Синтез адамантилсодержащих N-замещенных имидоилхлоридов и их реакции с аммиаком и аминами

Актуальность темы

Среди актуальных задач в области химии адамантана приоритетным является создание новых эффективных методов синтеза производных адамантана, имеющих научное и практическое значение. На кафедре ТОНС Волгоградского государственного технического университета одно из направлений исследований для расширения указанных задач заключается в развитии синтетических методов на основе производных адамантана и имидовых кислот. Использование в этих исследованиях доступных и весьма реакционноспо-собных адамантилсодержащих имидоилхлоридов уже позволило создать методы синтеза и получить новые азотсодержащие производные адамантана, обладающие биологической активностью. Эти результаты привели к обоснованному заключению о необходимости расширения ассортимента ключевых исходных соединений — адамантилсодержащих имидоилхлоридов и развитие на их основе синтезов новых классов производных адамантана, в частности, адамантилсодержащих амиди-нов. Именно этим вопросам химии адамантана посвящена диссертационная работа.

Работа выполнялась по тематическому плану НИР ВолгГТУ на 1997;2000 г. № 30.035 «Синтез биологически активных веществ для нужд медицины и сельского хозяйства», по НИР гранта 1998 г. Минобразования РФ «Фундаментальные исследования в области химических технологий», раздел 3 «Развитие методов направленного синтеза сложных органических соединений с целью получения биологических и лекарственных веществ», грант № 98−8-3.1 -99.

Цель работы. Синтез 1-адамантанкарбоксимидоилхлоридов, содержащих у атома азота фенильные группы с электронодонорными и электроноакцепторными заместителями, и изучение их свойств. Разработка технологически доступных способов получения и синтез адаман-тилсодержащих ]Ч-замещенных амидинов на основе реакций имидоил-хлоридов с аммиаком и аминами. Изучение их физико-химических свойств и оценка медико-биологической активности.

Научная новизна. В итоге выполненных исследований получены новые научные результаты:

Охарактеризованы впервые синтезированные адамантилсодер-жащие имидоилхлориды, различающиеся природой арильных заместителей в иминогруппе.

Выявлены некоторые закономерности и особенности реакций имидоилхлоридов с аммиаком и аминами, приводящих к синтезу ада-мантилсодержащих амидинов:

— реакции имидоилхлоридов с водным раствором аммиака протекают с высокой селективностью и приводят к образованию ожидаемых амидинов с высоким выходом;

— все синтезированные адаман гилсодержащие амидины являются менее основными соединениями по сравнению с триэтиламином, и это дает возможность синтезировать свободные амидины в присутствии акцептора хлористого водорода триэтиламина.

Охарактеризованы впервые синтезированные адамантилсодер-жащие амидины, различающиеся между собой количеством и природой заместителей у атомов азота.

Методом внеэкспериментального скрининга установлено, что синтезированные амидины обладают различной медико-биологической активностью и их следует рассматривать как потенциальные лекарственные вещества.

Практическая ценность. Разработаны эффективные способы получения Ы-арил-1 -адамантанкарбоксимидоилхлоридов, различающихся химической природой заместителей в иминогруппе, и изучены их свойства. Разработаны удобные методы получения адамантилсо-держащих Ы2-монозамещенных, Ы^Ы^-дизамещенных, N^N^N2-тризамещенных амидинов и бисамидинов. Синтезированные адаман-тилсодержащие амидины представляют научный и практический интерес как промежуточные соединения в органическом синтезе и биологически активные вещества.

Апробация работы. Основные результаты работы обсуждались на международной конференции «Alkane Activation and Cage Compounds Chemistry («CAGE'98») (Киев, 1998 г.), VI Международной конференции «Наукоемкие химические технологии» (г. Москва, 1999 г.), IV межвузовской конференции студентов и молодых ученых Волгограда и Волгоградской области (1998 г.), 35, 36, 37 межвузовских научно-практических конференциях Во лгГТУ (Волгоград, 1998, 1999, 2000 г.).

