Синтез спірокарбону та його аналогів

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

ВСТУП

На сучасному етапі розвитку сільського господарства все частіше постають проблеми підвищення ефективності його виробництв. Якими шляхами збільшити продуктивність рослинництва? Як забезпечити тваринництво раціональною базою кормів? У вирішенні цієї проблеми сьогодні приходить на допомогу використання синтетичних препаратів, що є аналогами природних біологічно активних сполук, які виявляють високу фізіологічну активність щодо сільськогосподарських рослин і тварин, тим самим підвищуючи їх продуктивність.

Мета: дослідити способи синтезу спірокарбону та його похідних на основі аналогів сечовини.

Предмет роботи: синтез нітрогенвмісних гетероциклічних сполук.

Об'єкт дослідження: синтез спірокарбону та його аналогів.

Завдання:

Провести аналіз літератури з питання синтезу спіросполук.

Провести синтез похідних спірокарбону та відібрати найбільш раціональний.

Робота включає в себе зміст, вступ, основну частину, висновки и список використаних джерел.

Основна частина складається з двох розділів.

Перший розділ являє собою літературний огляд, в якому описані будова та властивості сечовини та її аналоги. Розглядаються реакції конденсації, та синтез похідних піримідину.

Другий розділ включає методики синтезу спіросполук.

Як базові реакції для одержання вихідних сполук нами використовувалися синтез за механізмом альдольно-кротонової конденсації та реакція Кляйзена-Шмідта (реакція конденсації ароматичних альдегідів з аліфатичними карбонільними сполуками). Отримані ненасичені карбонільні сполуки підлягали кислій каталітичній конденсації з сечовиною (або її метилпохідних і сульфурпохідних) в середовищі органічних розчинників.

РОЗДІЛ 1. ВЛАСТИВОСТІ КАРБОНІЛЬНИХ СПОЛУК

1.1 Будова та властивості сечовини

Сечовина та її аналоги [1-13]

Сечовина (карбамід) -- хімічна сполука, диамід карбонатної кислоти. Білі кристали, розчинні в полярних розчинниках (воді, етанолі, в розчині амоніаку). Сечовина відкрита Руелем в 1773 р. і ідентифікована Праутом в 1818 р. Особливе значення сечовини в історїї органічної хімії придав факт її синтезу з неорганічних речовин Вьолером в 1828 р [1-4]:

Це перетворення є першим синтезом органічних сполук з неорганічних. Вьолер одержав сечовину нагріванням амоній ціоната, одержаного взаємодією калій ціанату з амоній сульфатом. Ця подія завдала перший удар по віталізму -- вчення про життєву силу.

Фізичні властивості [3-7]

Безбарвні кристали, без запаху, кристалічна решітка тетраедрична (а = 0,566 нм, b= 0,4712 нм, c = 2); піддається поліморфним перетворенням.

Сечовина добре розчинна в полярних розчинниках (вода, розчин амоніаку), при зниженні полярності розчинника розчинність знижується, нерозчинна в неполярних розчинниках (алкани, хлороформ). Внаслідок таутомерії утворює ізосечовину (1.2) [3.5]:

У водних розчинах сечовина існує у вигляді йонів H2NCON+H3 та H2NC(NH)O- (К 1,5·10-14; 25 С). Стійка до дії таких окисників, як Н2О2 та KMnO4. У хімічному відношенні сечовина виявляє властивості амідів, але, на відміну від останніх, у сечовини більш виражені основні та нуклеофільні властивості. З сильними кислотами утворює солі. Здатна утворювати комплексні сполуки з багатьма речовинами.

У водних розчинах кислот або лугів сечовина гідролізується, утворюючи вуглекислий газ і амоніак. При нагріванні до 150 °С і вище утворює біурет (1.3) і як побічний продукт - ціанурову кислоту (1.4):

Розплавлена сечовина взаємодіє з лужними металами та їх амідами з утворенням солей ціанаміду[9-11]:

H2NCONH2 + Na> NaHCN2 + 0,5H2 + NaOH;

H2NCONH2 + NaNH2>NaHCN2+ H2O + NH3

Сплавлення з нітратом амонію призводить до утворення іміносечовини - гуанідину (1.5) [12,13]:

При алкілуванні утворює алкілзаміщені сечовини складу RNHCONH2. Взаємодія зі спиртами приводить до виникнення уретанів - H2NCOOR; з карбоновими кислотами та їх функціональними похідними (ангідридами, хлорангідридами, естерами) утворює N-ацилпохідні сечовини - уреїди RCONHCONH2. Уреїди - кристалічні речовини з високими Тпл. При взаємодії сечовини з дикарбоновими кислотами утворюються уреїди двох типів: кислі - уреїдокислоти (урові кислоти) H2NCONHCO(CH2)nCOOH і середні, або циклічні, наприклад парабанова кислота (1.6), сечова кислота (1.7) [9,11]:

Нагрівання сечовини з деякими арилангідридами дикарбонових кислот приводить до утворення відповідних імідів (наприклад, із фталевого ангідриду при 150 °С - фталімід). З амінами аліфатичного ряду сечовина вступає в реакцію поліконденсації з утворенням високомолекулярних продуктів типу H2N(CH2)n[NHCONH(CH2)n]n, з аніліном дає феніл- і дифенілсечовину; з гідразином - семікарбазид H2NCONHNH2 і гідразоформамід (H2NCONH)2 [6,9,13].

