

з електрофільними реагентами

Як зручний об'єкт наших досліджень був вибраний містковий нітроєнамін 2б, що виявляє високу NH-кислотність і легко утворює солі уже при дії розчину лугу. Нами знайдено, що ацилювання цієї сполуки хлорангідридами карбонових кислот за умов реакції Шоттен-Баумана проходить по атому азоту і супроводжується розкриттям насиченого циклу з утворенням похідних не описаних раніше 7-аміно-1-нітро-2-гептанону 4. Виділення та ідентифікація проміжних продуктів реакції підтверджує наведену нижче схему, за якою розкриття насиченного циклу відбувається в результаті гідролізу саме N-ацильованого адукту 3, а не вихідного нітроєнаміну 2б.

Взаємодія нітроєнаміну 2б з сульфохлоридами в аналогічних умовах приводить до нітрокетонів 5.

Отримані амінонітрокетони 4б, е, 5б були використані нами як вихідні сполуки в синтезі гетероциклів, що містять -амінопентильну групу. Так, взаємодія з амінобензофеноном в присутності оцтової кислоти (реакція Фрідлендера) приводить до відповідних 3-нітро-хінолінів 6.

Трьохкомпонентна реакція сполук 4б та 4д з сечовиною та ароматичним альдегідом (реакція Бідженеллі) дає змогу отримувати -амінопентильні похідні 5-нітротетрагідропіримідину 7.

Прикладом гетероциклізації за участю нітрогрупи є синтез ізоксазолу 8, що утворюється при взаємодії 5б з фенілацетиленом в присутності концентрованої сірчаної кислоти. Реакція представляє собою 1,3-біполярне циклоприєднання і проходить через утворення проміжного N-оксиду нітрилу.

Містковий єнамін 9 легко ацилюється хлористим бензоїлом у присутності пірідину з утворенням 2-(1-бензоїл-2-піролідініліден)малононітрилу 10. В той же час МЄ, похідні малононітрилу, що містять у своїй структурі тетра- і пентаметиленовий місток за вказаних умов в реакцію з хлорангідридами кислот не вступають. В присутності більш сильної основи - гідриду натрію - відбувалось значне осмолення реакційної маси з утворенням продуктів, що не піддаються ідентифікації.

Бензоїльований МЄ 10 має два електрофільних центри - ?-вуглецевий атом єнаміну, та карбонільну групу, тому нуклеофільна атака може здійснюватися по будь-якому з них. Так, обробка цієї сполуки лугом приводить не до розкриття насиченого циклу, як у випадку нітроєнаміну 2б, а до відщеплення бензоїльної групи і регенерації вихідної сполуки 9 з майже кількісним виходом. В той же час, на відміну від МЄ 9, який взаємодіє тільки з найбільш сильними нуклеофілами типу гідроксиламіну та гідразину, бензоїлєнамін 10 легко реагує з бензиламіном в киплячому спирті, утворюючи продукт лінійної будови 11. Необхідно зазначити, що реакція із більш слабкими нуклеофільними агентами – ароматичними амінами - потребує жорсткіших умов, за яких сполука 10 сама виступає як ацилюючий агент. Так, довготривале кип’ятіння 10 з пара-анізидином в толуолі приводить лише до утворення N-бензоїланізидину 12.

Реакції рециклізації бензоїльованого МЄ 10 були досліджені на прикладі його взаємодії з 1,2- та 1,3-бінуклеофілами. При короткочасному кип’ятінні сполуки 10 з фенілгідразином в спирті вдалося виділити 5-аміно-3-(3-бензоїламінопропіл)-1-фенілпіразол-4-карбонітрил 14 з виходом 87 %. Можна припустити, що в цьому випадку нуклеофільна атака здійснюється по б-вуглецевому атому єнамінової системи, що супроводжується розкриттям піролідинового циклу і утворенням інтермедіату лінійної будови 13, який циклізуються в умовах реакції в піразол 14. Слід зазначити, що небензоїльований МЄ 9 в реакцію з фенілгідразином не вступає.

