Синтез похідних 1,2 – поліметилен – 1,3 – діазагетероциклів і поліметинових барвників на їх основі
Розробка зручного загального методу синтезу ядер 1,2 – поліметилен – 1,3 – діазагетероциклів та поліметинових барвників на їх основі. Аналіз та оцінка фізико-хімічних властивостей даних сполук, головні принципи та напрямки їх практичного застосування.
Рубрика | Химия |
Вид | автореферат |
Язык | украинский |
Дата добавления | 28.07.2014 |
Размер файла | 42,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Синтез похідних 1,2 - поліметилен - 1,3 - діазагетероциклів і поліметинових барвників на їх основі
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук
Загальна характеристика роботи
Актуальність теми. Не дивлячись на те, що поліметинові барвники давно відомі, в останній час до них проявляється всебічний інтерес у зв'язку з виникненням нових областей їх теоретичного вивчення в межах теорії кольоровості та практичного застосування. На даний час уже одержана велика кількість барвників, але барвники на основі гетероциклічних ядер, до яких входить електроноакцепторна амідна група, до сьогодні залишались невідомими. З точки зору теорії кольору було цікавим провести їх порівняння з відомими барвниками на основі гетероциклів, які широко використовуються в хімії поліметинових барвників. Актуальним є застосування поліметиленового містка для надання барвникам більшої стабільності. Донорно-акцепторні системи в останній час почали широко використовуватися в нелінійній оптиці, наприклад, для конструювання приладів у мікроелектроніці. Тому актуальним є одержання нових представників цього класу, зокрема, мероціанінів, та вивчення їх властивостей. Використані нами для синтезу барвників 1,2 - поліметилен - 1,3 - діазагетероцикли описані і мають певну фізіологічну активність, однак актуальною залишалась розробка простого загального методу їх синтезу.
Мета роботи полягала в розробці зручного загального методу синтезу ядер 1,2 - поліметилен - 1,3 - діазагетероциклів та поліметинових барвників на їх основі.
Звґязок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалася в рамках наукової теми відділу кольору і будови органічних сполук Інституту органічної хімії НАН України «Вплив просторової будови поліметинових барвників на електронні переходи в основному і збудженому станах» (1999-2001 рр.), № держреєстрації 0199U000576.
Наукова новизна одержаних результатів. Розроблено загальний метод синтезу 1,2 - поліметилен - 1,3 - діазагетероциклів - 1,2 - поліметилен-4-хіназолонів, 3,4 - поліметилен - 1,2,4 - бензотіадіазиндіоксидів - 1,1 і 1,2 - поліметиленбензімідазолів на основі циклізації орто-галогенозаміщених N-ациламідинів, бензолсульфоніламідинів та амідинів.
Встановлено залежність внутрішньомолекулярного арилювання від розміру насиченого циклу, від характеру групи, яка відходить, і від природи замісників у бензольному кільці. Виявлено, що реакційна здатність в поліфторозаміщених циклічних амідинах залежить від положення замісників по відношенню до атома фтору, що відходить. Знайдено, що атоми фтору в мета- і орто-положенні по відношенню до реакційного центру активують реакцію заміщення, а вплив атома фтору в пара-положенні незначний.
Вперше проведено формілювання 1,2 - поліметилен-4-хіназолонів і встановлено, що воно здійснюється по активній CH2-групі насиченого циклу, яка безпосередньо прилягає до положення 2 хіназолонового циклу. Знайдено, що алкілювання формілпохідних проходить виключно по атому кисню альдегідної групи, що доведено подальшим синтезом деяких сполук на основі одержаного метоксиметиліденового похідного.
Показано, що похідні нової гетероциклічної системи 3,4,5,6 - тетрагідро-6а, 10b-діазабензо[a] циклопента[cd] азулену легко утворюються в лужному середовищі з четвертинних солей 1,2 - пентаметиленбензімідазолів і є стабільними речовинами, на відміну від схожих за будовою піроло [1,2 - a] бензімідазолів.
На основі одержаних четвертинних солей і формільних похідних 1,2 - поліметилен-4-хіназолонів та 3,4,5,6 - тетрагідро-6а, 10b-діазабензо[a] циклопента[cd] азуленів синтезований ряд поліметинових барвників (ПБ) симетричної і несиметричної будови та вивчені їх властивості.
Практичне значення одержаних результатів полягає в розробці загального препаративного методу синтезу 1,2 - поліметилен - 1,3 - діазагетероциклів, а також синтезу поліметинових барвників на їх основі, що можуть бути використані як фотосенсибілізатори та в нелінійній оптиці (мікроелектроніці).
