CC BY
47
УДК 547.341+547.725
П. П. Муковоз, В. О. Козьминых
СИНТЕЗ, СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА ЭФИРОВ 3,4-ДИОКСО-1,6-ГЕКСАНДИОВОЙ (КЕТИПИНОВОЙ) КИСЛОТЫ
Аннотация. Актуальность и цели. 1,3,4,6-Тетракарбонильные соединения широко используются в органическом синтезе в качестве интермедиатов для синтеза разнообразных практически значимых азиновых систем [1]. Такие тет-ракарбонильные структуры, как эфиры 3,4-диоксо-1,6-гександиовой (кетипи-новой) кислоты, до наших исследований оставались малоизученными. Цель работы - дополнить собственными данными и обобщить известные сведения о строении и способах получения кетипинатов, а также реакциях, приводящих к новым азотосодержащим ациклическим и гетероциклическим производным. Материалы и методы. В качестве исходных соединений для получения кети-пинатов использовали гидрид натрия, алкилацетаты, диалкилоксалаты и о-ксилол как инертную среду. В качестве способа получения кетипинатов был применен модифицированный метод на основе сложноэфирной конденсации. Результаты. Разработан двухстадийный способ получения кетипинатов взаимодействием алкилацетатов с диалкилоксалатами в присутствии гидрида натрия. Исследованы особенности строения диалкилкетипинатов, обнаружены неизвестные ранее таутомерные формы. Изучены реакции кетипинатов с N,N-и ОД-бинуклеофилами, получены новые гетерофункциональные окса- и аза-производные кетипинатов. Изучена реакция кетипинатов с уксусным ангидридом, выделены новые О-ацилпроизводные оксофурана и установлены особенности их строения. Выводы. Установлено, что кетипинаты в твердом состоянии и растворах неполярных растворителей представлены бис-хелатной дие-нольной формой, а в полярных растворителях преобладает тетракетонная форма. Показано, что с производными гидразина кетипинаты образуют продукты линейного строения, а взаимодействие с карбамидом, 1,2-диамино-бензолом и 1,2-аминофенолами приводит к гетероциклическим окса- и аза-производным. Показано, что с уксусным ангидридом кетипинаты взаимодействуют либо с образованием линейных О-ацильных систем, либо, в зависимости от условий, образуют О-ацилпроизводные оксофурана. Ключевые слова: диалкилкетипинаты, гидразоны, хиноксалины, О,О-полу-ацетали, бензоксазины, имидазолидины, О-ацетилоксофураны.
P. P. Mukovoz, V. O. Koz'minykh
THE SYNTHESIS, STRUCTURE AND PROPERTIES OF 3,4-DIOXO-1,6-HEXANEDIOATE (KETIPIC) ACID ESTERS
Abstract. Background. 1,3,4,6-tetracarbonyl compounds are widely used in organic synthesis as intermediates to produce various practically relevant azine systems [1]. Such tetracarbonyl structures as 3,4-dioxo-1,6-hexanedioate (ketipic) acid ethers still remain understudied. The purpose of this paper was to enlarge with our own data and generalize the present data on the structure and production methods of ketipi-nates as well as to summarize the data on reactions resulting in new nitrogen acyclic and heterocyclic derivatives. Materials and methods. Sodium hydride, alkyl acetates and dialkyl oxalates were used as starter compounds while o-xylene was used as inert medium. The modified method based on the ester condensation was used to synthesize ketipinates. Results. A two-stage ketipinate production process by hydri-
dosodium-catalyzed combination of alkyl acetates with dialkyl oxalates was developed. The peculiarities of dialkyl ketipinate structure were studied, previously unknown tautomeric forms were discovered. The reactions between ketipinates with N,N- and O,N-bionucleophiles were studied, new heterofunctional oxa- and aza-ketipinate derivatives were produced. The reaction between ketipinates and acetic anhydride was studied, new O-acyl oxofuran derivatives were produced and the peculiarities of their structure were established. Conclusions. It was discovered that ketipinates in the solid state and in nonpolar solutions are represented by èis-chelate dienol form, while in polar solvents tetraketone form is the dominant one. It was demonstrated that ketipinates and hydrazine derivatives form linear structure products, while the combination with urea, 1,2-diaminebenzene, 1,2-aminophenols results in hetercyclic oxa- and aza- derivatives. The study shows that the reaction of ketipinates with acetic anhydride results in either new linear O-acyl systems or (subject to provisions) O-acyl oxofuran derivatives.
Key words: dialkyl ketipinates, hydrazones, quinoxalines, O,O-semiacetals, benzo-xazines, imidazolidins, O-acyloxofurans.
Введение
1,3,4,6-Тетракарбонильные соединения (ТКС) получили широкое распространение в органическом синтезе в качестве удобных синтонов для синтеза разнообразных практически значимых азиновых систем [1]. Наиболее изученными ТКС являются собственно 1,3,4,6-тетракетоны с 1,6-диарильны-ми и в меньшей степени с 1,6-диалкильными заместителями [2]. В то же время такие тетракарбонильные соединения, как эфиры 3,4-диоксо-1,6-гексан-диовой (кетипиновой) кислоты, являющиеся сложноэфирными аналогами ТКС, до последнего времени оставались малоизученными. В настоящей работе мы дополнили известные сведения своими собственными данными о строении и способах получения кетипинатов, а также реакциях с нуклео-фильными реагентами, приводящих к азотосодержащим ациклическим и гетероциклическим производным.