Публикация результатов. По теме диссертации опубликована одна статья в Журнале общей химии, две статьи в сборнике научных трудов ВолгГТУ, тезисы трех научных докладов.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 146 страницах машинописного текста, содержит 30 таблиц, проиллюстрирована 10 рисунками, состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы, включающего 80 наименований и двух приложений.

выводы.

1. Синтезирован ряд 1-адамантанкарбоксимидоилхлоридов, содержащих различные арильные заместители в иминогруппе, и изучены их свойства. Разработаны технологически доступные способы получения и синтезированы адамантилсодержащие Ы-замещённые амидины на основе реакций имидоилхлоридов с аммиаком, первичными и вторичными аминамиохарактеризованы свойства названных соединений.

2. Методом дериватографии получена количественная характеристика термической стабильности синтезированных адамантилсодержащих имидоилхлоридов. Температуры начала их разложения находятся в интервале температур от 120 до 290 °C, и свидетельствуют о том, что эти соединения являются более термически стабильными по сравнению с аналогами алифатического и ароматического рядов.

3. Показано, что адамантилсодержащие имидоилхлориды вступают в реакцию с хлористым водородом. Установлено, что основные свойства имидоилхлоридов проявляются, несмотря на акцепторное влияние атома хлораони в значительной степени определяются положительным индуктивным эффектом адамантильной группы и эффектом заместителей, находящихся в иминогруппе.

4. Все синтезированные адамантилсодержащие амидины являются менее основными соединениями, чем триэтиламин. Это позволило использовать последний в качестве акцептора хлористого водорода при проведении реакций и синтезировать свободные амидины.

5. На основе электронного скрининга установлено, что синтезированные амидины и бисамидины обладают.

1. Patai S. The chemistry of Amidines and Imidates. — London. Interscience. -1975. — 677 p.

2. Общая органическая химия: Пер. с англ./ Под ред. А .Я. Черняка и др. — М. -Химия, 1982. — Т. 3. 736 с.

3. Ulrich Н. The Chemistry of Imidoyl Halides. — New York, 1968. Chapter 3,-P. 55−112.

4. Ingold С. K. Structure and Mechanism in Organic Chimestry. London: Bell, 1953.-P. 604−610.

5. Smith P. A. In «Open Chain Nitrogen Compounds». New York: Benjamin, 1965. — Vol. I, chapter 7. — P. 327−336.

6. Общая органическая химия: Пер. с англ./ Под ред. А. Я. Черняка и др. — М.: Химия, 1982. — Т. 4. — 728 с.

7. Pinner A. Ymidoather und thre Derivate. — Berlin: Oppenheim, 1892. — 303 p.

8. Елфимова C.H., Шишкин B.E. Некоторые особенности взаимодействия фосфорилированных нитрилов с хлористым водородом.// Химия и технология элементоорганичнских полимеров. — Волгоград, 1984.-С. 159−164.

9. Зильберман Е. Н. Рекции нитрилов. — М.: Химия, 1972. — 488 с.

10. Органические реакции. Пер. с англ./ Под ред. Луценко И. Ф. -М., Мир, 1967. — Том 14. — 532 с.

11. Ulrich Н. In «Cycloaddition Reactions of Heterocumulene». New York: Academic, 1967. — Chapter 4. — P. 122−219.

12. Rabinovitz M. In «The Chemistry of the Cyano Group» ./ Ed. Z. Rappoport. New York: Intersciense, 1970. — Chapter 7. — P. 307−840.

13. Но Б. И., Шишкин Е. В., Ислеим Х. И., Шишкин В. Е. Синтез новых структур адамантилсодержащих имидоилхлоридов // Химия и технология элементоорганических мономеров и полимерных материалов: сборник научных трудов. — Волгоград, 1999. -С13−16.

14. Ислеим Х. И. Синтез новых структур адамантилсодержащих имидоилхлоридов // IV межвузовская конференция студентов и молодых ученых Волгограда и Волгоградской области: тезисы докладов. -Волгоград, 1998. -С28−29.

15. Но Б. И., Шишкин Е. В., Ислеим Х. И., Тханком П., Шишкин В. Е. Синтез N-фенил-1 -адамантанкарбоксимидатов // ЖорХ.-1998. -Т. 34. -Вып. 12. -С. 1866−1867.

