CC BY
46ХИМИЯ m
УДК 547.341+547.725
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 0,Л?-ГЕТЕРО-1,3-ДИЕНОВЫХ СИСТЕМ, СОПРЯЖЁННЫХ С КАРБОНИЛЬНЫМИ АКЦЕПТОРАМИ, ИХ ЛИНЕЙНЫХ И КОЛЬЧАТЫХ ПРОИЗВОДНЫХ: ДИЕНОЛОВ
1,3,4,6-ТЕТРАОКСОСИСТЕМ, ОКСАЛИЛЬНЫХ АНАЛОГОВ ПОЛИКЕТИДОВ, ОКСОИЛИДЕНПРОИЗВОДНЫХ ПЯТИЧЛЕННЫХ ОКСОГЕТЕРОЦИКЛОВ
В.О. Козьминых, П.П. Муковоз, Е.Н. Козьминых
Пермский государственный гуманитарно-педагогический университет, г. Пермь
MODERN SITUATION AND PROSPECTIVES FOR INVESTIGATION OF O,N-HETERO-
1,3-DIENE SYSTEMS, CONJUGATED WITH CARBONYL WITHDRAWING SUBSTITUENTS, THEIR LINEAR AND CYCLIC DERIVATIVES: DIENOLES OF 1,3,4,6-TETRAOXO SYSTEMS, OXALYL ANALOGUES OF POLYKETIDES, OXOYLIDENE DERIVATIVES OF FIVE-MEMBERED OXOHETEROCYCLES
V.O. Kozminykh, P.P. Mukovoz, E.N. Kozminykh
Perm state humanitarian pedagogical university, Perm
В первом сообщении из серии работ, посвящённых исследованиям химии O,N-гетеро-1,3-диеновых систем, сопряжённых с карбонильными акцепторами, представлены обобщённые данные о получении, химическом разнообразии и строении 1,3,4,6-тетракарбонильных соединений и некоторых бис-1,3-дикетонатов металлов(1).
Ключевые слова: химия сопряжённых 0^-гетеро-1,3-диеновых систем, 1,3,4,6-тетракарбонильные соединения, бис-1,3-дикетонаты металлов(1), синтез, строение.
The first part of publication series, devoted to study of the carbonyl withdrawing conjugated
O,N-hetero-1,3-diene system chemistry, presents generalized data on the preparation, chemical diversity and structure of 1,3,4,6-tetracarbonyl compounds and several metal(I) fo's-1,3-diketonates.
Key words: chemistry coupled O,N-hetero-1,3-diene systems, 1,3,4,6-tetracarbonyl compounds, bis-1,3-diketonates (I), the synthesis, structure.
Предлагаемый нами обзор по химии сопряжённых 0^-гетеро-1,3-диеновых систем, их производных и родственных карбонильных соединений составлен из нескольких близких по тематике разделов, предназначенных для публикации в виде отдельных сообщений (первым сообщением серии является настоящий раздел 1.1 - см. ниже). В обобщающей работе приведены систематизированные данные о получении, химическом разнообразии, строении и свойствах метиленкарбонильных соединений с тремя и более оксогруппами, содержащих сближенные 1,2(а)- и 1,3(Р)-диоксозвенья, и их производных - сопряжённых с карбонильными акцепторами ОД-гетеро(окса-, аза)-1,3-диенов (рис. 1), перспективных для тонкого органического синтеза, структурного химического анализа и различных областей практического использования, в том числе в разработке биологически активных веществ. Особенностью данного обзора является изложение результатов собственных многолетних исследований, проводимых совместно с сотрудниками химических подразделений вузов Перми и Оренбурга, которым выражается искренняя признательность (табл. 1). Основы
современных достижений в этой области были заложены в 70—80-х годах прошлого века
профессором Ю.С. Андрейчиковым (1934—1996) - талантливым основателем Пермской научной школы органиков-синтетиков, что предопределило направление дальнейших исследований его учеников на многие годы вперёд. В представляемой итоговой работе
© Козьминых В.О., Муковоз П.П., Козьминых Е.Н., 2013
91
обсуждаются только оригинальные данные, а традиционный анализ предшествующей литературы и материалов других авторов представлен в обозначенных ниже ссылках на опубликованные обзоры и защищённые диссертационные работы, в которых имеются все детальные хронологические и фактические сведения; и на этом мы не считаем возможным вновь подробно останавливаться.
СОВРЕМЕННЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ В ХИМИИ 1,3,4,6-ТЕТРАКАРБОНИЛЬНЫХ СИСТЕМ И ИХ БЛИЖАЙШИХ АНАЛОГОВ.
СИНТЕЗ И СТРОЕНИЕ 1,3,4,6-ТЕТРАКАРБОНИЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И НЕКОТОРЫХ
бис-1,3-ДИКЕТОНАТОВ МЕТАЛЛОв(г)
1,3,4,6-Тетракарбонильные системы (1, ТКС, рис. 1) представляют особый раздел своеобразных по строению и физико-химическим свойствам оксосоединений, в которых присутствует уникальное сочетание сочленённых 1,3-диоксофункций с общим
1,2-дикарбонильным звеном. Это существенно отличает ТКС как от традиционных моно-Р-дикетонов, так и от дикарбонильных соединений с двумя и более изолированными (в том числе отдалёнными на два и более атома углерода) 1,3-диоксофрагментами. С конца 80-х годов прошлого века коллективом сотрудников химических кафедр Пермского государственного фармацевтического института (позже академии - ПГФА), а в дальнейшем Пермского государственного гуманитарно-педагогического университета (ПГГПУ) и Оренбургского государственного университета (ОГУ) (см. табл. 1), проводится поиск препаративных методов получения, детальное изучение физико-химических свойств разнообразных активированных карбонильными акцепторами окса(аза)-1,3-диеновых систем, в том числе енольных производных ТКС и продуктов их химических превращений. Осуществляется также разработка областей практического использования этих систем, в частности, скрининг биологической активности, выявление эффективных лекарственных субстанций и создание перспективных молекулярных магнетиков на основе координационных соединений ТКС с переходными металлами.