1. Синтез кетипинатов и особенности их строения
Традиционным практически значимым способом получения диалкилке-типинатов (1) является взаимодействие алкилацетатов с диалкилоксалатами в присутствии алкоксидов щелочных металлов в инертной среде (абсолютный эфир или тетрагидрофуран) с последующей нейтрализацией реакционной массы растворами минеральных кислот (схема 1, метод А) [3, 4]. Реализация данного способа приводит к незначительным выходам продукта (9-29 %), а также требует трудоемких приемов очистки исходных реактивов.
Нами предложен двухстадийный модифицированный способ получения эфиров 3,4-диоксо-1,6-гександиовой кислоты (1a-d) взаимодействием алкилацетатов с диалкилоксалатами в присутствии гидрида натрия в среде о-ксилола при длительном нагревании реакционной массы (схема 1, метод Б).
Дополнительной является стадия выделения не растворимых в ксилоле промежуточно образующихся динатриевых производных (2), которую осуществляют простым фильтрованием. Соединения (2) нейтрализуют охлажденным до -25 °С 15 %-м раствором соляной кислоты, что значительно снижает смолообразование, имеющее место в традиционном методе. Предложенный способ исключает стадию получения алкоксидов и значительно повышает выход целевого продукта (схема 1, табл. 1).
Схема 1. Способы получения килкетипинатов (1)
1) + 2 AlkONa о О
2) + 2 Н+, (1Тф) AlkO,,^^^^!^^!"^
О
Alk^CH3AikO U -
I + ^OAlk
OO
- 2 Na+, - 2 AlkOH Метод А
OAlk
OO 1
Alk = Me, Et
,Na
O O AlkO^.vllU
3) O NaO ,
OO
+ 2 NaH,
(о-ксилол) O O ( # Na
- 2 AlkOH Метод Б
+_2
- 2 NaCl
OO
Alk = Me, Et, n-Pr, n-Bu
Таблица 1
Сравнительные выходы кетипинатов (1), получаемых традиционным и модифицированным методами
2
Alk Температура плавления °C Брутто-формула Выход %
Метод А Метод Б
Me 120-122 C8H10O6 29* 36
Et 76-77 C10H14O6 20* 64
n-Pr 62-64 C12H1806 - 19
n-Bu 46-47 C14H2206 - 14
Примечание. * Литературные данные [4].
Согласно литературным сведениям, а также нашим экспериментальным данным соединения (1) в кристаллическом состоянии и растворах неполярных растворителей (СБС13) существуют в виде бис-ОН-хелатного таутомера 1А, стабилизированного внутримолекулярной водородной связью (ВВС) [3-5]. Структуру 1А подтверждают низкочастотные сигналы карбонильного поглощения хелатных фрагментов при 1638-1654 см- в ИК спектрах (ваз. масло, КБг), а также моносигналы двух магнитно эквивалентных (.^-ориентирован -ных метиновых протонов, находящиеся в узком интервале химических сдвигов при 5,79-5,87 м.д. в ЯМР1Н спектрах соединений (1) (схема 2).
Схема 2. Таутомерные формы килкетипинатов (1)
.H
O
O
O
AlkO.
OAlk
O _O H
1A
CDCl3, Alk=Et (97,9%), Me (97,5%), n-Pr (98,3%), n-Bu (67,3%) DMSO-tf6, Akl=Et (12%), Me (15%)
AlkO.
O
OAlk O
H
1B
CDCl3, Alk=Et (1,5%), Me (1,8%), n-Pr (1,2%), n-Bu (28%)
DMSO-tf6, Alk=Et (40%), Me (39%)
AlkO.
OAlk OO
1C
CDCl3, Alk=Et (0,6%), Me (0,7%), n-Pr (0,5%), n-Bu (4,7%)
DMSO-tf6, Alk=Et (48%), Me (46%)
O
O
Кроме преобладающего таутомера 1А, в ЯМР1Н спектрах соединений (1) нами зарегистрированы сигналы неизвестных ранее форм - минорной кетое-нольной 1В и тетракетонной 1С форм. Присутствие формы 1В подтверждают моносигнал одного (.^-ориентированного метинового протона монохелатно-го фрагмента при 5,85-5,92 м.д. и моносигнал двух магнитно эквивалентных протонов метиленовой группы при 3,70-3,80 м.д. в ЯМР1Н спектрах, а также малоинтенсивные, но высокочастотные сигналы С(4,6)=О карбонильных групп при 1712-1720 см-1 в ИК спектрах (хлороформ). Присутствие формы 1С подтверждают моносигнал четырех магнитно эквивалентных протонов двух метиленовых групп при 3,71-3,82 м.д. в ЯМР1Н спектрах и малоинтенсивное характеристическое поглощение четырех оксогрупп при 1736-1742 см-1 в ИК спектрах соединений 1 [6].
Увеличение доли форм 1B и 1С (схема 2) в растворе дейтерохлорофор-ма у соединений (1c, 1d) можно объяснить возрастающим влиянием + I эффекта алкильных заместителей алкоксизвеньев, ослабляющим эффективный заряд на атомах углерода сложноэфирных карбонильных групп и затрудняющим процесс енолизации.
В растворе диметилсульфоксида преобладает тетракетонная форма 1С, присутствуют значительные количества кетоенольной формы 1В и незначительные количества формы 1А, что подтверждается одновременным присутствием соответствующих сигналов всех трех форм в ЯМР1Н спектрах (ДМСО-Jg). Процесс перехода от термодинамически выгодного таутомера 1А к кетоформам 1B и 1С, вероятно, связан со специфической сольватацией карбонильных групп кетипинатов (1) поляными молекулами диметилсульфоксида, что должно препятствовать протонированию атомов кислорода, уменьшая степень енолизации молекулы.