Існує декілька методів якісного визначення сечовини: утворення осадів нітрату сечовини H2NCONH2·HNO3 або оксалату сечовини H2NCONH2·H2C2O4; забарвлення солянокислих розчинів сечовини у фіолетово-пурпуровий колір при додаванні фурфуролу, біуретова реакція. Для кількісних визначень сечовини гідролізують за наявності H2SO4 або уреази і визначають NH3 (відтитровують або визначають реактивом Неслера) або окиснюють титруванням слабколужним розчином гіпоброміту калію з наступним визначенням його надлишку або об'єму виділеного азоту (за А. П. Бородіним) [3,6,8].

У промисловості сечовину добувають реакцією взаємодії амоніаку з карбону (ІV) оксидом (Ф. І. Базаров, 1870 р.); проміжним продуктом у цьому синтезі є карбомат амонію [1,2,5]:

2NH3 + CO2H2NCOONH4;

?H°298 = -38,0 ккал/г-моль

H2NCOONH4H2NCONH2 + H2O;

?H°298 = +6,7 ккал/г-моль.

Ці реакції зворотні; ступінь перетворення СО2 на карбонат амонію й останнього на сечовину залежить від температури, тиску, вагових співвідношень між вихідними сполуками, від домішок інертних газів і води, а також часу перебування речовин, які реагують, у реакційному об'ємі. Обидві реакції проводяться безперервно та одночасно при температурі 160-200 оС і тиску 50 атм.

Сечовина та її похідні широко використовують у фармацевтичній промисловості вона є вихідною сполукою для синтезу речовин: фенобарбіталу, вероналу, бромуралу та багатьох інших; входить до складу гігієнічних (зубні пасти) і косметичних кремів. Широко використовується в сільському господарстві: у тваринництві застосовують як домішки до кормів для жуйних тварин; у рослинництві - як висококонцентроване (46,55% N2) азотне добриво, яке підходить для всіх типів ґрунтів і вноситься під усі культури; похідні сечовини - активні гербіциди. На основі сечовини одержують карбамідні смоли, ціанати К і Na, гідразин, гідразоформамід, ціанурову кислоту та її естери, метиламін. Продукти конденсації сечовини з деякими діамінами (наприклад H2N(CH2)3NH2) використовують для одержання синтетичного волокна урилону [11-13].

Комплексоутворення [4,5]

Сечовина утворює комплекси з багатьма сполуками, наприклад, з гідроген пероксидом CO(NH2)2-H2O2, використовується як зручна і безпечна форма «сухого» гідроген пероксида. Здатність сечовини утворювати комплекси з алканами використовується для депарафінування нафти. При чому сечовина утворює комплекси тільки з н-алканами тому, що розгалуження карбонового ланцюга не можуть пройти в циліндричні канали кристалів сечовини [4].

Сечовина та її аналоги використовуються для одержання мінеральних добрив, лікарських препаратів. На основі сечовини і її аналогів синтезуються різні гетероциклічні сполуки[5].

1.2 Реакції конденсації карбонільних сполук

Приєднання карбанiону або іншого нуклеофiлу до карбонільної сполуки або іншого електрофілу з наступним відщепленням води називаються реакціями конденсації. Реакція конденсації - це реакція, що призводить до зміни карбонового скелету й супроводжується збільшенням числа атомів карбону шляхом утворення нових карбон-карбонових зв'язків. У ще більш спрощеному виді реакції конденсації можна представити як реакції приєднання до карбонільної групи [14]:

Подальший напрямок реакції буде залежати від природи групи Х (сусідньої з карбонільною групою). Якщо при її відщепленні утворюється слабка основа, то реакція завершується її відщепленням і являє, по суті, реакцію заміщення [15, 16]:

Так протікають, зокрема, реакції естерної конденсації [16, 17, 18]. Якщо група Х не здатна при відщепленні утворити слабку основу, то вона зовсім не відщеплюється, а реакція завершується захопленням протона від молекули води (або іншої молекули, здатної відщепити протон) і регенерацією основи [19]:

Такий хід реакції характерний при конденсації альдегідів і кетонів. Окремим випадком її є реакція диспропорціювання, коли відщеплюється гідрид-іон, який переходить на сусідню молекулу карбонільної сполуки, відновлюючи її до спирту. По такій же схемі протікає спряжене приєднання (до системи зв'язків -С=С-С=О) за Міхаелем [14, 18, 20, 21]. Звичайно реакція приєднання надалі супроводжується відщепленням молекули води. Ймовірно, такому результату спричинює утворення спряженої ненасиченої системи.

