автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.05, диссертация на тему:N-замещенные тетразолы, синтез, свойства, строение и применение

На правах рукописи

Р ( О Ом

ГАПОНЖ Павел Николаевич

Л"

ГЧ-ЗАМЕЩЕННЫЕ ТЕТРАЗОЛЫ, СИНТЕЗ, СВОЙСТВА, СТРОЕНИЕ II ПРИМЕНЕНИЕ

05.17 05 - Технология продуктов тонкого органического синтеза

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора химических наук

Санкт-Петербург 2000

Работа выполнена в НИИ физико-химических проблем Белгосуниверси-тета (г. Минск)

Научный консультант: доктор химических наук, профессор

ОСТРОВСКИЙ В.А.

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор

ШЕВЕЛЕВ С.А.

доктор химических наук, профессор КОЛДОБСКИЙ Г.И.

доктор химических наук, профессор ЗЕЛЕНИН К.Н.

Ведущая организация: Российский научный центр «Прикладная химия», Санкт-Петербург.

Защита состоится 19 декабря 2000 г. на заседании диссертационного совета Д 063.25.04 в Санкт-Петербургском государственном технологическом институте (техническом университете) по адресу: 198013, Санкт-Петербург, Московский пр., 26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета).

Отзывы и замечания в одном экземпляре, заверенные печатью организации, просим направлять на имя ученого секретаря.

Автореферат разослан ноября 2000)

Ученый секретарь диссертационного совета, канд. хим. Наук ¿хые- Н.Б. Соколова

Г262.2..0

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Возрастающий во всем мире интерес к N-замещенным тетразолам обусловлен, прежде всего, значительными успехами, достигнутыми в получении на основе 1-моно-, 1,5- и 2,5-дизамешенных тетра-золов целого ряда высокоэффективных лекарственных препаратов - антибиотиков цефалоспоринового ряда, гипохолестериновых, антигипертензивных и противовирусных средств, в том числе ингибиторов ферментов ВИЧ/СПИДа. Кроме того, различные N-замещенные тетразолы перспективны в качестве аналитических реагентов, радиопротекторов, гербицидов, компонентов смесевых то-плив, пиротехнических, взрывчатых и газогенерирующих составов, имеют исключительно важное значение в синтетической химии при получении различных классов соединений. С другой стороны, оригинальные свойства тетразоль-ного цикла, связанные с его частичной ароматичностью и достаточно высокой стабильностью при наличии четырех гетероатомов, в том числе "пиридинового" и "пиррольного" типов, экстремальными в ряду азолов физико-химическими характеристиками привлекают внимание к N-замещенным тетразолам как объектам фундаментальных исследований, направленных на выявление взаимосвязей в рамках общей проблемы "структура - реакционная способность - свойство" как в ряду самих тетразолов, так и в более глобальных рядах с участием азолов, азинов и других М-содержащих гетероциклов, имеющих важное значение в биохимии, фармакологии, промышленности и сельском хозяйстве. Однако всестороннему исследованию и широкому применению N-замешенных тетразолов препятствует их относительная труднодоступность. Большинство методов синтеза N-замещешшх тетразолов отличаются трудоемкостью, повышенной опасностью и относятся к процессам высокой технологической сложности. Общим недостатком существующих методов является протекание побочных реакций, снижающих селективность процессов, что требует дополнительных затрат на очистку получаемых продуктов. Естественно, что решение вопросов селективности является фундаментальной проблемой и связано с необходимостью глубокого изучения механизма и оптимальных условий проведения реакций, которое невозможно без понимания ряда свойств, электронного и геометрического строения исходных, промежуточных и целевых производных тетразола. Поэтому разработка новых более селективных и технологичных методов синтеза N-замещенных тетразолов, изучение свойств этих соединений, электронной, молекулярной и кристаллической структуры является актуальной проблемой.

Связь работы с крупными научными программами, темами. Диссертационная работа выполнялась в соответствии с темами фундаментально-поисковых НИР, проводимых в 1980-1990 гг. согласно Постановлениям Правительства СССР № 255 от 22.08.80 г. и № 328 от 05.10.85 г., темами, выполнявшимися в соответствии с Постановлением ГКНТ СССР и Минвуза БССР в рамках научного направления "Физико-химические основы материаловедения, разработка и исследование материалов для энергетических устройств новой техники" № 68 от 11.03.87 г. (№ госрегистрации 0186015445), а также тем, вхо-

дящих в Республиканские комплексные программы фундаментальных исследований на 1991-1995 гг. "Твердофазные реакции" и "Полимер" (утверждены Постановлением Президиума АН БССР № 50 от 31.05.90 г. № госрегастрации 19942192); темами, входящими в Государственную программу фундаментальных исследований на 1996-2000 гг. "Полимер", утвержденную Решением Кабинета Министров РБ № 05/520-57 от 06.04.95 г. и Постановлением Президиума АН Беларуси № 88 от 23.11.95 г. (№ госрегистрации 19962364). На заключительном этапе работа выполнялась также в соответствии с проектами, поддержанными Фондом фундаментальных исследований РБ (1993-94 гг., проект Ф48-197; 1995-97 гг., проект Ф36-153) и заданием, включенным в Республиканскую Межвузовскую программу фундаментальных исследований "Химия драгоценных металлов" (1996-2000 гг.).

Цель и задачи исследования. Цель заключалась в разработке эффективных и удобных как в препаративном, так и технологическом отношении методов получения М-замещешгых тетразолов различных типов, включая соли тет-разолия, на основе реакций гетероциклизации азотсодержащих субстратов и функционализации тетразольного кольца, установлению свойств и особенностей их электронного и геометрического строения, выяснению возможностей масштабирования разработанных методов и изысканию новых направлений практического использования полученных тетразолов.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие основные задачи фундаментального и прикладного характера:

- выявить основные закономерности и механизм взаимодействия элек-трофильных реагентов с атомами азота тетразольного цикла в неизученных ранее условиях - средах с высокой кислотностью и выяснить препаративные возможности этого подхода для направленного синтеза Ьт-замещешгых тетразолов;

- оценить СН-кислотный характер 5-незамещенных тетразолов, изучить возможность атаки электрофилов по атому углерода цикла и определить пригодность этого пути для препаративной функционализации Ы-замещенных тетразолов;

- определить оптимальные условия неизвестных ранее, а также известных на отдельных примерах реакций гетероциклизации азотсодержащих соединений (первичных аминов, амидинов, тиосемикарбазида) с азидом натрия или триметилсилилазндом с целью разработки методов синтеза труднодоступных другими путями 1-моно- и 1,5-дизамещенных тетразолов;

- критически оценить возможность использования современных цолу-эмпирических квантовохимических методов расчета для корректной оценки различных параметров структуры и свойств Ы-замещенных тетразолов и провести систематический анализ электронного и геометрического строения, ди-польных моментов, теплот образования и других энергетических свойств молекул, необходимых для прогнозирования их реакционной способности;

- изучить некоторые химические превращения полученных соединений и выявить их новые синтетические возможности.

- провести комплексное исследование строения и свойств различных М-замещенных тетразолов с использованием методов спектроскопии ЯМР

13С, 'Н, ИК-спектроскотга и рентгеноструктурного анализа в совокупности с полуэмпирическими и неэмпирическими квантовохимическими методами расчета;

- оценить пригодность разработанных в диссертации методов, для синтеза тетразолов в укрупненных масштабах; расширить возможности практического использования N-замещенных тетразолов.