2. Нуклеофильные превращения кетипинатов
Из литературных источников известны только две нуклеофильные реакции кетипинатов (1): с 1,2-диаминобензолом и фенилгидразином [7, 8]. Данные о взаимодействии кетипинатов с ароматическими моноаминами, производными гидразина, карбамида, вицинальными ароматическими диаминами, 1,2-аминофенолами до наших исследований отсутствовали. Нам не удалось выделить индивидуальных продуктов взаимодействия кетипинатов (1) с такими аминами, как этиламин, пропиламин, анилин, и-нитроанилин, по причине значительного осмоления реакционной массы.
При взаимодействии диэтилкетипината (1a) с двукратным избытком и-толуидина нами впервые получен этиловый эфир (2Е,4Е)-3,4-бис[(4-метил-фенил)амино]-2,4-диен-гексан-1,6-диовой кислоты (3). Соединение 3 в растворе дейтерохлороформа практически полностью представлено енаминофор-мой в виде (Е,Е)-изомера, о чем свидетельствует характеристический сильно-польный сигнал двух магнитно эквивалентных (Е)-ориентированных протонов при 5,12 м.д. в ЯМР 1Н спектре.
Попытки вовлечь во взаимодействие кетипинаты (1) с такими N,N-и O.N-бинуклеофилами, как гидразин и гидроксиламин, не привели к желаемому результату: либо были выделены исходные реагенты, либо наблюдалось значительное осмоление реакционной массы.
В отличие от гидразина реакции кетипинатов (1) с его производными протекают достаточно легко, образуя либо моно-, либо бис-гидразоны линейного строения.
Схема 3. Взаимодействие диэтилкетипината (1) с и-толлуидином
EtO
O O
EtO^K>LoEt + ^"if В**
OO
1b
1:2
- 2 H2O
CH3
3
OEt
Так, взаимодействие кетипинатов (1) с фенилгидразином при незначительном нагревании реагентов в среде этанола приводит к эфирам 3,4-бис-(фенилгидразоно)-1,6-гександиовой кислоты (4). В отличие от енамина (3) соединения (4) существуют в форме гидразонов, о чем свидетельствуют моносигналы четырех магнитно эквивалентных протонов двух метиленовых групп при 3,94 м.д. в ЯМР Н спектрах этих соединений. Диэтиловый эфир (4а) был получен ранее, однако особенности его строения подробно не изучались [7]. Сведений о дипропиловом и дибутиловом эфирах (4Ь, 4с) в литературных источниках нами не обнаружено.
Схема 4. Взаимодействие кетипинатов (1) с производными гидразина
о о
sOAlk
O O 1
h2n.
+ 6
1:2 - 2 H2O
h2n.
+
,,no2
no2
1:1 H2O
OO
NO2
AlkO
AlkO
HN4
N O
O N..
NH
O N^
NH
OAlk
O2N
1:2 2 H2O
OAlk
5
NO2
AlkO
HN„.
N O
O N^
NH
OAlk
NO2
Alk=Et (48%), Me (26%)
NO2
NO2
А1к=Е1 (31%), Рг (26%), Ви (17%) А1к=Е1 (30%), Рг (21%), Ви (37%)
Несколько труднее протекает взаимодействие кетипинатов (1) с 2,4-динитрофенилгидразином (ДНФГ) (схема 4), нуклеофильность которого понижена по сравнению с фенилгидразином, что обусловлено наличием двух сильных акцепторов в ароматическом кольце.
Взаимодействие кетипинатов (1) с ДНФГ в мягких условиях (при непродолжительном нагревании реагентов в смеси этанола и уксусной кислоты) приводит к моногидразонопроизводным - эфирам 3-[2-(2,4-динитрофенил)-гидразоно]гексан-1,6-диовой кислоты (5), а в более жестких условиях (при
6
4
длительном нагревании реагентов в смеси этанола и уксусной кислоты) к бис-гидразонопроизводным - эфирам 3,4-бис[2-(2,4-динитрофенил)гидразоно]-гексан-1,6-диовой кислоты (6). Строение соединений (5) и (6) установлено на основании данных ИК и ЯМР Н спектроскопии [9]. Структуру соединений (5) подтверждают два раздельных сигнала двух неэквивалентных метиленовых групп при 3,84-3,87 м.д. и 3,96-3,98 м.д. в ЯМР 1Н спектрах, а структуру соединений (6) - сигнал четырех магнитно эквивалентных протонов двух метиленовых групп при 4,03-4,05 м.д. в ЯМР 1Н спектрах.
С гидразидами бензойной или антраниловой кислот кетипинаты (1) взаимодействуют с образованием бис-гидразонопроизводных линейного строения (схема 5).
Схема 5. Взаимодействие кетипинатов (1) с гидразидами
о о
оо 1
OAlk
H2N.
h2N.
■NH
O
■NH2
1:2 1:2 - 2 H2O - 2 H2O
Л1к=Е1 (58%), Рг (35%), Ви (37%) Л1к=Е1 (56%), Рг (43%), Ви (37%)
Так, кратковременное нагревание смеси кетипинатов (1) с гидразидом бензойной кислоты в среде этанола приводит к эфирам 3,4-бис-(бензоилгид-разоно)гексан-1,6-диовой кислоты (7), о чем свидетельствуют сигналы четырех магнитно эквивалентных протонов двух метиленовых групп при 4,034,05 м.д. в ЯМР 1Н спектрах, а взаимодействие кетипинатов (1) с гидразидом антраниловой кислоты в аналогичных условиях дает эфиры 3,4-бис-(2-амино-бензоилгидразоно)гексан-1,6-диовой кислоты (8), что подтверждают сигналы четырех магнитно эквивалентных протонов двух метиленовых групп при 4,08 м.д. в ЯМР 1Н спектрах [10].
