CC BY
57
УДК 547.525
Н. Н. Михайлова (к.х.н., доц.)1, С. А. Тимофеева (к.х.н., стажер-исследователь)2,
Е. М. Плисс (д.х.н., проф., зав. каф.)3
Синтез циклических ацеталей, содержащих фенольные фрагменты, и их антиоксидантная активность
1 Уфимский государственный нефтяной технический университет, кафедра общей и аналитической химии 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1; тел. +7(347) 2420935, e-mail: [email protected] 2Санкт-Петербургский государственный университет, кафедра физической и органической химии 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7-9, e-mail: [email protected] 3Ярославский государственный университет им. П. Г. Демидова, кафедра общей и физической химии 150000, г. Ярославль, ул. Советская, д. 14; тел. +7(4852) 728256, e-mail: [email protected]
N. N. Mikhailova1, S. A. Timofeeva2, E. M. Pliss3
Synthesis of cyclic acetals containing phenolic fragments and their antioxidant activity
1 Ufa State Petroleum Technological University 1, Kosmonavtov Str., 450062, Ufa, Russia; ph. +7(347) 2420935, e-mail: [email protected]
2Saint Petersburg State University 7-9, Universitetskaya nab., St.Petersburg, 199034, Russia, e-mail: [email protected]
3P.G. Demidov Yaroslavl State University 14, ul. Sovetskaya, Yaroslavl 150000, Russia; ph. +7(4852) 728256, e-mail: [email protected]
Осуществлен синтез циклических ацеталей, которые содержат в своем составе фенолы. В ходе синтеза получены моноэфиры, которые при дальнейшем протекании реакции превращаются в соответствующие диэфиры. По приведенной методике были синтезированы следующие соединения: моноэфиры 1-(1,3-диоксолан-4-илме-токси)-фенол, с выходом 90%; 2,4-ди-трет-бу-тил-6-(1,3-диоксолан-4-илметокси)фенол, с выходом 80%; диэфиры 4,4'-[1,2-фенилен-бис-(ок-симетилен)]-бис-1,3-диоксолан, с выходом 45%; 4,4'-[(3,5-ди-трет-бутил-1,2-фенилен)-бис-(ок-симетилен)]-бис-1,3-диоксолан, с выходом 45% Определена практическая ценность синтезированных соединений.
Ключевые слова: диоксаны; диэфиры; полимеры; фармакологическая активность; циклические ацетали; эфиры.
Известно, что замещенные циклические ацетали могут быть с успехом использованы в качестве добавок к полимерам с целью повышения их устойчивости и термоокислительной деструкции Мы осуществили синтез фенол-содержащих циклических ацеталей, которые могут представлять интерес в качестве потенциальных антиоксидантов.
The synthesis of cyclic acetals, which contain phenols, has been carried out. In this study, monoesters, which during further reactions is converted into appropriate diesters, is obtained. Using the previous method, the compounds (monoesters 1-( 1,3-dioxolane-4-yl-methoxy)-phenol in 90% yield; 2,4-di-£er£-buthyl-6-(1,3-dioxolane-4-yl-methoxy)phenol) in 80% yield; diesters 4,4'-[1,2-phenylene-fois-(oxymethylene)]-foî5-1,3-dioxolane in 45% yield; 4,4'-[(3,5-di-£er£-buthyl-1,2-phenylene)-foî5-(oxymethylene)]bis-1,3-dioxolane in 45% yield) were synthesized. The practical valuable of synthesized compounds was defined.
Key words: cyclic acetals; diesters; dioxane; ethers; polymers; the pharmacological activity.
В результате О-алкилирования пирокатехи-нов 4-хлорметил-1,3-диоксоланом (3—8-кратный мольный избыток последнего) были получены соответствующие диэфиры с выходом 60—80 %. Промежуточные моноэфиры удалось получить с удовлетворительными выходами (30—60 %) при эквимолярном соотношении реагентов.
Дата поступления 15.12.13
о'.
По известной методике 2 была определена зависимость начальной скорости инициирования окисления 1,4-диоксана (стандартный объект) в присутствии различных количеств полученных моноэфиров (За и ЗЬ) и пара-крезола.
Полученные результаты (табл. 1) показывают, что синтезированные моноэфиры обладают антиоксидантной активностью. Так, производное 2,4-ди-трет-бутилпирокатехина (ЗЬ) при концентрации 10-20-1 (Г4 моль/л более чем в 3 раза снижает начальную скорость окисления.
Диэфиры (4а и 4Ь), согласно прогнозу фармакологической активности по компьютерной программе PASS, с вероятностью 0.6-0.7 обладают противоопухолевой и цитазащитной активностью. Эти данные позволяют рассматривать вещества, содержащие фенольные и цик-лоацетальные фрагменты как перспективные биологически активные антиоксиданты.