Ниже представлен список недавно защищённых диссертаций по этой тематике в Ярославском государственном техническом университете (ЯГТУ) и работ, подготавливаемых к защитам, а также указано количество публикаций сотрудников коллектива (табл. 2). Частично сведения о научной деятельности и публикациях сотрудников кафедры химии ПГГПУ размещены на сайте http://www.pspu.ru/articles/433-kafedra-himii.
Целенаправленные научные исследования в настоящее время проводятся в рамках федерального направления «Изучение поликарбонильных систем со сближенными дикарбонильными звеньями и их азотистых линейных и кольчатых производных: получение, строение, физико-химические и биологические свойства; исследование многокомпонентных и тандемных реакций в синтезе высокоспиновых молекулярных магнетиков и наносистем на основе координационных соединений с переходными металлами». Тематика исследований относится к приоритетному направлению развития науки и техники «Индустрия наносистем и материалов», критические технологии «Нанотехнологии и наноматериалы».
В обзоре современного состояния исследований химии ТКС нами излагаются результаты собственной работы, выполняемой на протяжении более двух десятилетий. На рис. 1 представлены основные методы получения ТКС 1 и некоторых исходных веществ для их синтеза, в том числе способы, используемые для препаративной наработки разнообразных соединений 1. На схемах в квадратных скобках указаны ссылки на источники наших основных публикаций, в том числе по синтезу тетраоксосоединений. В табл. 1 (и последующих таблицах) в хронологическом порядке представлен список избранных статей в рецензируемых отечественных и зарубежных журналах по синтезу ТКС 1, а также приведён перечень диссертационных работ за прошедшие десять лет. В дальнейшем с целью изложения возможно большего количества необходимых фактических данных при отсутствии достаточного количества опубликованных статей мы в ходе обсуждения
химия Ш
материала выборочно ссылаемся также и на другие, менее значимые работы, в том числе изданные в сборниках различного уровня (ссылки приведены в тексте; в схемах и таблицах указаны только наиболее важные рецензируемые статьи, вышедшие в центральных изданиях). На рис. 1 представлены ссылки на статьи по методам синтеза ТКС, на рис. 2 - по структурам, на рис. 3 - и по синтезу, и по структурам.
Таблица 1
Состав коллектива сотрудников и результаты работы (публикации) по синтезу 1,3,4,6-тетракарбонильных систем (1)
Коллектив сотрудников (ПГФА, ПГГПУ, г. Пермь; ОГУ, г. Оренбург)
Козьминых В.О., д.х.н., проф. (руков.)*; Козьминых Е.Н., д.фарм.н., к.х.н., проф. (руков.)*; Гончаров В.И., д.х.н., проф.; Игидов Н.М., к.х.н., д.фарм.н.; Беляев А.О., к.фарм.н.; Березина Е.С., к.фарм.н.; Буканова Е.В., к.фарм.н.; Долженко А.В., к.фарм.н.; Касаткина Ю.С., к.фарм.н.; Колотова Н.В., к.х.н.; Коньшина Л.О., к.х.н.; Новикова В.В., к.фарм.н.; Новикова О.А., к.х.н.; Трапезникова Н.Н., к.х.н.; Шавкунова Г.А., к.фарм.н.; Широнина Т.М., к.фарм.н.; Дворская О.Н., к.фарм.н.*; Зыкова С.С., к.фарм.н.*; Кириллова Е.А., к.х.н.*; Муковоз П.П., к.х.н.*; Бессонова Е.Н., асп.*; Виноградов А.Н., асп.*; Голуб Е.Е., соискатель по канд. дис.*; Горбунова А.В., асп.*; Карманова О.Г., асп.*; Левенец Т.В., асп.*; Литвинова Е.С., соискатель по канд. дис.; Мозгунова Е.М., асп.*; Свиридов А.П., соискатель по канд. дис.; Смирнова А.В., соискатель по канд. дис.; Соловьёва Е.А., соискатель по канд. дис.; Тарасова В.А., асп.*, Щербаков Ю.В., асп. (всего 33 сотр.; *состав коллектива в 2012 г.)