Образование в растворах соединениями (4-8) гидразонов, а не енгидра-зинов, вероятно, вызвано влиянием электронных пар кислорода алкокси-звена, снижающим эффективный заряд на сложноэфирных карбонильных группах и уменьшающим кислотные свойства С(2,5)Н2 метиленовых групп,
препятствуя процессу енолизации. В случае енамина (3) енолизация молекулы, вероятно, облегчается за счет влияния ароматического кольца, повышающего электронную плотность на атоме азота, вызывая его протонирование.
В отличие от производных гидразина, образующих с кетипинатами (1) линейные продукты, такие NN-бинуклеофилы, как ароматические 1,2-диами-ны, взаимодействуя с кетипинатами, гетероциклизуются с образованием производных хиноксалина [8, 11-14].
Взаимодействием кетипинатов 1 с 1,2-диаминобензолом в условиях кратковременного нагревания смеси реагентов в среде этанола или этилаце-тата получены эфиры 2,2'-хиноксалин-2,3-диилдиуксусной кислоты (9) (схема 6), строение которых подтверждают сигналы четырех магнитно эквивалентных протонов двух метиленовых групп при 4,15-4,19 м.д. в ЯМР 1Н спектрах.
Особенностью соединений (9) является отсутствие в их структуре NH-хелатных фрагментов, характерных для их близких аналогов, имеющих ацильные звенья в молекуле [15]. Такое строение, вероятно, связано с теми же причинами, что и в соединениях (4-8), имеющих сложноэфирные алкок-сизвенья, затрудняющие процесс енолизации.
Аналогичную структуру имеют эфиры 2,2'-бензо[^]хиноксалин-2,3-ди-илдиуксусной кислоты (10), образующиеся при взаимодействии кетипинатов (1) с 2,3-диаминонафталином в аналогичных условиях (схема 6). Строение соединений (10) подтверждают соответствующие сигналы в ИК и ЯМР :Н спектрах.
Иначе происходит гетероциклизация кетипинатов (1) при действии таких бинуклеофилов, как 2-аминофенолы, приводящая к образованию устойчивых О,О-полуацеталей бензоксазинов [16-20]. Так, в результате взаимодействия кетипинатов (1) с 2-аминофенолом в условиях кратковременного нагревания смеси реагентов в среде метанола и каталитических количеств уксусной кислоты нами получены эфиры (2.)-2,2'-(2-гидрокси-2Н-1,4-бензо-ксазин-2-ил-3-илиден)диуксусной кислоты (11) (схема 7). Анализ ИК и двумерных ЯМР :Н АОДОГ-спектров показывает, что соединения (11) как в кристаллическом состоянии, так и в растворе существуют в (2.)-форме в виде устойчивых О,О-полуацеталей, стабилизированных внутримолекулярной водородной связью протона ацетального гидроксила и сложноэфирной карбонильной группы (СЫ2СООЛ1к)-фрагментов. Это подтверждают два характеристических сигнала двух магнитно неэквивалентных гемиальных протонов СН2 группы при 2,87-2,89 м.д. и 2,98-3,00 м.д. (спиновая Äß-система) с константами спин-спинового взаимодействия J 15,2-15,6 Гц, а также моносигнал одного (.^-ориентированного метинового протона при 5,07-5,35 м.д. и сигнал протона ацетального гидроксила при 6,08-6,21 м.д. в ЯМР :Н спектрах.
При взаимодействии кетипинатов (1) с 2-амино-5-нитрофенолом в аналогичных условиях образуются эфиры (2'.)-2,2'-[2-гидрокси-7-нитро-2Н-1,4-бензоксазин-2-ил-3-илиден]диуксусной кислоты (12) (схема 7), являющиеся структурными аналогами соединений (11). Строение соединений (12) установлено на основании ИК и ЯМР 1Н спектров. Внутримолекулярная водородная связь протона ацетального гидроксила со сложноэфирной карбонильной группой в соединениях (12) отсутствует, о чем свидетельствует моносигнал двух магнитно эквивалентных гемиальных протонов (СН2СООМе)-фрагмента.
Схема 6. Взаимодействие кетипинатов (1) с 1,2-диаминобензолом и 2,3-диаминонафталином
+JO
O O
AlkO,
OAlk
OO 1
- 2 H2O
ox
O^
OAlk
h2n.
+ II
H2
9
' "OAlk Alk=Me (34%), Et (43%)
OAlk
О^ ОА1к
А1к=Ме (15%), Е1 (18%), и-Рг (24%), и-Бц (13%)
Схема 7. Взаимодействие кетипинатов (1) с 2-аминофенолами
h2n.