Взаємодія адукту 10 з амідинами також супроводжується рециклізацією, але в цьому випадку – до похідних піримідину. Так, 3-аміно-5-(3-бензоїламінопропіл)-2-фенілпіримідин-5-карбонітрил 15 був одержаний у результаті реакції 10 з бензамідином.

Розглянуті реакції є показовим прикладом того, як введення додаткового акцептора до атома азота в МЄ приводить до значного збільшення електрофільності молекули і дає змогу використовувати в реакціях рециклізації додаткові нуклеофільні агенти різної сили.

Спроба ацилювання хлорангідридами карбонових кислот МЄ 16 а, б, які містять менш акцепторні замісники біля подвійного зв'язку ніж МЄ 2б та 9, як у водному, так і в неводному середовищі не приводила до виділення індивідуальних продуктів. Тому як ацилюючі реагенти були використані ізотіоціанати і ізоціанати.

Однак виявилось, що при дії ізотіоціанатів на єнаміни 16 а, б в присутності гідриду натрію реакція не зупиняється на продуктах N-карбамоїлювання типу 17, а супроводжується внутрішньомолекулярною циклізацією з утворенням 3,4-поліметиленпохідних піримідину 18. При цьому у випадку n=1 як додатковий нуклеофільний центр виступає активна метиленова група у положенні 3 піролідинового циклу. Приєднання ще однієї молекули ізотіоціанату з наступною внутрішньомолекулярною циклізацією за рахунок взаємодії нуклеофільного центру на атомі азоту з нітрильною групою приводить до утворення похідних нової гетероциклічної системи 1,7-дигідро-3Н-2а,4,7-триазааценафтилену 19.

Подібно до 16 а, б МЄ 20 а, б, взаємодіють з ізотіоціанатами в присутності гідриду натрію, але в даному випадку реакція супроводжується рециклізацією і приводить до утворення раніше невідомих ациламінопохідних піримідину 21.

Відзначаються своїми особливостями і реакції ізоціанатів та ізотіоціанатів з містковими нітроєнамінами. Встановлено, що напрямок електрофільної атаки і наступна трансформація утвореного адукту залежить від розміру насиченого циклу і умов проведення реакції. Так, при кип’ятінні 2 а, б з ізоціанатами в толуолі спостерігається реакція ?(С)- карбамоїлювання з утворенням продуктів 22. За таких умов ізотіоціанати в реакцію з нітроєнамінами не вступають.

В той же час в присутності водного лугу як ізоціанати, так і ізотіоціанати реагують з 2 б аналогічно хлорангідридам кислот утворюючи похідні 7-аміно-1-нітро-2-гептанону 23.

Більш складні процеси відбуваються при проведенні реакції нітроєнамінів з ізоціанатами в неводному середовищі в присутності сильної основи. За наявності гідриду натрію в ДМФА незалежно від співвідношення реагентів спостерігається приєднання двох еквівалентів ізоціанату, що приводить до похідних 1,6-поліметилен-6-нітрометил-1,3,5-триазин-2,4-діону 26. На першій стадії реакції відбувається депротонування нітроєнамінів гідридом натрію з утворенням аніону 24, який реагує з ізоціанатом утворюючи проміжний продукт 25, що містить негативний заряд на атомі азоту і сильно поляризований під дією нітрогрупи екзоциклічний подвійний зв’язок. Взаємодію інтермедіату 25, з наступною молекулою ізоціанату можна розглядати як біполярне [4 + 2]-циклоприєднання, що досить часто зустрічається в хімії ізоціанатів.

Нами знайдено, що у присутності сильних основ N-алкілнітроєнаміни також взаємодіють із ізотіоціанатами за участю активної метиленової группи у 3-му положенні насиченого циклу. Одначе, індивідуальні продукти реакції були виділені тільки у випадку 1-метил-2(нитрометилен)піролідину 27. Так, при обробці 27 4-хлорфенілізотіоціанатом в ДМФА в присутності гідриду натрію на холоду був виділений продукт приєднання 28, стуктура якого підтверджується його ЯМР 1Н спектром. Показовими сигналами є триплет в області 5.2 м.ч. (J = 5.3 Гц), що належить 3С-Н, а також сигнал єнамінного протона, який представляє собою синглет при 6,5 м.ч. Окрім цього, сигнали груп протонів при 4-С и 5-С стають нееквівалентними. Аналогічні сигнали спостерігались і в спектрі ЯМР 1Н S-метильованого продукту 29, який з невисоким виходом утворюється при додаванні до реакційної суміші йодистого метилу.

