Взаимодействие 2-ариламинометилимидазолинов с электрофильными реагентами тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

заседании специализированного Совета К 053.29.02 по химическим наукам Казанского государственного университета им. В.И.Ульянова-Ленина ( г. Казань, ул. Ленина, 18, НИХИ им. А.М.Бутлерова, Бутлеровская аудитория).

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке университета.

Отзывы на автореферат просим присылать по адресу:

420008, г. Казань, ул.Ленина, 18, КГУ, Научная часть.

Автореферат разослан 1994 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета кандидат химических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Важнейшая роль А -имидазолинов и имидазоли-ниевых ионов в фундаментальных процессах жизнедеятельности, а также многочисленные практически полезные свойства имидазолинов стимулируют постоянное пристальное- внимание исследователей к этому типу соединений. К настоящему времени накоплен значительный экспериментальный материал по химии 2-алкил- и 2-арилимидазолинов, а также имидазолинов, содержащих в а-положении алкильного заместителя при С2 цикла электроноакцепторные заместители. В то же время химическое поведение имидазолинов, содержащих в алкильном или арильном заместителе при мезоуглероде цикла аминогруппу практически не изучалось.

Между тем, сочетание в одной молекуле таких пространственно сближенных нуклеофильных фрагментов, как имидазолиновый цикл и аминогруппа, наличие C=N связи, электрофильного мезоуглеродного атома цикла, также возможность участия в химических процессах таутомерной 2-метиленимидазолидиновой формы должны закономерно отражаться в своеобразии химических свойств 2-ариламинометилими-дазолинов, может быть плодотворно использовано для получения моно- и бициклических соединений, в поиске новых практически полезных соединений.

В связи с этим систематические исследования в области химии 2-ариламинометил- и 2-(2-аминофенил)имидазолинов: разработка методов синтеза, изучение особенностей химического поведения - являются актуальными.

Целью настоящей работы являлось:

1. Разработка удобных методов получения 2-ариламинометилимидазо-линов (ААМИ) и 2-(2-аминофенил)имидазолина (2-АФИ).

2. Первичное изучение химического поведения ААМИ и 2-АФИ и простейших модельных имидазолинов в однотипных реакциях.

Научная новизна. Показано, что ААМИ и 2-АФИ могут быть получены непосредственно из соответствующих аминонитрилов взаимодействием последних с этилендиамином в присутствии Pgs5- ВпеРвые систематически исследовано химическое поведение ААМИ и 2-АФИ в реакциях с моно-и бисэлектрофилами. Установлено, что ААМИ моно-ащшфухггся и монотозилируются по более основному нуклеофильному центру - атому азота нмидазолинового цикла. Изомерные ААМИ, аци-51ированные по а-аминогруппе, могут быть получены из N-ацилирован-

них ариламиноацетошгарилов по методу Пиннера; аналогично синтезируются и 2-(и-ацил-М-арилашномегил)-<5ензимидазолы и -бензокса-золы. ААШ за ацилированием по имидазолиновому циклу могут ацили-роваться и по a-аминогруппе. Показано, что имидазолины обратимо присоединяют фенилизотиоцианат по атому азота имидазолинового цикла, а аддукты в зависимости от строения заместителя при С2 ге-тероцикла представляют собой биполярные ионы с протонированным арг-гибридизованным атомом азота или 1 -фенилтиокарбамоилимидазо-лины. Найдено, что имидазолины монокарбамоилируются по имидазолиновому циклу под действием аралкил- и арилизоцианатов. Возможно бис-арилкарбамоилирование 2-АФИ по имидазолиновому циклу ■ и по аминогруппе, тогда как при бис-арилкарбамоилировании ААМИ происходит неконтролируемый гидролиз с расщеплением имидазолинового цикла. Обнаружена не имеющая близких аналогий реакция 2-алкилими-дазолинов с 3 экв. арилизоциананата, приводящая к конденсированным бициклическим продуктам - гексагидро-1Н-имидазо-[1,2-с]пири-мидин-5,7-дионам. Показано, что ААМИ как 1,4-бинуклеофилы взаимодействуют с фосгеном, оксалилхлоридом, метилбромацетатом, диами-дофосфонитами и ызтидцихлорфосфонатом с образованием гидрированных конденсированных бициклических систем ряда имидазоИ,5-а]ими-дазола, имидазоИ ,2-а1пиразина и имидазоИ ,2-с 1-1,3,2-диазафосфо-ла. В реакции 2-АФИ с тетраэтилдиамидофенилфосфонитом образуется трициклическое конденсированное фосфазосоединение с Р-Н связью. Обнаружено, что активированные алкены и альдегиды с имидазолинами, содержащими в своом составе фрагмент a-CHg-C^, взаимодействуют по разному - в первом случае происходит присоединение к атому азота цикла, а во втором - внедрение по a-C-Н связи с образованием p-гидроксиимидазолинов. Показано, что 1-[Г,2'-да(карбме токси)-этил]-2-фениламинометилимидазолин при нагревании циклизуется в 5-карбметоксиметил-7-фенил-гексагидроимидазо[1,2-а1пиразин-6-он.