+ II
HO
O O
AlkO.
yV1^
OAlk
OO i
H2O
сер
11
OAlk
OAlk
Alk=Me (72%), Et (78%), и-Pr (32%), -Bu (24%)
h2n. +
XX2
H2O
o.N^^OT
OAlk
12
OAlk
А1к=Ме (47%), Е1 (40%), и-Рг (36%), и-Бц (33%)
Попытки ацилировать соединения (11) не привели к ожидаемому результату. В результате длительного нагревания соединений (11) с уксусным ангидридом нами выделены эфиры (2Е,2^)-2,2'-(2Н-1,4-бензоксазин-2,3-диилиден)диуксусной кислоты (13), представляющие собой продукт дегидратации полуацеталей (схема 8) [21]. Согласно данным ИК спектров в кристаллическом состоянии бензоксазины (13) существуют в форме экзоэтиленовых (2Е,2^-экзо-С=С-) изомеров 13А, что подтверждают интенсивные сигналы поглощения при 1715-1724 см1, соответствующие несопряженным С(1,1')=0 группам.
Схема 8. Взаимодействие эфиров (2'.)-2,2'-(2-гидрокси-2Н-1,4-бензо-ксазин-2-ил-3-илиден)диуксусной кислоты (11) с уксусным ангидридом
В растворе бензоксазины (13) представлены смесью двух изомеров -преобладающего изомера 13В с одним КИ-хелатным фрагментом, стабилизированным ВВС, и минорного изомера 13А. О присутствии изомера 13В свидетельствует характеристический сигнал (^-ориентированного метинового протона С(2')И-группы при 5,27-5,30 м.д. и сигнал (.^-ориентированного протона С(2)И-группы при 5,27-5,30 м.д. в ЯМР 1Н спектрах. Наличие изомера 13А подтверждается сигналом двух магнитно эквивалентных протонов одной метиленовой группы при 3,68-3,69 м.д. и сигналом одного (Ё)-ориен-тированного протона метиновой группы при 5,42-5,45 м.д.
Нам удалось осуществить взаимодействие кетипинатов (1) с таким слабым бинуклеофилом, как карбамид, проводя реакцию в жестких условиях путем сплавления смеси реагентов. В результате были выделены эфиры (2£,2'£)-2,2'-(2-оксоимидазолидин-4,5-диилиден)диуксусной кислоты (14) (схема 9), структуру которых подтверждают моносигналы двух магнитно эквивалентных (.^-ориентированных протонов двух метиновых групп при 5,55-5,57 м.д. в ЯМР 1Н спектрах [14, 22].
Схема 9. Взаимодействие кетипинатов (1) с карбамидом О О ^ ™2
О О - 2 Н2О, 1°С
1 А1к=Ме (16%), Е1 (22%) 14 О
3. Электрофильные превращения кетипинатов
Рассмотренные в настоящей работе нуклеофильные превращения кети-пинатов обусловлены наличием в их молекулах нескольких электрофильных центров. Однако в бис-хелатной форме кетипинаты сами являются своеобразными нуклеофилами, обладая двумя гидроксильными енольными группами, которые могут быть атакованы электрофильными реагентами [23, 24]. Ацилирование диалкилкетипинатов (1) уксусным ангидридом в зависимости от условий может приводить к различным продуктам.
При длительном нагревании кетипинатов (1) в среде уксусного ангидрида образуются О-ацетильные производные оксофурана - эфиры (2.)-[3-(ацетилокси)-5-оксофуран-2(5Н)-илиден]уксусной кислоты (15) (схема 10), что подтверждается наличием сигнала трех протонов метильной группы О-ацильного звена при 2,38 м.д., сигналом одного метинового протона оксо-фуранового гетероцикла при 5,69-5,70 м.д. и сигналом одного (.^-ориентированного протона илиденового звена при 6,45-6,46 м.д. в ЯМР 1Н спектрах.
Образование продуктов (15), вероятно, происходит по классическому механизму О-ацилирования с последующим элиминированием молекулы спирта в процессе внутримолекулярной гетероциклизации и образованием фуранового гетероцикла.
Alk=Me (56%), Et (72%)
При взаимодействии кетипинатов (1) с уксусным ангидридом на холоду в присутствии каталитических количеств концентрированной серной кислоты образуются диалкиловые эфиры 3,4-диацетилокси-1,6-гександиовой кислоты (16) линейного строения (схема 10). Такое строение подтверждается присутствием в ЯМР 1Н спектрах сигнала шести магнитно эквивалентных протонов двух метильных групп О-ацильного звена при 2,34-2,36 м.д. и моносигнала двух метиновых протонов при 6,47-6,50 м.д. [25].
Заключение
Рассмотренные реакции и разработанные нами способы получения неизвестных ранее оксопроизводных фурана, имидазолидина, 1,4-бензоксазина, хиноксалина и других соединений могут найти целевое применение в синтезе различных азотосодержащих гетерофункциональных соединений с полезными технологическими и биологическими свойствами.
Список литературы
1. Козьминых, В. О. Конденсация Клайзена метилкетонов с диалкилоксалатами в синтезе биологически активных карбонильных соединений: Обзор. Ч. 1 / В. О. Козьминых, В. И. Гончаров, Е. Н. Козьминых, И. Н. Ноздрин // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2007. - № 3. - С. 112-122.
2. Козьминых, В. О. Конденсация Клайзена метилкетонов с диалкилоксалатами в синтезе биологически активных карбонильных соединений: Обзор. Ч. 2 / В. О. Козьминых, В. И. Гончаров, Е. Н. Козьминых // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2007. - Вып. 4 (68). - С. 121-129.
3. Franzen, H. Die Bildung der Citronensäure aus Ketipinsäure / H. Franzen, F. Schmitt // Berichte. - 1925. - Bd 58. - S. 222-226.
4. Löw, N. Polynukleare Metall(II)-Chelatkomplexe durch spontane Selbstorganisation: metalla-Kronenether und ihre Einschluß-Komplexe, tetranukleare und octanukleare Metall-Chelate: Dissertation / N. Löw. - Erlangen-Nürnberg : Institut für Organische Chemie der Friedrich-Alexander-Universität, 1997. - 102 s.
