CC BY
30
СИНТЕЗ И СВОЙСТВА ПРОИЗВОДНОГО -N,N-ГЕКСАМЕТИЛЕН БИС-[(ОРТО-АМИНОАЦЕТИЛФЕНОКСИ)] -КАРБАМАТА И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ
Махсумов Абдулхамид Гафурович
д-р хим.наук, проф., заслуженный изобретатель Республики Узбекистан, действительный член Академии исцеления Узбекистана, акад. АН «Турон», Ташкентский химико-технологический институт, кафедра «Химическая технология переработки нефти и газа», Республика Узбекистан, г. Ташкент
Абсалямова Гулноза Маматкуловна
ст. преподаватель кафедры «Химическая технология переработки нефти и газа»
Ташкентского химико-технологического института, Республика Узбекистан, г. Ташкент
Исмаилов Бобурбек Махмуджанович
ассистент кафедры «Химическая технология переработки нефти и газа» Ташкентского химико-технологического института, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: boburbek.89@mail.ru
Машаев Элдор Эргашвой угли
ассистент кафедры «Химическая технология переработки нефти и газа» Ташкентского химико-технологического института, Республика Узбекистан, г. Ташкент
SYNTHESIS AND PROPERTIES OF THE DERIVATIVE -N, N '-HEXAMETHYLENE BIS -[(ORTHO-AMINOACETYLPHENOXY)] - CARBAMATE AND ITS APPLICATION
Abdulhamid Makhsumov
doctor of Chemical Sciences, professor of the department of chemical technology of oil and gas refining,
Honored Inventor of the Republic of Uzbekistan valid member of the healing academy of Uzbekistan, Academician of the Ac.Sc. "Turon ",
Tashkent chemical-technological Institute, Republic of Uzbekistan, Tashkent
Gulnoza Absalyamova
senior teacher of the department of chemical technology of oil and gas refining, TChTI,
Republic of Uzbekistan, Tashkent
Boburbek Ismailov
assistant of the department of chemical technology of oil and gas refining, TChTI,
Republic of Uzbekistan, Tashkent
Eldor Mashayev
assistant of the department of chemical technology of oil and gas refining, TChTI,
Republic of Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
В статье рассмотрен органический химический синтез производного N,N' — гексаметилен бис [(орто-амино-ацетилфенокси)]-карбамата и его химические свойства, а также возможность применять его в качестве стимулятора роста технических растений.
ABSTRACT
The proposed article relates to the organic chemical synthesis of the derivative N'N' -hexamethylene bis [(ortho-aminoacetylphenoxy)]-carbamate and its chemical properties, as well as a growth promoter for industrial plants.
Библиографическое описание: Синтез и свойства производного N,N' — гексаметилен бис [(орто-аминоацетилфе-нокси)]-карбамата и его применение // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. Махсумов А.Г. [и др.]. 2019. № 3(57). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/7024
Ключевые слова: карбамат, гексаметилен-диизоцианат, орто-аминоацетилфенол, N'N'-дихлорирование, ди-нитрозозирование, дибензилирование, полевые испытания.
Keywords: carbamate, hexamethylene diisocyanate, ortho-aminoacetylphenol, N'N'-dichlorination, dinitrosation, dibenzylation, field test.
В химии синтетических органических соединений особое развитие приобрели направления тонкого органического синтеза веществ, среди которых значительная роль отводится производным карбамата и бис-карбамата, полученных на основе изоцианатов, а также «OH»(гидроксил)-содержащих радикалов.
Многочисленные исследования в области производных карбаматов и бис-карбаматов, проводимые в настоящее время, вызваны не только теоретическими, но и практическими потребностями. С этой точки зрения производные карбаматов и бис-карба-матов представляют несомненный интерес как вещества, обладающие различной технической, биологической и фармакологической активностью. Они успешно применяются почти во всех отраслях народного хозяйства, в частности в технике в качестве
ускорителей вулканизации резин, присадки к смазочным маслам, используются и как исходные продукты для производства полимеров, как ингибиторы коррозии [1-5].
В сельском хозяйстве они нашли применение как гербициды, фунгициды, пестициды, дефолианты, инсектициды, нематоциды, бактерициды, биостимуляторы и многие другие. Особый интерес представляет использование этих классов соединений в медицине в качестве противоопухолевых, противовирусных, антидиабетических, снижающих плохой холестерин, противовоспалительных, антиаритмических и других лекарственных средств [6-17].