Особистий внесок здобувача. Основний обсяг експериментальної роботи, аналіз спектральних даних, висновки щодо структури отриманих сполук та формулювання висновків дисертаційної роботи виконані особисто дисертантом. Постановка задачі та обговорення результатів проведені з науковим керівником. Синтез 1,2 - поліметилен-4-хіназолонів, 3,4 - поліметилен - 1,2,4 - бензотіадіазиндіоксидів - 1,1, 1,2 - поліметиленбензімідазолів та 3,4,5,6 - тетрагідро-6а, 10b-діазабензо[a] циклопента[cd] азуленів проведено у співпраці з к.х.н. К.Г. Назаренком та К.В. Швиденком (Інститут органічної хімії НАН України, м. Київ). Спектральні дослідження одержаних гетероциклів виконано у співпраці з д.х.н. А.О. Толмачовим (Науково-виробничий хіміко-біологічний центр Київського національного університету імені Тараса Шевченка). Спектральні властивості нових поліметинових барвників досліджено у співпраці з д.х.н. А.Я. Ільченком (Інститут органічної хімії НАН України, м. Київ).
Апробація роботи. Результати роботи доповідалися на Міжнародній конференції «Хімія азотовмісних гетероциклів» (ХАГ-2000, Харків, 2000 р.), XXVII конференції молодих вчених з органічної та елементоорганічної хімії (Київ, 2001 р.), XVIII Міжнародному конгресі з гетероциклічної хімії (м. Йокогама, Японія, 2001 р.).
Публікації. За темою дисертаційної роботи опубліковано 3 статті та тези 2 доповідей на конференціях.
Структура і обсяг роботи. Дисертація викладена на 155 сторінках і складається зі вступу, 3 розділів, висновків, списку літератури, що містить 131 найменування. В роботі є 35 таблиць.
У першому розділі узагальнено і систематизовано літературні дані, присвячені методам синтезу і властивостям 1,2 - поліметилен - 1,3 - діазагетероциклів - 1,2 - поліметилен-4-хіназолонів, 3,4 - поліметилен - 1,2,4 - бензотіадіазиндіоксидів - 1,1 і 1,2 - поліметиленбензімідазолів. Результати власних досліджень автора викладено в другому та третьому розділах.
Другий розділ присвячений новому методу синтезу і дослідженню невідомих властивостей 1,2 - поліметилен-4-хіназолонів та 3,4 - поліметилен - 1,2,4 - бензотіадіазиндіоксидів - 1,1 і поліметинових барвників на їх основі.
У третьому розділі описані нові методи синтезу 1,2 - поліметиленбензімідазолів та 3,4,5,6 - тетрагідро-6а, 10b-діазабензо[a] циклопента[cd] азуленів та їх похідних.
Основний зміст роботи
хімічний поліметилен барвник
Синтез і хімічні властивості 1,2 - поліметилен-4-хіназолонів і 3,4 - поліметилен - 1,2,4 - бензотіадіазиндіоксидів - 1,1
Приблизно 90% усіх відомих ціанінових барвників синтезовані на основі гетероциклів, які можуть бути описані загальною формулою 1, де Y = O, S, Se, - NR-, - CH=CH-, CH3-C-CH3. Барвники на основі ядер, де Y - електроноакцепторна група, наприклад, амідна, на даний час залишалися невідомими:
Можна було припустити, що дані ядра будуть мати нижчу основність, ніж залишок 2-хіноліну. Тому для їх стабілізації було доцільним введення місткових груп у хромофор. Виходячи з того, що процес хімічного руйнування барвника здебільшого відбувається по звязку між гетероциклом і поліметиновим ланцюжком, ми поставили собі за мету одержати гетероциклічні системи і барвники з ядрами, де був би зміцнений якраз цей звязок.
Ми використали для синтезу цих ядер якісно новий підхід. Реакція лактимних етерів з амідами практично не вивчалася. В літературі згадується тільки взаємодія О-метилкапролактиму з бензамідами з утворенням ациламідинів (Liebscher J., 1989).
Знайдено, що за умови використання в даній реакції бензамідів з атомами галогену або нітрогрупою в орто-положенні це перетворення може слугувати зручним методом синтезу 1,2 - поліметилен-4-хіназолонів (табл. 1):
Таблиця 1
n |
R |
R1 |
Вихід 7 (%) |
n |
R |
R1 |
Вихід 7 (%) |
|
1 |
H |
H |
46 |
3 |
H |
H |
72 |
|
1 |
7-NO2 |
H |
67 |
3 |
3-NO2 |
H |
64 |
|
1 |
8-Cl |
51 |
3 |
2-Cl |
48 |
|||
3 |
4-Cl |
H |
60 |
|||||
3 |
3-SMe |
H |
70 |
При цьому ациламідини, що утворюються як проміжні сполуки, були виділені лише у випадку піролідиніліденпохідного. У випадку азепаніліденпохідного галоген заміщується особливо легко. У цьому разі реакція мало залежить від природи галогену і наявності додаткової акцепторної групи. Навіть амід орто-хлоробензойної кислоти при короткочасному нагріванні з 5-кратним надлишком О-метилкапролактиму дає циклічний продукт з високим виходом. Виявилося найзручніше синтезувати хіназолони при нагріванні аміду з 2-кратним надлишком лактимного етеру в ксилолі.