5. Козьминых, В. 0. 1,3,4,6-Тетракарбонильные системы. Сообщение 9. Диэтил-кетипинат: синтез, особенности строения и взаимодействие с 1,2-диаминобензо-лом / В. О. Козьминых, П. П. Муковоз, Е. А. Кириллова // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2009. - Вып. 5. - С. 155-166.
6. Муковоз, П. П. Синтез и особенности строения эфиров 3,4-дигидрокси-1,6-гександиовой кислоты / П. П. Муковоз, В. О. Козьминых, О. Н. Дворская // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. ИГХТУ. -2011. - Т. 54, № 5. - С. 96-100.
7. Fittig, R. Ueber die Diacetyldicarbonsäure (Ketipinsäure) und das Diacetyl / R. Fittig, C. Daimler, H. Keller // Liebigs Annalen der Chemie. - 1888. - Bd 249. -S. 182-214.
8. Stachel, H.-D. Synthese einiger Derivate der 3,4-Diketo-adipinsäure 7. Mitt. über Keten-Derivate / H.-D. Stachel // Archiv der Pharmazie. - 1962. - Bd 295, № 10. -S. 735-744.
9. Муковоз, П. П. Взаимодействие диалкилкетипинатов с 2,4-динитрофенил-гидразином / П. П. Муковоз, В. О. Козьминых // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Сер. «Химия». - 2009. - № 23 (156), вып. 2. - Челябинск, 2009. - С. 4-8.
10. Муковоз, П. П. Взаимодействие диалкилкетипинатов с гидразидом антрани-ловой кислоты / П. П. Муковоз, В. О. Козьминых // Многопрофильный университет как региональный центр образования и науки : материалы Всерос. науч.-практ. конф. (Оренбург. гос. ун-т, 20-22 мая 2009 г.). - Оренбург : ИПК ГОУ ОГУ, 2009. -С. 2304-2307.
11. Козьминых, В. О . 1,3,4,6-Тетракарбонильные системы. Сообщение 9. Диэтил-кетипинат: синтез, особенности строения и взаимодействие с 1,2-диаминобензо-лом / В. О. Козьминых, П. П. Муковоз, Е. А. Кириллова // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2009. - Вып. 5. - С. 155-166.
12. Муковоз, П. П. Простой однореакторный синтез 2,2'-хиноксалин-2,3-диилдиа-цетатов / П. П. Муковоз, О. Г. Карманова, Е. Н. Козьминых, В. О. Козьминых // Башкирский химический журнал. - 2012. - № 2. - С. 12-15.
13. Муковоз, П. П. Синтез, особенности строения этилового эфира 3,4-дигидро-ксо-1,6-гександиовой кислоты и его гетерофункциональных производных / П. П. Муковоз, В. О. Козьминых // Инновационные процессы в области химико-педагогического и естественнонаучного образования : материалы Всерос. науч.-практ. конф. (Оренбург, 16-17 февраля 2009 г.). - Оренбург : Изд-во Оренбург. гос. пед. ун-та, 2009. - Т. 1. - С. 231-234.
14. Новые достижения в синтезе оксоилиденпроизводных имидазола, 1,4-бензокса-зина и хиноксалина / П. П. Муковоз [и др.] // Новые направления в химии гетероциклических соединений : материалы Международ. конф. (Кисловодск, 3-8 мая 2009 г.). - Кисловодск, 2009. - С. 392-393.
15. Карманова, О. Г. Синтез и строение 2,3-бис-(2-оксоалкилиден)-1,2,3,4-тетра-гидрохиноксалинов / О. Г. Карманова, П. П. Муковоз, В. О. Козьминых, Е. Н. Козьминых // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. ИГХТУ. - 2013. - Т. 56, вып. 3. - С. 3-7.
16. Муковоз, П. П. Синтез и строение необычного производного 2-гидрокси-3-илиден-2^-1,4-бензоксазина - продукта трехкомпонентной тандемной конденсации / В. О. Козьминых, П. П. Муковоз // Многопрофильный университет как региональный центр образования и науки : материалы Всерос. науч.-практ. конф. (Оренбургский гос. ун-т, 20-22 мая 2009 г.). - Оренбург : ИПК ГОУ ОГУ, 2009. -С. 2300-2303.
17. Муковоз, П. П. Синтез и особенности строения диэфиров (2'2)-2,2'-(2-гид-рокси-2Я-1,4-бензоксазин-2-ил-3-илиден)диацетатов / П. П. Муковоз, В. О. Козьминых // Актуальные проблемы современной науки. Сер. «Естественные науки».
Ч. 8. Органическая химия : тр. 10-й Междунар. конф. (Самара, 16-18 дек. 2009 г.). -Самара : Изд-во Самар. гос. обл. ун-та, 2009. - С. 32-36.
18. Синтез и особенности строения 2-гидрокси-3-илиден-2№1,4-бензоксазина - продукта трехкомпонентной оксалильной конденсации / П. П. Муковоз [и др.] // Современные проблемы гуманитарных и естественных наук : материалы Второй международ. науч.-практ. конф. (Москва, 15-25 января 2010 г.). - М. : ООО «Открытое право», 2010. - Т. II. - С. 31-33.