Синтез 1,3,4,6-тетракарбонильных систем (1, рис. 1): итоги работы
Год Авторы и перечень основных статей в рецензируемых журналах (сокращённое наименование) [литературные источники] Авторефераты диссертаций за прошедшее десятилетие [литературные источники]
1991 Козьминых В.О. и др., ХФЖ [1]
1993 Kozminykh У.О. й а1., J. ргаЙ;. СЬеш. [2]
1999 Игидов Н.М. и др., ХГС [3]
2000 Козьминых В.О. и др., Изв. АН. Сер. Хим. [4]
2001 Широнина Т.М. и др., ЖОрХ [5]; Козьминых В.О. и др., ЖОрХ [6]
2003 Касаткина Ю.С., к.фарм.н., Пермь [20]; Игидов Н.М. (к.х.н., 1993 [21]), д.фарм.н., Пермь [22]; Новикова В.В., к.фарм.н., Пермь [23]
2004 Новикова (Софьина) О.А., к.х.н., Пермь [24]
2006 Козьминых Е.Н. и др., ЖОХ [7]
2007 Козьминых В.О. и др., Вестник ОГУ [8-10]; Козьминых Е.Н. и др., ХГС [11] Гончаров В.И., д.х.н., Астрахань [25]
2009 Козьминых В.О. и др., Вестник ОГУ [12]; Кириллова Е.А. и др., Вестник ЮУрГУ [13]
2010 Кириллова Е.А., к.х.н., Ярославль [26]; Муковоз П.П., к.х.н., Ярославль [27]
2011 Кириллова Е.А. и др., Изв. вузов. Хим. и хим. технол. [14]; Муковоз П.П. и др., Изв. вузов. Хим. и хим. технол. [15]
2012, 2013 (в печати) 2012: Карманова О.Г. и др., Вестник ЮУрГУ [16, 17], Баш. хим. ж. [18]; 2013: Карманова О.Г. и др., Изв. вузов. Хим. и хим. технол. [19]
Итого: 1991-2013 19 основных статей в Российских и зарубежных рецензируемых журналах [1 - 19] 8 защит диссертаций (20032010); авторефераты [20 - 27]
Таблица 2
Прошедшие в 2010 г. защиты (ЯГТУ) и состояние подготовки диссертационных работ сотрудниками химических кафедр ПГГПУ и ОГУ
Сотрудник, должность, организация Название диссертации (рабочая тематика) Сведения по защите (подготовке) диссертации Количество публикаций
Защищённые диссертации
Кириллова Е.А., аспирант кафедры химии ОГУ до 2010 г. Синтез, особенности строения и свойства три- и тетракарбо-нильных соединений Канд. хим. наук (02.00.03 - органическая химия), 18.11.2010 (ЯГТУ, Ярославль), руководитель проф. Козьминых Е.Н. 43 работы (10 статей в журналах списка ВАК), часть из них см. на сайте кафедры химии
Муковоз П.П., соискатель по канд. дис. кафедры химии ПГГПУ (2010 г.) Синтез, строение и свойства эфиров 3,4-диоксо-1,6-гександиовой кислоты Канд. хим. наук (02.00.03 - органическая химия), 09.12.2010 (ЯГТУ, Ярославль), руководитель проф. Козьминых В.О. 58 работ (18 статей в журналах списка ВАК), часть из них см. на сайте кафедры химии ПГГПУ
Подготовка докторских диссертаций
Колотова Н.В., соискатель по докт. дис. кафедры химии ПГГПУ Синтез, свойства и биологическая активность амидов и гидразидов дикарбоновых кислот Завершается подготовка докт. дис., консультант проф. Козьминых В.О. Более 120 работ (около 30 статей в журналах списка ВАК)
Дворская О.Н., соискатель по докт. дис. кафедры химии ПГГПУ Многокомпонентные и тандемные реакции в синтезе поликарбонильных систем со сближенными 1,2- и 1,3-дикарбонильными звеньями и их азотистых производных Подготовка докт. дис., консультант проф. Козьминых В.О. 14 работ (4 статьи в журналах списка ВАК), см. на сайте кафедры химии ПГГПУ
Муковоз П.П., соискатель по докт. дис. кафедры химии ПГГПУ с 2011 г. Химия кетипиновой (3,4-диоксо-1,6-гександиовой) кислоты и её производных Подготовка докт. дис., консультант проф. Козьминых В.О. 58 работ (18 статей в журналах списка ВАК), часть из них см. на сайте кафедры химии ПГГПУ
Зыкова С.С., соискатель по докт. дис. кафедры химии ПГГПУ Реакции тетракарбонильных систем с аминами и илиденаминами Подготовка докт. дис., консультант проф. Козьминых В.О. Более 20 работ (6 статей, из них 2 - в журналах списка ВАК)
ХИМИЯ m
Окончание табл. 2
Сотрудник, должность, организация Название диссертации (рабочая тематика) Сведения по защите (подготовке) диссертации Количество публикаций
Подготовка кандидатских диссертаций
Виноградов A.H., аспирант кафедры химии ОГУ Трёхкомпонентные нуклеофильные реакции системы пинаколин - диалкилоксалаты Завершается подготовка канд. дис., руководитель проф. Козьминых В.О. 41 работа (7 статей в журналах списка ВАК), часть из них см. на сайте кафедры химии ПГГПУ
Арманова О.Г., аспирант кафедры химии ПГГПУ Синтез, строение 1,6-диалкилпроизводных 3,4-дигидрокси-2,4-гексадиен-1,6-дионов и реакции с N динуклеофилами Завершается подготовка канд. дис., руководитель проф. Козьминых Е.Н. 32 работы (6 статей в журналах списка ВАК), часть из них см. на сайте каф. химии ПГГПУ
Левенец Т.В., аспирант кафедры химии ПГГПУ Диазопроизводные алканоилпируватов: синтез, строение и свойства Завершается подготовка канд. дис., руководитель проф. Козьминых В.О. 13 работ(3 статьи в журналах списка ВАК)
Мозгунова Е.М., аспирант кафедры химии ОГУ Поликетиды оксалильного типа с пятью и более карбонильными группами: синтез, строение и свойства Подготовка канд. дис., руководитель проф. Козьминых В.О. 22 работы (5 статей в журналах списка ВАК), часть из них см. на сайте кафедры химии ПГГПУ
Тарасова ВА., аспирант кафедры химии ОГУ с 2011 г. Синтез, структурные особенности и свойства алифатических диоксокарбонитрилов Подготовка канд. дис., руководитель проф. Козьминых В.О.