Слід зазначити, що сполуку 29 вдалося виділити в аналітично чистому вигляді, в той час як в спектрах ЯМР 1Н тіоаміду 28 поряд з сигналами основного продукту завжди спостерігались сигнали мінорного продукту, кількість якого збільшувалась при повторній перекристалізації. Утворення такого типу речовин стає основним напрямом реакції 27 з ізотіоціанатами у випадку її проведення при підвищеній температурі (80 - 850 С).

На основі даних спектрів ЯМР 1Н і 13С, а також мас-спектрів було встановлено, що ці сполуки мають будову оксимів 1-метил-4-іміно-1,2,3,4-тетрагідро-6Н-тієно[3,4-b]пірол-6-ону 31. Можна припустити, що їх утворення відбувається за наведеною схемою, згідно якої анелювання тіофенового ядра здійснюється за рахунок внутрішньомолекулярної взаємодії тіолят-аніону з аци-формою нітрометильної групи в одному із таутомерів продукту приєднання 30.

Реакції тіолактимних етерів

з Електрофільними реагентами.

Оскільки, як показано вище, одержання N-ацилпохідних МЄ пов'язане з рядом труднощів, з метою розробки нового підходу до синтез цього типу сполук нами досліджена реакція тіолактимних етерів із сполуками, що містять активну метиленову групу в присутності ацилюючих агентів - ангідридів кислот. Відомо, що тіолактимні етери 32 ведуть себе в реакціях з електрофілами як єнаміни (J. Org. Chem., 1985, 50 (23), 4648-4650). Наприклад, вони легко ацилюються з утвореням 3С- або N-ацилпохідних, які мають єнамінну стуктуру. Тому можна було припустити, що в присутності ангідридів кислот в реакцію з метиленактивними субстратами будуть вступати не 32, а продукти їх ацилювання 33, що дало б змогу в одну стадію одержати N-ацильовані МЄ. При дослідженні даної реакції виявилось, що в присутності оцтового ангідриду її напрямок в першу чергу визначається розміром насиченого циклу тіолактимних етерів. Так, 32 у випадку n = 2, 3  реагують з метиленактивними субстратами, утворюючи тільки неацетильовані сполуки 34. При цьому більш високі виходи продуктів 34 у порівнянні з аналогічними реакціями за відсутності оцтового ангідриду (75- 80 % і 50 – 65%) вказують на його безпосередню участь в зазначеному процесі. На відміну від розглянутих тіолактимних етерів реакція 5-метилтіо-3,4-дигідро-2Н-піролу (n = 1) з метиленактивними субстратами в присутності оцтового ангідриду супроводжується розкриттям насиченого циклу і утворенням 4-ацетиламіно-1-метилтіобутиліденпохідних 35. В деяких випадках в процесі реакції утворюються суміші цих сполук з N–ацетильованими МЄ 36 (наприклад, вихід 1-ацетил-2-піролідініліденмалононітрилу досягає 30%), які легко розділяються кристалізацією.

Необхідно зазначити, що як лінійні 35, так і сполуки циклічної будови 36 легко взаємодіють з нуклеофілами, утворюючи одні і ті ж самі продукти. На прикладі двох похідних бензтіазолу - N-(5-бензотіазол-2-іл-4-метилсульфаніл-5-ціано-пент-4-еніл)-ацетаміду 35г и 2-(1-ацетил-пірролідін-2-іліден)-бензотіазол-2-іл-ацетонітрилу 36г наведені перетворення, які дають підстави зробити висновок про синтетичну еквівалентність цих сполук. Так, при дії етилату натрію на 35г відбувається внутрішньомолекулярна циклізація з утворенням МЄ 37. Цей же продукт утворюється в подібних умовах і в результаті відщеплення ацетильної групи від сполуки 36г.