Так, при взаимодействии орто-аминоацетил-фе-нола с диизоцианатом были получены производные бис-орто-аминоацетилфенокси-карбамата по следующей схеме реакции:
CH3 C NH O
H3C—C NH
O
OH + O=C=N (CH2)6 N=C=O + HO
+ DMFA + Et3N
O H O C N
v
HO
-N-C—O
HN C CH3 O
HN C—CH3 O
I
Реакция гексаметилендиизоцианата с орто-ами-ноацетилфенолом проводилась при мольном соотношении реагентов 1:2 при комнатной температуре 250С в течение 3,5 часов. В результате реакции образуется Ы'Ы'-гексаметилен бис-[(орто-аминоацетил-фенокси)-карбамата] (1), представляющий собой белоснежный высокоплавкий порошок, который
трудно растворяется в воде и других растворителях, что показывает наличие двух (-NHСOO) карбамат-ных групп, а также гексаметиленовых углеводородов.
Физико-химические характеристики полученного продукта приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Физико-химические характеристики К^-гексаметилен бис [(орто-аминоацетилфенокси)-карбамата]
o4 U О о * & 1 Элементный анализ, %
Структурная формула Pi о и ч с: Вычислено Найдено Mm
■a CO Н N N
/f)WO-C-N^—N-C-O--/0) V-V II 1 1 II v-v -[ OH HO 1- H3C—C—NH HN-C-CH3 3 II II 3 O O 93,6 176-177 0,71 О * m (N О 11,91 11,84 0 г- 4
Как видно из таблицы 1, выход Ы'Ы'-гексаметилен бис [(орто-аминоацетилфенокси)-кар-бамата] довольно высок. Высокий выход полученного производного бис-(орто-аминоацетилфенокси)-карбаматов обусловлен, по-видимому, высокой плотностью и легкой подвижностью электронного облака ©
сопряженной (— N=0=0) группы, что приводит к
увеличению положительного заряда на атоме углерода изоцианатной группы при атаке его нуклео-фильным агентом, а также отсутствием стерических затруднений.
Строение синтезированного соединения (1) установлено с помощью метода ИК-спектроскопии и на основе результатов элементного анализа (табл. 2).
Таблица 2.
ИК-спектральные данные производного (1)
Я—О—С-К О Н
:Ы-С—о—Я Н о
R- ИК-спектры, у, см-1
-N-0-0 1 II Н 0 -N- Н о я> N^0-II 0 СНз- -С-II 0 -СН2-
о- СН3—С—ш о 1592 3311 1682 724-718 770-735 1690-1630 2600 1718 2920
Для выявления реакционной способности по N Н-реакционным центрам бис-[(орто-аминоацетилфе-нокси)-карбамата] нами проведены реакции Ы'Ы'-динитрозозирования, металлирования, алкилирова-ния и галогенирования.
Получение Ы'Ы'-дихлорзамещенного - Ы'Ы'-гексаметилен бис--[(орто-аминоацетилфенокси)-карбамата]
Разработан эффективный, доступный, дешевый, экологически чистый метод осуществления Ы'Ы'-дихлорирования производного бис-карбамата гипо-хлоритом кальция на влажной Л^з. Схема химической реакции следующая:
Эти реакции представляют интерес для многих специалистов-химиков, фармакологов, биологов, биохимиков, биооргаников, микробиологов и многих других из-за наличия жизненно важного, высокореакционного центра (№Н- группы) в составе
производного бис-карбамата, необходимого для проведения реакций нуклеофильного и электрофильного замещения.
Выход продукта (II) и физико-химические параметры приведены в таблице 3.
Таблица 3.
Физико-химические параметры соединений (II)
Выход % и О ® ч Элементный анализ м 111
Структурная формула ч = ^ I а & И & Вычислено Найдено
н N С N С1
—Ы-С-О—/()) У~У II 1 1 II —| О С1 С1 О |— СН3—С-ЫН НЫ-С-СН3 О О 94,2 119-120 0,72 С1 О ¿н ю оо о 10,39 13,17 10,22 13,04 0 г- 4
Для доказательства строения вновь синтезированного Н'Н'-дихлорзамещенного-Н'Ы'-гексаметилен бис-[(орто-аминоацетил-фенокси)-карбамата] сняты ИК-спектры, проведены элементный анализ и качественные реакции с AgNO3.
