Гидролитическая устойчивость бензил-производных барбитуровых кислот Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М- КИРОВА

Том 2Н

1977

ГИДРОЛИТИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ БЕНЗИЛ-ПРОИЗВОДНЫХ БАРБИТУРОВЫХ КИСЛОТ

А. А. ШЕСТЕРОВА, А, Г. ПЕЧЕНКИН, Н. И. СМЕТАННИКОВ

(Представлена научно-методическим семинаром органических кафедр химико-технологичехкого факультета)

С целью поиска противосудорожных средств и основываясь на предыдущих исследованиях [1] нами синтезирован ряд ацилпроизводных барбитуровых кислот общей формулы:

где 7?! — алкил с С2—Сб, фенил, бензоил; — бензоил, фенил; Х=0, Н2.

Установлено, что барбитураты, не имеющие заместителей в положении 1, 3, являются устойчивыми к различным химическим воздействиям. Однако Ы-арил барбитураты при кипячении в воде гидролизуются по связи 1—6 и 5—6 с разрывом цикла [2]. Представляло интерес изучить относительную гидролитическую устойчивость бензоилпроизводных барбитуровых кислот в зависимости от строения заместителей в положении 5 и от положения ацильного остатка в барбитуровом цикле.

Известно, что гидролитическая устойчивость барбитуратов повышается при добавлении к раствору барбитурата спирта или глицерина [2]. Поэтому для изучения гидролитической устойчивости полученных соединений мы использовали водно-спиртовую среду, полагая, что в этих условиях в первую очередь будет отщепляться ацильный остаток. Контроль за ходом процесса гидролиза осуществляли но изменению электропровод* ности во времени.

Для определения гидролитической устойчивости приготавливалось шесть стандартных растворов, соответствующих определенной степени гидролиза (от 0 до 100%), путем растворения в водном спирте рассчитанных количеств ацилпроизводного и предполагаемых продуктов гидролиза. Измерялось сопротивление приготовленных растворов, рассчитывалась удельная электропроводность, и строился калибровочный график в координатах электропроводность-степень гидролиза в %. Раствор ацилпроизводного готовился с концентрацией 0,001 моль/л в количестве 200 мл. Так как ацилпроизводные мало растворимы в воде, то навеска пещества растворялась в спирте (100 мл). Спиртовый раствор разбав-

Экспериментальная часть

лялся водой (бидестиллат) до метки и выдерживался в термостате при 20°С до установления постоянного объема. Приготовленный таким образом раствор переносился в колбу, снабженную обратным холодильником и нагревался при 99°С. Через каждый час из предварительно охлажденной реакционной колбы отбиралась проба. 10 мл этой пробы помещались в сосуд для определения электропроводности, находящийся в термостате с температурой 20°С. Через 10 мин. измерялось сопротивление раствора, и рассчитывалась удельная электропроводность. Пользуясь калибровочным графиком, строилась кривая гидролиза в координатах время — степень гидролиза.

Реакция гидролиза в спирто-водном растворе в результате избытка растворителя мономолекулярна. Константа скорости гидролиза рассчитывалась по уравнению для константы скорости реакции первого порядка. Постоянство констант скорости гидролиза является доказательством того, что данная реакция относится к реакциям первого порядка. Для определения удельной электропроводности использовалась схема, в которой в качестве источника тока применялся звуковой генератор ЗГ-10, а в качестве индикатора нуля — осциллограф ЭО-7 [3]. Результаты опытов представлены в табл. 1 и на рис. 1. В качестве примера в табл. 2 и 3 приведены данные по гидролизу 5-этил, 5-изобутил, 1 (З)-бензоилбар-битуровой кислоты.

Таблица 1

№ п.п.

Название соединений

Кср час-1

1 5,5-диэтил-1 (З)бензоилбарбитуровая к-та 0,0260

2 5-этил-5-Н-пропил-1 (З)бензоилбарбитуровая кислота 0,0440

3 5-этил-5-изопропил-1 (З)бензоилбарбитуровая кислота 0,0370

4 5-этил-5-изобутил-1 (З)бензоилбарбитуровая кислота 0,0289

5 5-этил-5-Н-амил-1 (З)бензоилбарбитуровая кислота 0,0350

6 5-этил-5-изоамил-1 (З)бензоилбарбитуровая кислота 0,0240

7 5-этил-5-фенил-1 (З)беизоилбарбитуровая кислота 0,0840

8 5-этил-5-беизоил-1 (З)феиилбарбитуровая кислота 1,030

9 5-этил-5-фенил-1 (3) бензоилгексагидропиримидиндиои 0,319

Таблица 2

Измерение электропроводности стандартных растворов

№

раствора

Концентрация 5-этил 5-изобутил —1(3)-бензоил барбитуровой кислоты, МО ЛЬ; л

Степень гидролиза,

в %

Сопротивление раствора, ом

Удельная электропроводность, ОМ- 1. СМ-1

0,001

0,0008 0,0006 0,0004 0,0002 о

о 20 40 60 80 100

142000 105000 73600 63000 50000 44600

0,221 0,300 0,427 0,500 0,620 0,706

Таблица 3

Определение скорости гидролиза 5-этил-5-изобутил-1(3)-бензоил барбитуровой кислоты

Время в час

Сопротивление раствора,

ом

Удельная электропроводность, ОМ-1. СМ—I

Концентрация,

моль/л

Константа скорости гидролиза, час-1

1 136000 0,230-Ю-5 0,00097 0,0294

2 131000 0,240-10"5 0,00095 0,0243

3 123000 0,255-10"5 0,00092 0,0256

4 112000 0,279-10"5 0,00088 0,0305

5 110000 0,286-Ю-5 0,00086 0,0296

6 106000 0,297-Ю-5 0,00084 0,0275

7 100300 0,314-10~5 0,00080 0,0318

8 96000 0,328-10-5 0,00077 0,0317

юо

80

d so

со <

О

АО

d

о\

20

/ 1 1 9

/

/

f

2 3 4 5 6 7 8

Время 5 часах

Рис. к

На основании полученных результатов можно сделать следующее заключение:

1. Методом электропроводности определена относительная гидролитическая устойчивость девяти ацилпроизводных барбитуровых кислот.

2. Установлено, что скорость гидролиза N-бензоилпроизводных 5-этил-5-алкил барбитуровых кислот зависит от длины и строения алкильного радикала, находящегося в положении 5. Скорость гидролиза N-бензоилбарбитуратов с алкильными радикалами нормального строения несколько выше, чем у барбитуратов с алкильными радикалами разветвленного строения. По влиянию на скорость гидролиза (в порядке уменьшения скорости) алкильные радикалы можно расположить в ряд пропил > бутил > амил.

3. Бензоильная группа, находящаяся в 5 положении, отщепляется гораздо быстрее, чем находящаяся в 1 (3) положении.

4. Скорость гидролиза значительно возрастает при замене группы С = 0 во 2 положении на группу СН2.

5. Замена алкильного радикала в Ы-бензоил-5-этил-5-алкил барбитуровых кислотах на фенил приводит к увеличению скорости гидролиза.

ЛИТЕРАТУРА

1. Л. П. К у л е в, Г. М. С т е п н о в а, В. Г. С т о л я р ч у к, О. Н. Н е ч а е в а, ЖОХ, 30, в. 4, 1385—1387 (1960).

2. Р. Я. Л ев и н а, Ф. К. В ел и ч к о. Успехи химии, 8, 929—971 (1960).

3. Н. К. Воробьев, В. А. Гольцшмидт и др. Практикум по физической мии, Москва, Изд. «Химия», с. 256, 1964.