16. No B.I., Shishkin E.V., Isleim Kh.I., Anischenko O.V., Shishkin V.E. On The Interaction of Imidoyl Chlorides Containing Adamantane with molecular and ionic O-nucleophiles // Alkane Activation And Cage Compounds Chemistry: Abstracts of International Conference.

— Kiyv. -1998. -B15.

17. Но Б. И., Шишкин E.B., Ислеим Х. И. и др. Получение и изучение свойств имидоилхлоридов — производных адамантана // Химия и технология элементоорганических мономеров и полимерных материалов: сборник научных трудов. — Волгоград. -1997. -С.8−13.

18. Кукушкин Ю. М., Александрова Е. А., Пахомова Т. Б. Превращение ацетонитрила в амидин в комплексе платины (IV) // ЖОХ. -1994. -Т.64. -Вып. 1. -С.151−152.

19. Удобный путь синтеза солей амидина / Wang Qian, Shi Donghui, Fang Fang // Chem. Reagents. -1993. -15. -№ 6. -C.376.

20. Facile Synthesis of amidines via the intermolecular reductive coupling of nitriles with nitro compounds induced by samarium iodide / Zhou Longhu, Zhang Yongmin // J. Chem. Res. Synop. -1998. -№ 9. -C.596−597.

21. Synthesis of some very bulky N, N'-disubstituted amidines and initial studies of their coordination Chemistry / Boere Rene T., Klassen Vicki, Wolmershauser Gotthelf // J. Chem. Soc. Dalton Trans. -1998. -№ 24. -P.4147−4154.

22. Synthesis and characterization of a new class of chelating bis (amidinate) ligands / Whitener Glenn D., Hagadorn John R., Arnold John// J. Chem. Soc. Dalton Trans. -1999. -№ 8. P. 1249−1255.

23. The proton affinities and proton transfer in imine, amidine and gua-nidine series / Peeters D., Leroy G. // J. Mol. Struct. -1997. -416, № 1−3. -P.21−32.

24. Amidines. Influence of substitution at the amino nitrogen atom on the sensitivity to substitution at the imino nitrogen atom. pkA values of N-methyl-N'-phenyl-formamidines in water-ethanol solutions / Oszc-zapowicz Janusz, Kuminska Mariola // J. Chem. Soc. Perkin Trans. -1994.-№ 1.-P. 103−107.

25. Etude par FT-ICR de la basicite en phase gazeuse de composes comportant la fonction amidine. Effects de substituant: [Rapp.] 9es Journees fr. Spectrom masse. Matz, 22−24 sept., 1992 / Raczynska E.D., Maria P.C., Gal J.F. //Analusis. -1992. -20, № 7. -P. 265.

26. Швехгеймер Г. A., Кузмичева JI. К. Синтез и некоторые превращения гидрохлоридов иминоэфиров 1-адмантанкарбоновой кислоты.// Химия и перспективы применения углеводов ряда адамантана и родственных соединений: Тез. Укр. респ. конф. — Киев, 1974. — С. 71.

27. Кузмичева JI.K. Синтез гетероциклических соединений, содержащих адамантильный радикал: Дис.. к.х.н. -М., 1975. — 129 с.

28. Швехгеймер Г. А., Кузьмичева Л. К., Новиков С. С. Конденсация гидрохлорида метилового иминоэфира 1 -адамантанкарбоновой кислоты с этилендиамином, ортофенилендиамином, ортоаминофенолом и этаноламином. // Известия АН СССР. Серия: химическая. -1974. -№ 1.-С. 144−148.

29. Швехгеймер Г. А., Кузмичёва JI.K. Химия гетероциклических соединений. 1975. № 1. — С. 32−34.

30. Ислеим Х. И. Синтез и реакции N-замещенных имидоилхлори-дов, содержащих адамантильную группу: Дис.. к.х.н. -Волгоград. -1999. -140 с.

31. Но Б. И., Шишкин Е. В., Ислеим Х. И., Волобоев С. Н., Шишкин В. Е. Имидоилирование аминов 1 -адамантанкарбоксимидоил-хлоридами // ЖорХ. -1998. -Т. 34. -Вып. 1. -С. 143−144.

