Галогенування алкілзаміщених у хіноїдному ядрі n-арилсульфоніл-1,4-бензохінонмоноімінів і 4-ароїл(арилсульфоніл)оксиміно-2,5-циклогексадієн-1-онів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Український державний хіміко-технологічний університет

УДК 547.567.5

Галогенування алкілзаміщених у хіноїдному ядрі n-арилсульфоніл-1,4-бензохінонмоноімінів і 4-ароїл(арилсульфоніл)оксиміно-2,5-циклогексадієн-1-онів

Спеціальність 02.00.03 - органічна хімія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук

Коновалова Світлана Олексіївна

Дніпропетровськ 2002

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Донбаській державній машинобудівній академії, м. Краматорськ, Міністерство освіти і науки України

Науковий керівник: кандидат хімічних наук, професор Авдєєнко Анатолій Петрович, Донбаська державна машинобудівна академія, завідувач кафедрою хімії та охорони праці

Офіційні опоненти:

доктор хімічних наук, професор Бурмістров Костянтин Сергійович, Український державний хіміко-технологічний університет, професор кафедри фізичної хімії

кандидат хімічних наук, старший науковий співробітник Штамбург Василь Георгійович, Дніпропетровський національний університет, старший науковий співробітник кафедри органічної хімії

Провідна установа:

Інститут фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л.М.Литвиненка НАН України.

Захист дисертації відбудеться 13 лютого 2003 р. о 14-30 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.078.03 Українського державного хіміко-технологічного університету за адресою: 49005, м. Дніпропетровськ, проспект Гагаріна, 8.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Українського державного хіміко-технологічного університету, м. Дніпропетровськ, проспект Гагаріна, 8.

Автореферат розіслано “17” грудня 2002 р.

Учений секретар спеціалізованої вченої ради Шевцова К.В.

галогенування алкілзаміщений хіноїдний

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Хінони дуже поширені в природі та виробляються хімічною промисловістю усіх розвинутих країн світу. Хіноніміни, будучи найближчими аналогами хінонів, мають перед останніми ту перевагу, що атом нітрогену й замісники при ньому, що десиметризують молекулу, відкривають надзвичайно широкі можливості для регулювання їх реакційної здатності. Більшість представників класу хінонімінів мають високу реакційну здатність і широкі синтетичні можливості. Хіноніміни знайдено в об'єктах морського походження (губки, водорості і т.і.) . Історично першим, і дотепер головним, є застосування хінонімінів як органічних барвників. В даний час вони широко використовуються в сучасній кольоровій фотографії, як проміжні сполуки у виробництві барвників, застосовуються в хімічних джерелах струму, використовуються як дегідруючі агенти вибіркової дії, а також як аналітичні реагенти. Бурхливе піднесення переживають дослідження біологічної активності хінонімінів і їх похідних, вони знаходять застосування як лікарські, гербіцидні і фунгіцидні препарати. Особливо важливе значення мають дослідження пошуку нових протипухлиних препаратів, хіноніміни в цій області займають не останнє місце. Тому подальші дослідження з вивчення реакційної здатності хінонімінів і одержання нових похідних на їх основі мають велике значення. У дослідженнях особлива увага приділена впливу алкільних замісників у хінонах на їх протипухлинну активність. У зв'язку з цим актуальним є дослідження галогенування N-арилсульфоніл-1,4-хінонмоноімінів з алкільними замісниками в хіноїдному ядрі.

Метою роботи є виявлення основних закономірностей взаємодії галогенів із N-арилсуль-фоніл-1,4-бензохінонмоноімінами і 4-ароїл(арилсульфоніл)оксиміно-2,5-циклогексадієн-1-онами.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Це дослідження є складовою частиною наукових досліджень, що виконуються за планами і фінансуються Міністерством освіти і науки України:

Тема Г-11-96 “Дослідження реакційної здатності та спектральні дослідження N-заміщених п-хінонімінів та похідних п-хіноноксимів з активованим стерично напруженим зв'язком C=N. Випробування нових сполук на біологічну активність”, з 1998 р. до 1999 р.;

Тема Д-01-2000 “Синтез, структурні та спектральні дослідження N-заміщених п-хінонімінів, похідних п-хіноноксимів та продуктів їх перетворення. Встановлення закономірностей перебігу деяких реакцій. Дослідження структур із хіральними центрами. Отримання оптично-активних сполук. Скринінг нових сполук на біологічну активність”, з 2000 р. до наступного часу.