Бессонова Е.Н., аспирант кафедры химии ПГГПУ Регионаправленность нуклеофильных превращений системы метилкетоны -диэтилоксалат Подготовка канд. дис., руководитель проф. Козьминых В.О. 2 работы, см. на сайте кафедры химии ПГГПУ
Таблица 3
Основные публикации по химии бис-1,3-дикетонатов металлов (б)
Статьи по синтезу и строению бис-1,3-дикетонатов металлов(Т) і, (II) 2 (б: рис. 3)
Год Авторы и перечень основных статей в рецензируемых журналах (сокращённое наименование) [литературные источники]
2007 Козьминых В.О. и др., Вестник ОГУ [33] 1
2008 Козьминых В.О. и др., Вестник ОГУ [34] 1
2009 Козьминых В.О. и др., Вестник ОГУ [35] '; Кириллова Е.А. и др., Вестник ОГУ [36] '; Козьминых В.О. и др., Вестник ОГУ [41] 2
2012 Карманова О.Г. и др., Баш. хим. ж. [40] 1
Нами разработаны новые и усовершенствованы известные способы получения ТКС 1 (см. рис. 1, табл. 1), представлены семь современных путей их синтеза. Среди них для препаративной наработки разнообразных 1,6-дизамещённых 1,3,4,6-тетраоксоалканов 1 (Д1 = R2 = А1к, Аг, Het; Y = Н), их ближайших производных и эфиров 3,4-диоксо-1,6-гександиовой (кетипиновой) кислоты 1 (X = ОА1к, Y = Н) наиболее часто используется сложноэфирная конденсация Гёйтера-Клайзена метилкетонов или алкилацетатов с диалкилоксалатами (метод А) при соотношении реагентов 2:1 [1, 3-5, 8-19] или метилкетонов с эквимолярным количеством ацилпируватов (2) (метод Б) [3, 9] в присутствии оснований (гидрид натрия, натрий, метилат натрия и другие алкоголяты щелочных и щелочноземельных металлов). Менее значимый в настоящее время, но перспективный метод В [1, 3] заключается в кислотно катализируемом присоединении воды к 2-оксоилиденпроизводным фуран-3(2#)-онов (3), легко получаемым реакцией Виттига 2,3-фурандионов (4) с ацилметилен-трифенилфосфоранами (ссылки на публикации будут представлены в соответствующем разделе по илиденоксогетероциклам). Отметим, что лактоны 4, имеющие огромный синтетический потенциал, легко образуются при циклодегидратации доступных ацилпировиноградных кислот (5) или действии оксалилхлорида на метиленкарбонильные соединения. Фурандионы 4 в результате альдольной конденсации с арилметилкетонами, циануксусным эфиром или малонодинитрилом, протекающей по лактонному карбонилу С(2) (методы Г [2, 3], Е [6, 8]) или реакции с алкилнитраминами (метод Д [2, 3]), легко образуют ТКС 1 ^1(2) = Аг) с препаративными выходами. По методу Ж [7] из оксолактона 4 реакцией Виттига с фосфоранами получен доступный бензоильный аналог ТКС 1 ^ = РЬСО). Кроме результатов наших исследований, литературные данные по синтезу и строению ТКС
приведены в источниках, цитируемых в сводных публикациях [3, 8—10, 12] и
диссертационных работах [20, 22, 24—27].
ТКС 1 (на рис. 1 и 2 представлены основные учитываемые равновесные структуры 1А, 1В, 1С) в твёрдом состоянии выделены в линейной 1,6-диоксо-3,4-диенольной форме (1В),
стабилизированной внутримолекулярной водородной связью (ВВС) ОН ••• О=С< внутри двух сопряжённых шестичленных О^^латов [1—3, 6, 12—19]. Таким образом, тетракетоны 1 фактически следует рассматривать как 1,6-дизамещённые 3,4-дигидрокси-2,4-гексадиен-1,6-дионы (нумерация проведена по карбонильному скелету молекулы). В растворах ТКС кроме таутомера 1В в заметном количестве проявляется равновесная кольчатая оксофурановая форма (1С) [5, 6, 9, 12-17] (см. рис. 1, 2). В спектрах ЯМР 1Н обнаружены также минорные изомеры (номинальный 1А и его производные Ш, 1Е, ^) в количестве, не превышающем
3—5 % [13, 14, 16, 19]. В неполярных растворах соединения 1 представлены в основном диоксодиенольным таутомером 1В, содержание которого всегда превышает сумму остальных форм (при их наличии) и часто доходит практически до 100 % [6, 12—16]. В полярных растворах у тетракетонов 1 обычно значительно возрастает содержание циклического таутомера 1С, стабилизированного ВВС OH-хелатного типа [13, 14, 16, 19], а в некоторых случаях этот таутомер является единственным [7, 11].
Нами изучены качественные динамические прототропные кольчато-цепные превращения и кольчато-кольчатые интерконверсии (для соединений 1 с различающимися заместителями и R2) в растворах ТКС [13, 14, 16, 19]. Составлены рабочие базы данных на основе спектров ЯМР 1Н и масс-спектров 1,3,4,6-тетраоксосистем, часть результатов
исследований представлена в публикациях 2011—2012 гг. [16, 19, 28-32].
Масс-фрагментация ТКС 1 в условиях электронного удара осуществляется преимущественно с распадом молекулы пополам на два более или менее равноценных звена
- с разрывом связи С(3)—С(4) по скелетной оси симметрии (присутствуют главные
химия Ш
фрагменты Ф1 и Ф2), а также с элиминированием ацильного звена R1(2)CO (ионы Ф3 и Ф4) или образованием соответствующих ионов метилкетонов Ф5 или Ф6 [6, 30] (рис. 2). Молекулярный ион в спектрах соединений 1 всегда присутствует, его интенсивность заметно возрастает при переходе от алкильных заместителей R1(2) к арильным и, отчасти, сложноэфирным звеньям X.