Экспериментальная часть
Спектры ЯМР 'Н и 13С регистрировали на спектрометре «Bruker АМ-300» с рабочими частотами 300.13 и 75.47 МГц соответственно, растворитель CDC13. Химические сдвиги приведены в шкале 5 (м.д.) относительно ТМС как внутреннего стандарта. Константы спин-спинового взаимодействия (/) приведены в Гц.
Методика синтеза моноэфиров пирокате-хинов 3 а,Ь на основе 4-хлорметил-1,3-диок-солана 1. Смесь 0.01 моль соответствующего пирокатехина (1.1 г пирокатехина 2а, или 2.22 г 2,4-ди-треш-бутил-пирокатехина 2Ь), 0.025 моль (0.82 г) ЫаОН, 0.0001 моль (О.ОЗг) ТЭБАХ, 3.8 мл ДМСО интенсивно перемешивали в течение 1 ч при 70-80 °С до получения алкого-лята. К полученному раствору алкоголята добавляли 0.012 моль (1.47 г) 4-хлорметил-1,3-диоксолана в течение 30 мин при постоянном перемешивании.
По окончании реакции смесь охлаждали до 20—25 °С, промывали двукратным количеством воды и дважды экстрагировали хлороформом. Экстракт сушили над прокаленным сульфатом магния, растворитель отгоняли на роторном испарителе. Остаток подвергали вакуумной разгонке.
По данной методике были получены следующие соединения: 1-(1,3-диоксолан-4-ил-метокси)-фенол За
Выход 90%, бесцветная жидкость, Т.кип 110 °С (5 мм В. ст.).
Спектр ИК v, см"1: 3416 (св.ОН). Спектр ЯМР *Н (CDC13, 5, м.д. J, Гц):, 3.87 (д.д., 1Н, С5На, 2J 8.3, 3J 5.3), 4.02 (д.д., 1H, С5На, 2J 8.3, 3J 5.3), 4.07 (5., 1Н, CrHa, 3J 3.3), 4.10 (д., 1Н, C^H«, 2J 3.3), 4.42 (В., 1H, C4H, 2J 5.3), 4.93 (е., 1H, C2Ha), 5.12 (е., 1H, C2H6), 6.75-7.00 (м., 4H, Ph-).
Масс-спектр (ЭУ, 70 эВ), m/z (/ отн., %): M+ 196 (54), 166 (15), 147 (8), 135 (13), 121 (30), 110 (89), 109 (23), 87 (68), 77(24), 73 (23), 65 (27), 57 (100).
2,4-ди-трет-бутил-6-(1,3-диоксолан-4-илметокси)фенол ЗЬ
Таблица 1
Зависимость начальной скорости инициированного окисления 1,4-диоксана и параметра (Г) от концентрации ингибитора
{Wj = 5.3-10-8 моль л-1с-1, [АИБН] = 6.2-10-2 моль/л-1, 333 К, растворитель - хлорбензол)
Ингибитор [InH]-104 моль/л Wo2-10' моль л-1 с-1 F ^7-10-4
0.0 8.5 0
о-Л nip 1.7 5.0 6.5 5.4 0.7 1.2
fx 10.0 4.2 1.9 1.7±0.1
он 20.0 2.3 4.6
35.0 50.0 1.8 1.1 6.5 15.3
0.0 8.4 0
Н3С^СНз "ОС о-Л Y0^0 Аон 1.0 1.7 2.5 4.0 6.9 6.2 5.6 4.2 0.6 0.8 1.0 1.9 3.9±0.2
Н3С— —СН3 6.0 3.1 3.3
СН3 10.0 1.7 7.1
20.0 1.1 15.0
Выход 80%, выделен колоночной хроматографией (Rf=0.2; элюент—гексан : этилацетат = =9 : 1).
Спектр ИК V, см-1: 3440 (св.ОН). Спектр ЯМР 1Н (CDCl3, 8, м.д. J, Гц): 1.30 (с., 9Н, £-Bu, С4''), 1.45 (с., 9Н, £-Bu, С6''), 3.90 (д.д., 1Н, С5На, 2J 8.4, 3J 5.1), 4.05 (д.д., 1Н, С5На, 2J 8.4, 3J 5.1), 4.07 (с., 1Н, СгНа, 2J 9.8), 4.11 (с., 1Н, СгНб), 4.45 (В., 1Н, С4Н, 3J 5.1), 4.95 (c., 1Н, С2На), 5.15 (с., 1Н, С2Нб), 6.79 (д., 1Н, С3''Н , J .2.2), 6.95 (д., 2Н, С5''Н, J .2.2).
Масс-спектр (ЭУ, 70 эВ), m/z (J отн., %): М+ 308 (7), 293 (14), 263 (6), 245 (2), 207 (11), 191 (5), 163 (4), 133 (4), 123 (4), 105 (5), 91 (12), 87 (18), 77 (6), 57 (100).