Проведені дослідження є також складовою частиною кафедральної наукової тематики:

Тема Г-01-95 “Дослідження в галузі N-заміщених п-хінонімінів. Структурні дослідження. Вивчення реакційної здатності”, з 1998 р. до 2000 р.;

Тема Г-06-2000 “Дослідження реакцій N-заміщених п-хінонімінів із СН-кислотами. Дослідження можливості циклізації продуктів реакцій”, з 2000 р. до наступного часу.

Робота виконана також при фінансовій підтримці програми ЕС INTAS (грант № 00157-99).

Наукова новизна роботи. Вперше виявлено й сформульовано основні закономірності взаємодії галогенів із N-арилсульфоніл-1,4-бензохінонмоноімінами та 4-ароїл(арилсульфоніл)оксимі-но-2,5-циклогексадієн-1-онами, встановлена чітка стадійність галогенування даних класів сполук.

Вперше встановлено, що стабільність циклогексенових структур - продуктів приєднання молекули галогену за зв'язком С=С хіноїдного ядра п-хінонмоноімінів - критично залежить від конфігураційної стабільності атома нітрогену: конфігураційно стійкі сполуки стабільні, конфігураційно нестійкі - лабільні.

Вперше отримано прямий доказ наявності прототропного перегрупування в циклогексенових структурах - продуктах приєднання галогенів за зв'язком С=С хіноїдного ядра N-арилсульфоніл-1,4-бензохінонмоноімінів.

Вперше показано, що при галогенуванні естерів п-хінонмонооксимів зміни конфігурації молекули за рахунок інверсії атома нітрогену не відбувається.

Вперше виявлено, що продукти галогенування п-хінонмоноімінів та естерів п-хінонмонооксимів - циклогексенові структури, що мають хіральні центри, здатні до спонтанного поділу на оптичні ізомери при кристалізації з ахірального розчинника.

Практичне значення одержаних результатів. Встановлено основні закономірності взаємодії галогенів із N-арилсульфоніл-1,4-бензохінонмоноімінами й естерами п-хінонмонооксимів, що дозволило одержати недоступні раніше сполуки - галогенпохідні N-арилсульфоніл-1,4-бензохінонмоноімінів і естерів п-хінонмонооксимів із різними алкільними замісниками в хіноїдному ядрі. У результаті проведення дослідження синтезовано більш 180 нових сполук. Результати роботи можуть бути використані при синтезі нових галогенпохідних п-хінонімінів і п-хіноноксимів у зв'язку з тим, що даний клас сполук відноситься до біологічно активних сполук.

Особистий внесок здобувача. Основна експериментальна частина роботи, а саме: розробка методик синтезів і підбір умов проведення реакцій галогенування, аналіз спектральних досліджень, встановлення будови синтезованих сполук зроблено особисто дисертантом. Постановка задачі і висновки в дисертації зроблено разом з науковим керівником Авдєєнко А.П.

Співавтори Костяновський Р.Г., Кадоркіна Г.К. виконали експеримент по вимірюванню оптичної активності досліджуємих сполук. Шишкін О.В., Шишкіна С.В. виконали РСА. Марченко І.Л. виконала хлорування N-(N-арилсульфоніларилімідоїл)-1,4-бензохінонімінів. Усі співавтори Авдєєнко А.П. (к.х.н.), Костяновський Р.Г. (д.х.н.), Кадоркіна Г.К. (к.х.н.), Просяник О.В. (д.х.н.), Шишкін О.В. (д.х.н.), Шишкіна С.В., Глиняна Н.М. (к.х.н.), Гончарова С.А. (к.х.н.), Марченко І.Л. (к.х.н.) брали участь в обговоренні результатів.

.Апробація роботи. Основні результати роботи були представлені на Другій регіональній конференції молодих учених і студентів з актуальних питань хімії (м. Дніпропетровськ, 2000 р.) та на XIX Українській конференції з органічної хімії (м. Львів, 2001 р.).

Публікації. За темою дисертації надруковано 10 статей у наукових фахових журналах та 5 тез доповідей на конференціях.

Структура й обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаної літератури та додатка. Матеріали основної частини дисертаційної роботи викладено на 127 сторінках машинописного тексту, додаток займає 88 сторінок. Робота містить 6 рисунків, 44 таблиці. В бібліографії наведено 107 літературних джерел.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Перший розділ містить огляд літератури, де розглянуто особливості взаємодії галогенів з п-хіноїдними сполуками. Наведено шляхи перебігу процесів галогенування N-заміщених п-хінонімінів та естерів п-хіноноксимів, запропоновані в літературі. Встановлено, що в даному питанні є суперечності, які треба усунути.

Другий розділ присвячено вивченню процесів галогенування О-заміщених естерів п-хіноноксимів.