На відміну від похідних О-метилкапролактиму, ациламідини, похідні О-метилбутиролактиму, є менш схильними до циклізації, і в цьому випадку на кінцевий результат реакції помітно впливає природа групи, що відходить. Так, незаміщений 1,2 - триметилен-4-хіназолон ми одержали з задовільним виходом тільки за умови, що Hal = F. Введення додаткових електроноакцепторних замісників дозволило отримати 1,2 - триметилен-4-хіназолони і при Hal = Cl, Br.
Подібний підхід був поширений нами і на синтез N-арилзаміщених четвертинних солей хіназолонів. N-Ациламідин 9, одержаний ацилюванням амідину 8, легко перетворюється в четвертинну сіль хіназолону 10 уже при короткочасному кипятінні в ксилолі:
Вказаний підхід ми застосували і до близьких за будовою до хіназолонів 3,4 - поліметилен - 1,2,4 - бензотіадіазиндіоксидів - 1,1. Вихідні бензолсульфоніламідини легко утворюються із еквімолярних кількостей лактимного етеру і сульфаміду при кипятінні в спирті. Однак всі спроби подальшого перетворення бензолсульфоніламідинів у бензотіадіазиндіоксиди як при нагріванні, так і при дії на них сильних основ виявилися безуспішними. Тільки при довготривалому кипятінні в N, N-диметиланіліні в присутності каталітичної кількості солей Cu (I) вдалося одержати циклічний продукт 12 з невисоким виходом. Але нагрівання при 150 єС лактимних етерів з о-галогенозаміщеними бензолсульфамідами дозволило синтезувати в одну стадію ряд 3,4 - три- і пентаметилен - 1,2,4 - бензотіадіазиндіоксидів - 1,1. Проте ця реакція проходить тільки з бензолсульфамідами, які містять додаткові активуючі групи (F, NO2, COOMe):
Нами вивчена взаємодія одержаних 1,2 - поліметилен-4-хіназолонів з різними алкілюючими агентами. Для синтезу піроловмісних ядер ми дослідили їх реакцію з галогенокетонами. Виявилося, що у випадку 1,2 - триметилен-4-хіназолону відбувається N-алкілювання з утворенням четвертинної солі. Подальша обробка лугом приводить не до замикання, як ми очікували, пірольного циклу, а до повного розкладу четвертинної солі. При алкілюванні 1,2 - пентаметилен-4-хіназолонів утворювалася суміш продуктів, одним з яких була сполука 14. В індивідуальному стані гетероцикл 14 був виділений при проведенні реакції в присутності діізопропілетиламіну:.
На основі четвертинних солей хіназолонів синтезовано ряд симетричних (16 а-з) і несиметричних (17 а-и) барвників (табл. 2 і 3). Симетричні ПБ - монометинціаніни, карбо- і дикарбоціаніни - вдалося одержати лише у випадку 1,2 - триметилен-4-хіназолонів. Монометинціаніни (16 а-в) в аналітично чистому вигляді виділити не вдалося. Напевно, це частково повязано зі стеричними перешкодами в їх молекулах, що підтверджено методом молекулярної механіки. Вони обумовлюють і порівняно глибоке забарвлення монометинціанінів, а звідси, і низькі значення перших вініленових зсувів. Тому для розрахунку девіацій ми користувалися максимумами поглинання монометинціанінів, одержаними екстраполяцією, виходячи з експериментальних значень для карбо - (16 г.-е) і дикарбоціанінів (16 є-з), прийнявши, що вініленовий зсув в серії вінілогів приблизно однаковий.
Таблиця 2. Спектральні характеристики довгохвильових смуг поглинання розчинів барвників 16 а-з
16 |
n |
R |
max, нм (етанол) |
, 10 -4 (етанол) |
вініленовий зсув, нм |
|
а |
0 |
H |
542 (518*) |
|||
б |
0 |
SO2NEt2 |
561 (539*) |
|||
в |
0 |
NO2 |
583 (561*) |
|||
г |
1 |
H |
627 |
26.86 |
85 |
|
д |
1 |
SO2NEt2 |
649 |
26.5 |
88 |
|
е |
1 |
NO2 |
673 |
26.9 |
90 |
|
є |
2 |
H |
736 |
23.2 |
109 |
|
ж |
2 |
SO2NEt2 |
759 |
21.3 |
110 |
|
з |
2 |
NO2 |
785 |
- |
112 |
* Оцінені за другим вініленовим зсувом
Виходячи з експериментальних значень максимумів поглинання стирилів та індоціанінів, нами були обчислені значення девіацій цих несиметричних барвників. Девіації закономірно зменшуються з введенням електроноакцепторних замісників - основність ядра знижується і молекула стає більш симетричною. Оскільки у випадку індоціанінів молекула барвника ще більш симетрична в порівнянні зі стирилами, то девіації ще менші.