Альдольна й кротонова конденсація [14-15, 21]

Альдольне приєднання дуже нагадує реакцію утворення ацеталей і тобто не є реакцією конденсації, оскільки не супроводжується виділенням води. Сполука, що утворюється є альдегідоспиртом (альдоль) i легко втрачає воду в присутності каталітичних кількостей основ або кислот, а також при незначному нагріванні, з утворенням б,в-ненасиченої карбонільної сполуки, чим власне, i завершується подiбна конденсацiя (R,Х= алкіл або Н): в конденсацію вступають енол і протонована карбонільна група другої молекули [21]:

В реакції альдольно-кротонової конденсації вступають також кетони. При цьому карбаніон приєднується до карбонільної групи другої молекули, причому протікає С-алкілування, на відміну від термодинамічно невигідного О-алкiлування [16, 21]:

Таким чином, в реакцію альдольно-кротонової конденсації (самоконденсацiї) можуть вступати як альдегіди, так і кетони, що мають б-атоми гідрогену. У випадку кетонів положення рівноваги невигідне для утворення продуктів, але проводячи реакцію в спеціальних умовах можливо одержати високий вихід продукту. Перехресні реакції між альдегідами й кетонами не мають лабораторного застосування, бо утворюється суміш з чотирьох продуктів й вихідних сполук, що не прореагували. У синтетичних цілях проводять реакцію між двома карбонільними сполуками, одна з яких є джерелом карбаніонів (метиленовий компонент), а інша є карбонільним компонентом (що не має б-карбонових атомів гідрогену). Як правило, в ролі карбонільного компонента використовується формальдегід, ароматичні альдегіди, естери карбонатної, щавлевої й мурашиної кислот. Як метиленовий компонент застосовують у тому числі й С-Н-кислоти й навіть похідні ацетиленових вуглеводнів з кінцевим потрійним зв'язком.

Реакцiї Кневенагеля [16-18, 21]

Малонова кислота, або її повний естер в присутності лугу здатні в невеликих кількостях утворювати трианіон за рахунок йонізації активної метиленової групи. Тому стають можливі реакції, наприклад повного естера малонової кислоти з альдегідами або кетонами типу альдольної конденсації [16, 21]:

Проте, якщо використовується альдегід типу RCH2CHO, що теоретично може вступати в реакцію самоконденсації, аміни не є досить сильними основами, щоб забезпечити істотну рівноважну концентрацію R--CH-CHO , тому самоконденсація рідко протікає в помітній мiрi. Якщо альдегіди вступають у реакцію конденсації Кневенагеля із рiзними джерелами карбаніонів, то цього не відбувається з кетонами. Прості кетони конденсуються за Кневенагелем з малононiтрилом СН2(CN)2, етиловим естером цiаноцтової кислоти, диетилмалонатом або ацетооцтовим естером. Можливо,це сприяє утворенню високоелектрофільної іміневої солі з карбонільної сполуки та аміну [21]:

Крім того, вона може прискорювати дегідратацію, що є кінцевою стадією реакції конденсації. Іншим важливим варіантом конденсації по Кневенагелю є той випадок, коли одна (або обидві) -М-групи, що стабілізують карбаніон, є карбоксильними (-СООН). У цьому процесі, відомому під назвою конденсації Дебнера [16, 21], карбаніони постачає малонова (X= COOH) або цiаноцтова (X= CN) кислоти, а розчинником виступає піридин або хінолін.

RR'C=O + X-CH-COOH > RR'C=CX-COOH + H2O

Бензоїнова конденсація [18, 19, 21]

Cамоконденсація ароматичних альдегідів у присутності ціанідів називається бензоїновою конденсацією [18, 19]:

В реакцію бензоїнової конденсації не вступають ароматичні альдегіди, що містять у кільці сильні електронакцепторні або електрондонорні замісники. Сильні електронакцептори знижують реакційну здатність (нуклеофільність) цiангідрину, а сильні електрондонори знижують електрофільність карбонільного атому карбону другої молекули бензальдегіду, що виступає в якості карбонільного компонента реакції [21].