У даній роботі виявлено, що напрямок приєднання галогенів до незаміщених та симетричнозаміщених у хіноїдному ядрі естерів п-хінонмонооксимів можна визначити за допомогою оцінки розподілу електронної густини на хіноїдному ядрі. Аналіз розрахунків, виконаних методом РМ3, показує, що зв'язки С²=С³ і С⁵=С⁶ у сполуках (1-7) з точки зору розподілу електронної густини в хіноїдному ядрі є нерівноцінними. Так як розглянуті сполуки є симетричними за винятком положення замісника біля атома нітрогену, то дану відмінність можна віднести тільки на рахунок впливу даного замісника. Найбільший частковий негативний заряд має атом карбону С⁶ у анти-положенні відносно замісника біля атома нітрогену. Такий розподіл електронної густини на хіноїдному ядрі можна пояснити взаємодією n_pO*_N=C*_C=C та nN*_C-C. Таким чином, відповідно до розрахунків зв'язок С=С в син-положенні відносно замісника біля атома нітрогену є менш поляризованим, ніж у анти-положенні [?q(С⁵=С⁶)>?q(С²=С³)], і приєднання галогенів до естерів п-хінонмонооксимів перебігає переважно за менш поляризованим син-зв'язком.

Встановлено, що при галогенуванні естерів п-хіноноксимів у СCl₄, хлороформі, оцтовій кислоті зміни конфігурації молекули, запропонованої у більш ранніх роботах, не відбувається. Виконано галогенування 4-ароїл(арилсульфоніл)оксиміно-2-метил-2,5-циклогексадієн-1-онів (8, 9). У розчині дані сполуки існують у вигляді суміші Z і E-ізомерів. З метою виявлення всіх можливих ізомерів продукти реакції виділялися після повного осадження розчинів водою і не перекристалізовувались. Аналіз сумішей на співвідношення ізомерів вівся з використанням спектрів ЯМР ¹Н.

В результаті хлорування хіноноксимів (8, 9) отримано суміші, що містять по 3 сполуки (10, 12, 14) і (11, 13, 15), відповідно (схема 1). Для Z-ізомеру приєднання молекули хлору перебігає як за одним, так і за іншим зв'язком С=С хіноїдного ядра, Е-ізомер приєднує молекулу хлору тільки за вільним С=С зв'язком. Співвідношення ізомерів серед продуктів хлорування як хіноноксима (8а) так і (9а) залишилося таким же, як і для вихідних сполук (73:27 - для фенілсульфонілпохідного і 58:42 - для бензоїлпохідного).

В результаті бромування хіноноксима (9а) в оцтовій кислоті і хлороформі отримано суміші сполук, за складом і будовою аналогічні продуктам, отриманим при хлоруванні.

Виконано галогенування окремо виділеного ізомеру. Після декількох перекристалізацій Z- ізомер отримано для 4-арилсульфонілоксиміно-2-метил-2,5-циклогексадієн-1-онів (8а,б). У результаті хлорування й бромування хіноноксимів (8а,б) отримано суміші, що містять по дві сполуки - продукти приєднання молекули галогену за зв'язком С=С, що містить групу СН₃ - сполуки (12а,б, 17б), і за вільним С=С зв'язком - сполуки (10а,б, 16б). Співвідношення продуктів у сумішах варіювалося в межах від 76:24 до 95:5 із перевагою циклогексенових структур (10, 16). На схемі 2 наведено середні значення вмісту кожного ізомеру за відсотками за даними декількох експериментів. Серед продуктів галогенування сполук, в яких замісник біля атома нітрогену був би повернутий в напрямку, протилежному відносно С=С зв'язку, що містить групу СН₃, не виявлено.

За даними розрахунків, виконаних методом РМ3, доведено, що група СН₃ у положенні 2 хіноїдного ядра значно впливає на розподіл електронної густини. На відміну від незаміщених естерів п-хінонмонооксимів (2, 3) у 2-метилзаміщених п-хіноноксимів (8, 9) менш поляризованим є зв'язок С=С, який містить групу СН₃, незалежно від ізомеру, тобто незалежно від положення групи ArSO₂О або ArCOO [?q(С⁵=С⁶)>?q(С²=С³)]. Положення замісника біля атома нітрогену впливає тільки на величину різниці зарядів атомів карбону зв'язків С²=С³ і С⁵=С⁶.

За даними розрахунків установлено, що різниця в поляризації зв'язків для Z-ізомера хіноноксиму (9) виражена сильніше, ніж для сульфонілпохідного (8), тобто зв'язок С²=С³ Z-ізомера хіноноксиму (9) має бути більш активний, ніж такий саме зв'язок у сполуці (8), що цілком погодиться з експериментом (схема 1). У випадку Е-ізомера різниця зарядів на атомах карбону хіноїдного ядра хіноноксимів (8, 9) порівняно невелика (?q=0,003-0,039). В даному випадку при приєднанні галогенів на перший план виходить вплив стеричного фактора, атом галогену приєднується тільки за вільним С=С зв'язком хіноїдного ядра (схема 1).