Таблиця 3. Спектральні характеристики довгохвильових смуг поглинання розчинів барвників 17 а-и.
17 |
n |
R |
R1 |
max, нм (етанол) |
, 10 -4 (етанол) |
Д*, нм |
|
a |
1 |
H |
Et |
482 |
2.57 |
82 |
|
б |
1 |
SO2NEt2 |
Et |
513 |
4.51 |
61.5 |
|
в |
1 |
NO2 |
Et |
529 |
4.51 |
56.5 |
|
г |
1 |
H |
Et |
522 |
11.56 |
9.5 |
|
д |
1 |
SO2NEt2 |
Et |
540 |
13.55 |
2 |
|
е |
1 |
NO2 |
Et |
554 |
11.78 |
-1 |
|
є |
3 |
H |
Me |
420 |
1.42 |
||
ж |
3 |
H |
Me |
481 |
3.73 |
||
з |
3 |
NO2 |
Me |
460 |
0.25 |
||
и |
3 |
NO2 |
Me |
530 |
2.20 |
Основність ядра 3,4 - поліметилен - 1,2,4 - бензотіадіазиндіоксиду - 1,1 виявилася настільки низькою, що навіть при використанні широкого спектру алкілюючих реагентів (СH3J, СH3J /AgBF4, диметилсульфат, етилтозилат, тетрафтороборат триетилоксонію) його сіль не вдалося одержати. Четвертинну сіль 21 ми спробували одержати непрямим шляхом через тетрагідропохідну 19. Одначе всі спроби окиснення її різноманітними реагентами привели тільки до утворення суміші продуктів розкладу. Індивідуальну сполуку вдалось виділити тільки при обробці сполуки 19 бромом. Але і в цьому випадку спостерігалося утворення не очікуваної четвертинної солі, а бромування гетероцикла по положенню 7:
Цінними напівпродуктами в синтезі барвників є диметиламіновінільні та формільні похідні. Формілювання сполук 7 по Вільсмейєру-Хааку проходить по активній метиленовій групі насиченого циклу і супроводжується заміщенням атома кисню на атом хлору. Це підтверджується виділенням формільного похідного 23, одержаного при обробці реакційної суміші морфоліном з наступним розкладом лугом:
При розкладі імінієвої солі лугом утворюються продукти, будова яких залежить від розміру насиченого циклу і характеру замісників у бензольному ядрі. Так, за наявності електроноакцепторних замісників у похідних 1,2 - триметилен-4-хіназолону були виділені стійкі диметиламіновінільні похідні 24, які не перетворювалися в альдегіди навіть при нагріванні з лугом. Формільне похідне на основі 1,2 - триметилен-4-хіназолону одержано нами тільки у випадку, коли R = H. При n = 3 в усіх випадках утворювалися альдегіди 25:
При спробі замінити атом водню біля азоту формілпохідних 25 на метильну групу ми одержали несподіваний результат: алкілювання альдегідів у лужному середовищі протікає не по атому азоту гетероциклу, як очікувалося, а по атому кисню з утворенням метоксиметиліденового похідного 26. Дана сполука виявилася більш активною в реакціях з нуклеофільними реагентами, ніж вихідний альдегід, підтвердженням чого є її легка взаємодія з морфоліном і з бензотіазолієвою сіллю. Повторне алкілювання сполуки 26 метилйодидом приводить до четвертинної солі 29:
Диметиламіновінільні похідні також легко алкілюються метилйодидом з утворенням відповідних четвертинних солей 30:
В останній час донорно-акцепторні системи, до яких належать і мероціаніни, почали широко використовуватися в нелінійній оптиці, зокрема, для конструювання приладів в мікроелектроніці. Тому нами був синтезований ряд представників цього класу (31 а-з), виходячи із сполук 25 а, 30 (табл. 4):
Таблиця 4. Спектральні характеристики довгохвильових смуг поглинання розчинів барвників 31 а-з
31 |
R |
R1 |
max, нм (ДМФА) |
max, нм (етанол) |
л max, нм (хлороформ) |
л max, нм (бензол) |
, 10 -4 (ДМФА) |
|
а |
SO2NEt2 |
CH3 |
549 |
549 |
543 |
547 |
- |
|
б |
NO2 |
CH3 |
565 |
562 |
558 |
562 |
- |
|
в |
H |
H |
521 |
521 |
523 |
- |
- |
|
г |
SO2NEt2 |
CH3 |
531 |
531 |
524 |
524 |
11.36 |
|
д |
NO2 |
CH3 |
549 |
545 |
522 |
525 |
8.15 |
|
е |
SO2NEt2 |
CH3 |
508 |
503 |
509 |
509 |
14.93 |
|
є |
NO2 |
CH3 |
527 |
520 |
526 |
532 |
10.43 |
|
ж |
SO2NEt2 |
CH3 |
451 |
448 |
450 |
452 |
9.7 |
|
з |
NO2 |
CH3 |
471 |
466 |
467 |
464 |
6.12 |
Як бачимо з таблиці, для одержаних мероціанінів значення л max мало змінюються при зміні полярності розчинника, що обумовлено дуже низькою електронодонорністю 1,2 - триметилен-4-хіназолонового ядра, внаслідок чого у всіх розчинниках превалює, як правило, неполярна структура «А». Все ж таки слід відмітити, що в ДМФА, який більш полярний, ніж етанол, мероціаніни забарвлені, як правило, глибше (позитивна сольватохромія). Нітрозаміщені барвники поглинають глибше за сульфамідозаміщені.