Научная новизна. Впервые обнаружен и систематически исследован ряд электрофильных реакций по N- и С-атомам тетразольного цикла. Полученные результаты дали возможность расширить и углубить представления о механизмах взаимодействий электрофильных реагентов с тетразольными субстратами в зависимости от их природы и свойств реакционной среды. Впервые, более чем за столетнюю историю химии тетразолов и процессов алкилирования в органической химии, показано, что N-алкилирование тетразола и его 5-замещенных производных может быть проведено региоселективно независимо от природы заместителя. Детальное исследование кинетики и механизма алкилирования позволило выдвинуть и обосновать гипотезу механизма реакции, вскрыть причины региоселективносш, условия ее нарушения, разработать методологию направленного N-алкилирования, осуществить региоселективный синтез 2-моно- и 2,5-дизамещенных тетразолов и 1,3-, 1,4- и 1,3,5-замещенных солей тетразолия. При этом впервые обнаружены процессы взаимопревращения изомерных N-mpem. -бутилтетразолов и изомеризации 1,3-дизамещенных солей в 1,4-соли, выявлены их причины и показано, что изомеризация солей имеет препаративное значение. Установлено, что направленное Щ2)-трет.-бутилирование с последующей селективной кватернизацией и удалением трет-бутилыгой группы является эффективным путем региоселективного синтеза 1-моно- и 1,5-дизамещешшх тетразолов из тетразола и его 5-замещенных производных. Впервые в ряду тетразолов осуществлены реакции аминометилирова-ния, окислительного йодирования и меркурирования (в присутствии оснований) по атому углерода цикла 1-монозамещенных тетразолов и показано, что эти реакции с успехом могут быть использованы для препаративного синтеза различных 1,5-дизамещенных тетразолов. Подробно изучена известная на отдельных примерах гетероциклизация первичных аминов, ортомуравьиного эфира и азида натрия, выявлен ее общий характер и найдены оптимальные условия, приводящие к удобному одностадийному синтезу 1-монозамещенных тетразолов с заместителями различной природы. Процесс протекает через промежуточное образование N-замещенных амидинов. Амидины предложены как новые реагенты в синтезе тетразолов, на основе их химических превращений созданы методы синтеза 1- и 1,5-замещенных тетразолов. Разработаны два варианта одностадийного метода получения 1,5-диаминотетразола, основашше на гетероцнклизации тиосемикарбазида с азидом натрия или триметилсилила-зидом.

Впервые с использованием методов спектроскопии ЯМР 15N, 13С, 'Н, ИК-спектроскопии, РСА и современных полуэмпирических квантовохимиче-ских методов расчета (MNDO, AMI, РМЗ) всесторонне охарактеризовано электронное и пространственное строение, ряд свойств, а также молекулярная и

кристаллическая структура широкого круга N-замещенных тетразолов различных типов. Показана возможность использования и определены границы применимости указанных методов расчета для корректной оценки многих параметров N-замещенных тетразолов - энтальпий образования, дипольных моментов, электронного и геометрического строения, энергий N-протонирования и С-депротонирования и др. Выявлено хорошее соответствие химических сдвигов в спектрах ЯМР 13С и и зарядовых характеристик исследованных молекул. Для серий 1-, 2-, 5-винилтетразолов, кроме того, с использованием метода AMI и неэмпирических расчетов в различных базисах (STO-3G, 6-31G**, МР2/6-31G** и др.) установлено определяющее влияние заместителей и положения алкенильной группы на конформациошюе равновесие, энергию внутреннего вращения и энергию сопряжения. Полученные дшшые сопоставлены с результатами исследования пространственного строения винилтетразолов, проведенного с использованием стереоспецифических параметров спектров ЯМР 'Н и 13С. На основе данных спектроскопии ЯМР !Н и 3С пара- и л<е/иа-замещенных 1-фенилтетразолов количественно определены константы Гаммета и Тафта 1-тетразолильной группы.

Изучен ряд новых превращений полученных N-замещенных тетразолов по экзоциклическим функциональным гр>тшам и тетразольному кольцу, включая реакции циклоконденсации и рециклизации. Установлено, что эти соединения являются перспективными реагентами синтеза разнообразных практически важных замещенных тетразолов, в том числе солей тетразолия, полимеров, сополимеров и комплексов с переходными металлами, а также некоторых производных других классов соединений. Показана применимость полученных в работе теоретических и экспериментальных данных для интерпретации и прогнозирования широкого спектра свойств, реакционной способности и результатов химических превращений N-замещенных тетразолов.

В процессе выполнения диссертационной работы сформировано повое научное направление в химии гетероциклов - региоселективный синтез N-замещенных тетразолов, открывшее общий подход к направлешюму получению ранее малодоступных изомерных N-замещенных тетразолов и солей тетразолия.

Практическая значимость. Разработаны удобные методы синтеза изомерных N-замещенных тетразолов заданного строения, включая соли тетразолия. Большинство разработанных методов отличаются высокими технико-экономическими показателями, так как основаны на открытых в работе регио-селективных реакциях, протекающих с высоким выходом и без применения органических растворителей. Создана конструктивная основа для разработки экологически чистых технологий получения различных целевых тетразолов. Значимость разработанных методов обусловлена и тем, что с их использованием легко могут быть получены труднодоступные (или вовсе недоступные) другими путями N-замещенные тетразолы. В том числе полиядерные, тетразолсо-держащие системы, перспективные для поиска биологически активных веществ, полимеров, комплексных и других практически важных соединений. В результате выполненного исследования развиты представления об особенно-

стях физико-химических свойств, электронного и геометрического строения замещенных тетразолов. Обосновано применение полуэмпирических квантово-химических методов для корректной оценки многих параметров этих соединений. Найденные закономерности в строении, свойствах, а также ЯМР-спектрах полученных соединений позволяют прогнозировать характеристики новых производных этого ряда и обеспечивают надежные общие критерии отнесения структур к тому или иному типу Ы-замещенных тетразолов. Выявлены новые направления применения Ы-замещешшх тетразолов - дизайн молекулярных ферромагнетиков, получение ультрафильтрационных мембран, селективное извлечение палладия из многокомпонентных техногенных отходов, разделение алкилалюминийсесквигалогенидов, синтез других гетероциклических систем. Показано, что комплексообразование Ы-замещенных тетразолов с СиСЬ является удобным методом разделения региоизомеров, выделения их из реакционных смесей и очистки. Этот простой и эффективный путь очистки часто является единственно приемлемым в случае труднолетучих и способных к полимеризации соединений.

Совокупный результат диссертационного исследования является научной основой создания оригинальных методов препаративного синтеза и опытно-промышленной технологии получения практически важных тетразолов. Развитые в работе методы апробированы в условиях опытного производства и использованы для выпуска опытных партий 1Н-гетразола, Тч'-замещенных тетразолов, а также при создании технологии промышленного синтеза нового полимера - 1Ч-метшшрованного поли-5-винилтетразола. В результате диссертационного исследования М-замещенмые тетразолы стали доступными высокоазотистыми гетероциклическими соединениями, имеющими перспективы широкого практического применения.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

- методология направленного синтеза ^замещенных тетразолов различных типов, включая соли тетразолия, основанная на закономерностях открытых в работе реакций региоселективного Ы-алкилировазшя и кватернизации тетразолов;

- электрофильное замещение у атома углерода цикла 1-монозамещенных тетразолов - эффективный путь синтеза 1,5-дизамещенных тетразолов;

- двух- и трехкомпонентные реакции гетероциклизации некоторых азотсодержащих субстратов с азидом натрия - удобные одностадийные методы получения 1-моно- и 1,5-дизамещенных тетразолов;

- возможность использования современных полуэмпирических кванто-вохимических методов для определения свойств и параметров электронного и геометрического строения Ы-замещепных тетразолов;

- комплексный подход к исследованию Ы-замещенных тетразолов, включающий применение различных теоретических и экспериментальных методов для всестороннего описания свойств, особенностей строения, интерпретации и прогнозирования результатов химических превращений;

- реакции 1^-замещенных тетразолов по экзоциклическим функциональным группам и тетразольному кольцу, как с его сохранением, так и расщепле-

нием - удобный путь получения новых перспективных соединений;

- возможность реализации разработанных методов синтеза в опытно-промышленном производстве;

- новые направления практического использования К-замещенных тет-разолов.