Структурною особливістю 4-ароїл(арилсульфоніл)оксиміно-3-метил-2,5-циклогексадієн-1-онів (18) є те, що вони існують у вигляді одного Е-ізомера. Приєднання галогенів на першій стадії у всіх випадках відбувається тільки за зв'язком С=С хіноїдного ядра, який не має групи СН₃, з утворенням 4-ароїл(арилсульфоніл)оксиміно-5,6-дигалоген-3-метил-2-циклогексен-1-онів (19, 20) (схема 3). Тобто приєднання галогену перебігає регіоспецифічно.

На основі розрахунків, виконаних методом РМ3, показано, що на відміну від 2-метилзаміщених хінонмонооксимів (8, 9) у 3-метилзаміщених хінонмонооксимів (18) менш поляризованим є вільний зв'язок С⁵=С⁶, що знаходиться в син-положенні відносно замісника біля атома нітрогену [?q(С²=С³)>?q(С⁵=С⁶)]. Тобто для хіноноксимів (18) обидва фактори і електронний, і стеричний діють в одному напрямку. Тому продуктів приєднання за зв'язком С=С, що містить метильну групу, на відміну від хіноноксимів (8, 9), не виявлено.

Третій розділ присвячено галогенуванню N-арилсульфоніл-1,4-бензохінонмоноімінів та їх відновлених форм.

Хлорування хінонімінів (21, 22) показало, що на початкових етапах основним процесом, що перебігає при хлоруванні даних хінонімінів, є прототропне перегрупування циклогексенових структур (23, 24) з утворенням відповідних амінофенолів (25, 26) (схема 4). Сполука (23) в індивідуальному вигляді не виділена через високу швидкість її перетворення у відповідний амінофенол (25). Сполука (24) виділена в індивідуальному виді, але вона дуже швидко перетворюється в амінофенол (26). Її висока реакційна здатність зумовлена наявністю процесу Z,Е-ізомеризації, існування якого підтверджено даними спектра ЯМР ¹Н.

Установлено, що галогенування хінонімінів (27в) як і відповідних естерів п-хіноноксимів перебігає регіоспецифічно (схема5). Відповідно до розрахунків більш доступний у просторовому відношенні зв'язок С⁵=С⁶ хіноїдного ядра є так само менш поляризованим і більш активним у відношенні приєднання галогенів.

На процес хлорування хінонімінів (30) значний вплив чинить природа розчинника. У залежності від умов проведення експерименту отримано сполуки (31-35) (схема 6).

Утворення широкого спектра продуктів при хлоруванні хінонімінів (30) пояснюється перетвореннями циклогексенових сполук, що утворюються в результаті приєднання молекули Cl₂ за вільним зв'язком С=С хіноїдного ядра. Приєднання хлору в даному випадку на відміну від відповідних естерів п-хінонмонооксимів (8а,б) перебігає регіоспецифічно. Це пов'язано з тим, що в розчинах хінонімінів (30) має місце процес Z,E-ізомеризації. У зв'язку з цим різниця в поляризації зв'язків С²=С³ і С⁵=С⁶ у випадку хінонімінів (30) нівелюється і основним стає вплив просторового фактора. Приєднання здійснюється лише за вільним, більш доступним в просторовому відношенні, зв'язком С⁵=С⁶.

Циклогексенові сполуки, що утворюються в результаті приєднання молекули хлору до хінонімінів (30), в залежності від умов проведення експерименту підлягають прототропному перегрупуванню з утворенням амінофенолів (31) чи дегідрохлоруванню, причому даний процес є регіоселективним - отримано продукти подальшого хлорування хінонімінів, що утворюються в результаті дегідрохлорування. Регіоселективність процесу дегідрохлорування пов'язана з тим, що в розчинах даних сполук має місце процес Z,Е-ізомеризації, у Z-ізомера відсутні стеричні перешкоди для атома хлору, який залишається в орто-положенні відносно імінного атома карбону.

При бромуванні хіноніміна (30 в) виділено продукт приєднання молекули брому за подвійним зв'язком С=С хіноїдного ядра - сполука (36 в) - в індивідуальному виді (схема 7). За даними спектра ЯМР ¹Н ця сполука існує у розчині у вигляді суміші Z,E-ізомерів і є дуже нестійкою.

В цілому бромування хінонімінів (30) перебігає більш однозначно, ніж хлорування. Сполуки (36) підлягають тільки прототропному перегрупуванню. В результаті отримано бромпохідні аналоги сполук (31,32,33).