Получение Ы'Ы'-динитрозозамещенного - Ы'Ы'-гексаметилен бис-[(орто-аминоацетилфенокси)-карбамата]
В результате реакции ^Ы'-динитрозозирования производного бис-[(орто-аминоацетилфенокси)-кар-бамата] нитритом натрия (в избытке) в муравьиной кислоте получены соответствующие Ы'Ы'-динитрозо-замещенного бис-[(орто-аминофенокси)-карбамата] с выходом 90,3% (табл. 4).
Таблица 4.
Физико-химические параметры препарата (III)
Выход % и , о н « ® ч Элементный анализ, % м т
Структурная формула ^ I а & И & Вычислено Найдено
N N
/ С )^^Ы—/ V \ —■ / II \ - О N \\ СН3—С-ЫН О \—О—( ( ) > / и V—у N О 1- II О НЫ-С—СН3 90,3 230-230 0,69 00 о ю £ 00 я 15,91 15,80 00 <м 5
О О о
Ы'Ы'-динитрозозирование протекает по механизму электрофильного замещения ^б):
Атакующим агентом является ион нитрозония Ыо. Так как азотистая кислота, являющаяся наиболее распространенным агентом, в свободном виде не существует, то для проведения процесса используют
нитрит натрия и концентрированную муравьиную кислоту (НСООН). Образующаяся при этом азотистая кислота, присоединяя протон, генерирует ион
Йо:
ЫаЫО2 + НСООН -Н2ЫО2 -Йо + НСООЫа + Н20
Ы'Ы'-динитрозозирование ведется при охлаждении (0-50С) реакционной смеси. Повышение температуры нежелательно, так как это уменьшает выход
целевого продукта, а иногда сказывается на направлении реакции. Идентификацию Ы'Ы'-
динитрозосоединений проводят по полосам поглощения ^нитрозогрупп. Характерна очень сильная полоса поглощения в области 1530-1440 см-1 для
^>-N=0 групп. Получение Ы'Ы'-динатрийзамещенного - Ы'Ы'-гексаметилен бис-[(орто-аминоацетилфенокси)-карбамата](!У)
O
O—C-N-H
O
O—C—N-Na
CH3—C—NH O
CH3—C—NH O
Одним из методов металлирования, который может быть осуществлен с применением N металлирования, является замещение натрием атомов водорода в ^Н-группе. Ы'Ы'-гексаметилен бис-[(орто-аминоацетилфенокси)-карбамата] подвергают направленному металлированию по ^Н-группам посредством СН3ОNа. Реакция Ы'Ы'-диметаллирования протекает по следующей схеме:
O
-N—C—O H
HN—C_CH3
O
O
-N—C—O Na
2CH3ONa абс. CH3OH
t = 4,0 ч
IV
HN—C_CH3
O
Получение Ы'Ы'-дибензилзамещенного - Ы'Ы'-гексаметилен бис-[(орто-аминоацетилфенокси)-карбамата] (V)
Алкилирование в карбаматах алкилга-
логенидами представляет несомненный интерес для выяснения реакционной способности №Н-содержащих соединений.
Нами проводились реакции алкилирования за счет взаимодействия Ы'Ы'-динатрий производных Ы'Ы'-гексаметилен бис-[(орто-аминоацетилфе-нокси)-карбамата] с йодистым бензилом в абсол. бензоле при комнатой температуре 28-300С при перемешивании в течение 3 часов по схеме:
CH3—C—NH O
2
-CH2J
абс. C6H6; 2NaJ
HN-C—CH3 O
Протекание реакции алкилирования исключительно по атому азота Ы'Ы'-объясняется, по-видимому, сравнительно легкой диссоциацией натрия у этого атома вследствие наличия у соседнего атома карбонильных групп. Выход продукта (У)-89,4%. Т.пл.= 194-1950С.
Таким образом, разработаны способы получения Ы'Ы'-гексаметилен бис-[(орто-аминоацетилфе-нокси)-карбамата] и изучены его химические свойства по N-Н-реакционным центрам: реакции хлорирования, нитрозозирования, металлирования и алкилирования.
Экспериментальная часть Ход реакции и индивидуальность соединений контролировались методом ТСХ на окиси алюминия (II) степени активности с проявлением пятен парами
йода. ИК-спектры записаны на спектрометре UR-20 (Carl Zeiss, ГДР).