Практическая значимость состоит в разработке удобных методов синтеза имидазолинов, содержащих аминогруппу в углеводородном или арильном заместителе при С2 имидазолинового цикла, различным об-, разом моно- и диацилированных ААМИ, а также ацилированных по a-аминогруппе 2-ариламинометилбензимидазолов и -бензоксазолов, монотозилированных, фенилтиокарбамоилированных, аралкил- и арил-карбамоилйрованных ААШ и их a-N-ацилпроизводных, бис-арилкарба-моилированных производных 2-АФИ. На основе реакций ААМИ и 2-АФИ с бисэлектрофилами разработан подход к получению ряда конденсированных пяти и шостичленных азот- и фосфорсодержащих би- и трицик-

лических систем, труднодоступных иными методами. Выявлены представители а-Ы-бензоилированных ААМИ и -бензимидазолов, обладающие высокой антивирусной активностью в отношении вируса гриппа ^ при низкой токсичности.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы были доложены и обсуждены на итоговых научных конференциях ИОФХ им.А.Е.Ар-бузова КНЦ РАН (г.Казань 1991-1993 гг.), на 18 конференции Но химии и технологии органических соединений серы (г.Казань 1992 г.), на 8 международной конференции молодых ученых по органической и биоорганической химии (Рига 1991 г.).

Публикации. По теме диссертации имеется Б публикаций, в том числе 3 статьи в центральных научных журналах, тезисы 2 докладов.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 198 страницах машинописного текста, включает 28 таблиц и 19 рисунков. Работа состоит из введения, 3 глав, выводов и библиографии, включающей 220 ссылок. В первой главе представлен обзор литературы то строению и химическим свойствам имидазолинов. Последующие главы посвящены обсуждению собственных результатов и описанию экспериментов.

1. Синтез 2-ариламинометалимидазолинов и 2-(2-аминофенил)имидазолина

Описанные в литературе способы: взаимодействие гидрохлорида 2-хлорметилимидазолина с ариламинами, ариламиноацетонитрилов с солями этилендиамина или гидрохлоридов иминоэфиров а-аминоуксус-ных кислот для получения ААМИ в виде оснований малопригодны и не позволяют синтезировать ААМИ в количествах, необходимых для масштабных исследований.

В то же время, судя по патентным данным, некоторые 2-алкил- и 2-арилимидазолины могут быть получены из соответствующих нитрилов • с этилендиамином в присутствии пятисернистого фосфора. Мы показали, что этот малораспространенный прием может быть успешно перенесен и на получение функционально замещенных имидазолинов. Разработан удобный препаративный метод получения ААМИ-1 и 2-АФИ 2, ограниченный лишь доступностью исходных нитрилов.

агшсн2СН + н21К/чНН2 СР^]>- ^ ^-СН2ШАг Аг = РЬ, 4-СНзС6Н4, 4-С1С6Н4

Установлена высокая чувствительность данной реакции к стери-ч»-ским аффектам в аминонитрилах.

Исследование химических свойств 2-ариламинометилимидазолиноЕ и 2-(2-аминофенил)имидазолина

2.1. Взаимодействие 2-ариламинометилимидазолинов и 2-(2-аминофенил)имидазолина с моноэлектрофилами

Нами показано, что ААМИ заведомо Оензоилированные по а-амино-груше 3 могут быть получены из бензоилированных ариламиноа'цето-нитрилов 4, превращением последних по Пиннеру в гидрохлориды ими-ноэфиров 5, с дальнейшей обработкой этилендиамином и щелочью. Со-вершеннно аналогично получаются а-Ы-бензоилированные бензишдазо-лы и бензоксазолы.

Обнаружено, что ААМИ 1 могут региоселективно моноацилироваться под действием хлорангидридов ароматических карбоновых кислот в присутствии Е^И, а также монотозилироваться толуолсульфохлорвдом в тех же условиях. При этом образуются региоизомеры 7, существенно отличающиеся по своим физико-химическим и спектральным характеристикам от изомеров 3, полученных из бензоилированных арилами-ноацетонитрилов^4. Это дает основание полагать, что моноацилиро-вание и монотозилирование ААМИ происходит по имидазолиновому циклу. м

Спектральный анализ полученных продуктов (наиболее информативной для определения положения ацилирования оказалась УФ спектроскопия) подтвердил вывод о моноацшшровании ААМИ по атому азота гетероцикла.

Следует отметить, что и монобензоюшрование 2-АФИ 2 осуществляется по имидазолиновому циклу.

Мы показали, что ААМИ легко дибензоилируются хлорангидридами ароматических карбоновых кислот. В связи с этим предстояло выяснить, происходит ли межмолекулярное Сензоилирование по а-аминогруппе второй молекулой бензоилхлсрида или осуществляется внутримолекулярная миграция бензоильной группы с атома азота гетероцикла на а-аминогруппу с послэдуицим ацилированием по имидазолиново-му циклу. Мы установили, что ААМИ монобензоилированные по а-ами-ногруппе 3 и по имидазол1Шовому циклу 7 не взаимопревращаются до 80-90 °С, в том числе и в присутствии Е^И. Вследствие этого возможно посгадийное введение различных ацильных заместителей к атомам азота имидазолинового цикла и а-а!яшогруппы.