Апробация работы. Результаты исследований, включенные в диссертацию доложены и обсуждены на III и IV Всесоюзных конференциях по химии гетероциклических соединений (Ростов-на-Дону, 1983 г.; Новосибирск, 1987 г.), Всесоюзной конференции "Химия непредельных соединений" (Казань, 1986 г.), Первой Всесоюзной конференции по теоретической органической химии (Волгоград, 1991 г.), X и XI Всесоюзных совещаниях "Применение колебательных спектров к исследованию координационных соединений" (Москва, 1985 г.; Новосибирск, 1987 г.), XVII и XVIII Чугаевских совещаниях по химии комплексных соединений (Минск, 1990 г.; Москва, 1996 г.), VI Всесоюзной конференции "Термодинамика органических соединений" (Минск, 1990 г.), V Всесоюзной конференции "Мембранные метода разделения смесей" (Владимир, 1991 г.), XI Всесоюзном совещании по кинетике и механизму реакций в твердом теле (Минск, 1992 г.), Первой республиканской конференции по органической химии "Органическая химия Беларуси на рубеже XXI века" (Минск, 1999 г.), Международном семинаре "Конверсия научных исследований в Беларуси в рамках деятельности МНТЦ (Минск, 1999 г.), VII Всероссийской конференции по металлоорганической химии (Москва, 1999 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 145 работ в отечественных и международных изданиях, при этом основные результаты диссертационного исследования отражены в 105 публикациях: 77 статьях, тезисах 17 докладов, 11 авторских свидетельствах на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, общей характеристики, обсуждения результатов (главы 1-4), экспериментальной части (глава 5), заключения, выводов, списка цитируемой литературы и приложений. В работе отсутствует единый литературный обзор - анализ литературы проведен по ходу изложения каждой главы диссертации. Такое построение позволило максимально приблизить критический анализ литературных данных к излагаемому материалу по каждой конкретной обсуждаемой проблеме. Условные сокращения (кроме общепринятых) расшифрованы при их первом употреблении в каждом из разделов. Полный объем диссертации составляет 317 страниц, включая 62 таблицы, 21 рисунок, библиографию из 614 наименований и 5 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Значительный прогресс в разработке препаративных методов синтеза М-замещениых тетразолов и исследовании их физико-химических свойств был достигнут в 70-80-е годы, когда были установлены и детально изучены механизмы некоторых ключевых реакций, получены количественные данные, характеризующие строение, кислотно-основные свойства, реакционную способ-

ность многих производных тетразола. Однако по-прежнему оставался нерешенным один из ключевых вопросов химии тетразолов, касающийся региосе-лективности реакций И-незамещенных субстратов с электрофильными реагентами. Считалось, что при алкилировании тетразола и его 5-замещенных, независимо от природы алкнлирующего агента и свойств реакционной среды, всегда образуется смесь изомеров. Практически не изученными были реакции электрофильных агентов по атому углерода цикла 5-незамещенных тетразолов, представляющие огромный интерес для поиска новых путей функционализа-ции тетразольного кольца по положению 5 и выяснения их препаративных возможностей. К труднодоступным продолжали относиться такие типы производных, как 1- и 2-моно- и 2,5-дизамещенные тетразолы, а многие ряды практически важных функционально замещенных, в частности различные Ы- и С-алкенилтетразолы, 1,3,(5)- и 1,4,(5)-ди-(три)замещенные соли тетразолия, тет-разолсодержащие полимеры оставались мало исследованными. Имелись существенные пробелы в данных об электронном и пространственном строении, молекулярной и кристаллической структуре ГЧ-замещенных тетразолов, их энергетических характеристиках, а также трудности в идентификации изомерных тетразолов. Дальнейший прогресс в области химии тетразолов оказался невозможен без решения указанных выше проблем. Особенно актуальной являлась проблема создания удобных препаративных методов синтеза и производственной базы для наработки необходимых количеств веществ, а также выпуска ук-рупнетгых количеств тетразолов с целью детального исследования свойств и оценки возможностей практического применения.

1. Разработка методов получения ^замещенных тетразолов Стратегия синтеза М-замещенных тетразолов основывается, главным образом, на двух подходах - гетероциклизации азотсодержащих субстратов и функционализации гетероциклического ядра. В рамках названных подходов разработаны эффективные методы синтеза различных типов М-замещенных тетразолов и показала пригодность некоторых из них для масштабирования.

1.1. 1-Моно- и 1,5-дизамещенные тетразолы реакциями гетероциклизации

Впервые изучено взаимодействие широкого ряда первичных аминов различной природы и их солей с этилортоформиатом и азидом натрия, приводящее к синтезу 1-монозамещенных тетразолов:

н—С—к—я

ЮШ2 + НС(ОЕ1)з 4- Иа1Мз СН3С00Н » ^ ^ (и)

1-37

Я=Ме (1), Е1 (2), Ви (3), Г-Ви (4), А11у1 (5), СН2СТ3 (6), (СН2)2ОН (7), (СН2)2СООН (8), (СН2)2>Ме2 (9), (СН2)2К3 (10), СН2СООН (11), СН2(СН2С1)3 (12), СН(СООН)СН2РЬ (13), сус1о-С6НИ (14), СН2РЬ (15), РЬ (16), р-МеСЛ (17), р-МеОСбНЦ (18), р-МеСОСбН, (19), р-ВгСбИ (20), р-СЮбНд (21), р-ОНСбН« (22), р-Ш2СбН4 (23), т-МеС6Н„ (24), т-МеОСбН, (25), т-МеСОСбН, (26), т-ВгОЛд (27), т-С1С6Н4 (28), ш-ОНСбН4 (29), ш^02С6Н4 (30), о-Ж>2СбН4 (31), 2,4,6-Ме3С«Н2 (32), т-

СН=СН(СООН)С6Н4 (33), 2-(ОН),3,5-(К02)2С6Н2 (34), Ш2 (35), 2-1Ыаго1у] (36), 1-ас!атап1у1 (37).

Детальное исследование влияния соотношения компонентов, порядка их введения в реакционную смесь, температуры и продолжительности взаимодействия на выход целевого продукта с одновременной фиксацией количества выделяющейся в газовую фазу НКЭ позволило определить оптимальные и безопасные условия реакции. Исходя из результатов идентификации промежуточных продуктов (амидины, иминоэфиры) предложено два наиболее вероятных пути происходящих превращений, реализующихся в зависимости от природы амина.

СН-.СООН НС(ОЕ03 ,N11

ЯИНз - НС(ОШ)3 3 » нсС - НС^

ОЕ1

НС—КЯ _ N3 _

МНЯ - 1ШН2

N

N3

(1.2)

ОН НС—NR _ N3 _

н(|;=кя ~

щ

Бифункциональные амины гладко реагируют по обеим группам ЫН2, давая бис-тетразолильные производные 38-43.

^ и* 3*

N N

38-43

К=СН2-СН2 (38), р-С6Н4 (39), т-СбН4 (40), р-СбЩ-Х-СбЩ, где Х=СН2 (41), О (42), БОг (43)

Недоступный этим путем орто-дитетразол 44, а также аминосодержащие тетра-золы 46-48 могут быть получены из соответствующих нитротетразолов по схеме 1.3: 23,

30 Бл/НС! (23,31) 31' Ре/НС1(30)

ИзЫз, НС(ОВ)з

0ТТ

СНзСООН

ын2

V»

тл

ы-сн

N.. ^ N

(1.3)

46-48

23,39,46 - пара-; 30,40,47 - мета-; 31,44,48 -орто-изомеры.

М'

39,40,44

Этот путь синтеза, включающий стадию нитрования арилтетразолов, эффективен и для получения полиядерных тетразолов, например:

42-

КШ,

Н2504

N=4 ' N

ГБп/НС!