Конденсація Перкіна [16, 17, 21]

Конденсація ароматичних альдегідів з ангідридами карбонових кислот, що каталізується солями цих же кислот, амінами або основами, зветься реакціями Перкіна [16, 17, 21]:

Реакція Кляйзена-Шмідта [17, 19, 21]

Таку назву носить реакція конденсації ароматичних альдегідів з аліфатичними карбонільними сполуками:

Таким чином, в реакцію альдольно-кротонової конденсації (самоконденсацiї) можуть вступати як альдегіди, так і кетони, що мають б-атоми гідрогену

Естерна конденсація [19, 21]

Реакції конденсації естерів досить схожі за схемою з конденсацією інших карбонільних сполук. Одна молекула естеру є карбонільним компонентом, інша - метиленовою. Найпростіший приклад - самоконденсація етилацетату, що приводить до ацетооцтового естеру. Каталізується реакція алканолятом, що відповідає спирту в естері:

Для успішного протікання реакції в продукті конденсації повинен бути присутнім, як мінімум, один атом гiдрогену. Маючи підвищену кислотність він легко відщеплюється при взаємодії з алканолятом з утворенням енолят-аніону, зміщуючи рівновагу реакції в бік утворення продукту [21]:

Конденсація Дікмана [19, 21]

Внутрiшньомолекулярна естерна взаємодія зветься конденсацією Дікмана. В цю реакцію вступають естери дикарбонових кислот, реакції протікають, якщо в результаті виходять п'яти - або шестичленні цикли:

1.3 Загальні способи одержання спіросполук

Спіросполуки представляють собою особливу групу органічних сполук, що містять так званий спіроатом, найчастіше спіроатом карбону. Ці сполуки уявляють з собе конденсовані системи мінімум з двома циклами, сполученими спільним атомом карбону, що перебуває в стані sp3-гібридизації. Причому список спіросполук значно розширюється, за умови одержання гетероциклів [21-24].

Розробка методик синтезу спіросполук - досить кропітка робота і на сьогодні більшість відомих спіросполук одержана випадково використовуючи ті чи інші відомі механізми реакцій але з “некласичними” для цих синтезів сполуками.

Так можна систематизувати деякий накопичений матеріал і більш-менш конкретно вказати методики одержання спіросполук на конкретних прикладах [25, 26].

Різноманітні реакції конденсацій:

а) Конденсація 4-Бром-2,2-диметил-4-формілтетрагідротіопірану з етилендіаміном приводить до 8,8-Диметил-9-тіа-1,4-диаза-спіро-5,5-ундек-4-ену, подальше хімічне відновлення цього продукту дає 2,2-диметилтетрагідротіопіран-4-спіро-2'-піперазин (C10H23N2S) за схемою:

б) Конденсація ацетону з сечовиною за схемою:

в) Конденсація диненасичених кетонів з сечовинами за схемою:

Конденсація форона (1.8) з сечовиною (1.1) приводить до 6,6,6',6'-тетраметил-2,2'-діоксо-4,4'-спiробі(гексагідропіримідину) (1.9):

Конденсація дибензиліденацетону (1.10) з сечовиною (1.1) приводить до відповідного похідного:

6,6',-дифеніл-2,2'-діоксо-4,4'-спiробі(гексагідропіримідину) (1.11):

Сучасні досліди показують, що конденсація сечовини чи тіосечовини з діалкілкетонами дає гетероцикли типу (1.12, 1.13):

Гетероцикли типу (1.12) можуть бути одержані з великим виходом реакцією сечовини чи тіосечовини з б,в-ненасиченими кетонами відповідно до принципу вінілуреідоалкілування.

В присутності лугу 4,6,6-триметил-1,2,3,6-тетрагідропіриміди-нони-2 (1.14) конденсуються з бензальдегідом, утворюючи 6,6-диметил-4-стирил-1,2,3,6-тетрагідропіриміди-нони-2 (1.15) [27]:

Сечовина приєднується до сполуки (1.14) у кислому середовищі утворюючи 6,6-диметил -2 - оксогексагідропіримідин-(4-спіро-4)-6 фенилгексагідропіримідинон-2 [27]

4-метил-тетрагидропіримідинони(тиони)-2 (1.14) можуть конденсувyтися з ацетоном у присутності кислоти, утворюючи 4-ізобутиліден-тетрагидропиримидинони(тиони)-2 (1.17), які в реакції з сечовинами або тіосечовинами, утворюють тетрагидропиримидинони(тиони)-2-(4-спиро-4) тетрагидропиримидинони(тиони)-2(1.18). Додавання сечовини або тиосечовини до (1.15) приводе до утворення 4-метил-уріидо(тиоуріидо) гексагидропиримидинони(тиони)-2(1.17), який також утворює (1.18)у кислому середовищі з ацетоном [28].

Спіросполука (1.18) (R1=R2=R5=R6=H, R3=R4=CH3,У=О) також можна отримати прямою конденсацією сечовини з ацетоном у присутності хлороводню [29].