Синтез і хімічні властивості 1,2 - поліметиленбензімідазолів
На відміну від бензамідів, реакція анілінів з лактимними етерами описана в ряді робіт. Вона знайшла використання як один із способів одержання циклічних амідинів. Нами розширені межі застосування цієї реакції шляхом залучення фторозаміщених анілінів як компонентів наступної гетероциклізації з утворенням 1,2 - пентаметиленбензімідазолів 33:
Таким чином, наш підхід до циклізації бензамідів виявився успішним і для анілінів.
В даній реакції фторозаміщені аніліни є унікальними з наступних причин:
по-перше, атоми фтору є групою, що легко відходить;
по-друге, вони додатково активують нуклеофільне заміщення в ароматичному ядрі;
по-третє, такі аніліни все ж мають достатню основність для взаємодії з лактимними етерами.
Але, незважаючи на це, виявилося, що аніліни, які містять два атоми фтору в положеннях 2,6, внаслідок зниженої основності в реакцію з лактимними етерами не вступають. З метою виявлення закономірностей циклізації фторозаміщених амідинів нами був одержаний ряд цих сполук з використанням більш активних, ніж лактимні етери, імідоїлхлоридів. Це дозволило одержати також амідини, які містять два атоми фтору в двох орто-положеннях:
Ми дослідили циклізацію цих сполук при нагріванні або при обробці основами. Виявилося, що в монофторозаміщеному амідині рухливість атома фтору недостатня для його заміщення і утворення циклічного продукту, як і у випадку 2,5 - дифтороамідину. В інших випадках утворювалися фторозаміщені 1,2 - пентаметиленбензімідазоли. Отож, атоми фтору в мета- і орто-положеннях по відношенню до реакційного центру активують заміщення, тоді як вплив атома фтору в пара-положенні незначний:
Даний підхід виявився ще більш успішним стосовно 1,2 - поліметиленбензімідазолів 37, одержаних із амідинів, активованих такими сильними електроноакцепторними групами, як нітро-, трифторометильна або сульфамідна. Зґясувалось, що вже при синтезі амідину 36 б, де R = NO2, n = 3, утворюються домішки циклічного продукту 37 б. Але у випадку амідину 36 а (n = 1) навіть за умови активації нітрогрупою циклізація стала можливою тільки при використанні атома фтору як групи, що відходить:
Спроба одержати похідну бензімідазолу 39, яка не містить стабілізуючого поліметиленового циклу, шляхом циклізації амідину 38, з ароматичним замісником біля атома азоту, приводить до утворення суміші бензімідазолу та вихідного амідину в рівних кількостях навіть при довготривалому кип'ятінні з метилатом натрію:
При дії на 1,2 - пентаметиленбензімідазоли 33 галогенокетонами були одержані четвертинні солі 40, які в лужному середовищі легко зазнають циклізації за реакцією Чичібабіна, утворюючи похідні нової гетероциклічної системи 41 - 3,4,5,6 - тетрагідро-6а, 10b-діазабензо[a] циклопента[cd] азулену. Ці сполуки більш стійкі, ніж близькі до них піроло [1,2 - a] бензімідазоли. З метою подальшого синтезу барвників нами були одержані солі 42, а також формілпохідні 43:
На основі солей 42 і альдегідів 43 нами одержано ряд катіонних барвників симетричної (44 а-з) та несиметричної (45 а-з) будови (табл. 5 і 6) і ряд мероціанінів (46 а-ї) (табл. 7). В молекулі нижчих вінілогів (44 а-в), як і для барвників 16 а-в, також існують стеричні перешкоди, і два кінцевих гетероциклічних залишки знаходяться під кутом ~ 45є по відношенню один до одного (знайдено напівемпіричним методом АМ1), тому для розрахунку девіацій несиметричних барвників було використано той же метод екстраполяції, що і для барвників з хіназолоновим ядром.
Таблиця 5. Спектральні характеристики довгохвильових смуг поглинання розчинів барвників 44 а-з.