N0: -1

2. НС(ОЕ[)з, ИаМ3, СН3СООН

49

■ - /1

(1.4)

Результаты, полученные при изучении реакции гегероциклизащш согласно схем 1.1-1.4, позволили разработать простые и удобные методики синтеза разнообразных 1-монозамещеттых тетразолов с высоким, как правило, выходом (>80%). По-видимому, можно говорить об универсальном характере этой реакции и основанного на ней метода. Он удобен и для синтеза тетразола из хлорида аммония, однако имеет некоторые ограничения, связанные с природой и основностью амина. В настоящее время метод используется на практике многими исследователями, а в книге "Comprehensive Heterocyclic Chemistry II, N.-Y.: Pergamon, 1996. - Vol. 4. - P. 672" приведен как наиболее предпочтительный для синтеза 1-монозамещешшх тетразолов. Очевидно, однако, что при распространении метода на новые амины, особенно функционально замещенные, и выборе режима синтеза, необходимо учитывать возможность протекания побочных реакций, характерных для ортоэфиров и возникающих промежуточных и конечных продуктов.

Факт промежуточного образования дизамещенных амидинов (схема 1.2) дал возможность предложить этот класс соединений в качестве исходных для синтеза 1-моно- и 1,5-дизамещенных тетразолов и разработать новый способ их синтеза, представляющий интерес в тех случаях, когда амидины более доступны, чем соответствующие ортоэфиры и амины:

R—Г—N—Ph

R-C=N-Ph NaN3 , // Ч PhNH;, NaN3 R~C=NH

nr1r2 CH3COOH * CH3COOH nh2 (1.5)

R = Rl = H, R^ = Ph R = H, Rl = R2 = Me R = H(16)

R = Me,Rl = H, R2 = Ph Me (50)

В этом же разделе приведены результаты разработки двух вариантов метода синтеза одного из уникальных бифункциональных производных тетразола - 1,5-диаминотетразола (51):

НаИз+МОДРЬО

(60%)51 --Ш-Н2К-С-ШШ2 Мез5^з.РЬО.РМР ,

-РЬЭ, ИаО, ЫНз 5 -РЬЭ, (М^О М ;

Отметим, что более эффективным в этом синтезе является использование Мез81Мз, что приводит к уменьшению количества твердой фазы в реакционной смеси, вследствие чего облегчается равномерное распределение концентрации реагентов по объёму реактора, что особенно необходимо для успешного проведения процесса в укрупненных масштабах.

1.2. ¡Ч-Замещенные тетразолы реакциями алкилирования тетразолов 1.2.1.2-Моно- и 2,5-дизамещенные тетразолы

В рамках диссертационной работы впервые исследованы реакции алкилирования тетразолов в средах с высокой кислотностью. В результате найдено, что взаимодействие тетразолов со спиртами и олефинами, имеющими структуру, в определегаюй мере способствующую стабилизации образующихся из них карбкатионов, успешно протекает при комнатной температуре по схеме:

Ю—С-ИН к'—С=И

// \ Щ МеСН=СН2; Ме2С=СН2; сус!о-С6Ню / \

N. -1РЩ-- ^ К-Я (1-7)

N N

52-68

К'=Н (52), (СН2)ММе2 (53), РЬ (54), р-МеС6Н4(55), р-С1С6Н4 (56), ш-ВгСбН, (57), т-ИОзСбК, (58), р-ЖЬСеН, (59); Я= /-Ви , Я'=Н (60), Ме (61), /-Ви (62), (СН2)ММе2(63), СБз (64), РЬ (65), КН2 (66); К=сус1о-С6НП, К.'=Н(67), РЬ (68).

Во всех случаях, независимо от характера и величины заместителя в положении 5 тетразольного цикла, с высоким выходом (до 100%) образуются только 2-замещенные тетразолы.

Кинетические исследования на примерах реакций замещещшх 5-фенилтетразолов (5-ФТ) и изопропилового спирта (ИПС) показали, что они имеют первый порядок по каждому из реагентов и общий второй. Эффективные константы скорости второго порядка, вычисленные по убыли 5-ФТ и накоплению тетразолов 54-59 как при проведении реакции в условиях псевдопервого (с5_фТ < сИпс), так и второго порядков (<?5_фт ~ ^ипс), практически совпадают. Также хорошо совпадают начальные концентрации 5-ФТ с найденными путем экстраполяци полулогарифмических анаморфоз на нулевое время реакции. Таким образом, при алкилировании не происходит накопления промежуточных продуктов и процесс является стационарным. Скорость алкилирования закономерно и интенсивно возрастает с увеличением концентрации Н^Од, что свидетельствует о кислотно-катализируемом характере реакции. Небольшая величина кинетического изотопного эффекта при замене Н2504 на О^Од кн/кп=1,65, оцененная по эффективным константам скорости в случае Я'^РЬ показывает, что процесс переноса протона идет не на лимитирующей стадии. На основании полученных результатов выдвинуты и обсуждены возможные варианты взаимодействия, предполагающие участие как карбкатионов, генерированных из ИПС, так и непротонированых и протонированных форм тетразола и спирта. Экспериментальные данные лучше всего удовлетворяют кинетическому уравнению, выведенному для взаимодействия изопропил-катиона с протонирован-ным фенилтетразолом:

ч

гк

н

В соответствии с предложенной моделью механизма реакции, региосе-лективность ее протекания в среде с высокой кислотностью обусловлена тем, что субстратом алкилирования является симметричный 1Н,4Н,5К'-тетразолий катион. В нем для атаки электрофилом доступен только один из двух равноценных атомов азота N(2) или N(3), на которых по данным квантовохимиче-ских расчетов сохраняется достаточный отрицательный л-заряд. В условиях, способствующих образованию карбокатиона, (или подобной частицы), но не обеспечивающих полного протонирования цикла 5К'-тетразола, направление

Ш

Н

—ф II

-и

г

н

-Н

$ (1.Ц

у»

Н

алкилирования определяется совокупностью электронных, пространственных и статистических факторов, подобно хорошо изученным реакциям тетразолат-анионов.

Основным фактором, влияющим на возможность протекания и скорость реакции, является действительная концентрация карбкатиона, которая, при прочих равных условиях, определяется его устойчивостью. Поэтому в среде с одинаковой кислотностью алкилирование тетразолов третичными спиртами идёт быстрее, чем вторичными, а при введении в реакцию новых алкилирую-щих агентов необходим учет параметров генерирования соответствующих кар-бкатионов. Так, в случае галогенсодержащих спиртов или алкенов (схема 1.9) высокие выходы целевых продуктов наблюдались лишь при длительном взаимодействии указанных алкилирующих агентов с тетразолами. Диацетоновый спирт, легко образующий соответствующий карбкатион, реагирует также быстро, как и трет, -бутиловый:

V

СН3СН(ОН)СН2Хили ю "" -СН-С1 Н2504

-р=Н сн2-х

СН2=СН-СН2Бг _ ^

Ме

X = Вг, Я' - Н (70), Ме (71), СР3 (72), РЬ (73) Х = С1, И1 = Н (74), Ме (75)

Ю—г.=

(1.9)

у^Ме2С(ОН)СН2СОМе НСЮ4

гч

N. >-СМе2СН2СМе ^ = Ме (76), РЬ (77)

^ А

Таким образом, алкилирование 5К'-тетразолов спиртами и олефинами в кислотной среде при соблюдении оптимальных условий является простым, эффективным и исключительно региоселективным методом получения различных 2-моно- и 2,5-дизамещенных тетразолов с вторичным и третичными заместителями.