РОЗДІЛ 2.СИНТЕЗ СПІРОКАРБОНУ ТА ЙОГО АНАЛОГІВ

2.1. Одержання спірокарбону та його аналогів

синтез спірокарбон сечовина

Спірокарбон являє собою спіросполуку, що складається з двох гетероциклів кожен з яких містить два атоми нітрогену та чотири атоми карбону, один з яких є спiльним. Кожне кільце містить карбонільну групу. Цикли перебувають в транс- конфiгурацiї вiдносно спiльного атома карбону у зв'язку iз стеричними перешкодами та взаємним вiдштовхуванням неподiлених пар електронiв атомiв нiтрогену при спiльному атомi карбону:

Синтез спірокарбону був здійснений двома шляхами. Кожен з них ґрунтувався на взаємодії сечовини з кетонами або їх похідними у присутності сильної концентрованої кислоти. В основі метода А лежить взаємодія сечовини з ацетоном у спiввiдношеннi 2:3 в присутності концентрованої сульфатної кислоти(1.2):

В результаті реакції одержується сульфатнокисла сіль спірокарбону.

Cпірокарбон можна одержати й методом Б. Він ґрунтується на взаємодії сечовини з фороном (1.8) у присутності концентрованої сульфатної кислоти:

Форон, можна одержати альдольно-кротоновою конденсацією ацетону в кислому або лужному середовищі:

Механiзм реакцiї конденсацiї сечовини з ацетоном полягає в тому, що спочатку вiдбувається протонiзацiя молекули ацетону з утворенням карбкатiону. Далi вiдбувається атака карбкатiону атомом нiтрогену молекули сечовини, що має неподiлену електронну пару. Утворенi промiжнi частинки конденсуються мiж собою та ще однією молекулою ацетону за участi концентрованої сульфатної кислоти з утворенням молекули сульфатнокислого продукту:

Спірокарбон одержують нейтралізацією його сульфатнокислої солі концентрованим розчином лугу із подальшою перекристалізацією з води(2.1):

Чистий продукт представляє собою безбарвнi голчастi кристали мало розчинні у воді. Вихід продукту за методом А складає 79%, за методом Б - 84%.

Отже на перший погляд може здатися, що одержувати спiрокарбон безпосередньо з форону ефективнiше, нiж з ацетону. Але насправдi метод А є бiльш рентабельним, оскiльки вихiд продукту при одержаннi форону є не таким високим, i якщо пiдрахувати вихiд продукту при одержаннi спiрокарбону з форону, враховуючи ефективнiсть одержання самого форону то загальний вихiд бажаного продукту складе менше 79%. Тобто найбiльш рацiонально синтезувати спiрокарбон безпосередньо з ацетону та сечовини.

Були спроби здійснити синтез спірокарбону за методом Б , тобто через стадію одержання форону(1.8), але його вихід дуже малий, тому одержав спірокарбон в малій кількості.

Були спроби одержати аналоги спірокарбону методом А, але синтез не вдався, тому на сучасному етапі намагаюся здійснити синтез аналогів спірокарбону методом Б.

Були спроби здійснити синтез аналогу спірокарбону на основі тіосечовини за наведеною схемою реакції:

Але прямим шляхом за наведеною схемою одержати дану сполуку не вдалося внаслідок сильного осмолення, з якої виділити дану речовину не вдалося.

Була спроба синтезувати аналог спірокарбону на основі метилпохідної сечовини:

Але прямим шляхом за наведеною схемою одержати дану сполуку не вдалося внаслідок сильного осмолення, з якої виділити дану речовину не вдалося.

Були спроби здійснити синтез аналогу спірокарбону через стадію одержання 1,4-пентадієн-3-ону:

Вдалося одержати сполуку, але результати елементарного аналізу та ЯМР-спектроскопії не підтвердили справжність даної речовини.

ПМР-спектр: 1,91м (2H, CH2); 3,52 - 3,54д (2H, CH2); 7,10м (1H, NH); 7,25м(1Н, NH).

Таблиця 2.1.

Елементарний аналіз

Речовина	Елементарний аналіз
	Розрахований, %	Одержаний, %
2,2'-діоксо-4,4'-спіробі (гексагідропіримідин)	C-45,65 H-6,52 N-30,43	C-2,06 1,90 H-6,41; 6,28 N-21,56; 21,60

Так як спроби синтезувати аналоги спірокарбону зазнали невдач ми вирішили піти іншим шляхом через стадію одержання похідних піримідину. Синтез йде через стадію замикання одного циклу, а потім другого. Щоб замкнути перший цикл потрібно рухатись крізь стадію одержання ненасиченого кетона, що ми і спробували здійснити:

Як вже сказалось раніше спробували замкнути перший цикл за наведеною схемою реакції:

Зараз ведуться спроби ідентифікувати дану сполуку, визначити її справжність.