32. Polymerisate von ethylenisch ungesattigten Amidinen und ihre Verwendung in klebstoffen: Заявка 19 720 345, Германия, МПК6 С 09 3133/26 / Baumstark R., Wildburg G.- BASF AG. -№ 19 720 345.0- за-явл. 15.5.97- опубл. 14.12.97.

33. Amidoximes and their prodrugs / Rehse Klaus, Brehme Franziska // Arch. Pharm. -1998. -331, № 12. -P. 375−379.

34. Substituted amidines having high binding to the sigma receptor and the ase thereof: Пат. 5 552 443 США, МПК6 A 61 К 31/155 / Keana John F. W., Weber EckardOregon Health Sciences UniversityThe University Of Oregon. -№ 183 507- Заявл. 18.1.94- Опубл. 3.9.96- НПК 514/631.

35. Amidrazones and their use as insecticidal and acaricidal agents: Пат. 5 693 860 США, МПК6 С 07 С 251/72 / Furch Joseph Augustus, Kuhn David George, Hunt David AllenAmerican Cyanamid Co. -№ 430 631- Заявл. 28.4.95- Опубл. 2.12.97- НПК 264−226.

36. Rearrangement and cyclo-a-elimination of N-substituted amidines using (diacetoxylido)benzene / Ramsden Christopher A., Rose Helen L. // J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1. -1995. -№ 6. -P. 615−617.

37. AMI study of the reaction paths of formamidine / Kaushik R., Ras-togi R.C., Ray N.K. // J. Indian Chem. Soc. -1993. -70, № 4−5. -P. 289 293.

38. P. M. Henry and G. L. Lange. In «The Chemistry of Doubl-bonded Functional Groups» ./ Ed. S. Patai. New York: Interscience, 1977. -Suppl. A, part 2, chapter 11. — P. 1067−1082.

39. Pinner A., Klein F. Unwandlund des Nitrile in Imide. Ber., 1877. -№ 10. -P. 1889−1897.

40. Pinner A. Veber Die Unwandlund des Nitrile in Imide. Ber., 1890. -№ 23.-P. 2617- 2919.

41. Smith P. A. S. In «Open Chain Nitrogen Compounds». New York: Benjamin, — 1965. Vol. I, chapter 4. — P. 137−208.

42. Зильберман E.H., Ивчер T.C. Кондуктометрические исследования взаимодействия некоторых нитрилов с хлористым водородом // ЖОХ.-1961. — Т. 31. Вып. 9. — С. 2037;2039.

43. Изучение защитного действия соединений ряда адамантана при экспериментальном бешенстве и клещевом энцефалите./ Минаева Н. П. Вотяков В. Н. Зубович И. К. и др.// Перспективы развития химии каркасных соединений и их применение в отраслях промышленности: Сб. тез. докл. науч. конф. — Волгоград, 1982. — С. 156.

44. Вотяков В. И., Ерохина И. Р. К механизму взаимодействия каркасных соединений (амантадина, ремантадина, деитифорина) с ин-тактивными и инфицированными не классическими вирусными агентами клетками in-vitro.// Перспективы развития химии каркасных соединений и их применение в народном хозяйстве: Сб. тез. докл. науч. конф. -Куйбышев, 1989. — С. 15.

45. Биологическая активность производных аминадамантана/ Морозов И. С. Пятин Б.М. Ефимова Л. П. и др.// Перспективы развития химии каркасных соединений и их применение в народном хозяйстве: Сб. тез. докл. науч. конф. — Куйбышев, 1989. — С. 175.

46. Машковский М. Д. Лекарственные средства. В 2 ч. — 12-е изд., перераб. и доп. — М: Медицина, 1993. — 688 с.

47. Дроздов Н. С., Бехли А. Ф. О реакции иминоэфиров с аммиаком и первичными аминами.// ЖОХ. 1944. — Т. 14, вып. 2. — С. 280−290.

48. Применение каркасных соединений для конструирования макро-молекулярных терапевтических средств против вируса СПИД./ Сербии А. В. Букринская А. Г. Богдан О. П. и др.//Перспективы развития химии каркасных соединений и их практического применения: Сб. тез. докл. науч. конф. — Волгоград, 1992. — С. 147.