19. Муковоз, П. П. Химия азиновых наноструктур на основе эфиров 3,4-диоксо-1,6-гександиовой кислоты / П. П. Муковоз, В. О. Козьминых // Полифункциональные наноматериалы и нанотехнологии : материалы Всерос. с междунар. участием конф., посв. 130-летию Томск. гос. ун-та (Томск, 19-22 сент. 2008 г.). -Томск : Изд-во Томского гос. ун-та, 2008. - Т. 2. - С. 55-57.
20. Трех- и тетракомпонентные оксалильные конденсации в синтезе кислород- и азотсодержащих гетероциклов / П. П. Муковоз [и др.] // Новые направления в химии гетероциклических соединений : материалы Междунар. конф. (Кисловодск, 3-8 мая 2009 г.). - Кисловодск, 2009. - С. 124-126.
21. Муковоз, П. П. Новый простой метод получения 2,2'-(2Я-1,4-бензоксазин-2,3-диилиден)диацетатов / П. П. Муковоз, В. О. Козьминых, О. Н. Дворская // Башкирский химический журнал. - 2010. - Т. 17, № 3. - С. 23-24.
22. Синтез 2,2'-(2-оксоимидазолидин-4,5-диилиден)диацетатов / П. П. Муковоз [и др.] // Химия гетероциклических соединений. - 2010. - № 8 (518). - С. 1262-1264.
23. Stachel, H.-D. Die Struktur der Ketipinsäure und ihrer Derivate / H.-D. Stachel // Lie-bigs Annalen der Chemie. - 1965. - Bd 689. - S. 118-126. - Chemical Abstracts. -1966. - Vol. 64. - № 5.
24. Stachel, H.-D. Uber y-Alkyliden-tetronsauren, I / H.-D. Stachel // Archiv der Pharmazie. - 1963. - Bd. 296, № 7. - S. 479-487.
25. Stachel, H.-D. Uber y-Alkylidentetronsauren: 2. Mitt / H.-D. Stachel // Archiv der Pharmazie. - 1965. - Bd. 298, № 7. - S. 447-453.
References
1. Koz'minykh V. O., Goncharov V. I., Koz'minykh E. N., Nozdrin I. N. Vestnik Oren-burgskogo gosudarstvennogo universiteta [Bulletin of Orenburg State University]. 2007, no. 3, pp. 112-122.
2. Koz'minykh V. O., Goncharov V. I., Koz'minykh E. N. Vestnik Orenburgskogo gosudarstvennogo universiteta [Bulletin of Orenburg State University]. 2007, iss. 4 (68), pp. 121-129.
3. Franzen H., Schmitt F. Berichte [Report]. 1925, iss. 58, pp. 222-226.
4. Löw N. Polynukleare Metall(II)-Chelatkomplexe durch spontane Selbstorganisation: metalla-Kronenether und ihre Einschluß-Komplexe, tetranukleare und octanukleare Metall-Chelate: Dissertation [Polynuclear metal (II) chelate complexes by spontaneous self-organization: metall-crown ethers and their inclusion complexes, tetra nuclear and octa nuclear metal chelates: Dissertation]. Erlangen-Nürnberg: Institut für Organische Chemie der Friedrich-Alexander-Universität, 1997, 102 p.
5. Koz'minykh V. O., Mukovoz P. P., Kirillova E. A. Vestnik Orenburgskogo gosu-darstvennogo universiteta [Bulletin of Orenburg State University]. 2009, iss. 5, pp. 155-166.
6. Mukovoz P. P., Koz'minykh V. O., Dvorskaya O. N. Izvestiya vysshikh uchebnykh za-vedeniy. Khimiya i khimicheskaya tekhnologiya. IGKhTU [University proceedings. Chemistry and chemical technology. Ivanovo State Chemical-Engineering University]. 2011, vol. 54, no. 5, pp. 96-100.
7. Fittig R., Daimler C., Keller H. Liebigs Annalen der Chemie [Liebigite annals in chemistry]. 1888, vol. 249, pp. 182-214.
8. Stachel H.-D. Archiv der Pharmazie [Pharmacy archives]. 1962, vol. 295, no. 10, pp. 735-744.
9. Mukovoz P. P., Koz'minykh V. O. Vestnik Yuzhno-Ural'skogo gosudarstvennogo universiteta. Ser. «Khimiya» [Bulletin of South Ural State University. Series "Chemistry"]. 2009, no. 23 (156), iss. 2, pp. 4-8.
10. Mukovoz P. P., Koz'minykh V. O. Mnogoprofil'nyy universitet kak regional'nyy tsentr obrazovaniya i nauki: materialy Vseros. nauch.-prakt. konf. (Orenburg. gos. un-t, 20-22 maya 2009 g.) [Multiprofile university as a regional center of education and research: proceedings of the All-Russian scientific and practical conference (Orenburg State University, 20-22 May 2009)]. Orenburg: IPK GOU OGU, 2009, pp. 2304-2307.
11. Koz'minykh V. O., Mukovoz P. P., Kirillova E. A. Vestnik Orenburgskogo gosudarstvennogo universiteta [Bulletin of Orenburg State University]. 2009, iss. 5, pp. 155-166.
12. Mukovoz P. P., Karmanova O. G., Koz'minykh E. N., Koz'minykh V. O. Bashkirskiy khimicheskiy zhurnal [Bashkiria chemical journal]. 2012, no. 2, pp. 12-15.
13. Mukovoz P. P., Koz'minykh V. O. Innovatsionnye protsessy v oblasti khimiko-pedago-gicheskogo i estestvennonauchnogo obrazovaniya: materialy Vseros. nauch.-prakt. konf. (Orenburg, 16-17 fevralya 2009 g.) [Innovative processes in chemical-pedagogical and natural scientific education: proceedings of the All-Russian scientific and practical conference (Orenburg, 16-17 February 2009)]. Orenburg: Izd-vo Orenburg. gos. ped. un-ta, 2009, vol. 1, pp. 231-234.