2.2 Експериментальна частина

Контроль за протіканням реакцій та індивідуальністю синтезованих речовин здійснювали методом ТШХ на пластинках Silufol UV - 254.

Одержання спірокарбону

Метод А

6 г сечовини (0,1 моль) та 20 см3 (0,27 моль) ацетону помістили в тришийкову колбу об'ємом 100 см3, обладнану зворотним холодильником, механічною мішалкою та крапельною лійкою. При постійному перемiшуваннi та температурі водяної бані 45 єС додали по краплях 5 см3 концентрованої сульфатної кислоти. Реакційну суміш перемішували 6 годин до повного розчинення осаду.

Через добу випадав безбарвний об'ємний осад сульфатнокислої солі спiрокарбону. Продукт відфільтрували на воронці Бюхнера у вакуумі водострумного насосу та перенесли у двошийковий реактор обладнаний механічною мішалкою та крапельною лійкою і при перемішуванні по краплях прилили розчин натрій гідроксиду (w(NaOH)=40%) до pH=7. Осад, що випав, відфільтрували та перекристалізували з води. Одержали безбарвні голчасті кристали. Тпл. =306-307 єС . Вихід = 11,96 г (79%).

ПМР-спектр: 1,18д (12H, CH3); 1,83 - 1,94к (4H, CH2); 6,43д (4H, NH);

Метод Б

У тришийковий реактор, обладнаний механічною мішалкою, зворотним холодильником та крапельною лійкою помістили 5,2 г ( 0,087 моль) сечовини, 6 г форону ( 0,046 моль) в 15 см3 ДМФА та по краплям прилили 1,1 см3 концентрованої сульфатної кислоти. Температуру водяної бані контролювали на межі 50-60 єС. Суміш перемішували 1 годину. Утворену сіль спірокарбону відфільтрували на воронці Бюхнера. Тпл.=306єС. Вихід = 1,37г (84%).

Синтез 2,6-диметил-гепта-2,5-дієн-4он (форон) (1.8)

50 см3 (0,5 моль) НСl з 50 см3 (0,5 моль) ацетону і помістили в колбу з зворотнім водяним холодильником. Колбу поставили на водяну баню з температурою 90оС. Через 20 хвилин розчин став бурого кольору і його охолодили до температури 30оС і залишили на добу. Зняли зворотній холодильник і помістили колбу на водяну баню при температурі 60оС, щоб випарувати залишок ацетону. Суміш залишають на добу. Суміш охолоджують до -10 оС у ємкості зі льодом і поступово додають 62,5 см3 Н2О2 (w(Н2О2)= 30%, щоб суміш не кипіла. Через годину колбу вийняли з охолоджуючої суміші. І залишають на добу випадати осад. Осад відфільтрували і промили розчином соди.

Перекристалізували з мінімальної кількості системи розчинників ацетон-вода (1:1), відфільтрували та висушили. Тпл.=28єС.

Вихід = 0,33 (31%).

Синтез аналогів спірокарбону за допомогою тіосечовини (2.2)

6,6,6',6'-тетраметил-2,2'-дісульфур-4,4'-спiробі(гексагідропіримідину)

7,4 г (0,1 моль) тіосечовини помістити в реакційну колбу, з механічною мішалкою та термометром. Прилити 20 см3 (0,27 моль) ацетону при постійному перемішуванні. За допомогою крапельної воронки по краплям (1-2 краплі за секунду) до суміші приливати 5 см3 98% сульфатної кислоти, слідкуючи за тим, щоб температура реакційної суміші не перевищувала 45 оС, при необхідності колбу зовні охолоджувати водою. Після приливання всієї кислоти перемішування продовжували ще протягом 6 годин. Залишити суміш охолоджуватись на ніч. Кристали не випадають, утворюється масло бурого кольору.

Синтез аналогів спірокарбону за допомогою метилсечовини (2.3)

6,6,6',6'-тетраметил-2,2'-діоксо-3,3'-діметил-4,4'-спiробі(гексагідропіримідину)

7,6 г (0,1 моль) тіосечовини помістили в реакційну колбу, з механічною мішалкою та термометром. Прилили 20 см3 (0,27 моль) ацетону при постійному перемішуванні. За допомогою крапельної воронки по краплям (1-2 краплі за секунду) до суміші приливати 5 мл 98% сульфатної кислоти, слідкуючи за тим, щоб температура реакційної суміші не перевищувала 45 оС, при необхідності колбу зовні охолоджувати водою. Після приливання всієї кислоти перемішування продовжували ще протягом 6 годин. Залишили суміш охолоджуватись на ніч. Кристали не випадають, утворюється масло бурого кольору. Не вдалося одержати аналог спірокарбону прямим шляхом.