В ходе однореакторной или выполняемой постадийно оксалильной конденсации
щавелевых эфиров с двукратным избытком одноимённых метилкетонов или эквимолярными
12
количествами различающихся заместителями R и R метилкетонов, или с алкилацетатами (X = ОА1к) в присутствии оснований первоначально образуются легко выделяемые и довольно устойчивые бис-натрий-1,3-дикетонаты или бис-еноляты кетоэфиров (X = ОА1к) (6) [10, 12-14, 33-40] (рис. 3) - основа для получения бис-дикетонатов металлов(П) [41]. Соли 6 при подкислении легко переходят в целевые диоксодиенолы (кетокарбоксилаты или кетипинаты) 1. Спектральные данные (ИК, ЯМР) свидетельствуют о наличии у енолятов 6 ^^)-изомерной структуры (6А) с «выровненными» п-связями за счёт делокализации электронной плотности при сольватации в растворах. В твёрдом состоянии соединения 6 имеют структуру осесимметричного по связи С(3)-С(4) 3,4-диенолята (2Z,4Z)-(6B) и, возможно, изомерного 1,6-диенолята (1Z,5Z)-(6C). В ряде случаев не исключена вероятность присутствия в растворах также 1,4-ОШ-диенолята (1Z,4Z)-(6D) [12, 35, 38, 39]. В растворах соединений 6 отмечены также дополнительные равновесия с участием ^,Е)- и (Е,Е)-изомеров. Так, одним из источников таких равновесий является изомерная структура ^,Е)-(6Е) с делокализованными двойными связями. В качестве конкретных структур здесь выступают наиболее вероятный (2Z,4E)-(6F)-изомер, а также возможные (1Z,5E)-(6G)- и (1Е^)-(6Н)- геометрические формы [12, 35, 38]. В спектрах эфиров (X = ОА1к) и трикетоэфиров = Аг, X = ОА1к) отмечены как изомер 6Н, так и в значительном количестве енолят (2Е,4Е)-(61) [35] (см. рис. 3). Окончательный индивидуальный выбор в пользу того или иного изомера диенолятов в настоящее время довольно затруднителен, так как аморфные соединения 6 не удаётся очистить в достаточной степени с желаемым результатом, а их растворение для записи спектра сопровождается побочными процессами, например сольволиза (гидролиза). Исключение составляют некоторые динатриевые производные гексадиендиолятов и кетипинатов, однозначно идентифицированные в виде (2Z,4Z)-(6B), (1Е^)-(6Н) и (2Е,4Е)-(61)-изомеров и описанные в работе [35].
Таким образом, 1,3,4,6-тетракарбонильные системы и их металло(1)производные - бис-
1,3-дикетонаты - могут быть синтезированы с удовлетворительными выходами и препаративно наработаны разнообразными методами, а также характеризуются уникальными особенностями строения и связанным с этими особенностями широким комплексом важных физико-химических свойств.
Таутомерия 1 [5, 6, 9, 12-19] 1: R1, R2 = А1к, Аг, Не1; X = ОА1к; Y = Н, СО2Б1, CONH2, COPh, CN
(формы: минорная 1А, преобладающие 1В и 1С)
Рис. 1. Основные способы получения 1,3,4,6-тетракарбонильных систем (1)
о
о
У 1А: Я1(2) = А1к, Аг; У = Н [5, 9, 16, 19]
R1(2)( X)
1 А
у
о
(X)R2(1)
R1(2)
у
1 В
о
1 с *
н
I
I
о
R2(1)
бис-окса-1,3-диеновый аспект 1В 1С: Я ( ) А1к Аг^ Het; У Н [5, 9> 13, 14, 16, 19];
1В: X = ОА1к; У = Н [12, 15]; Я1(2) = Аг; У = СО2Е^ СОШ2, CN [6, 9]; 1С: Я1 = Аг; Я2 = А1к, ОА1к; У = Н, У = РЬСО [7, 11]
*Доминантные формы в твёрдом состоянии (1В: У = Н) и растворах: неполярных (1В: У = Н), полярных (1С: У = Н, РЬСО) [5, 6, 9, 12-19]
1: Я1(2) = А1к, Аг (X = ОА1к); У = Н, СОШ2 [6, 30]
Ф 1 / Ф 2 = Я1(2)СОСН2СО / Я1(2)СОСН=С=О ]+
Ф 3 / Ф 4 = Я1(2)СО / М - Я1(2)СО ]+
Ф 5 / Ф 6 = (X)R1(2)COCH2 / ^^СОСНз / М - ^Я^СОСН ]+
Рис. 2. Особенности строения, динамика кольчато-цепных равновесий и кольчато-кольчатых интерконверсий в растворах и основные направления масс-фрагментации 1,3,4,6-тетракарбонильных систем (1)
R1( Х).ХНз
т
о
о
А1ко
+
оА1к
R1(2)( X)
о
R2( хк ХНз
(X)R2(1)
Т
о
NaH (Na, MeONa)
(2 : 1)
- А1кон
R1(2)( X)
о .о
н
1: Я1(2) = А1к, Аг; X = ОА1к
(Z,Z)- ^,^о
Na+ 6 А
N8
о о
R1(2)( X)
(2^- о ^о
Na
(X)R2(1)
^2(1)
6: Я1(2) = А1к, Аг, Не^ X = ОА1к; синтез [10, 12-14, 33-36]
N8
о хо
R1(2)( X)
6 В
N8
о ^о
R1(2)( X)
а^)- о ^о Na 6 в
о. о
N8 6 С
(X)R2(1)
(X)R2(1)
(1г^)-
изомеры 6 А-1, структура [12, 35, 38, 39] R1(2)( X)
чо
4 Na+
о
, '' N (Z,E)- I! - !
оЧ_-''о
N8
у-_ х^2^) о
6 Е
Ла
о
'^^X)R2(1) (2Z,4E)- R1(2)( X)
'(X)R2(1)
R1(2)( X) (2Z,4E)-
о
Ла
о
о
,N8
(1г,5Е)-
N8 6 G
о /о 6 F
N8
R1(2)( X) (1Е,4г)-
(X)R2(1)
о
^-о 6 н
N8
(Е,Е)-
(2Е,4Е)
о
,о
X
6 н, 6 I: Я1(2) = Аг; X = ОА1к [35]
R1(X)
N8+
_ V
/
N8+
о
6 I
о4
Рис. 3. Синтез и строение натриевых бис-1,3-дикетонатов (диенолятов) (6)
+
ХИМИЯ m
Список ссылок
1. Синтез и противомикробная активность 2-замещенных 5-арил-2,3-дигидро-3-фуранонов и 1,6-диарил-3,4-дигидрокси-2,4-гексадиен-1,6-дионов. [Химия 2-метилен-2,3-дигидро-3-фуранонов. V.] / В.О. Козьминых, Н.М. Игидов, Е.Н. Козьминых, Л.О. Коньшина, З.Н. Семёнова, Н.В. Лядова, А.Н. Плаксина, Ю.С. Андрейчиков // Хим.-фарм. журнал. 1991.
