Синтез гетероциклических орто-дикарбонитрилов, содержащих бензотиазольный, бензимидазольный и бензоксазольный фрагменты

• Автор: Воронько, Мария Николаевна
• Шифр специальности: 02.00.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 145 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1 Механизм реакции активированного нуклеофильного ароматического замещения.

1.2 Движущая сила мАг реакций

1.3 Влияние природы уходящей группы

1.4 Влияние природы нуклеофила.

1.5 Роль среды в УдАгреакциях.

1.6 Нуклеофильное ароматическое замещение в синтезе

гетероциклических систем.

1.6.1. Синтез пятичленных гетероциклических соединений

1.7 Синтез бензимидазолов, бензоксазолов и их производных
1.7.1 Синтез бензимидазолов и бензоксазолов
1.7.2 Общие методы синтеза бензимидазолов и бензоксазолов
1.7.3 Другие методы синтеза бензимидазолов и бензоксазолов.
1.7.4 Общие методы получения 2меркапто и 2оксо бензимидазолонов и бензоксазолонов
1.7.5 Другие методы синтеза 2меркаптобензоксо, имидазолов и
2 бензоксо, имидазолонов
1.7.6 Возможные области применения бензимидазолов
и бензоксазолов
1.7.6.1 Другие области применения бензимидазолов.
1.7.6.2 Бензимидазолы, обладающие биологической активностью
1.7.7 Выводы из литературного обзора.
2. ХИМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.
2.1 Исследование реакции активированного ароматического замещения нитрогруппы и атома брома в 4бром5нитрофталонитриле с 2меркапто ,3бензимидазол5,6дикарбонитрилом
2.1.1 Синтез мостиковых систем с фталонитрильными фрагментами
2.1.2 Влияние воды на реакцию БНФН с
1 ,3бензимидазол2тиолом.
2.2 Синтез соединений реакцией нуклеофильного замещения атома брома и нитрогруппы в 4бром5нитрофталонитриле.
2.2.1 Методы синтеза 4,5диамино и 4гидрокси5амино
5.6дикарбофталонитрило в
2.2.1.1 Получение 4гидрокси5нитрофталонитрила
2.2.1.2 Синтез гетерил 4,5диамино и 4 амино5гидроксифталонитрилов
2.2.2 Синтез бензимидазолов и бензоксазолов на основе
5.6дикарбонигрилов и их производных.
2.2.2.1 Синтез 1Н1,3бензимидазол и бензоксазол5,6дикарбонитрилон с алкильными и арильными заместителями при С2.
Синтез бензимидазолонов и бензоксазолонов на основе
5.6дикарбонитрило в.
2.2.2.3 Синтез 2карбоксипроизводных на основе бензимидазо
и бензоксазол5,6ди карбон итрилов
2.2.2.4 Взаимодействие полученных бензоксазолонов и бензимидазолонов с 2хлорметилфенил1,3,4оксадиазолом
2.2.2.5 Синтез бензо4,5имидазо1,2апиридин7,8дикарбонитрила
2.2.2.6 Синтез дикарбоновых кислот на основе полученных бензимидазолов и бензоксазолов и их производных
2.3 Строение и чистота синтезированных соединений
2.4 Практическое применение объектов исследования
2.4.1. Полупродукты для светочувствительных материалов.
2.4.2. Фталоцианины и металлокомплексы на их основе.
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
3.1 Исходные вещества
3.2 Методики синтеза реактивов и полупродуктов.
3.3 Кинетические исследования.
3.4 Методики анализа
3.5 Идентификация синтезированных соединений
ВЫВОДЫ.
Литература


Началом бурного развития представлений о реакции нуклеофильного ароматического замещения считается опубликование в году книги Баннета и Цалера Реакции ароматическое нуклеофильного замещения 4, а также издание в году книги Миллера Ароматическое нуклеофильное замещение 5. Данные работы дали толчок к исследованию механизма реакции ароматического нуклеофильного замещения Лд. Агреакции и легли в основу практического использования дайной реакции. В настоящее время считается, что бАгреакции протекают по простому двустадийному механизму, включающему присоединение и отщепление и известному как 5дгАгмеханизм. В общем 5дгАг замещение может быть иллюстрировано уравнением, представленным на схеме 1. Схема 1. На данной схеме нуклеофилом являются частицы нейтрального или анионного характера. В качестве уходящей группой нуклеофуга могут выступать функциональные группы, которые формально можно разделить на два вида не имеющие заряда и становящиеся отрицательно заряженными в ходе замещения , I, , I, , , 0 и др. Символом обозначено присутствие в ароматическом ядре одной или более электроноакцепторных групп, имеющее важное значение для активации 5дАг процесса . Главной особенностью 5дЛг реакций является то, что замещение, как правило, проходит без перегруппировок и, когда чемлибо дополнительно не катализируется, соответствует бимолекулярному механизму . В этом отношении процессы 5дтАг формально подобны алифатическому нуклеофильному дг2 замещению, но, как ранее было признано, ЗдАг замещение не может проходить по аналогичному механизму. Предположение, что ароматическое замещение идет через синхронный механизм типа 5дг2, подразумевало бы образование моделей переходного состояния, в которых резонанс бензольного кольца сохранен. Однако ни одна из этих моделей не может рассматриваться без нарушения принципа Паули иили несогласованности с пространственными требованиями . Поэтому для процессов ЗдАг Баннетом был постулирован механизм присоединенияотщепления схема 1. На первой стадии, нуклеофил присоединяется к ароматическому субстрату, образуя промежуточный стабилизированный комплекс, в котором атом углерода становится . Эта промежуточная частица, также известная как окомплекс, или комплекс Мейзенгеймера, впоследствии распадается, давая продукт замещения. Для нейтральных нуклеофилов таких как вода, спирты, амины постулируется механизм представленный на схеме 1. Схема 1. В этом случае, первоначально формируется оадцукт 2 цвиттерионного типа, в большинстве случаев содержащий кислый протон, который может быть удален основанием, либо непосредственно нуклеофилом. Электрононасыщенным производным бензола свойственно отсутствие взаимодействия по реакции нуклеофильного присоединения изза очевидного отталкивания между тсэлектронной системой и приближающимся нуклеофилом. На этих основания, становится понятно, почему присутствие электроноакцепторных групп это первичное требование для протекания реакций активированного v. Введение приводит к уменьшению электронной плотности бензольной системы, особенно на орто и пара атомах углерода, таким образом активируя атаку нуклеофила по этим положениям. Поэтому установлено, что процесс заканчивается формированием относительно устойчивых промежуточных частиц подобных 1 и 2. Дыоар вычислил, что образование акомплекса из бензола согласуется с потерей всего . Джмоль резонансной энергии . Это означает, что в интермедиате остается большая порция начальной стабилизационной энергии ароматического кольца схема 1. Схема 1. Кроме того, установлено, что акомплекс 3 трансформируется в резонансные структуры За, ЗЬ и Зс, с различным распределением заряда. Согласно ШЬТООЗрасчетам указанных равновесных структур, наибольшая лэлсктронная плотность будет сосредоточена в яяяположении . Важно то, что такие структуры будут более стабильны, если отрицательный заряд будет делокализован через электроотрицательные атомы заместителей, способных к сопряжению в орто и пара положениях по отношению к 5р3гибридизованному атому углерода. В частности, введение сильной электроноакцепторной группы типа в эти положения должно привести к существенной стабилизации схема 1. Ь и 5а5Ь. Схема 1. В работе были сделаны вычисления стабилизационных энергий для окомплексов 6 схема 1.