49. Synthesis of Pyrrole Derivatives Using Tioimidates/ Yokoyama Masataka, Menio Yusuhiro, Wei He, Togo Hideo// Bull. Chem. Soc. Japan. — 1995. — 68, № 9. — P. 2735−2738.

50. Савелова B.A., Попов А. Ф. Нуклеофильные реакции имидоилга-логенидов. Кинетика, реакционная способность, механизмы // ЖорХ. -1999. -Т. 35. -Вып.6. -С. 821−852.

51. Синтез и биологическая активность производных адамантана. V. Вирусингибирующее действие ариламидов адамантанкарбоновых кислот / Дашшенко Г. И., Вотяков В. И., Андреева О. Т., Шамихина М. Н. // Хим.-фармацевт, журнал. — 1976. -10, № 7. -С.60−62.

52. Wolinski Jerzy, Kordonowska Bozenna, Plachta Dariusz. Poszuki-wanie zwiazkow antycholinergicznych. Synteza niektorych pochadnych adamantanu//Acta pol. Pharm. -1977. -№ 1. -P. 17−22.

53. Синтез и биологическая активность производных адамантана. III. Вирусингибирующее действие производных 1 -(4-аминофенил)-адамантана / Даниленко Г. И., Вотяков В. И., Андреева О. Т., Шамихина М. Н. // Хим.-фармацевт, журнал. -1976. -№ 5. -С.49−52.

54. A.c. 1 120 003 СССР, Способ получения адамантилуксусных кислот./ Моисеев И. К., Стулин Н. В., Юдашкин A.B., Бирзниекс К. А., Замах В. П., Радченко С. С., Хардин А. П. — 1984. — 2 с.

55. Волобоев С. Н. Способ получения 1-оксиадамантана.// IV Межвузовская конференция студентов и молодых ученых Волгоградской области: Тез. докл. — Волгоград, 1998. — С. 58.

56. Бутенко JI.H., Новаков И. А., Орлинсон Б. С. Синтез 1-адамантанкарбоновой кислоты в присутствии азот содержащих добавок // Химия и технология элементоорганических мономеров и полимерных материалов: Межвуз. сб. науч. тр./ ВолгГТУ. — Волгоград, 1995. — С. 70−73.

57. Окислительное карбоксилирование адамантана в присутствии азот содержащих добавок./ Бутенко JI.H., Новаков И. А., Орлинсон Б. С. Морозова И. ЮЛ Перспективы развития и практического применения каркасных соединений: Сб. тез. докл. VII Научно-практической конференции стран СНГ./ ВолгГТУ. — Волгоград, 1995.-С. 155−156.

58. Окисление адамантана и его производных в присутствии ряда органических добавок./ Новаков И. А., Бутенко JI.H., Орлинсон Б. С., Морозова И.Ю.//Перспективы развития и практического применения каркасных соединений: Сб. тез. докл. VII Научно-практической конференции стран СНГ./ ВолгГТУ. — Волгоград, 1995. — С. 139−140.

59. A.c. 483 393 СССР, МКИ С07 С61/12. Способ получения адамантилуксусных кислот./ Бутенко JI.H., Хардин А. П., Шрейберт А. И. -1976.-2 с.

60. Вороненков В. В., Рахимов А. И. Синтез пара-адамантилбензойной кислоты одноэлектронным окислением пара-адамантилтолуола./ Перспективы развития химии каркасных соединений и их применение в отраслях промышленности: Сб. тез. докл. Всесоюзной научной конференции. — Киев, 1986. — С. 103.

61. Степанов Ф. Н., Диколенко Г. И., Диколенко Е. И. Адамантан и его производные. Реакции замещения в ариладамантанах.// ЖОрХ. -1966. — Т. — 2, вып. 4. — С. 640−643.

62. A.c. 448 172 СССР, МКИ С07 С103/30. Способ получения N-замещенных ариламидов адамантанкарбоновой кислоты./ Но Б. И., Попов Ю. В., Шмелева Л. Г., Новиков С. С. — 1975. — 2 с.