Т. 25. № 12. С. 43-47.
2. Kozminykh V.O., Konshina L.O., Igidov N.M. 1,3,4,6-Tetracarbonyl compounds. 1. The novel synthesis of 1,6-diaryl-3,4-dihydroxy-2,4-hexadiene-1,6-diones from 5-aryl-2,3-furandiones
// J. prakt. Chem. (Chem.-Ztg.). 1993. Vol. 335. № 8. P. 714-716.
3. 1,3,4,6-Тетракарбонильные соединения. 3. Синтез, особенности строения и противомикробная активность 1,6-диарил-3,4-дигидрокси-2,4-гексадиен-1,6-дионов /
Н.М. Игидов, Е.Н. Козьминых, O.A. Софьина, T.M. Широнина, В.О. Козьминых // Химия
гетероцикл. соедин. 1999. № 11. С. 1466-1475.
4. Пивалоилпировиноградная кислота - новый реагент для ацилирования аминов /
В.О. Козьминых, Н.М. Игидов, Е.С. Березина, Е.Н. Козьминых, Ю.С Касаткина // Известия
Академии Наук. Серия хим. 2000. № 9. С. 1564-1568.
5. 1,3,4,6-Тетракарбонильные соединения. IV. Взаимодействие 3,4-дигидрокси-2,4-гексадиен-1,6-дионов с гидразином и арилгидразинами / Т.М. Широнина, Н.М. Игидов, Е.Н. Козьминых, Л.О. Коньшина, Ю.С. Касаткина, В.О. Козьминых // Журн. орган. химии.
2001. Т. 37. № 10. С. 1555-1563.
6. Козьминых В.О., Игидов Н.М., Касаткина Ю.С. 1,3,4,6-Тетракарбонильные соединения. VI. Синтез эфиров и амидов 2-замещённых 6-арил-3,4-дигидрокси-6-оксо-2,4-
гексадиеновых кислот // Журн. орган. химии. 2001. Т. 37. № 11. С. 1604-1609.
7. Необычное протекание реакции 4-бензоил-5-фенилфуран-2,3-диона с
ацетилметилентрифенилфосфораном и метиловым эфиром
трифенилфосфоранилиденуксусной кислоты / Е.Н. Козьминых, В.И. Гончаров, Р.А. Айткен,
В.О. Козьминых // Журн. общей химии. 2006. Т. 76. № 8. С. 1276-1281.
8. Козьминых В.О., Гончаров В.И., Козьминых Е.Н. Конденсация Клайзена метилкетонов с диалкилоксалатами в синтезе биологически активных карбонильных соединений (обзор, часть 2) // Вестник Оренбургского гос. ун-та. Оренбург, 2007. Вып. 4
(68). С. 121-129.
9. Козьминых В.О., Гончаров В.И., Козьминых Е.Н. Конденсация Клайзена метилкетонов с диалкилоксалатами в синтезе биологически активных карбонильных соединений (обзор, часть 3) // Вестник Оренбургского гос. ун-та. Оренбург, 2007. Вып. 5
(69). С. 138-148.
10. Конденсация эфиров метиленактивных карбоновых кислот с диалкилоксалатами (обзор) / В.О. Козьминых, В.И. Гончаров, Е.Н. Козьминых, П.П. Муковоз // Вестник
Оренбургского гос. ун-та. Оренбург, 2007. Вып. 9 (73). С. 134-149.
11. Простой метод синтеза эфиров 2-гидрокси-3-оксо-2,3-дигидрофуран-2-илуксусной кислоты / Е.Н. Козьминых, В.И. Гончаров, Д.Б. Оборин, В.О. Козьминых // Химия
гетероциклических соединений. 2007. № 5 (479). С. 782-784.
12. Козьминых В.О., Муковоз П.П., Кириллова Е.А. 1,3,4,6-Тетракарбонильные системы. Сообщение 9. Диэтилкетипинат: синтез, особенности строения и взаимодействие с
1,2-диаминобензолом // Вестник Оренбургского гос. ун-та. Оренбург, май 2009. Вып. 5.
С. 155-166.
13. Кириллова Е.А., Козьминых В.О. Синтез, цепная таутомерия и кольчато-цепные интерконверсии замещённых 3,4-дигидрокси-2,4-алкадиен-1,6-дионов // Вестник ЮжноУральского гос. ун-та. Сер. Химия. Вып. 2. Челябинск, 2009. № 23 (156). С. 9-15.
14. Синтез, особенности строения и таутомерия 1,6-дизамещённых 3,4-дигидрокси-2,4-гексадиен-1,6-дионов / Е.А. Кириллова, П.П. Муковоз, А.Н. Виноградов, В.О. Козьминых, О.Н. Дворская // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология.
Иваново: ИГХТУ, 2011. Т. 54. № 4. С. 18-22.
15. Муковоз П.П., Дворская О.Н., Козьминых В.О. Синтез и особенности строения эфиров 3,4-дигидрокси-1,6-гександиовой кислоты // Известия высших учебных заведений.
Химия и химическая технология. Иваново: ИГХТУ, 2011. Т. 54. № 5. С. 96-100.