1.2.2.1-й 2-Замещенные тетразолы

Показано, что недоступные описанными выше путями 1,5-дизамещенные тетразолы типа 83-86, а также 2Н-алкилтетразолы 91-98 могут бьггь легко получены по схемам 1.10 и 1.11:

Ю—С=К / \

N. ^-ВиЧ

1)11Х

ю—с-ы Я-^ОЬ-Вич

N

X"

2)Н , 100 С

Ю—С-Ы-Я // \

1-3, 83-86

(1.10)

И1 = Н, Л=Ме (1), (2), ¡.-Ви (3); Я = Ме, Я1 = Ме (83), РЬ (84), СР3 (85), СН2=СН (86)

НС

юс,к2соэ

с. ^

I Н N

N

\

N

1-3,5,87-90

// N НС I

N

91-98

Л

К = алкил СгСб,С8 X = Вг, I; Я = аллил, X = Вг

(1.11)

Реакции по схеме 1.10 протекают исключительно региоселективно, в случае различных алкилирующих агентов с промежуточным образованием 1,3,5-солей тетразолия, давая 1-замещенные тетразолы с выходом 78-96 %. Реакция по схеме 1.11 оптимизирована на примере аллилбромида и найдены условия практически количественной конверсии тегразола в Ы-аллилтетразолы. Синтез по схеме 1.11 гладко протекает и в случае других алкилгалогенидов (бромидов, иодидов) нормального строения. Однако с увеличением длины ал-кильного радикала (Я > С4) выход понижается, изменяется и соотношение образующихся 1- и 2-изомеров от ~2:1 для метилиодида до -1:2 для октилгалоге-нидов. Поскольку электронные и пространственные факторы углеводородной цепи при п > 3 достигают насыщения подобные эффекты обусловлены, по-видимому, динамическими характеристиками цепи, в частности, конформаци-онными изменениями, которые в свою очередь способны повлиять на структуру активированного комплекса.

1.2.3. 1,3(1,4)-Дизамещенные и 1,3,5(1,4,5)-тризамещенные соли тетразолия

Можно было предположить, что региоселективный характер моноалки-лирования 5Я'-тетразолов в кислотных средах (разд. 1.2.1) будет сохраняться и в процессах кватернизации и это позволит не только разработать эффективные методы синтеза солей тетразолия, но и расширить их ассортимент за счет вовлечения в реакции новых кватернизующих агентов, приводящих к получению солей с разветвленными заместителями у "пиридинового" атома азота. С этой целью на примере /гфе/и.-бутилового спирта изучены процессы кватернизации различных тетразолов в водных растворах минеральных кислот (серной, хлорной, тетрафторборной). Найдено, что в достаточно кислых средах (-Но ~ 8) тет-разол и его 1- и 5-монозамещенные реагируют с (-ВиОН региоселективно с образованием 1,3-ди- и 1,3,5-тризамещенных солей тетразолия 99-103, 109-111 с выходом 66-95% по схеме 1.12:

>Ви

нсю4

-л

1-ВиОН

к

1,2,4,15,16

НСЮ4 72%

Г1

СЮ,'

И 99-103

ЯИ1

л

СЮ4'

¡-ВиОН

нсю4

104-108

И=Н

I

Д-Ви

1-ВЮШНСЮ4

Д-Ви

60, 61,65

Ю=Ме

Ы-М :—? СЮ4"

(СНз^СО/НзО, 50С

Л-Ви

1-Ви 109

НСЮ4 Ю=Р11

(1.12)

Ат ^д-ви

-И

ы-к

Ме СЮ4' 111

СЮ4'

Ю Я

1,99,104 Н Ме

2,100,105 Н Е1

4,101,106 Н г-Ви

15,102,107 Н сусЬ-С6Ни

16,103,108 Н РЬ

Региоселективность кватернизации lR-тетразолов обеспечивается атакой трет.-бутилкатио! гам атома N(3) протонированного субстрата - 1R, 4Н, 5R1-тетразолий-катиоиа. Атака по атому N(2) затруднена наличием заместителя в соседнем положении N(1). Неэмпирические (MP2/6-31G**) и полуэмпирические (MNDO) расчеты электронного строения субстрата (R=Me, R1=H) подтверждают это направлегше селективной кватернизации.

Расчет методом MNDO изомерных 1,3- и 1,4-катионов показывает, что термодинамически более стабильными являются 1,4-катионы. Поэтому синтез в описанных выше условиях 1,3-солей 99-103, по-видимому, подчиняется кинетическому контролю. Через определенное время соединения 99-103 изомери-зуются в соли 104-108. Процессы изомеризации чувствительны к условиям проведения реакций и природе атакующего карбкатиона. Так, например, при переходе от /ирет.-бутилового спирта к диацетоновому (ДАС) получены исключительно 1,4-дизамещешгие соли тетразолия 128-133 с выходом 63-94% (схема 1.13).

Легкость, с которой катион ДАС реагирует с 1-замещенными тетразола-ми, побудила нас к исследованию этих реакций в менее кислых средах. На примере тетразола 1 показано, что в результате кватернизации в 40-60 % НСЮ^ также селективно образуется 1,4-соль 128. По-видимому, в данном случае гете-ролиз экзоциклической связи N-C(CH3)2CH2COCH3 в 1,3-солях и генерирование карбокатиона, необходимые для протекания процессов кватернизации и изомеризации, происходят при значительно меньшей концентрации кислоты, чем в случае N-трет.-бутилирования тетразолов.

(СНз)2ССН2ССНз "Н2°- (СН3)2С=СНССН3 (СН3)2С— CI1—--ССНз

6н I Н'Н>° I -" (к") ¿н

"N

н

I

N=N

1,14-16,18,30

Н

I

N=N

К+

н

' сн3 Ч У Я

N=N^ .СИ

сю4-

3 он

к+

D ^Сч

N N сю4"

N=NV

(1.13)

C(CH3)2CH2CJCH3

о

н

I

N=N — - 0 128-133

СЮ4"

R=Me(128), о>с/о-СбН„(129), СН2РЬ(130), РЬ(131), р-МеОРЬ(132), ш-Ы02РЬ(133)

Показано также, что практически независимо от кислотности среды ква-тернизация отрет.-бутиловым и диацетоновьш спиртами 1,5-дизамещешгых тетразолов происходит по атому N(3), а 2- и 2,5-замещенных - по атому N(4),

приводя к соответствующим 1,3- и 1,3,5-солям тетразолия.

Таким образом, кватернизация тетразолов в кислотных средах приводит к селективному синтезу 1,3-, 1,4-ди- и 1,3,5-тризамещенных солей. Примечательно, что для получения этих солей могут быть использованы не только N-замещенные тетразолы, но и тетразол и его 5-замещенные производные, что значительно расширяет препаративные возможности метода и позволяет использовать в ряде случаев более доступные исходные тетразолы.

1.2.4. N-Замещенные биядерные тетразолы и соли тетразолия.

Особую значимость методы селективного алкилирования и кватерниза-ции имеют в случае синтеза би- и полиядерных тетразолов, где традиционные подходы приводят к многокомпонентной смеси изомеров, разделение которой не всегда осуществимо, либо трудоемко и сопровождается значительными потерями целевых соединений. На ряде примеров показано, что селективность описанных выше реакций сохраняется при использовании бифункциональных реагентов (схемы 1.14 и 1.15). Следует отметить, что хотя процессы, выраженные этими схемами не оптимизированы, выход биядерных тетразолов в ряде случаев достигает 90%.