Синтез N'N'-гексаметилен бис-[(орто-аминоацетилфенокси)-карбамата] (I)
К 30,2 г (0,2 моль) орто-аминоацетилфенола добавляют 10 мл триэтиламина, 60 мл ДМФА, при перемешивании добавляют по каплям при комнатной температуре 16,8 мл (0,1 моль) ГМДИ растворенного в 30 мл ДМФА. Реакционную смесь перемешивают в течение 3 часов при температуре 34-390С. По истечении времени содержимое колбы переносят в стакан, добавляют воды. Выпавший осадок промывают. После сушки получается бесцветный порошок, выход (I)-43,9r (93,6% от теоретического). Т.пл.=176-1770С. В результате элементного анализа получено:
Найдено, %: С 61,13; Н 6,24 N 11,84;
Вычислено для С24НэоЫ40б, в %: С 61,27 Н 6,38 N 11,91
Синтез Ы'Ы'-гексаметилен Ы'Ы'-дихлор-бис-[(орто-аминоацетилфенокси)-карбамата] (II)
Помещают 4,7 г (0,01 моль) (I), 60 мл ССЬ, 22 г влажного глинозема и по каплям прибавляют 4,5 г ги-похлорита кальция при температуре 400С в течение 1
часа. Реакционную массу оставляют на 20 часов. Отфильтровывают, промывают эфиром, спиртом, сушат и получают (II) с выходом 4,13г (94,2% от теоретического); т.пл.= 119-1200С
Найдено, %: N 10,22; Cl 13,04
Вычислено для С24Н28^СЪОб, в % : N 10,39 Cl 13,17
Для доказательства строения N,N'-дихлорзамещенного (II) проведен элементный анализ с использованием серебряных солей (раствор AgNO3.). Синтез N'N'-динитрозозамещенного I (III) К 4,70 г (0,01 моль) (I), растворенного в 100 мл муравьиной кислоты, постоянно перемешивая при температуре 0-50С, по порциям добавляют 0,6 г нитрита натрия в избытке в течение 3,5-4 часов. После окончания выливают в стакан, добавляют воды, выпавший осадок отфильтровывают, промывают бензолом и сушат, ТСХ на пластинках «Silifon», выход-90,3%; Т.пл.=230-2320С (разлож.).
Найдено, %: N 15,80;
Вычислено для С24Н28^08, в % N 15,91
Синтез Ы'Ы'-динатрийзамещенного I (IV)
В СН3О№ (из 0,031 г/моль и 80 мл абсол. СН3ОН) прибавляют 4,70 г (0,01 моль) (I). Смесь перемешивают 2 часа при температуре 200С и 2 часа при 400С. Осадок отфильтровывают, промывают абсол. СН3ОН и получают (IV), выход-86,3%.
Синтез Ы'Ы'-дибензилзамещенного I (V) Помещают 5,14 г (0,)1 моль) IV в 15 мл ДМФА, при перемешивании по каплям добавляют 4,48 мл (0,02 моль) йодистого бензила, смесь перемешивают в течение 10 часов при нагревании на кипящей водяной бане, охлаждают и промывают 25 мл воды, осадок отделяют, перекристаллизовывают из 50%-ного спирта, сушат и получают (V) с выходом -4,13 г -89,4%; Т.пл.=194-1950С
Полевые испытания на ростостимулирующую активность препарата (I)
После первичных испытаний на ростостимули-рующую активность препарата (I) были рекомендованы полевые испытания в фермерском хозяйстве С. Агъзамова в Касбинском тумане Кашкадаринской области Узбекистана в период с апреля по ноябрь 2017 г.
Полученный ростостимулятор (I), в частности Ы'Ы' -гексаметилен бис-[(орто-аминоацетилфенокси)-карбамата] (I), был испытан при концентрации 0,001% (т. е. в разведении 750 раз). В фермерском хозяйстве выращивались огурцы сорта «Узбекистан-740», томаты сорта «ТЕМП», средневолокнистый хлопок сорта «С-6524», кукуруза и подсолнух на площади 1200 га. Получено дополнительно 2400 т хлопка, что составляет предполагаемый экономический эффект около 1 миллиарда прибыли только по хлопководству. Аналогично хорошие результаты получены на томатах, огурцах, подсолнухе и кукурузе.
Таким образом, препарат (I), рекомендованный нами в растворе 0,001% концентрации, превосходит по биостимулирующей активности многие известные препараты и является менее токсичным (LД5o=2700мg/кg).