Результати галогенування хінонімінів (37-39) представлено на схемах 8, 9. Напрямок галогенування 2,5-диалкілзаміщених п-хінонімінів (37-39) контролюється, головним чином, просторовим фактором - розміром атома галогену й величиною замісника у хіноїдному ядрі, хоча за інших рівних умов приєднання меншого за розміром атома галогену - хлору перебігає за син-розташованим зв'язком С=С хіноїдного ядра. За даними розрахунків цей зв'язок є менш поляризованим.

У результаті галогенування 2,6(3,5)-диметилзаміщених хінонімінів (48, 49) отримано сполуки (50-52) і (53-58) (схеми 10, 11). На процес бромування хінонімінів (48) значний вплив надає природа розчинника: у хлороформі й оцтовій кислоті отримано тільки амінофеноли (52).

Сполуки (53, 54), отримані при галогенуванні хінонімінів (49), дуже нестійкі і підлягають швидкому дегідрогалогенуванню. За даними спектрів ЯМР ¹Н в розчинах вони існують у вигляді Z,Е-ізомерів. Таким чином, отримано ще одне підтвердження впливу процесу Z,Е-ізомеризації на стійкість циклогексенових структур.

В залежності від умов проведення експерименту в результаті галогенування хінонімінів (59а,б) головним чином отримано стійкі 4-арилсульфоніліміно-2,3-диметил-5,6-дигалоген-2-циклогексен-1-они (60а,б, 61а,б) і тільки при бромуванні в хлороформі виділено N-арилсульфоніл-2,3-диметил-6-бром-1,4-амінофеноли (62 а,б) (схема 12).

Галогенування відновлених форм відповідних хінонімінів (27, 30, 37-39, 48, 49, 59) перебігає за декількома напрямками: электрофільне заміщення атома гідрогену на галоген чи окиснення молекулою галогену з наступним приєднанням молекули галогену або молекули HHlg, що виділилася в процесі окиснення.

Можливість электрофільного заміщення при галогенуванні відновлених форм хінонімінів - амінофенолів показана на прикладі галогенування N-арилсульфоніл-3-метил-1,4-амінофенолів (63в). При галогенуванні амінофенолів (63 в) у хлороформі й оцтовій кислоті у співвідношенні вихідна речовина - галоген (1:1) при концентрації вихідного амінофенолу 1-1,5 моль/л отримано N-арилсульфоніл-3-метил-2-галоген-1,4-амінофеноли (64в, 65а) (схема 13).

Утворення амінофенолів (64-65) з амінофенолів (63) ні однією зі схем: окиснення молекулою Hlg₂ - дегідрогалогенування - відновлення, окиснення молекулою Hlg₂ - гідрогалогенування, пояснити не можна, тому що в даному випадку атом галогену повинен знаходитись в положенні 6 ядра кінцевого амінофенолу. Амінофеноли (64-65), найбільш ймовірно, утворюються за рахунок электрофільного заміщення атома гідрогену в положенні 2 на галоген, тобто в мета-положенні відносно найбільш электроноакцепторної групи ArSO₂ і в орто-положенні відносно электронодонорної групи СН₃. Розрахунки, виконані методом РМ3, підтверджують дане припущення. Атом карбону С² у ядрі амінофенолу (63) має найбільший частковий негативний заряд, завдяки чому швидкість электрофільного заміщення в даному випадку буде вище за рахунок утворення більш стабільного у-комплексу.

Виявлено, що циклогексенові структури - галогенпохідні п-хінонмоноімінів й естерів п-хінонмонооксимів є класом сполук, здатних до спонтанного поділу на оптичні ізомери. Розподіл відбувається при звичайному вирощуванні кристалів з СНСl₃, CCl₄, n-гептану. Слід зазначити, що розчини деяких з них зберігають свої оптичні властивості протягом тривалого часу.

З метою виявлення точної причини оптичної активності вищенаведених сполук для циклогексенової структури (66) деякі монокристали були розділені на дві частини. Для однієї частини кожного кристала вимірили оптичні активності. Другі частини тих з них, які виявилися право- чи лівообертаючими, були використані для рентгеноструктурного аналізу (66-1, 66-3).

Рентгеноструктурний аналіз показав, що оптична активність сполуки (66) обумовлена присутністю в кристалі двох конформацій, які є энантіомерами. Різне співвідношення їх у кристалі (44:56 і 57:43) дає, відповідно, право- і лівообертаючу оптичну активність зразків (66-1) і (66-3) (табл.1, мал. 1).

Мал. 1 Будова N-толілсульфоніл-2,3,5,6,6-пентахлор-2-циклогексен-1-она (66) за даними РСА

Таблиця 1

Оптичні активності сполуки (66).