Синтез 1,4-пентадієн-3-ону (2.4) [30-33]

В тришийкову колбу на 250 см3 з термометром і механічною мішалкою добавляють завчасно приготовленого розчину 6,25 г NaOH в 60 см3 Н2О та 50 см3 С2Н5ОН. Колбу помістив на водяну баню при температурі 20оС при перемішуванні приливають половину завчасно виготовленої суміші 3,25 см3 (0,01моль) формаліну та 2,3 см3 (0,05 моль) ацетону. Через 15 хв прилити другу половину суміші, продовжувати перемішування ще 30 хв. Залишити розчин на добу. Розвести розчин трикратним об'ємом води і нейтралізувати розчин концентрованою хлоридної кислотою перевіряючи рН середовище. Осад відфільтровують на воронці Шотта, промити дистильованою водою, сушити на повітрі. Тпл=155-156 оС. Вихід = 1,5 г (52,3%).

Синтез 2,2'-діоксо-4,4'-спіробі (гексагідропіримідин) (2.5).

В колбі об'ємом 25 см3 при перемішуванні на водяній бані при температурі 50-55оС розчинили 0,41 г (0,005 моль) 1,4-пентадієн-3-она в 4,5 см3 ДМФА, всипали 0,6 г (0,01 моль) сечовини. Перемішували до повного розчинення, краплями прилили 0,5 см3 Н2SO4 (w(Н2SO4) = 98%). Суміш перенесли на піщану баню і кип'ятили 10-15 хв. Осад відфільтрували і промили ДМФА, сушили на повітрі. Тпл=271-272 оС. Вихід = 0,33 г (52,3%).

ПМР-спектр: 1,91м (2H, CH2); 3,52 - 3,54д (2H, CH2); 7,10м (1H, NH); 7,25м(1Н, NH).

Данні елементарного аналізу наведені у табл. 1.

Синтез бензальацетону (2.6) [33-35]

В тришийковій колбі на 200 см3 з термометром, крапельною лійкою і механічною мішалкою змішали 40 см3 ацетону (0.2 моль), 20 см3 свіжо перегнаного бензальдегіду (0,1 моль) і 20 см3 води. Суміш охолоджували у водяній бані і по краплинам приливали 5 см3 натрій гідроксиду (С1/z(NaOH)=10%), підтримуючи температуру реакційного середовища в межах 25-30 оС, переміщували при кімнатній температурі 2,5 години. Додали розведеної хлоридної кислоти до кислої реакції на лакмус і відділили верхній і нижній шари. Верхній шар екстрагували бензеном, додали до нижнього. Відігнали бензен, перегнали залишок в вакуумі в інтервалі температур 148-160 оС. Речовина при стоянні кристалізується. Тпл = 42 оС. Вихід = 15 г (55%).

Синтез 1,3-диметил-1,2,3,6-тетрагідропіримідинон-2 (2.7)

Диметилсечовину 10 г (0,25 моль) додали до суміші бензальацетону 2 г (0,1 моль) в діоксані 20 см3 і додали концентрованої хлоридної кислоти 2 см3. Суміш нагрівали при температурі 40-45 оС на протязі 2 годин, нейтралізували розчином лугу, діоксан упарили, залишок перегнали при температурі 80-100 оС. Тпл = 86-90 оС. Вихід = 5,5 г (48%).

ВИСНОВКИ

Аналіз літератури показав, що карбонільним сполукам властиві реакції, в особливості різноманітні взаємодії по типу конденсації, що є цінними у відношенні використання їх для розробки синтезів препаратів - аналогів біологічно активних сполук з високою фізіологічною активністю.

Здійсненний синтез спірокарбону. Досліджено, що методи синтезу спірокарбону на відміну від його аналогів прості та не потребують ні складного обладнання, ні дефіцитних реактивів.

Була проведена спроба синтезу аналогів спірокарбону на основі алкільних похідних сечовини та тіосечовини, але результати елементарного аналізу та ЯМР-спектроскопії не підтвердили справжність даних речовин. Проте є припущення що аналоги спірокарбону мають кращу біологічну активність, тому спроби синтезу будуть проводитися й надалі.

Біологічна активність, а саме ріст регулююча активність не була досліджена в силу наведених вище причин.

Список використаних джерел

Моррисон Р. Органическая химия / Р. Моррисон, Р. Бойд. - М.: Мир, 1974. - С. 241-242; 599-601; 921-923; 825-826; 886-888.

Физер Л. Органическая химия / Л. Физер, М. Физер. - М.: Химия, 1970. - Т.1. - С. 476-480; 571-572; 568-570; 555-556; 560-564.

Робертс Дж. Основы органической химии / Дж. Робертс, Л. Касерио. - М.: Мир,1968. - Т.1. - С. 423-427; 485-489; 500-501; Т.2.- С. 268-269.

Черних В.П. Загальна органічна хімія / В.П. Черних. - Харьків, НФаУ, 2008. - С. 165-166.