В реакціях з фенілгідразином заміщення метилтіо-групи в 35г протікає так само легко (вихід 84%), як і розкриття насиченого циклу в 36г, що в обох випадках дозволяє одержати гідразинопохідну 38. Ця сполука циклізується в 3-аміно-5-(3-ацетиламінопропіл)-4-(2-бензтіазоліл)піразол 39 при кип’ятінні в спирті в присутності каталітичної кількості триетиламіну. Слід додати, що неацетильований МЄ 37 в реакцію з фенілгидразином не вступає.

Як приклад реакції сполуки 35г (36г) з 1,3-бінуклеофілами можна навести синтез 4-аміно-6-(3-ацетиламіно)-5-(2-бензтіазоліл)-2-фенілпіримідину 40. Ця сполука утворюється в одну стадію при кип’ятінні 35г або 36г з бензамідином в спирті в присутності етилату натрію.

Цікавою в синтетичному плані, на наш погляд, є похідна оксазолону 35в, яка утворюється в одну стадію при нагріванні тіолактимного етеру з гіпуровою кислотою в оцтовому ангідриді з виходом 69 %.

При дії на сполуку 35в фенілгідразину відбувається рециклізація оксазолонового циклу через інтермедіат 41 з утворенням N-[5-(3-ацетиламіно-пропіл)-3-оксо-2-феніл-2,3-дигідро-1H-піразол-4-іл]-бензаміду 42.

Аналогічно, внаслідок реакції 39в з бензамідином був одержаний N-[4-(3-ацетиламіно-пропіл)-6-оксо-2-феніл-1,6-дигідро-піримідин-5-іл]-бензамид 43.

ВИСНОВКИ

1. Розроблено препаративний метод синтезу невідомих раніше похідних 7-аміно-1-нітро-2-гептанону на основі реакції 2-нітрометиленазепану з хлорангідридами карбонових кислот та сульфохлоридами. Показана перспективність використання одержаних сполук в синтезі ?-амінопентилпохідних 3-нітрохіноліну, 5-нітротетрагідропіримидину та ізоксазолу.

2. Встановлена залежність регіонаправленості реакції місткових нітроєнамінів з ізоціанатами та ізотіоціанатами від умов її проведення та розміру насиченого циклу єнаміну. Показано, що результатом цього перетворення можуть бути ?-карбамоїльовані нітроєнаміни, похідні 7-аміно-1-нітро-2-гептанону, або 1,2-поліметилен-2-нітрометил-1,3,5-триазин-4,6-діони.

3. Показано, що реакція місткових єнаміноефірів з ізотіоціанатами, в залежності від розміру насиченого циклу, може приводити до 3,4-поліметиленпіриимідинів, або до похідних нової гетероциклічної системи - 1,7-дигідро-3Н-2а,4,7-триазааценафтилену.

4. На основі реакції 1-метил-2-нітрометиленпіролідину з ізотіоціанатами розроблено новий метод синтезу похідних маловивченої гетероциклічної системи тієно[3,4-b]піролу.

5. Знайдено умови, за яких реакція 5-метилтіо-3,4-дигідро-2Н-піролу з сполуками, що містять активну метиленову групу відбувається з розкриттям піролідинового циклу і утворенням 4-ацетиламіно-1-метилтіометиленпохідних – перспективних субстратів в синтезі ?-амінопропілпохідних гетероциклів.

Основний зміст дисертації викладено в роботах

1. Nazarenko K. G., Shvidenko K. V., Pinchuk A. M., Tolmachev A. A. Synthesis of 7-Amino-1-Nitro-2-Heptanone Derivatives. // Synth. Commun. - 2003. - Vol. 33, N 24. - P. 4241-4252.

(Швиденко К. В. - Проведення базових експериментальних досліджень: розробка умов синтезу амінонітрокетонів, синтез гетероциклів на їх основі.)