Склад та будова усіх вперше синтезованих сполук доведено даними елементного аналізу, вивченням спектрів ІЧ, ЯМР ¹Н та ЯМР ¹³С.

В четвертому розділі представлено експериментальну частину попередніх двох розділів. Описано методики проведених експериментів, умови перебігу реакцій, умови отримання спектрів ІЧ, ЯМР ¹Н, ЯМР ¹³С та РСА.

В додатку приведено таблиці з умовами галогенування, характеристиками синтезованих сполук та дані РСА і спектрів ЯМР ¹Н і ЯМР ¹³С.

ВИСНОВКИ

З метою вирішення протиріч, що є в літературі по галогенуванню N-заміщених п-хінонмоноімінів і естерів п-хінонмонооксимів, виявлено й сформульовано основні закономірності взаємодії галогенів з даними класами сполук.

Встановлено, що при галогенуванні естерів п-хінонмонооксимів конфігурація атома нітрогену не змінюється.

Доведено, що приєднання галогенів до естерів п-хінонмонооксимів, що мають конфигураційно стійкий атом нітрогену, перебігає регіоселективно, переважно за син-зв'язком С=С хіноїдного ядра, тоді як до конфігураційно лабільних несиметричнозаміщених хінонімінів - регіоспецифічно - за менш просторово утрудненим зв'язком С=С.

Уперше доведена чітка стадійність взаємодії галогенів з п-хінонмоноімінами й естерами п-хінонмонооксимів.

Вперше отримано циклогексенові структури - продукти приєднання одної молекули галогену за зв'язком С=С хіноїдного ядра п-хінонмоноімінів і доведено наявність прототропного перегрупування з утворенням амінофенолу.

Встановлено, що стабільність циклогексенових структур критично залежить від конфігураційної стабільності атома нітрогену: конфігураційно стійкі сполуки стабільні, конфігураційно нестійкі - лабільні.

Дегідрогалогенування циклогексенових структур у випадку похідних естерів п-хінонмонооксимів перебігає регіоспецифічно, у випадку похідних п-хінонмоноімінів - регіоселективно.

Виявлено, що продукти галогенування п-хінонмоноімінів і естерів п-хінонмонооксимів - циклогексенові структури, що мають хіральні центри, здатні до спонтанного поділу на оптичні ізомери при кристалізації з ахірального розчинника.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ ВИКЛАДЕНО В РОБОТАХ

Kostyanovsky R.G., Avdeenko A.P., Konovalova S.A., Kadorkina G.K., Prosyanik A.V. Spontaneous Resolution of New Conglomerates in the Series of 4-Arenesulfonylimino-2-cyclohexene-1-ones. // Mendeleev Communications. - 2000. - №1. P.16-18.

Авдеенко А.П., Коновалова С.А. Галогенирование N-арилсульфонил-3-метил-1,4-бензохинониминов и их восстановленных форм // Вопр. химии и хим. технологии. 2001. - № 6. - С.31-35.

Авдеенко А.П., Коновалова С.А. Хлорирование N-арилсульфонил-2-метил-1,4-бензохинонмоноиминов // Вопр.химии и хим. технологии. 2002. - № 1. - С.20-23.

Авдеенко А.П., Коновалова С.А. Галогенирование N-арилсульфонил-2,5-диметил-(6-изопропил-3-метил-, 5-изопропил-2-метил-)-1,4-бензохинониминов и их восстановленных форм // Вопр. химии и хим. технологии. 2002. - № 2. - С.27-31.

Авдеенко А.П., Коновалова С.А. Галогенирование N-арилсульфонил-2,6(3,5)-диметил-1,4-бензохинониминов и их восстановленных форм // Вопр. химии и хим. технологии. 2002. - №2. - С.32-35.

Авдеенко А.П., Марченко И.Л., Коновалова С.А. Хлорирование N-(N-арилсульфониларилимидоил)-1,4-бензохинониминов и их восстановленных форм // Журн.органич.химии. - 2002. - Т.38, Вып.4. - С.571-578.

Авдеенко А.П., Шишкина С.В., Шишкин О.В., Глиняная Н.М., Коновалова С.А., Гончарова С.А. Галогенирование N-замещенных п-хинониминов и эфиров п-хинонмонооксимов. I. Хлорирование и бромирование замещенних в хиноидном ядре 4-ароил(арилсульфонил)оксимино-2,5-циклогексадиен-1-онов // Журн.органич.химии. - 2002. - Т.38, Вып.5. - С.720-728.