14. Mukovoz P. P. et al. Novye napravleniya v khimii geterotsiklicheskikh soedineniy: materialy Mezhdunarod. konf. (Kislovodsk, 3-8 maya 2009 g.) [New tendencies in chemistry of heterocyclic compounds: proceedings of the International conference (Kislovodsk, 3-8 May 2009)]. Kislovodsk, 2009, pp. 392-393.
15. Karmanova O. G., Mukovoz P. P., Koz'minykh V. O., Koz'minykh E. N Izvestiya vys-shikh uchebnykh zavedeniy. Khimiya i khimicheskaya tekhnologiya. IGKhTU [University proceedings. Chemistry and chemical technology. Ivanovo State Chemical-Engineering University]. 2013, vol. 56, iss. 3, pp. 3-7.
16. Mukovoz P. P., Koz'minykh V. O. Mnogoprofil'nyy universitet kak regional'nyy tsentr obrazovaniya i nauki: materialy Vseros. nauch.-prakt. konf. (Orenburgskiy gos. un-t, 20-22 maya 2009 g.) [Multiprofile university as a regional center of education and research: proceedings of the All-Russian scientific and practical conference (Orenburg State University, 20-22 May 2009)]. Orenburg: IPK GOU OGU, 2009, pp. 2300-2303.
17. Mukovoz P. P., Koz'minykh V. O. Aktual'nye problemy sovremennoy nauki. Ser. «Estestvennye nauki». Ch. 8. Organicheskaya khimiya: tr. 10-y Mezhdunar. konf. (Samara, 16-18 dek. 2009 g.) [Topical problems of modern science. Series "Natural sciences". Part 8. Organic chemistry: proceedings of 10th International conference (Samara, 16-18 December 2009)]. Samara: Izd-vo Samar. gos. obl. un-ta, 2009, pp. 32-36.
18. Mukovoz P. P. et.al. Sovremennye problemy gumanitarnykh i estestvennykh nauk: materialy Vtoroy mezhdunarod. nauch.-prakt. konf. (Moskva, 15-25 yanvarya 2010 g.) [Modern problems of humanities and natural sciences: proceedings of II International scientific and practical conference (Moscow, 15-25 January 2010)]. Moscow: OOO «Otkrytoe pravo», 2010, vol. II, pp. 31-33.
19. Mukovoz P. P., Koz'minykh V. O. Polifunktsional'nye nanomaterialy i nanotekhnolo-gii: materialy Vseros. s mezhdunar. uchastiem konf., posv. 130-letiyu Tomsk. gos. un-ta (Tomsk, 19-22 sent. 2008 g.)[Polyfunctional nanomaterials and nanotechnologies: proceedings of the All-Russian conference with international participation commemorating 130th anniversary of Tomsk State University (Tomsk, 19-22 September 2008)]. Tomsk: Izd-vo Tomskogo gos. un-ta, 2008,vol. 2, pp. 55-57.
20. Mukovoz P. P. et al. Novye napravleniya v khimii geterotsiklicheskikh soedineniy: materialy Mezhdunar. konf. (Kislovodsk, 3-8 maya 2009 g.) [New tendencies in chemistry of heterocyclic compounds: proceedings of the International conference (Kislovodsk, 3-8 May 2009]. Kislovodsk, 2009, pp. 124-126.
21. Mukovoz P. P., Koz'minykh V. O., Dvorskaya O. N. Bashkirskiy khimicheskiy zhurnal [Bashkiria chemical journal]. 2010, vol. 17, no. 3, pp. 23-24.
22. Mukovoz P. P. et al. Khimiya geterotsiklicheskikh soedineniy [Chemistry of heterocyclic compounds]. 2010, no. 8 (518), pp. 1262-1264.
23. Stachel H.-D. Liebigs Annalen der Chemie [Liebigite annals in chemistry]. 1965, vol. 689, pp. 118-126.
24. Stachel H.-D. Archiv der Pharmazie [Pharmacy archives]. 1963, vol. 296, no. 7, pp. 479-487.
25. Stachel H.-D. Archiv der Pharmazie [Pharmacy archives]. 1965,vol. 298, no. 7, pp. 447-453.
Муковоз Петр Петрович
кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник, Институт клеточного и внутриклеточного симбиоза Уральского отделения Российской академии наук (г. Оренбург, ул. Пионерская, 11)
Е-таП: mpp27@mail.ru
Mukovoz Petr Petrovich
Candidate of chemical sciences, leading
researcher, Institute of Cellular
and Intracellular Symbiosis, Ural Branch
of the Russian Academy of Sciences
(Orenburg, 11 Pionerskaya str.)
Козьминых Владислав Олегович доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой химии, Пермский государственный педагогический университет (г. Пермь, ул. Сибирская, 24)
Е-таП: kvoncstu@yahoo.com
Koz'minykh Vladislav Olegovich Doctor of chemical sciences, professor, head of sub-department of chemistry, Perm State Pedagogical University (Perm, 24 Sibirskaya str.)
УДК 547.341+547.725 Муковоз, П. П.
Синтез, строение и свойства эфиров 3,4-диоксо-1,6-гександиовой (кетипиновой) кислоты / П. П. Муковоз, В. О. Козьминых // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Естественные науки. - 2013. -№ 2 (2). - С. 88-101.