2. Назаренко К. Г., Швиденко К. В., Толмачев А. А.. Синтез 1,6-полиметиленпиримидинов на основе 4-(1-азациклоалкилиден)-1,3-оксазол-5-онов. // Химия гетероцикл. соедин. - 2004. - N 1. - C. 132-133.

(Швиденко К. В. - Розробка умов синтезу конденсованих поліметиленпіримідинів.)

3. Nazarenko K. G., Shvidenko K. V., Pinchuk A. M., Tolmachev A. A. The reaction of Cyclic Nitroenamines with Isocyanates. Synthesis of 1,6-polymethylene-6-nitromethyl-1,3,5-triazine-2,4-dione Derivatives. // Monatsh. Chem. - 2005. – Vol. 136, N 2. - P. 211-215.

(Швиденко К. В. - Проведення експериментальних досліджень, аналіз спектральних даних.)

4. Швиденко К. В. Реакції дезактивованих циклічних єнамінів з деякими електрофільними реагентами. // V Конференція молодих вчених та студентів-хіміків південного регіону. Тези доповідей. - Одеса. - 2002. - С. 66.

5. Nazarenko K. G., Shvidenko K. V., Shyrokaya T. I., Tolmachev A. A. New Heterocyclisations Based On Cyclic Enamines, Imidates and Thioimidates. // International Conference Chemistry of Nitrogen Containing Heterocycles. Тези доповідей. – Харків. – 2003.- С. 50.

АНОТАЦІЯ

Швиденко К. В. Реакції місткових єнамінів з електрофільними реагентами. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.03 - органічна хімія. Інститут органічної хімії НАН України, Київ, 2005.

Дисертація присвячена дослідженню реакцій місткових єнамінів з електрофільними реагентами: хлорангідридами карбонових кислот, сульфохлоридами, ізоціанатами і ізотіоціанатами. Встановлено оптимальні умови проведення реакцій в залежності від природи вихідних сполук, характеру замісників при подвійному зв'язку і розміру насиченого циклу.

Запропоновано новий, простий та зручний метод отримання амінонітрокетонів, що містять поліметиленовий ланцюг, виходячи із нітроєнамінів у водно-лужному середовищі. Отримані амінонітрокетони були використані у синтезі ?-аміноалкільних гетероциклів із нітрогрупою в кільці.

Показано, що єнаміни, похідні малононітрилу, легко ацилюються хлористим бензоїлом у основному середовищі, а отримана сполука реагує із рядом нуклеофільних агентів, що приводить або до продуктів лінійної структури, або до ?-аміноалкільних гетероциклів.

Виявлено, що продуктами взаємодії єнамінів з гетерокумуленами можуть бути як лінійні сполуки, так і похідні гетероциклічних систем, а напрямок реакції залежить від умов її проведення і природи вихідної речовини.

Знайдено, що реакція тіолактимних ефірів з рядом сполук, що містять активну метиленову групу, в присутності ангідридів кислот може приводити як до продуктів конденсації, так і до сполук з розімкненою структурою, які містять метилтіогрупу. Останні можуть бути з успіхом застосовані як прекурсори у синтезі аміноалкільних гетероциклів.

Ключові слова: місткові єнаміни, електрофільні реагенти, рециклізація, тіолактимні етери, аміноалкільні гетероцикли.

АННОТАЦИЯ

Швиденко К. В. Реакции мостиковых енаминов с электрофильными реагентами. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук по специальности 02.00.03 - органическая химия. Институт органической химии НАН Украины, Киев, 2005.

Диссертация посвящена исследованию реакций мостиковых енаминов с электрофильными реагентами: хлорангидридами карбоновых кислот, сульфохлоридами, изоцианатами и изотиоцианатами. Установлены оптимальные условия проведения реакции в зависимости от природы исходных соединений, характера заместителей при двойной связи и размера насыщенного цикла.