Авдеенко А.П., Глиняная Н.М., Коновалова С.А., Гончарова С.А. Галогенирование N-замещенных п-хинониминов и эфиров п-хинонмонооксимов. II. Хлорирование и бромирование 4-ароил(арилсульфонил)оксимино-2-метил-2,5-циклогексадиен-1-онов // Журн.органич.химии. - 2002. - Т.38, Вып.5. - С.729-736.

Авдеенко А.П., Коновалова С.А. Галогенирование N-арилсульфонил-2-метил-1,4-бензохинониминов и их восстановленных форм // Вопр. химии и хим. технологии. 2002. - №4. - С.26-28.

Авдеенко А.П., Коновалова С.А. Галогенирование N-арилсульфонил-2,3-диметил-1,4-бензохинониминов и их восстановленных форм // Вопр. химии и хим. технологии. 2002. - №4. - С.29-32.

Коновалова С.А. Галогенирование N-арилсульфонил-2,5-диметил-1,4-хинониминов и их восстановленных форм. // Тези доповідей II Регіональної конференції молодих вчених та студентів з актуальних питань хімії. Дніпропетровськ (Україна). - 2000. - С.33.

Авдєєнко А.П., Коновалова С.О. Прогнозування процесів гідрогалогенування N-заміщених п-хинонімінів. // Тези доповідей XIX Української конференції з органічної хімії. - Львів. - 2001. - С.215.

Авдєєнко А.П., Коновалова С.О., Глиняна Н.М. Стеричні та електронні ефекти в процесах галогенування естерів п-хіноноксимів. // Тези доповідей XIX Української конференції з органічної хімії. - Львів. - 2001. - С.209.

Коновалова С.О., Авдєєнко А.П. Стеричні та електронні ефекти в процесах галогенування N-заміщених п-хінонімінів. // Тези доповідей XIX Української конференції з органічної хімії. - Львів. - 2001. - С.210.

Піроженко В.В., Авдєєнко А.П., Юсіна Г.Л., Коновалова С.О. Спектри ЯМР ¹³С заміщених N-арилтіо- та N-арилсульфоніл-1,4-бензохінонімінів. // Тези доповідей XIX Української конференції з органічної хімії. - Львів. - 2001. - С.178.

АНОТАЦІЇ

Коновалова С.О. Галогенування алкілзаміщених в хіноїдному ядрі N-арилсульфоніл-1,4-бензохінонмоноімінів та 4-ароїл(арилсульфоніл)оксиміно-2,5-циклогексадієн-1-онів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.03 - органічна хімія. - Український державний хіміко-технологічний університет. Дніпропетровськ. 2002.

Виконано систематичні дослідження взаємодії галогенів із N-арилсульфоніл-1,4-бензохінонмоноімінами і 4-ароїл(арилсульфоніл)оксиміно-2,5-циклогексадієн-1-онами. Виявлено й сформульовано основні закономірності перебігу даних процесів.

Встановлено, що при галогенуванні естерів п-хінонмонооксимів конфігурація атома нітрогену не змінюється.

Показано, що на стійкість циклогексенових структур, що утворюються в результаті приєднання галогену за зв'язком С=С хіноїдного ядра хінонімінів, значно впливає наявність процесу Z,Е-ізомеризації. Вперше доведена наявність прототропного перегрупування в продуктах приєднання одної молекули галогену за зв'язком С=С хіноїдного ядра п-хінонмоноімінів.

Встановлено, що напівемпіричний метод РМ3 є придатним методом для оцінки розподілу зарядів у хіноїдному ядрі досліджуємих сполук і, в решті решт, для прогнозування процесу галогенування.

Знайдено, що циклогексенові структури - продукти галогенування п-хінонмоноімінів і естерів п-хінонмонооксимів являють собою клас сполук, здатних до спонтанного поділу на оптичні ізомери.

Ключові слова: галогенування, гідрогалогенування, N-арилсульфоніл-1,4-бензохінонмоноіміни, 4-ароїл(арилсульфоніл)оксиміно-2,5-циклогексадієн-1-они, Z,Е-ізомеризація, регіоселективність галогенування, регіоспецифічність дегідрогалогенування, оптичні ізомери.

Коновалова С.А. Галогенирование алкилзамещенных в хиноидном ядре N-арил-сульфонил-1,4-бензохинонмоноиминов и 4-ароил(арилсульфонил)оксимино-2,5-циклогексадиен-1-онов. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук по специальности 02.00.03 - органическая химия. - Украинский государственный химико-технологический университет, Днепропетровск, 2002.

Выполнены систематические исследования взаимодействия галогенов с N-арил-сульфонил-1,4-бензохинонмоноиминами и 4-ароил(арилсульфонил)оксимино-2,5-циклогексадиен-1-онами. Выявлены и сформулированы основные закономерности протекания данных процессов.