63. Исследование в области кислородсодержащих производных ада-мантана./ Но Б. И., Попов Ю. В., Шмелева Л. Г., Новиков С.С.// Химия и технология элементоорганических мономеров и полимерных материалов: Вып. 1−2. — Казань, 1972. — С. 71−75.

64. Пат. 4 053 509 США, МКИ 260/557R, С 07 С 37/737. Substituted aryl and aralkyl amides./ Symchwicz Samson, Faro Hans-Peter. — 1977. -2 c.

65. Производные адамантана. IV. Синтез и противовирусная активность некоторых адамантилсодержащих амидов / Плахотник В. М., Ковтун В. Ю., Леонтьева H.A. и др. // Хим.-фармацевт, журнал. -1982. -№ 9. -С. 1060−1063.

66. A.c. СССР, МКИ С07 С103/19. Способ получения амидов адамантанкарбоновой кислоты / Хардин А. П., Новаков И. А., Орлинсон Б.С.идр. -1984.

67. Synteza pochodnych kwasu 1-adamantanokarboksylowego / Lempke Tadeusz, Cessak Miroslaw//Acta pol. Pharm. -1986. -№ 6. -P.637−638.

68. Sasaki Tadashi, Eguchi Shoji, Torn Takeshi. Synthesis of adaman-tane derivatives. II. Preparation of some derivatives from adamantylacetic acid//Bull. Chem. Soc. Japan. -1968. -41, № 1. -P. 238−240.

69. Химический энциклопедический словарь. — M.: Советская энциклопедия, 1983. — 790 с.

70. Райхард X. Растворители в органической химии. — М.: Химия, 1973. -152 с.

71. Вейганд-Хильгетаг. Методы эксперимента в органической химии. — М.: Химия, 1968. — 364 с.

72. Джонсон К. Численные методы в химии. — М.: Мир, 1983. — 503 с.

73. Органикум: Практикум по органической химии: Пер. с нем./ Под ред. Шведкина К. — М.: Мир, 1992. — Т. 1, 2.

74. Мерк C.B. Реактивы. Диагностика. Химикаты. — М.: Химия, 1993.-1596 с.

75. Aldrich Catalog Yanelbook in Chemical. — 1988. — 2212 p.

76. Берлин А. Я. Техника лабораторной работы в органической химии. -М.: Химия, 1973. — 368с.

77. Шагидуллин P.P., Чернова А. В., Виноградова B.C., Мухаметов Ф. С. Атлас ИК-спектров фосфорорганических соединений. — М.: Наука, 1984.-336 с.

78. Браун Д., Флойд А., Сеинзбери М. Спектроскопия органических веществ. Пер. с англ. -М.: Мир, 1992. — 300 с.

79. Сильверстейн Р., Басслер Г., Моррил Т. Спектрометрическая идентификация органических соединений: Пер. с англ./ Под ред. Мальцева А. А. — М.: Мир, 1977. — 590 с.

80. Сайке П. Механизмы реакций в органической химии: Пер. с англ./ Под ред. Варшавского Я. М. — М.: Химия, 1977. — 319 с.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

На основании сведений, приведенных в литературном обзоре, следует сделать следующие выводы. Имидоилхлориды могут быть синтезированы на основе доступного сырья промышленного производства. Для их получения существует достаточна несложная, но эффективная технология: типовое оборудование, невысокая температура, атмосферное давление, отсутствие необходимости в катализе, необратимость реакции, высокая селективность процесса при полной конверсии сырья.

Наиболее важными реакциями имидоилхлоридов являются взаимодействия с нуклеофильными соединениями, приводящие к образованию различных классов производных имидовых кислот, в том числе амидинов. В то же время сведения о получении адамантилсодержащих амидинов из имидоилхлоридов в литературе практически отсутствуют.

Поэтому, именно имидоилхлориды были выбраны в качестве исходных соединений для осуществления исследований в области производных адамантана и имидовых кислот. В настоящей работе адамантилсодержащие имидоилхлориды и амидины являются объектами и целью исследования.