44 |
n |
R |
max, нм(етанол) |
, 10 -4(етанол) |
вініленовий зсув, нм |
|
a |
0 |
CH3 |
608 (569*) |
|||
б |
0 |
4-CH3OC6H4 |
637 (593*) |
|||
в |
0 |
4-FC6H4 |
639 (596*) |
|||
г |
1 |
CH3 |
675 |
28.2 |
67 |
|
д |
1 |
4-CH3OC6H4 |
702 |
28.6 |
65 |
|
е |
1 |
4-FC6H4 |
705 |
- |
66 |
|
є |
2 |
CH3 |
781 |
28.2 |
106 |
|
ж |
2 |
4-CH3OC6H4 |
811 |
26.16 |
109 |
|
з |
2 |
4-FC6H4 |
814 |
- |
109 |
*Оцінені за другим вініленовим зсувом
Таблиця 6. Спектральні характеристики довгохвильових смуг поглинання розчинів барвників 45 а-з.
45 |
R1 |
max, нм(етанол) |
, 10 -4(етанол) |
Д*, нм |
|
a |
CH3 |
534 |
2.16 |
55.5 |
|
б |
4-CH3OC6H4 |
560 |
1.99 |
41.5 |
|
в |
4-FC6H4 |
565 |
2.96 |
38.0 |
|
г |
CH3 |
556 |
9.72 |
1 |
|
д |
4-CH3OC6H4 |
568 |
8.50 |
1 |
|
е |
4-FC6H4 |
569 |
9.37 |
1.5 |
|
є |
CH3 |
574 |
13.28 |
||
ж |
4-CH3OC6H4 |
582 |
10.50 |
||
з |
4-FC6H4 |
582 |
10.22 |
В залежності від поглиблення або підвищення забарвлення мероціанінів при переході від неполярного до полярного розчинника можна зробити висновок, що в залежності від кінцевого гетерозалишку в молекулі мероціаніну може переважати неполярна або полярна мезомерна структура «А» чи «Б». В даному випадку для сполук 46 а-е, що містять менш електроноакцепторні залишки, чіткої залежності між полярністю розчинника і положенням max смуг поглинання не спостерігається. Навпаки, для сполук 46 є-ї, що містять більш електроноакцепторні залишки, в неполярному розчиннику спостерігається поглиблення забарвлення, що свідчить про те, що в будові цих барвників переважає полярна структура «Б» (негативна сольватохромія).
Таблиця 7. Спектральні характеристики довгохвильових смуг поглинання розчинів барвників 46 а-ї.
46 |
R1 |
max, нм(етанол) |
max, нм(хлороформ) |
max, нм(бензол) |
, 10 -4(хлороформ) |
|
а |
CH3 |
537 |
541 |
534 |
6.98 |
|
б |
4-CH3OC6H4 |
540 |
537 |
536 |
2.39 |
|
в |
4-FC6H4 |
541 |
542 |
533 |
6.32 |
|
г |
CH3 |
520 |
525 |
525 |
5.79 |
|
д |
4-CH3OC6H4 |
525 |
529 |
524 |
5.28 |
|
е |
4-FC6H4 |
528 |
532 |
530 |
4.23 |
|
є |
CH3 |
505 |
517 |
521 |
3.99 |
|
ж |
4-CH3OC6H4 |
513 |
523 |
525 |
10.31 |
|
з |
4-FC6H4 |
516 |
525 |
527 |
4.93 |
|
и |
CH3 |
469 |
471 |
472 |
5.2 |
|
і |
4-CH3OC6H4 |
471 |
477 |
478 |
8.24 |
|
ї |
4-FC6H4 |
477 |
477 |
480 |
2.16 |
На наступній схемі наведені значення електронодонорностей D одержаних гетероциклів, оцінені за методом, запропонованим А.Я.Ільченком (Укр. хім. журн., 1976). Ми порівняли їх з електронодонорностями гетерозалишків, які широко використовуються в хімії поліметинових барвників. Як і слід було чекати, введення карбонільної групи дуже знижує електронодонорність системи 47 порівняно з бензімідазольним ядром (D = 2.50). Це пояснюється тим, що наявність карбонільної групи в положенні 5 знижує електронодонорний вплив атомів азоту в положенні 4, що викликає зміщення максимуму поглинання барвників, які містять цю групу, в довгохвильову область порівняно з барвниками, похідними бензімідазолу, згідно з правилом Ферстера-Дьюара-Нотта.
Також бачимо, що електронодонорність гетеросистеми 47 дещо нижча, ніж ядра 2-хіноліну (D = 1.78). Введення електроноакцепторних замісників різко понижує електронодонорність цієї системи і робить її меншою від D = 1.48 для бензотіазолу.
Висновки
1. Розроблено препаративний метод синтезу 1,2 - поліметилен-4-хіназолонів на основі реакції лактимних етерів з орто-галогенозаміщеними бензамідами. Зґясовані закономірності перебігу реакції в залежності від розміру насиченого циклу, характеру групи, що відходить, і природи замісників в бензольному кільці.