т-х-т

t-BuOH, Н* Т=5-тстра.-юлил <-^4

НСЮ, или H2S04

144 X = р-С6Н4

145 X = СН2СН2ОСН2СН2 148Х = С6Н,ОС6И4

144,145

1.Me2S04,20oc (1.14)

2.НСЮ4

НО, 10QOC

у АЧ

Me 2СЮ4" Me 146

Me

Me

147

151

150

(1.15)

1.2.5. Поливинил- и винилтстразолы реакциями алкилирования

Поливинилгетразолы относятся к числу новых перспективных многоцелевых полимеров, обладающих уникальным набором физико-химических и эксплуатационных характеристик. В диссертационной работе предпринято детальное исследование реакций алкилирования (скорость, условия проведения, природа реагентов) относительно доступного (из полиакрилонитрила и азида натрия) поли-5-винилтетразола (П5ВТ). Разработаны простые и удобные методы получения поли-Ы-алкил-5-линилтетразолов со степенью алкилирования, достигающей 99,5% (вес.). —СН2—СИ—

Д^ —сн2-сн— —сн2-сн-

/N , t-BuOH, Me2Sp4 (RHal), DMF , Д

N-N H2S04 \ K2C03(Na2C03) ' «r

156 t-Bu N=N N-^N

R = Me (152), Et (153), Allyl ( 154), Bu (155) 152-155

Алкилирование П5ВТ в присутствии оснований протекает по двум положениям тетразольного цикла и приводит к образованию сополимеров 1-алкил-5-винил- и 2-алкил-5-винилтетразолов. Специфика растворов полимерных субстратов, связанная с их высокоагрегатированным состоянием, приводит к тому, что при увеличении количества протонной составляющей среды (DMF-Н20) происходит рост доли 1-изомера. В целом, изменение условий реакции и природы алкшшрующего агента позволяет получать полимеры с достаточно широким диапазоном регулирования изомерного состава и, соответственно, различными физико-химическими свойствами. В присутствии серной кислоты взаимодействие П5ВТ с t-BuOH происходит селективно с образованием полимера 156, достаточно термостабильного и выгодно отличающегося высокой растворимостью в органических растворителях.

Благодаря разработанному методу селективного алкилирования (разд. 1.2.1) появилась возможность направленного синтеза многих ранее недоступных мономеров. Особенностью этого подхода является не только региоселек-тивное осуществление процесса, начиная с соответствующего 5R -тетразола, но и синтез мономеров с вторичными и третичными алкильными группами 157, 158, а также а-замещенных 2-вшшлтетразолов 159-162:

N

/—V_ R,\ R4

/ V,_R .. MC2SQ4, ОН" —N /—N V^N х V=N

« \ ^ ^N—R N-/ EtOH-OH". J

VN *N' \ -1-

53,63 70-75 RI = H (159), Me (160),

CF3 (161), Ph (162)

N

R = i-Pr (157), t-Bu (158)

В результате снимается одна из ключевых проблем, характерных для синтеза подобных С- и №винилтетразолов - образование значительных количеств побочных изомеров. За счет этого существенно повышается выход целевых соединений, устраняется стадия разделения.

Для синтеза Ы-винилтетразолов значительный интерес представляет интерес и прямое винилирование тетразолов:

R\ R4

,т - ■»" N C-N 1-Vinyl, R1=H (163),

n > - AcOCH=CH2 H^°Ac)2> N'On 2 me(164),Bu(16S),Ph(166)

N' AcOH 2-Vinyl, R I=Ph (167)

Характер реакции и её результат сильно зависят от многих факторов - природы заместителя R1, применяемого катализатора, его количества и даже способа введения в реакционную смесь. В оптимальных условиях в случае R1=H, Me реакция идёт преимущественно с образованием 1-изомеров и выходом неочищенных продуктов, пригодных впрочем для многих препаративных целей, до 90%. При R=Ph, наоборот, в конечном продукте преобладает 2-изомер. В этом же разделе отмечены широкие возможности синтеза новых мономеров реакциями кватернизации винилтетразолов в нейтральных и кислотных средах. При кватернизации происходит существенное изменение полимеризационной активности винильных групп. Это делает необходимым проведение синтеза ви-нилтетразолиевых солей в присутствии ингибитора. В целом, наблюдаются такие же закономерности в селективности, как и в случае насыщенных соединений.

1.3. 1,5-Дизамещенные тетразолы реакциями по атому углерода цикла 1-монозамещенных тетразолов

В результате выполненной работы (разд. 1.1) lR-тетразолы стали относительно доступными соединениями. Благодаря этому возрос интерес к ним как реагентам направленного синтеза ранее недоступных функционально замещенных тетразолов. Уникальную возможность для этого предоставляют реакции по атому углерода цикла. До настоящего исследования считалось, что электрофильное замещение водорода затруднено вследствие дезактивации этого положения аннулярными атомами азота. Данные по скоростям H/D обмена, а также оценка СН-кислотности спектроскопическими и квантовохимическими методами давали основание считать, что подобные реакции для 1-замещенных тетразолов принципиально возможны. В настоящей работе показано, что 1R-тетразолы в мягких условиях вступают в реакцию аминометшшрования в качестве СН-кислотного компонента:

R—N-C-H R-N-C-CH2NR'2

/ W / \\

N4 N + СН20 + HNRi2 —:-»• N^ N

N -Н20 N

1,2,5-7,10,16,18,20,23,28,163 170-184

R1 =Ме, R=Me (170), Et (171), allyl (172), CH2NF3 (173), (CH2)2OH (174), (CH2)2N3 (175), vinyl (176), Ph (177), p-MeOC6l4 (178), p-BrCsH, (179), p-N02C«H4 (180), m-ClCsH, (181); R = R1 = Et (182); R - Me, R2> = (-CH2-)3 (183); R1 =Me, R=II (184).

Выход продуктов аминометшшрования (60-95%) в значительной степени определяется природой R и условиями проведения реакции (азеотропное удаление воды, кислотность среды и др.). Разработано три варианта этого метода. Взаимодействие биядерных тетразолов 38-40 идет по обоим тетразольным циклам с образованием бис-оснований Манниха 185-187.

Ме2КСН2—С-N

-N—11—N—С— \ / \\

Л N..

Л*

■СН2Ь7Ме2 185 (Я = СН 2-СН2)

186 (К = р-С6Н4)

187 (Я = т-С бН4)

N N

Процесс аминомехилирования протекает по илидному механизму, а лимитирующей стадией является отщепление протона от катиона тетразолия: й. Н

Vм

N. Н-СН2М112 N

Н20

-н+

N

Я СН2Ж2

v _ /

Vм

Подобно другим соединениям с СН-кислотностью рКа=23-25 Ш-тетразолы гладко меркурируются солями ртути (П) в присутствии оснований по атому углерода цикла с образованием биядерных, симметричных С-ртутьтетразолов с выходом 80-95%. Разработано несколько вариантов этого метода, один из которых приведен ниже:

/ \\

с-н

НёХ2 + 2КОН

сн,он

я-м-/

■ N.

Я=Ме(188), 1-Ви(191), N N N а!1у1(192), СН2СРЭ(189),

N

РЬ(190), ушу1 (193); Х=Вг, О Ас

1,4-6,16,163 188-193

Реакция протекает при комнатной температуре и скорость ее зависит от силы основания. Образование только симметричных ртутьтетразолов можно объяснить как высокой активностью карбанионов, так и первоначальной координацией Щ (П) с двумя молекулами 1-замещенных тетразолов. В нейтральных и кислых средах меркурирование идет в более жестких условиях с образованием, в зависимости от соотношения реагентов, соединений типа ЯгН^ и ИЩХ.

Третьей обнаруженной нами реакцией Ш-тетразолов по атому углерода цикла является прямое окислительное иодирование с образованием соединений 196-198. Реакция идет гладко только в случае 1-н-алкилтетразолов, в том числе и 1,2-бис-(1-тетразолил)этана, давая соответствующее дииодпроизводное 199 и, по-видимому, протекает, как и описанный выше процесс аминометилирования, по илидному механизму. Одним из способов введения галогена в органические молекулы является меркурирование с последующей заменой ртути на галоид. В работе предложено использовать этот путь для синтеза 5-иод(бром)производных и, в частности, тех, которые не удается получить прямым иодированием - 200-203:

-I

КМп04, Н2304

я-и-с-н / \\ к* +

N

12-

СНзСООН

я-ы-с-/ \\

"ы

196-198,200-203

Ь,К1

Я» Н (196), Ме (197). Ег (198), 190-193 1-Ви (200), СНГСН=СН2 (201), СН=СН2 (202), РЬ (203)

+

Реакции аминометилирования, меркурирования и иодирования не идут в случае 2-монозамещенных тетразолов, являющихся более слабыми основаниями и СН-кислотами.