16. 1,6-Диалкил-3,4-дигидрокси-2,4-гексадиен-1,6-дионы: синтез и особенности
строения / О.Г. Карманова, В.О. Козьминых, П.П. Муковоз, Е.Н. Козьминых // Вестник
Южно-Уральского гос. ун-та. Сер. Химия. Вып. 8. Челябинск, 2012. № 13 (272). С. 4-9.
17. Особенности структурного разнообразия 1,3,4,6-тетракарбонильных соединений, их аналогов и азотсодержащих производных (обзор) / О.Г. Карманова, В.О. Козьминых, П.П. Муковоз, Е.Н. Козьминых // Вестник Южно-Уральского гос. ун-та. Сер. Химия. Вып. 9.
Челябинск, 2012. № 24. С. 39-45.
18. Современные достижения в области синтеза и изучения строения 1,3,4,6-тетракарбонильных систем и их ближайших аналогов / О.Г. Карманова, В.О. Козьминых, П.П. Муковоз, Е.Н. Козьминых // Башкирский химический журнал. 2012. Т. 19. № 3.
С. 109-114.
19. Синтез и структурное разнообразие 1,6-диалкил-3,4-дигидрокси-2,4-гексадиен-1,6-дионов / О.Г. Карманова, В.О. Козьминых, П.П. Муковоз, Е.Н. Козьминых // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. Иваново: ИГХТУ, 2013. Т. 56.
№ 1. С. 13-16.
20. Касаткина Ю.С. 1,3,4,6-Тетракарбонильные соединения: синтез, строение и биологическая активность: автореф. дис. ... канд. фарм. наук. Пермь: ПГФА, 2003. 21 с.
21. Игидов Н.М. Рециклизация 5-арил-2-ацилметилен-2,3-дигидро-3-фуранонов и продуктов их гидратации по экзо-этиленовой связи под действием моно- и бинуклеофилов: автореф. дис. ... канд. хим. наук. Пермь: ПГУ, 1993. 16 с.
22. Игидов Н.М. Синтез биологически активных веществ на основе взаимодействия
1,3,4,6-тетракарбонильных и некоторых 1,2,4-трикарбонильных систем с нуклеофильными реагентами: автореф. дис. ... д-ра фарм. наук. Пермь: ПГФА, 2003. 46 с.
23. Новикова В.В. Противомикробная активность гетерофункциональных азот- и кислородсодержащих карбонильных соединений: автореф. дис. ... канд. фарм. наук. Пермь: ПГФА, 2003. 22 с.
24. Новикова О.А. Исследование взаимодействия поликарбонильных систем, содержащих сближенные а- и Р- диоксофрагменты, с некоторыми бифункциональными аминами. Автореф. дис. ... канд. хим. наук. Пермская гос. фарм. акад. Пермь, 2004. 17 с.
25. Гончаров В.И. Синтез, химические превращения биологически активных функционализованных (0,^)-гетеро-1,3-диенов и их кольчатых аналогов: автореф. дис. ... д-ра хим. наук. Астрахань: Ставропольская гос. мед. акад, 2007. 46 с.
26. Кириллова Е.А. Синтез, особенности строения и свойства три- и тетракарбонильных соединений: автореф. дис. ... канд. хим. наук./ Оренбургский гос. ун-т, Ярославль; 2010. 22 с.
химия Ш
27. Муковоз П.П. Синтез, строение и свойства эфиров 3,4-диоксо-1,6-гександиовой кислоты: автореф. дис. . канд. хим. наук. / Пермский гос. педагогический ун-т. Ярославль, 2010. 24 с.
28. Новый модифицированный метод получения 1,6-диалкилзамещённых 3,4-дигидрокси-1,6-гексадиен-1,6-дионов/ О.Г. Карманова, С.С. Зыкова, П.П. Муковоз, В.О. Козьминых // Современные фундаментальные и прикладные исследования.
Международное научное издание. Кисловодск: Магистр, 2011. № 3. С. 106-109.
29. Синтез и особенности строения 1,6-диалкилзамещённых 1,3,4,6-тетраоксогексанов О.Г. Карманова, С.С. Зыкова, В.О. Козьминых, П.П. Муковоз // Научное творчество XXI века: сборник статей по итогам V Международной науч.-практ. конф. Красноярск, январь
2012 г. Красноярск: Научно-инновационный центр, 2012. Т. 3. С. 264-269.
30. Карманова О.Г., Козьминых В.О., Муковоз П.П. Синтез и хромато-масс-спектрометрия 1,6-диалкил-3,4-дигидрокси-2,4-гексадиен-1,6-дионов // Вопросы естественных наук: биология, химия, физика: материалы Международной заочной науч.-практ. конф., Новосибирск, 4 апреля 2012 г. Новосибирск: Сибирская ассоциация
консультантов, 2012. С. 95-101.
31. От оксо-форм 1,2,4-трикарбонильных и 1,3,4,6-тетракарбонильных систем через оксоенолы и 1,3-оксадиены к О-ацеталям и оксофуранам: длинный путь к истине/ О.Г. Карманова, В.О. Козьминых, П.П. Муковоз, Е.Н. Козьминых // Успехи синтеза и комплексообразования. Всероссийская науч. конф. (с международным участием). К 95-летию со дня рождения Н.С. Простакова: тез. докл. Москва, Российский ун-т дружбы народов, 2327 апреля 2012 г. Ч. 1. Секция «Органическая химия». М.: Изд-во РУДН, 2012. С. 226.
32. Карманова О.Г., Муковоз П.П., Козьминых В.О. Синтез и структурное разнообразие
1,6-диалкилзамещённых 1,3,4,6-тетракарбонильных соединений // Проблемы теоретической и экспериментальной химии: тез. докл. XXII Российской молодёжной науч. конф.,
посвящённой 100-летию со дня рождения А.А. Тагер. Екатеринбург, 24-28 апреля 2012 г.
Екатеринбург: Изд-во Уральского ун-та, 2012. С. 334-335.