2. СИНТЕЗ И СВОЙСТВА АДАМАНТИЛСОДЕРЖАЩИХ К-ЗАМЕЩЕННЫХ ИМИДОИЛХЛОРИДОВ.

Развитие синтетических методов получения производных ада-мантана и имидовых кислот, имеющих важное научное и практическое значение, является актуальной задачей в химии адамантана. Ключевыми компонентами в разработке способов получения таких соединений являются адамантилсодержащие Ы-замещенные имидо-илхлориды.

Реакции М-замещенных имидоилхлоридов с нуклеофильными соединениями являются наиболее эффективными методами получения различных классов соединений, в том числе амидинов [50].

Поэтому, в данном разделе нами решались следующие задачи: синтез расширенного ассортимента адамантилсодержащих имидоилхлоридов, различающихся химической природой И-заместителей, а также положением адамантильной группы в молекуле, оптимизация процессов получения имидоилхлоридов, изучение свойств синтезированных соединений.

Как известно из литературных источников [2,3,6], имидоил-хлориды образуются при взаимодействии вторичных амидов карбо-новых кислот с различными хлорирующими агентами (пентахлорид фосфора, тионилхлорид и др.). В то же время известно [3,6], что имидоилхлориды с алкильными заместителями являются термически нестабильными соединениями и легко разлагаются с образованием соответствующих нитрилов и алкилхлоридов.

В связи с этим объектом наших исследований являются Ы-арилзамещенные адамантилсодержащие имидоилхлориды.

2.1. Поиск оптимальных условий образования и синтез №амещениых адамантилсодержащих им и дои л хлоридов.

Наиболее удобный способ получения имидоилхлоридов состоит в нагревании вторичных амидов карбоновых кислот с подходящими хлорирующими агентами (пентахлорид фосфора, тионил-хлорид, фосген) в растворителе (эфир, бензол, толуол) или в его отсутствие [2].

Синтез имидоилхлоридов осуществлен по следующей схеме:

Х = отсутствует- ' сн3 сн3.

Реакция, приводящая к образованию адамантилсодержащих имидоилхлоридов и заключающаяся во взаимодействии М-фенил-амидов адамантилсодержащих карбоновых кислот с хлорангидридами неорганических кислот, впервые была осуществлена на кафедре ТОНС ВолгГТУ. До начала наших исследований было получено три имидоилхлорида: N-фенил-1 -адамантанкарбокс-имидоилхлорид (I), N-фенил-! -адамантилацетимидоилхлорид (VIII) и М-фенил-4-(1-адамантилбензимидоилхлорид (IX), содержащие в иминогруппе фенил ьный заместитель и отличающиеся положением адамантильной группы относительно реакционного центра молекулы имидоилхлорида — атома углерода:

С1.

С1 Гу^.

NPh.

NPh.

NPh I.

VIII.

IX.

В нашей работе мы использовали как вновь синтезированные имидоилхлориды, так и ранее описанные соединения I, VIII и IX.

Первый этап работы заключался в расширении ассортимента адамантилсодержащих имидоилхлоридов, разработке методов получения этих соединений, изучении влияния строения молекул с различными арильными заместителями в иминогруппе на скорость образования имидоилхлоридов и их физико-химические свойства.

С целью разработки наиболее эффективных методов получения новых и известных адамантилсодержащих имидоилхлоридов, в качестве хлорирующего агента в реакциях вторичных амидов мы использовали наиболее доступный пентахлорид фосфора. При этом уделяли внимание выбору мольного соотношения реагентов, температуры реакции и целесообразности проведения процесса с применением растворителя или без него.

Синтез имидоилхлоридов можно проводить при стехиометри-ческом соотношении реагентов либо в избытке одного из них. Экспериментально было установлено, что проведение синтеза при эквимольном соотношении реагентов или в избытке амида нежелательно, так как в первом случае 100%-ная конверсия амида не достигается, и очистка продукта от примесей непрореагировавшего и избыточного амида довольно затруднительна и сопряжена с потерями целевого соединения.

Важным преимуществом нашего метода является достижение полной конверсии вторичного амида, обеспеченное применением 5-Я0% мольного избытка пентахлорида фосфора, который легко отделяется от продукта.