Методика синтеза диэфиров пирокатехи-нов 4a,6. В реактор объемом 50 мл, снабженный механической мешалкой, обратным холодильником и термометром, помещали 0.01 моль соответствующего пирокатехина (1.1 г пирокатехина 2а, или 2.22 г 2,4-ди-т^ет-бутил-пи-рокатехина 2b), 0.025 моль (0.82г) NaOH, 0.0001 моль (0.03 г) ТЭБАХ, 3.8 мл ДМСО. Реакционную смесь перемешивали и облучали в микроволновой печи (бытовая микроволновая печь марки «Sanyo EM-S1073W», мощность 250 Вт) в течение 5 мин (при этом температура в начале опыта составляла 20-25 оС, в ходе течения процесса повышалась до 35-40 оС (вне зоны микроволнового излучения). Затем к полученному раствору добавляли 0.024 моль (2.94 г) 4-хлорметил-1,3-диоксолана в течение
30 мин при постоянном перемешивании. Реакцию вели 0.5 ч. Образование продукта определяли методом ГЖХ.
По окончании реакции смесь охлаждали до 20—25 оС, промывали двукратным количеством воды и дважды экстрагировали хлороформом. Экстракт сушили над прокаленным сульфатом магния, растворитель отгоняли на роторном испарителе.
По данной методике были получены следующие соединения: 4,4'-[1,2-фенилен-бис-(оксиметилен)]-бис-1,3-диоксолан (4а)
3 2
о-Л
3 - .. 4 О1
Выход 45%, выделен колоночной хроматографией (^=0.5; элюент — хлороформ : этилацетат = 9 : 1).
Спектр ЯМР 1Н (СОС13, 8, м.д. Гц): 3.90 (м., 2Н, С5На, С5'На), 4.10 (м., 1Н, С5Нб, С5'Нб), 4.15 (м., 4Н, СГН2, СГ'Н2), 4.42 (м., 2Н, С4Н, С4'Н), 4.92 (е., 1Н, С2На), 4.95 (е., 1Н, С2'На), 5.07 (е., 1Н, С2Нб), 5.10 (е., 1Н, С2'Нб), 6.75-7.00 (м., 4Н, РЬ-).
4
5
3
4,4'-[(3,5-ди-трет-бутил-1,2-фенилен)-бис(оксиметилен)]-бис-1,3-диоксолан (4b).
Выход 45%, выделен колоночной хроматографией (Rf=0.37; элюент—хлороформ : этил-ацетат = 9 : 1)
Спектр ЯМР 1Н (CDCl3, 8, м.д. Л,Гц): 1.30 (с., 9Н, i-Bu, С3'''), 1.45 (с., 9Н, i-Bu, С5'''), 3.90 (м., 2Н, С5На С5'На), 4.05 (м., 1Н, С5Нб, С5'Нб), 4.15 (м., 4Н, С1'Н2, CrH2), 4.45 (м., 2Н, С4Н, С4'Н), 4.95 (с., 1Н, С2На ), 4.97 (с., 1Н, С2'На), 5.15 (с., 1Н, С2Нб), 5.17 (с., 1Н, С2'На), 6.79 (д., 1Н, С3'''Н, J.2.2), 6.95 (д., 2Н, С5'''Н, J.2.2).
Масс-спектр (ЭУ, 70 эВ), m/z (J отн., %): М+ 394 (4), 308 (4), 293 (9), 263 (5), 207 (8), 191 (3), 147 (5), 133 (4), 119 (4), 105 (5), 91 (8), 87 (40), 73 (8), 59 (9), 57 (100).
Литература
1. Богомазова А. А., Михайлова Н. Н., Злот-ский С. С. // Lap Lambert Academic Publishing GmbH and Co, 2012.- P.97.
2. Плисс Е. М., Сафиуллин Р. Р., Злотский С. С. // Lap Lambert Academic Publishing GmbH and Co, 2012.- P.141.
References
1. Bogomazova A. A., Mikhailova N. N., Zlotsky S. S. Modern chemistry of cyclic acetals. Receipt. Reaction. Properties. Lap Lambert Academic Publishing GmbH and Co, 2012.- P.97.
2. Pliss E. M., Safiullin R. R., Zlotsky S. S. Inhibit the oxidation of unsaturated compounds. Kinetics, mechanism, communication structure to reactivity. Lap Lambert Academic Publishing GmbH and Co, 2012.- P.141.
Работа выполнена в рамках конкурса «Научных проектов, выполняемых российскими молодыми учеными под руководством кандидатов и докторов наук в научных организациях Российской Федерации в 2013 г.», мол_рф_нр, №13-03-90722.