Доказано, что соотношение изомеров в ходе галогенирования эфиров п-хинонмонооксимов остается постоянным, конфигурация атома азота в процессе реакции не изменяется.

Показано, что дегидрогалогенирование циклогексеновых структур - галогенсодержащих производных эфиров п-хинонмонооксимов протекает региоспецифично, а дегидрогалогенирование производных п-хинонмоноиминов - региоселективно.

Найдено, что при галогенировании п-хинониминов, существующих в растворах в виде Z и Е-изомеров, основное влияние на направление присоединения галогенов оказывает стерический фактор, так как в процессе Z,Е-изомеризации влияние распределения электронной плотности на хиноидном ядре нивелируется.

Установлено, что на устойчивость циклогексеновых структур, образующихся в результате присоединения галогена к связи С=С хиноидного ядра хинониминов, большое влияние оказывает наличие процесса Z,Е-изомеризации. В зависимости от условий проведения эксперимента данные соединения могут претерпевать в дальнейшем различные превращения: прототропную перегруппировку, дегидрогалогенирование с уходом атома галогена из орто-положения по отношению к иминному атому углерода и дегидрогалогенирование с уходом атома галогена из орто-положения по отношению к карбонильному атому углерода. Получено прямое доказательство существования прототропной перегруппировки.

Установлено, что взаимодействие галогенов с N-арилсульфонил-1,4-аминофенолами протекает по нескольким направлениям: электрофильное замещение атома водорода на галоген или окисление молекулой галогена с последующим присоединением либо молекулы галогена, либо молекулы HHlg, выделившейся при окислении.

Показано, что все многообразие продуктов галогенирования N-арилсульфонил-1,4-бензохинонмоноиминов по сравнению с эфирами п-хинонмонооксимов можно объяснить превращениями циклогексеновых структур, образующихся при присоединении молекулы галогена к связи С=С хиноидного ядра хинонимина (в случае эфиров п-хинонмонооксимов возможно только региоспефичное дегидрогалогенирование) и реакциями, протекание которых возможно благодаря наличию обратимой редокс пары хинонимин-аминофенол. Значительное влияние на ход процесса в данном случае оказывают условия проведения эксперимента.

Установлено, что полуэмпирический метод РМ3 является подходящим методом для оценки распределения зарядов в хиноидном ядре исследуемых соединений и, в конечном итоге, прогнозирования процесса галогенирования.

Найдено, что циклогексеновые структуры - продукты галогенирования п-хинонмоноиминов и эфиров п-хинонмонооксимов представляют собой класс соединений, способных к спонтанному разделению на оптические изомеры.

Ключевые слова: галогенирование, N-арилсульфонил-1,4-бензохинонмоноимины, 4-ароил(арилсульфонил)оксимино-2,5-циклогексадиен-1-оны, Z,Е-изомеризация, региоселективность галогенирования, региоспецифичность дегидрогалогенирования, оптические изомеры.

Konovalova S.A. The halogenation of alkylsubstituted in quinoid ring N-arylsulfonyl-1,4-benzoquinonemonoimines and 4-aroyl(arylsulfonyl)oximino-2,5-cyclohexadien-1-ones- Manuscript.

Thesis for a candidate degree on speciality 02.00.03 - organic chemistry. - Ukrainian State Chemical Technology University. Dnepropetrovsk, 2002.

The process of halogenation of N-arylsulfonyl-1,4-benzoquinonemonoimines, their reduced forms and 4-aroyl(arylsulfonyl)oximino-2,5-cyclohexadien-1-ones has been investigated. The common rules of these reactions have been clearly recognized.

The configuration of nitrogen atom isn't changed when the halogenation of 4-aroyl(arylsulfonyl)oximino-2,5-cyclohexadien-1-ones is proceeded.

The presence of process of Z,E-isomerization have an influence on the stability of halfquinoid compounds. The presence of protropical rearrangement of products of addition of halogen atom to C=C bond of quinoid ring of p-quinonemonoimines is proved.

The semiempirical method PM3 is the suitable method to determine the distribution of charges of carbon atoms in quinoid ring.

The products of the halogenation of N-arylsulfonyl-1,4-benzoquinonemonoimines and 4-aroyl(arylsulfonyl)oximino-2,5-cyclohexadien-1-ones - the halfquinoid compounds can be separated to optical isomers.

Key words: halogenation, hydrohalogenation, N-arylsulfonyl-1,4-benzoquinonemonoimines, 4-aroyl(arylsulfonyl)oximino-2,5-cyclohexadien-1-ones, Z,E-isomerization, regioselectivity of halogenation, regiospecificity of hydrohalogenation, optical isomers.

Размещено на Allbest.ru