Общая органическая химия./ под. ред. Д. Бартона и У.Д. Оллиса. - М.: Мир, 1983. - С. 185-190.

Нейланд О.Я. Органическая химия / О.Я. Нейланд. - М.: Высшая школа, 1990. - С. 69-70; 310-312; 696.

Ингольд К. Теоретические основы органической химии / К. Ингольд. - М.: Мир, 1973. - С. 830; 968-974.

Ластухін Ю.О. Органічна хімія / Ю.О. Ластухін, С.А. Воронов. - Львів: Центр Європи, 2009. - С. 361-388.

Чирва В.Я. Органічна хімія / В.Я. Чирва, С.М. Ярмолюк, Н.В. Толкачова, О.Є. Земляков. - Львів: БаК, 2009 - С. 433-480.

Беккер Г. Введение в электронную теорию органических соединений / Г. Беккер. - М.: Мир, 1977. - С. 339-341; 344-348.

Агрономов А.Е. Избранные главы органической химии / А.Е. Агрономов. - М.: Химия, 1990. - С. 130-136; 157-164; 168-170.

Днепровский А.С. Теоретические основы органической химии / А.С. Днепровский, Т.И. Темникова. - Л.: Химия, 1979. - С. 422-426.

Белобородов В.А. Органическая химия / В.А. Белобородов, С.Э. Зуребян, А.П. Лузин. - М.: Дрофа, 2002. - Т. 1. - С. 232-233.

Ким А.М. Органическая химия / А.М. Ким. - Новосибирск: Сиб. ун-тское узд-во, 2002. - С. 375-376.

Обушак М.Д. Органічна хімія / М.Д. Обушак, Є.Є. Біла. - Львів: Видавничий центр ЛНУ ім. І. Франка, 2004. - С. 202-204.

Петров А.А. Органическая химия / А.А. Петров, Х.В. Бальян, А.Т. Трощенко. - Санкт-Петербург: Иван Федоров, 2002. - С. 458-461.

Реутов О.А. Органическая химия / О.А. Реутов, А.Л. Курц, К.П, Бутин. - М.: Изд-во МГУ, 1999. - С. 235-240.

Шабаров Ю.С. Органическая химия / Ю.С. Шабаров. - М.: Химия, 2000. - С. 358-362.

Терней А.В. Органическая химия / А.В. Терней. - М.: Химия, 1981. - С. 580-582.

Травень В.Ф. Органическая химия / В.Ф. Травень - М.: Академкнига, 2004. - С. 375-377.

Бобрівник Л.Д. Органічна хімія / Л.Д. Бобрівник, В.М. Руденко, Г.О. Лезенко. - К.: Ірпинь: ВТФ «Перун», 2002. - 544 с.

Сайкс П. Механизмы реакций в органической химии / П. Сайкс. - М.: Химия, 1977. - С. 214-218; 217.

Петрик В.Н. Синтез карбонільних сполук / В.Н. Петрик. - К.: Освіта, 2003. - С. 231-236.

Sausins A., Duburs G. // Heterocycles.- 1988.- Vol. 27.- P. 269-289.

Rose U. // J. Heterocyclik. Chem. -1990. -Vol. 27.- P. 237-242 С.

Химия биологически активных природных соединений. / под ред. Н.А. Преображенского и Р.П. Евстигнеевой. - М.: Химия, 1976. -456с.

Пассет А.А. Основные процессы химического синтеза биологически активных веществ / А. А. Пассет. - М.: ГЭОТАР-МЕД, 2002. - С. 215-218.

G. Zigeuner, E. Fuchs, H. Brunetti, H. Sterk, Monatsh. Chem. 97, 43 (1966).

H. Peterson, Festsechrift “100 jahre BASF. Aus der Forschung”, BASF, 1965, p.123.

F. Weinschenk, Ber. Dtsch. Chem.. Ges. 34, 2185 (1901).

Загальний практикум з органічної хімії: навч. посіб. Для вищ. навч. закл. III-IV рівнів акредитації / В.П. Черних, І.С. Гриценко; за ред. В.П. Черних. - Харьків: НФаУ, 2003. - С. 293-294; 321-322.

Гитис С.С. Практикум по органической химии / С.С. Гитис, А.И. Глаз, А.В. Иванов. - М.: Высшая школа, 1991. - С. 250-251.

Алексєєв В.В. Практикум з органічного синтезу / В.В. Алексєєв. - К.: Вища школа, 1970. - С. 224-225.

Органический синтез / Н.В. Васильева, Т.А. Смолина, В. К. Тимофеева и др. - М.: Просвещение, 1986. - С. 52-61.

Кост А.Н. Общий практикум по органической химии / А.Н. Кост. - М.: Мир, 1965. - С. 456-457.

Размещено на Allbest.ru

...