33. Синтез, экологические аспекты безопасности три- и тетракарбонильных лигандов и конструирование на их основе металла-хелатов и металла-криптандов как потенциальных молекулярных магнетиков / В.О. Козьминых, В.Л. Бердинский, В.И. Гончаров, П.П. Муковоз, Г.И. Кобзев, А.П. Свиридов, А.Г. Макаров, С.В. Курдакова, Е.А. Кириллова, Ю.В. Щербаков, Е.С. Литвинова, Е.Н. Козьминых, И.Н. Ноздрин // Вестник Оренбургского гос. унта. Проблемы экологии Южного Урала. Ч. 2. 2007. Спец. вып. 75. С. 171-174.
34. Металлопроизводные р-л-электроноизбыточных поликарбонильных систем с сочленёнными а- и Р-диоксофрагментами. Сообщение 1. Обзор литературы/ В.О. Козьминых, Е.А. Кириллова, Ю.В. Щербаков, П.П. Муковоз, А.Н. Виноградов, О.Г. Карманова,
Е.Н. Козьминых // Вестник Оренбургского гос. ун-та. 2008. Вып. 9 (91). С. 185-198.
35. Металлопроизводные ^-л-электроноизбыточных поликарбонильных систем с сочленёнными а- и Р-диоксофрагментами. Сообщение 2. Синтез и строение натриевых енолятов оксопроизводных 1,3-дикарбонильных соединений / В.О. Козьминых, П.П. Муковоз, Е.А. Кириллова, Ю.В. Щербаков, А.Н. Виноградов, Е.А. Соловьёва, Е.М. Мозгунова, Е.С. Литвинова, А.П. Свиридов, И.В. Нарбеков, Т.В. Гамбург, С.А. Федосеев, Е.Н. Козьминых // Вестник
Оренбургского гос. ун-та. 2009. Вып. 1 (95). С. 128-140.
36. Кириллова Е.А., Козьминых В.О. Синтез динатрий-(2Z,4Z)-1,6-диоксо-1-фенил-2,4-гептадиен-3,4-диолята и его реакция с о-фенилендиамином // Материалы конференции молодых учёных и специалистов Оренбургской области. // Вестник Оренбургского гос. унта. 2009. Вып. 2. С. 163.
37. Синтез поликарбонильных систем как лигандов для моно- и полиядерных металлокомплексов - перспективных полифункциональных наноматериалов / Е.А. Кириллова, П.П. Муковоз, А.В. Голоцван, В.О. Козьминых // Фотоника молекулярных наноструктур:
материалы международной конф. Оренбург, 16-19 сентября 2009 г. Оренбург: Изд-во
Оренбургского гос. ун-та, 2009. С. 70-71.
38. Кириллова Е.А., Козьминых В.О. Синтез и особенности строения арилзамещённых натрий-оксоенолятов и бис-1,3-дикетонатов // Актуальные проблемы химии и методики её преподавания: материалы Всероссийской науч.-практ. конф. с международным участием.
Нижний Новгород, Нижегородский гос. пед. ун-т, 10-12 декабря 2009 г. Нижний Новгород:
НГПУ, 2009. С. 157-160.
39. Кириллова Е.А., Козьминых В.О. Синтез и изучение строения натриевых производных енолов с активированным моно- и бис-1,3-дикарбонильным звеном // Актуальные проблемы современной науки. Естественные науки. Часть 8. Органическая
химия. Труды 10-й Международной конф. Самара, 16-18 декабря 2009 г. Самара: Изд-во
Самарского гос. областного ун-та, 2009. С. 15-19.
40. Карманова О.Г., Козьминых В.О., Муковоз П.П. Синтез и строение динатрий-бис-диалкил-1,3-дикетонатов. Сообщение 4 [Металлопроизводные ^-тс-электроноизбыточных поликарбонильных систем с сочленёнными а- и Р-диоксофрагментами] // Башкирский
химический журнал. 2012. Т. 19. № 2. С. 82-84.
41. Металлопроизводные ^-ячэлектроноизбыточных поликарбонильных систем с сочленёнными а- и Р-диоксофрагментами. Сообщение 3. Синтез и строение металло(П)хелатов 4-оксозамещённых эфиров 2-гидрокси-2-алкеновых кислот / В.О. Козьминых, Е.А. Кириллова, А.Н. Виноградов, П.П. Муковоз, Ю.В. Щербаков, Е.М. Мозгунова, А.В. Голоцван,
Е.Н. Козьминых // Вестник Оренбургского гос. ун-та. 2009. Вып. 4. С. 135-149.
УДК 547.725
СИНТЕЗ И СТРОЕНИЕ ЭФИРОВ
4-АРИЛАЗОПИРАЗОЛ-З-КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ Т.В. Левенец, В.О. Козьминых
Пермский государственный гуманитарно-педагогический университет, г. Пермь
SYNTHESIS AND STRUCTURE OF 4-ARYLAZOPYRAZOLE-3-CARBOXYLATES
T.V. Levenetz, V.O. Kozminykh
Perm state humanitarian pedagogical university, Perm
Реакцией эфиров 3-арилгидразоно-2,4-диоксоалкановых кислот с гидразингидратом в среде уксусной кислоты получены эфиры 4-арилазо-5-алкил(гетарил)пиразол-3-карбоновых кислот. Обсуждаются особенности строения синтезированных соединений на основании данных УФ, ИК, ЯМР спектроскопии и масс-спектрометрии.
Ключевые слова: эфиры 4-арилазо-5-алкил(гетарил)пиразол-3-карбоновых кислот,
эфиры 3-арилгидразоно-2,4-диоксоалкановых кислот, реакция с гидразингидратом, ЯМР 1Н, ИК, УФ спектроскопия, масс-спектрометрия.
© Левенец Т.В., Козьминых В.О., 2013