Выводы
Производные Ы'Ы'-гексаметилен бис-[(орто-ами-ноацетилфенокси)-карбамата] (1) обладают биости-мулирующей активностью для овощных культур при низких концентрациях 0,001%, испытаны в полевых условиях с получением большого экономического эффекта.
Найдено, %: N 8,51;
Вычислено для С38Н42^0б, в % N 8,61
Список литературы:
1. Махсумов А.Г., Сулаймонов Б.И., Бурхонов И.Б., Бекчанов Д.Ш. Синтез безотходных технологий получения производных бромзамещенных арил-бис-карбаматов и их химические свойства // Наука, образование, техника. - Киргизия, 2009. - № 1 (2). - С. 45-47.
2. Махсумов А.Г., Атаходжаева М.А. Синтез и антимикробная активность бром-ПЭ пиразолил-Ы-метилкарба-матов // Химико-фармацевтический журнал. - 1988. - № 4. - С. 431-433.
3. Sutoris V., Sunak J., Cipinova H. Получение этиниловых эфиров и карбаматов и изучение их пестицидного действия // ^m^sti. - 1969. - № 11 (23). - С. 47-48.
4. Мельников Н.Н., Басканов Ю.А. Синтез и физиологическая активность на растениях изопропиловых эфиров некоторых арилкарбаминовых кислот // Журнал общей химии. - 1954. - № 24. - С. 376-379.
5. Карманова Л.П., Кучин А.В., Королева А.А. Химия, технология получения биорегулятор // 17-й Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. - Казань, 2003. - С. 243.
6. Moszynski W. Пестицидная активность ариловых эфиров N-арил-карбаминовой кислоты // Organica.pronauk.ingot.organ. - 1980. - P. 53-58.
7. Махсумов А.Г., Самадов С.Ж., Назиров З.Ш. Технология производства производного бис-[(орто-аминоаце-тилфенокси)-карбамата] и его свойства // Химия. - Алматы, 2008. - № 2. - С. 163-170.
8. Махсумов А.Г., Атаходжаева М.А., Талипова М.А., Джураев А.Д. Синтез и изучение ПВА пиразолил N -ме-тилкарбаматов // // Химико-фармацевтический журнал. - 1988. - № 4. - С. 431-433.
9. Махсумов А.Г., Атаходжаева М.А., Талипова М.А., Джураев А.Д. Синтез и изучение ПВА-активности производных пропаргилкарбаматов // Химия и фармация. - Ташкент, 1996. - № 6. - С. 11-12.
10. Махсумов А.Г., Закиров У.Б., Атаходжаева М.А. Изучение фармакологических свойств производных пропаргилкарбаматов // Физиологически активные вещества. - Киев, 1981. - Вып. 13. - С. 50-52.
11. Patent 7074782 United States. Carbamate inhilitors of caspase and their application.// Beblington David, Knegtel Ronald, Mortimore Michael/IPS7, c 07 D 213/8; it is declared on Avgust 21,2003. Published on: 11.07.2006.
12. Khatamova M.S., Makhsumov A.G. Modern achievements in the synthesis of bis(alkyl)-carbamate derivatives and their properties. J. chemical. Kazakhstan. Almaty, 2007. Special issue. P. 120-124.
13. Patent 105160/04 of Russia. Derivatives of carbamate and fungicide of agriculture. Ozakt macati, fukhmoto sumitiro. VGR7C 07C 27/20; F01 №47/12; declared on August 3, 2000. Published on November 20, 2003.
14. Siddikova Kh.H., Makhsumov A.G., Isaev A.N. Development of selective metods for the preparation of the toluene-azo-thymol derivative and their properties. Nauchny Vestnik. Andijan State University. 2017. № 4. P. 22-25.
15. Makhsumov A.G., Nabiev U.A., Valeeva N.G. Development of synthesis, properties of derivative-l-aminoantravchi-non and its bio-simulating activity. Austrian Journal of Technical and Natural Science. 2018. № 16. Р. 65-70.
16. Barkan Ya.G. Organic chemistry. Moscow: Higher School, 1973. Р. 471.
17. Makhsumov A.G., Ismatov D.N., Valeeva N.G., Absalyamova G.M. Synthesis, properties and biological activity N,N' —hexamethylene [bis-(l-naphtoxy)-carbamate], IJESRT. India. 2018. № 7 (8). P. 194-200.