2. Показано, що даний метод може бути поширений на синтез 3,4 - поліметилен - 1,2,4 - бензотіадіазиндіоксидів - 1,1 з лактимних етерів та орто-галогенозаміщених бензолсульфамідів.
3. З метою одержання ціанінових барвників досліджені реакції алкілювання і формілювання 1,2 - поліметилен-4-хіназолонів та 3,4 - поліметилен - 1,2,4 - бензотіадіазиндіоксидів - 1,1. В результаті одержані четвертинні солі і формільні похідні 1,2 - поліметилен-4-хіназолонів.
4. Вперше синтезовані ціанінові барвники з ядрами хіназолону. На основі максимумів поглинання поліметинових барвників оцінені електронодонорності їх гетерозалишків. Показано, що введення карбонільної групи значно знижує електронодонорність системи у порівнянні з бензімідазольним ядром. Знайдено, що електроноакцепторні замісники в ядрах барвників зміщують їх максимуми поглинання в довгохвильову область.
5. Запропоновано нові препаративні методи синтезу 1,2 - пентаметиленбензімідазолів з використанням лактимних етерів та імідоїлхлоридів.
6. Одержана нова гетероциклічна система - 3,4,5,6 - тетрагідро-6а, 10b-діазабензо[a] циклопента[cd] азулену. Показано, що для неї характерні реакції електрофільного заміщення по положенню 1. На основі її солей і формільних похідних синтезовані перші ціанінові барвники. Зґясовано, що електронодонорність даної гетероциклічної системи нижча, ніж ядра бензотіазолу.
Основний зміст дисертації викладено в роботах
1. Nazarenko K.G., Shyrokaya T.I., Tolmachev A.A. Lactim Ethers in the Synthesis of 1,2 - Polymethylene-4-quinazolones. // Synthetic Communications. - 2003. - Vol. 33, №2. - P. 303-310.
(Широка Т.І. - синтез вихідних речовин, проведення експериментальних досліджень, літературний пошук, формування первинної структури статті).
2. Ильченко А.Я., Назаренко К.Г., Широкая Т.И., Толмачев А.А., Толмачев А.И. Полиметиновые красители на основе тетрагидропирроло [1,2 - a] хиназолин-5-онов. // Укр. хим. журн. - 2003. - Т. 69, №11. - С. 48-55.
(Широка Т.І. - синтез вихідних речовин, проведення експериментальних досліджень, аналіз спектральних даних та доказ будови отриманих сполук).
3. Nazarenko K.G., Shyrokaya T.I., Shvidenko K.V., Tolmachev A.A. A Novel Approach to the Synthesis of [1,2 - a] fused polymethylenebenzimidazoles. // Synthetic Communications. - 2003. - Vol. 33, №24. - P. 4303-4311.
(Широка Т.І. - проведення експериментальних досліджень та формування первинної структури статті).
4. Назаренко К.Г., Широкая Т.И., Швиденко К.В., Толмачев А.А. Новые методы синтеза 1,2 - полиметилен - 1,3 - диазагетероциклов. // Міжнародна конференція «Хімія азотовмісних гетероциклів» (ХАГ - 2000). Тези доповідей. - Харків. - 2000. - С. 26.
5. Nazarenko K., Shyroka T., Shvidenko K., Tolmachev A. The New Approach to the Synthesis of Polymethylene Derivatives of 1,3 - Diazaheterocycles. // 18th International Congress of Heterocyclic Chemistry (18th ICHC). Abstract Book. - Yokohama, Japan. - 2001. - P. 435.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Особливості будови та загальні способи одержання похідних 1,4-дигідропіридину з флуорованими замісниками, їх біологічна активність. Використання синтезу Ганча для утворення похідних 4-арил-1,4-дигідропіридину на основі о-трифлуорометилбензальдегіду.
дипломная работа [734,7 K], добавлен 25.04.2012Методика розробки методів синтезу високотемпературних надпровідників. Сутність хімічного модифікування і створення ефективних центрів спінінга. Синтез, структурно-графічні властивості та рентгенографічний аналіз твердих розчинів LaBa2Cu3O7 та SmBa2Cu3O7.
дипломная работа [309,3 K], добавлен 27.02.2010Метод високоефективної рідинної хроматографії для кількісного визначення синтетичних барвників в харчових продуктах. Спектрофотометричне визначення наявності барвників в карамелі. Спектрофотометрія, йодометричне визначення брильянтового зеленого.
реферат [18,5 K], добавлен 10.12.2013Основні принципи дизайну координаційних полімерів. Електронна будова та фізико-хімічні властивості піразолу та тріазолу. Координаційні сполуки на основі похідних 4-заміщених 1,2,4-тріазолів. Одержання 4-(3,5-диметил-1Н-піразол-4-іл)-4Н-1,2,4-тріазолу.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 29.12.2011Методи синтезу поліаніліну, характеристика його фізико-хімічних та адсорбційних властивостей, способи використання в якості адсорбенту. Електрохімічне окислення аніліну. Ферментативний синтез з використанням полісульфокислот в присутності лаккази.