Синтез ТГ-(2-метилфенил)-1 -адамантанкарбоксимидоилхлорида (II) целесообразно осуществлять в отсутствии растворителя при нагревании смеси двух твердых измельченных исходных реагентов. Реакция начинается при температуре 60−70°С. В ходе реакции происходит «намокание» реакционной массы, так как в реакторе образуется жидкий оксихлорид фосфора, который растворяет образующийся имидоилхлорид. Для интенсификации процесса реакцию проводили при температуре 107 °C — температуре кипения оксихло-рида фосфора. В процессе нагревания реакционной массы наблюдается интенсивное выделение хлористого водорода. Прекращение его выделения свидетельствует о завершении реакции. Хлорирование завершается через 25−30 минут. По окончании реакции избыточный пентахлорид фосфора отделяется от жидкой реакционной массы фильтрованием. Оксихлорид фосфора удаляется отгонкой под небольшим разряжением. При охлаждении имидоилхлорид (II) кристаллизуется. Продукт образуется с количественным выходом и высокой степени чистоты, и не требует специальной очистки для использования в химических превращениях.

По этому способу с количественными выходами были получены следующие имидоилхлориды: N-(3 -метилфенил) — 1-адамантанкарбоксимидоилхлорид (III), М-(4-метилфенил) — 1-адамантан-карбоксимидоилхлорид (IV) и 1Ч-(1-нафтил) — 1-адамантан-карбоксимидоилхлорид (VII).

Образование имидоилхлоридов с нитрофенильными группами — М-(З-нитрофенил) — 1-адамантанкарбоксимидоилхлорида (V) и Ы-(4-нитрофенил) — 1 -адамантанкарбоксимидоилхлорида (VI) протекает медленнее в указанных условиях. Реакция начинается при более высокой температуре, чем в случае с имидоилхлоридами (П-1У и VII). При температуре кипения оксихлорида фосфора наблюдается менее интенсивное выделение хлористого водорода, реакция проходит в течение более длительного периода времени (60−70 минут). Различие в реакционной способности имидоилхлоридов можно объяснить различием природы Ы-заместителей в молекуле исходного амида. ынаг г.

РС15.

ОН.

— РОС13—НС1.

КАг.

Г А7 а.

Реакционным центром в молекуле амида является атом кислорода.

Введение

в молекулу амида электроноакцепторных заместителей, таких как нитрофенильные группы, снижает величину отрицательного заряда на атоме кислорода, что приводит к снижению скорости образования таких имидоилхлоридов по сравнению с имидо-илхлоридом (II).

Введение

в молекулу амида электронодонорных толильных заместителей, напротив, повышает величину отрицательного заряда на атоме кислорода, что приводит к увеличению скорости хлорирования таких амидов.

Ы-арил-1 -адамантанкарбоксимидоилхлориды (1-УП) образуются с количественными выходами и с высокой степенью чистоты. Поэтому их можно использовать в дальнейших превращениях без очистки. Очистка имидоилхлоридов заключается в вакуумной перегонке или перекристаллизации из безводного бензола или толуола.

Имидоилхлориды (II-VII) представляют собой кристаллические вещества, физико-химические свойства и данные элементного анализа представлены в таблице 2.1.

В ИК-спектре (рис. 2.1) ]Ч-(2-метилфенил)-1 -адамантан-карбоксимидоилхлорида (II) имеются полосы поглощения валентных колебаний связей С=Ы и С-С1 в области 1692 и 796 см" 1, адаман-тильный заместитель представлен в спектре 5 (ССН) колебаниями в области 1344 и 1112 см" 1, скелетными колебаниями в области 984 см" 1 и 8 (ССС) колебаниями в области 752 см" 1. Полосы поглощения ароматического кольца присутствуют в области 1600 и 1500 см" 1-валентные колебания связей С=С. В ИК-спектре отсутствуют характерные полосы поглощения связей С=0 в области 1640 см" 1 и И-Н в области 3280 см'1, имеющиеся в спектре исходного Ы-(2-метил-фенил)амида 1-адамантанкарбоновой кислоты.

Данные ИК-спектров имидоилхлоридов приведены в таблице.

2.2.