Предложен новый, простой и удобный метод получения ранее неизвестных производных 7-амино-1-нитро-2-гептанона из 2-нитрометиленазепана и ацилирующих агентов (хлорангидридов карбоновых кислот и сульфохлоридов) в водно-щелочной среде. Полученные аминонитрокетоны были использованы в синтезе ?-аминопентильных производных гетероциклов: 3-нитрохинолина, 5-нитротетрагидропиримидина и изоксазола.

Показано, что 2-(2-пирролидинилиден)малононитрил гладко ацилируется хлористым бензоилом в присутствии пиридина с образованием N-бензоилированного производного. Реакции полученного соединения с первичными алифатическими аминами сопровождаются раскрытием насыщенного цикла с образованием продуктов линейной структуры - N-(4-алкиламино-5,5-дициано-пент-4-енил)-бензамидов. В случае ароматических аминов исходное соединение выступает как ацилирующий агент. Использование 1,2- и 1,3-биснуклеофильных агентов (фенилгидразин и бензамидин) сопровождается рециклизацией и образованием ?-аминопропильных гетероциклов – пиразолов и пиримидинов соответственно.

Установлено, что продуктами взаимодействия мостиковых нитроенаминов с гетерокумуленами могут быть как линейные соединения - производные 7-амино-1-нитро-2-гептанона, так и производные гетероциклической системы - 1,2-полиметилен-2-нитрометил-1,3,5-триазин-4,6-дионы, а направление реакции зависит от условий ее проведения и природы исходного соединения.

Исследована реакция мостиковых енаминоэфиров с изотиоцианатами. Показано, что в присутствии сильных оснований наблюдается селективное N-карбамоилирование, а дальнейшие превращения полученных аддуктов зависят от размера насыщенного цикла исходного соединения. В случае азепановых производных наблюдается образование 1,6-полиметиленпиримидинов, а при использовании пирролидиновых производных происходит присоединение еще одного моля гетерокумулена с образованием 1,7-дигидро-3Н-2а,4,7-триазааценафтиленов.

Показано, что 1-метил-2-нитрометиленпирролидин в присутствии гидрида натрия региоселективно взаимодействует с изотиоцианатами по активной метиленовой группе азотсодержащего насыщенного цикла, приводя к продуктам 3С-карбамоилирования. При повышенной температуре наблюдается циклизация промежуточного продукта замещения с образованием производных малоизученной гетероциклической системы - тиено[3,4-b]пирола.

Найдено, что реакция тиолактимных эфиров с рядом соединений, содержащих активную метиленовую группу, в присутствии ангидридов кислот может приводить как к продуктам конденсации, так и к соединениям с разомкнутой структурой, содержащих метилтиогруппу. Последние могут быть с успехом применены в качестве прекурсоров в синтезе аминопропильных гетероциклов.

Ключевые слова: мостиковые енамины, электрофильные реагенты, рециклизация, тиолактимные эфиры, аминоалкильные гетероциклы.

SUMMARY

Shvidenko К. V. Reactions of bridged enamines with electrophilic reagents. - Manuscript.

Thesis for candidate's degree by specialty 02.00.03 - organic chemistry. Institute of organic chemistry National Academy of Sciences of Ukraine, Кyiv, 2005.

Dissertation is devoted to the investigation of the reactions of bridged enamines with electrophilic reagents, such as acid chlorides, sulfochlorides, isocyanates and isothiocyanates. The reaction condition were optimized. Dependence of products obtained on the nature of the starting material was established.

A simple and facile method was developed for the synthesis of aminonitroketones that contain polymethylene chain. Aminonitroketones obtained were used for the constructing of щ-aminoalkyl heterocycles with nitrogroup in the ring.

It has been shown that bridged enamines could react with heterocumulens in two different ways: on the one hand giving rise to the linear products, on the other hand polymethylene heterocycles could be obtained.

It has been found that thiolactim ethers could react with a variety of methylene-active compounds in the presence of acid anhydrides. The compounds thus obtained represent themselves either condensation products or linear substances, bearing methylthio group.

Key words: bridged enamines, electrophilic reagents, recyclisation, thiolactim ethers, aminoalkyl heterocycles.