курсовая работа [810,7 K], добавлен 06.11.2014Методика синтезу полікристалічних високотемпературних надпровідників. Основні відомості з фізики рентгенівських променів та способи їх реєстрації. Синтез твердих розчинів LnBa2Cu3O7, їх структурно-графічні властивості і вміст рідкісноземельних елементів.
дипломная работа [654,6 K], добавлен 27.02.2010Синтез S-заміщеного похідного 2-метил-4-меркапто-8-метоксихіноліна та вивчення їх фізико-хімічних властивостей. Прогноз можливих видів їх біологічної дії за допомогою комп’ютерної програми PASS. Залежність дії синтезованих сполук від хімічної структури.
автореферат [38,4 K], добавлен 20.02.2009Вивчення конденсуючої та водовіднімаючої дії триметилхлорсилану в реакціях за участю карбонільних сполук та розробка ефективних методик проведення конденсацій та гетероциклізацій на його основі придатних до паралельного синтезу комбінаторних бібліотек.
автореферат [36,0 K], добавлен 11.04.2009Поняття та структура хіноліну, його фізичні та хімічні властивості, будова та характерні реакції. Застосування хінолінів. Характеристика методів синтезу хінолінів: Скраупа, Дебнера-Мілера, Фрідлендера, інші методи. Особливості синтезу похідних хіноліну.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 25.10.2010Аналіз методів підвищення добротності матеріалів із застосуванням технології іскрового плазмового спікання. Фізичні основи SPS-процесу. Властивості термоелектричних матеріалів на основі Bi2Te3., методика їх подрібнення. Порядок сепарації Bi2Te3.
дипломная работа [2,6 M], добавлен 01.03.2014Поняття процесу моделювання, особливості його застосування в сфері хімічних технологій. Типи моделей та засоби їх складання. Завдання, що вирішуються на основі математичних моделей хімічних реакторів. Побудова математичної моделі каталітичного реактора.
дипломная работа [632,9 K], добавлен 18.02.2012Дослідження умов сонохімічного синтезу наночастинок цинк оксиду з розчинів органічних речовин. Вивчення властивостей цинк оксиду і особливостей його застосування. Встановлення залежності морфології та розмірів одержаних наночастинок від умов синтезу.
дипломная работа [985,8 K], добавлен 20.10.2013Синтез похідних амінопіразолу, заміщених гідразинів, похідних гетерілпіримідину, алкілпохідних конденсованих гетерілпіримідинів. Електрофільна гетероциклізація ненасичених похідних піразолопіримідину під дією галогенів, концентрованої сульфатної кислоти.
реферат [128,0 K], добавлен 20.10.2014Первинний алюміній і сплави на його основі. Розміщення підприємств галузі, її структура та головні об'єкти. Головні сучасні проблеми та місце серед них екологічної, методика та підходи до вирішення. Перспективні напрямки розвитку галузі та її значення.
контрольная работа [785,8 K], добавлен 03.03.2014Характеристика схильності сполук до хімічних перетворень та залежність їх реакційної здатності від атомного складу й електронної будови речовини. Двоїста природа електрона, поняття квантових чисел, валентності, кінетики та енергетики хімічних реакцій.
контрольная работа [32,1 K], добавлен 30.03.2011Фізичні та хімічні властивості боранів. Різноманітність бінарних сполук бору з гідрогеном, можливість їх використання у різноманітних процесах синтезу та як реактивне паливо. Використання бору та його сполук як гідриручих агентів для вулканізації каучука.
реферат [42,4 K], добавлен 26.08.2014Загальна характеристика ніобію, історія відкриття, походження назви. Електронна формула та електронно-графічні схеми валентного шару, можливі ступені окиснення цього елементу, природні ізотопи. Способи одержання та застосування. Методика синтезу NbCl5.
курсовая работа [32,3 K], добавлен 19.09.2014Технологічні принципи синтезу аміаку. Циркуляційна система синтезу аміаку. Метод глибокого охолодження коксового газу. Сировинна база і основні стадії технології. Киснева конверсія природного газу. Технологічні розрахунки основного реакторного процесу.
курсовая работа [713,9 K], добавлен 07.07.2013Реакції амідування та циклізації діетоксалілантранілогідразиду в залежності від співвідношення реагентів та температурного режиму. Вплив природи дикарбонових кислот та їх знаходження в молекулі антранілогідразиду на напрямок реакції циклодегідратації.
автореферат [190,5 K], добавлен 10.04.2009Умови синтезу 4-заміщених2-метилхінолінів, визначення їх спектральних показників і квантово-хімічних констант. Реакційноздібна варіація 4-заміщеного 2-метилхіноліну для подальшого моделювання біодоступних біологічно активних речовин на базі хіноліну.
дипломная работа [2,7 M], добавлен 08.06.2017