2. Физико-химические свойства и строение N-замещенных тетразолов В работе с помощью экспериментальных (ЯМР на ядрах 'Н, 1 С и bN, ИК-спектроскопия, РСА и др.) и теоретических (MNDO, AMI, РМЗ, ab initio) методов исследовано электронное и геометрическое строение, молекулярная и кристаллическая структура, дипольные моменты, энергетические характеристики (энтальпии образования, энергии протонирования и депротонирования) и другие свойства N-замещенных тетразолов.

2.1. Квантовохимическое исследование

Анализ данных квантовохимических расчетов показывает, что наблюдается систематическое занижение (MNDO) или завышение (AMI, РМЗ) значений Д//^(газ) по сравнению с полученными экспериментально. Однако удалось выявить достаточно надежные корреляционные связи между расчетными и экспериментальными данными, которые представляют интерес для количественной оценки энтальпий образования, например, для оценки AH°f (газ) 1-, 5-и 1,5-замещенных тетразолов:

¿JTt(эксп.) = 0,914 Mft (MNDO) + 127,7; г = 0,994; s = 8,96; n = 11 Ai^f(3Kcn.) = 0,822 AiPf(PM3) + 36,8;г = 0,983; s= 14,7;n= 11 Включение в серию всех 18 производных тетразола, в том числе SR-тетразолов, для которых имеются экспериментальные данные, понижает коэффициенты корреляции до r=0,958 (MNDO) и 1=0,942 (РМЗ), что обусловлено некорректной оценкой полуэмпирическими методами энтальпий образования тетразолов, имеющих разветвленные заместители (R=/-Pr, f-Bu). Без учета этих соединений г для расчетов методами MNDO и РМЗ достаточно высоки - 0,989 и 0,974 соответственно (п=16).

Значения дипольных моментов N-замещенных тетразолов, вычисленные методами MNDO, AMI и MNDO/M хорошо согласуются с экспериментальными. Из полученных данных видна тенденция к снижению величины ¡а при введении электроноакцепторных заместителей в положения 1 и 5 цикла 1-замещенных тетразолов, что согласуется с направлением вектора дипольного момента. Для соответствующих 2-изомеров введение электроноакцепторных заместителей в положение 5 приводит к увеличению значений р. и реализуются случаи, когда, вопреки общепринятым представлениям, дипольные моменты 2-изомеров выше, чем у соответствующих 1-изомеров.

С использованием метода MNDO показано, что введение заместителя в тетразольный цикл существенным образом отражается лишь на значениях эффективных зарядов атомов связанных с заместителем. Однако в случае достаточно сильных элекгроноакцепторов (CF3, NO2) происходит существенное перераспределение электронной плотности на всех атомах цикла. При этом q^. на атоме, связанном с заместителем, повышается, в то время как на всех остальных понижается, т.е. введение ЭА заместителей в положение 5 снижает электронную плотность на азоте пиррольного типа, тогда как те же заместите-

ли в положениях 1 и 2 увеличивают дэф.. Это приводит к изменению полярности молекул и величин дипольных моментов, отмеченных выше. 1- и 1,5-Замещенные тетразолы характеризуются значительной локализацией зарядов на атомах азота 1 и 4 цикла, тогда как в молекулах 2- и 2,5-замещешшх тетра-золов электронная плотность в цикле делокализована в большей степени и распределена между 1,2 и 4 атомами азота, что определяет более высокую реакционную способность 1-изомеров в различных химических процессах (протонирование, кватернизация, комплексообразование, электрофильное замещение у атома углерода цикла и др.), а также склонность к самоассоциации и специфической сольватации.

Отсутствие экспериментальных данных для тетразолов не позволяет определить пригодность того или иного метода расчета для оценки протонного сродства (ПС). Однако часто для характеристики реакционной способности важна не абсолютная величина ПС, а последовательность изменения ее в ряду нуклеофильиых центров. Полученные данные свидетельствуют, что независимо от метода расчета наибольшим ПС во всех N-замещенных тетразолах обладает атом N(4), однако в молекулах 1- и 1,5-замещешшх тетразолов имеется и второй центр - атом N(3), основность которого отличается лишь на 4-8 ккал/моль (в зависимости от метода расчета). Эти данные хорошо согласуются с результатами исследования селективности реакций кватернизации и комплек-сообразования N-замещенных тетразолов.

Рассчитаны энергии депротонирования (гетеролитического разрыва связи С-Н цикла) ряда N-монозамещенпых тетразолов, а также геометрические и электронные параметры происходящей при этом структурной реорганизации молекул. Результаты расчетов свидетельствуют о различном характере изменений в случае 1- и 2-изомеров и свидетельствуют о более высокой стабильности карбанионов 1-замещенных тетразолов по сравнению с 2-изомерами (Д/Pf анионов 1-изомеров на 61-77 кДж/моль меньше, чем у 2-изомеров). Значительно метшая величина отрицательного заряда на атоме углерода 1-изомеров по сравнению с 2-изомерами позволяет объяснить более высокую подвижность водорода, что также находится в согласии с большей энергией депротонирования 2-монозамещенных тетразолов (на 52-65 кДж/моль). Величины зарядов на атомах С(5) цикла в исследованных N-замещешшх тетразолах и характер их изменения при депротонировании в зависимости от природы заместителя находится в соответствии с порядком изменения кинетической СН-кислотности, а между показателями скоростей дейтерообмена полученных для ряда 1-монозамещенных тетразолов и энергий депротонирования, рассчитанных методами AMI, MNDO и РМЗ, наблюдаются линейные зависимости с высокими коэффициентами корреляций - г = 0,988; 0,966 и 0,986 соответственно.

Сопоставительное исследование возможности использования полуэмпирических методов и расчетов ab initio в различных базисах (STO-3G, 6-31G**, МР2/6-31** и др.) для корректной оценки пространственного строения производных тетразола на примерах трех серий винилтетразолов показало, что наиболее удовлетворительное соответствие экспериментальным данным (спектроскопия ЯМР) наблюдается для расчетов методом AMI и неэмпириче-

ских расчетов в базисе 6-31G** с оптимизацией геометрической структуры методом AML С использованием всех указанных методов исследовано влияние природы и объема заместителя в цикле на конформационное состояние винил-тетразолов, рассчитаны энергии вращения винильной группы относительно ге-тероцикла и оценено равновесное содержание -S-цис- и З-транс-конформеров для изолированных молекул. Установлено, что для 211-5-винилтетразолов и 2-изопропенил-5К-тетразолов содержание поворотных изомеров практически не зависит от размера заместителя в цикле, тогда как для рядов 1-винил-5К-тетразолов и lR-5-винилтетразолов конформационное равновесие определяется, главным образом, стерическим влиянием заместителя, и доля S-транс-конформера закономерно возрастает по мере увеличения объема последнего, достигая в случае R = i-C4H9 100%. Показано (метод AMI), что сопряжение между винильной группой и гетерокольцом в 1- и 5-вшшлтетразолах осуществляется преимущественно за счет взаимодействия их л-систем, вклад п, л-перекрывания в 1-винилтетразоле относительно невелик (~ 8%). Это согласуется с данными расчетов энергий сопряжения, которые для 1-bhhkh-5R-тетразолов несколько выше, чем для 5-винил-1(2)К-тетразолов.

Таким образом, полуэмпирические квантовохимические методы расчета позволяют корректно оценивать многие параметры N-замещенных тетразолов. Однако не существует единого метода, одинаково хорошо отражающего все характеристики этих соединений. Наиболее универсальным является метод MNDO, в то же время пространственное строение лучше характеризует метод AMI. Метод РМЗ дает наиболее близкие к экспериментальным значениям энтальпии образования, однако искажает картину распределения зарядов и завышает данные по дипольным моментам.

2.2. Спектроскопическое исследование

В целом наблюдается хорошее соответствие зарядовых характеристик, рассчитанных методами MNDO, и данными спектроскопии ЯМР 13С и 1SN. Так, аналогично распределению я-зарядов относительное положение сигналов атомов азота в 1- и 1,5-замещенных тетразолах изменяется в порядке N1>N4>N2>N3, а для 2- и 2,5-изомеров - N2>N1>N4>N3. Для серии 1-замещенных тетразолов обнаружена линейная корреляция между значениями химических сдвигов (ХС) и р2-электронной плотностью атомов азота, вычисленной методом MNDO:

S(15N) = - (317,3±14,1) рг + (349,3±17,9); г = 0,979; s = 12,7; п = 24 Анализ полученных данных для большого ряда N-замсщешгых тетразолов позволил прийти к выводу об ошибочной трактовке значений 5 в спектрах ЯМР 1SN 2,5-изомеров, существующей в литературе и обосновать правильное отнесение сигналов этих соединений. Показано, что образование донорно-акцепторной и Н-связей сопровождается относительно небольшим изменением химических сдвигов ядер атомов N(4) и N(3), в то время как протонирование и кватернизация приводит к существенному изменению химических сдвигов всех атомов - экранируя в разной степени ядра атомов N(4) и N(3) и дезэкранируя N(1) и N(2). При этом химический сдвиг атома, по которому происходит взаимодействие, смещается в сильное поле на 96 м.д., что позволяет надежно опре-

делять место атаки электрофила в цикле.

В результате исследования параметров спектров ЯМР 'Н и 13С серий мета- и пара-замещенных 1-(Х-фенил)тетразолов (X = Н, Me, ОМе, ОН, NH2, С1, Br, СОМе, 1s!02, 1-тетразолил), установлены превосходные линейные корреляции (г > 0,99) между ХС протона тетразольного цикла и ХС протонов фе-нилыюй группы, что позволило корректно оценить константы Гаммета и Тафта

1-тетразолшп.ной группы (ffi=0,56±0,04; cr°R = -0,04±0,01). Доступность исследуемого ряда соединений по схеме 1.1 позволяет рекомендовать их для определения сг-констант новых групп по химическим сдвигам атомов соответствующих 1-фенилтетразолов.

Анализ имеющегося в литературе и полученного в работе массива спектроскопических данных ЯМР 'Н, 3С и 15N позволил определить некоторые характерные особенности, присущие различным типам N-замещенных тетразо-лов, и возможность использования их для идентификации изомерных тетразо-лов. Проанализированы ИК-спектры некоторых N-замещепных тетразолов и их комплексных соединений. Выявлены полосы, характерные для определенного изомера, предложен способ определения состава сополимера 1- и 2-алкил-5-винилтетразолов методами ИК-спектроскопии и высокотемпературной спектроскопии ЯМР 'н.

2.3. Рентгеноструктурный анализ

В данном разделе представлен РСА ряда новых соединений, относящихся к 1-й 2-замещенным тетразолам - 1-(2,4,6-триметилфенил)тетразол (32) и 2,5-диметил-2,5-ди(5-фенилтетразолил-2)гексан (150), структурно не исследованным до сих пор типам ди- и тризамещенных солей тетразолия: 1,3-дитрет-бутилтетразолий-перхлорат (101); 1-(2-метилпентанон-4-ил-2)-4-метил-тстразолий-перхлорат (128); 1-;я/?ет.-бутил-3-(1-метилвинил)тетразолий-перхлорат (169); пикраты 1,4,5-триметилтетразолия (140), а таюке 1,3-ди-т/>ет.-бутил-5-метилтетразолия (139) \ Анализ полученных данных показывает, что в кристаллической структуре 1-замещешюго тетразола 32, в отличие от

2-замещешюго 150, четко фиксируются межмолекулярные водородные связи C(5)H...N(4), благодаря чему молекулы упаковываются в зигзагообразные полимерные цепи по типу "голова к голове". Эти данные являются хорошим подтверждением модели ассоциации 1-изомеров предложенной в диссертации на основании ЯМР 'Н спектроскопических и криоскопических исследований. Ква-тернизация тетразолов сопровождается перераспределением длин связей в кольце и выравниванием значений порядков связей N(1)-C(5)=N(4) и N(1)-N(2)=N(3) в 1,4- и 1,3-солях соответственно, что вместе с данными спектроскопии ЯМР и квантовохимических расчетов свидетельствует о наличии существенного сопряжения в указанных фрагментах. По этой причине при трет-бутилировании 1,5-диметилтетразола и метилировании 2-трет.-6утш-5-метилтетразола образуется один и тот же катион - 1,5-димстил-З-тре/я. -бутил-

*' Примечание. Структура ряда комплексных соединений рассмотрена при обсуждении их строения в главе 3 диссертации, посвященной химическим свойствам Ы-замещенных тетразолов.

тетразолий, а при исчерпывающем трет, -бутшшровании тетразола, 1- и 2-трет-бутил-тетразолов получены соли, имеющие идентичные спектральные и физико-химические характеристики. Несмотря на наличие объемного заместителя у атома N(1) 1,4-дизамещенной соли 128 строение тетразольного цикла близко к симметричному и величины валентных углов в кольце равны (при атомах N(2) и N(3)) или близки (N(1) и N(4)) к значению углов правильного пятиугольника (108°). Необходимо отметить также, что в кристаллической структуре соединения 169 положение винильной группы относительно гетероцгасла соответствует £-транс(^)-конформации, что согласуется с высокой заселенностью этой конформации (72,1%) в некватернизовашюм 2-изопропенилтетразоле, рассчитанной неэмпирически в базисе 6-3 IG**// STO-3G и является дополнительным свидетельством незначительного влияния заместителя на пространственное строение 2-алкенилтетразолов (см. разд. 2.2). Во всех исследованных соединениях тетразольные циклы плоские, максимальное отклонение атомов от среднеквадратичной плоскости не превышает 0,004 Е. Заместители также лежат в плоскости цикла и соответствующие атомы азота имеют плоско-тригональную конфигурацию связей - суммы валентных углов при этих атомах равны 360°.

3. Химические превращения некоторых N-замещенных тетразолов В этой главе представлены результаты превращений некоторых ставших легкодоступными N-замещенных тетразолов, демонстрирующие их перспективность для синтеза разнообразных практически важных производных тетразола, а также других классов соединений, например:

/=Vnhcn

i n-/\3> « koh.dmso 43>50 koh.dmso, '----

nfch \=)\ 20 c

nhcn

75-80 С

93-94%

NH2

/N==f MeCOCH->COMe. H+,

N, X

N NH2

r-n +n—t-bu

\ / DMSO n=n -

R = 0-C6H4COOH

СЮ4'

-n2

q¿4>

Bu

98%

- —°2М_Г II /—НН-ЬВи

82-90%

Показано, что весьма эффективным в синтезе 1-тетразолилуксусной кислоты (11) является электрохимическое окисление спирта 7 с использованием

1\11/№О/ОН-электр0да, функционирующего как редокс-катализатор. Процесс окисления в оптимальных условиях идет селективно со скоростью 1,5-1,7% в час, выход кислоты по току достигает 98%. Получаемая этим путем кислота имеет высокую степень чистоты и пригодна для получения антибиотика цефа-лоспоринового ряда типа "кефзол".

Изучена радикальная сополимеризация 1-винилтетразола, 1-метил-5-винилтетразола, 211-5-винилтетразолов (Я=Ме, Е^ /-Рг, Г-Ви) и 2-изопропенил-5-метихгтетразола со стандартными мономерами - стиролом, метилметакрила-том и акрилонитрилом, а также сополимеризация 1- и 5-винилтетразолов, 1- и 2-метил-5-винилтетразолов. Определены важнейшие характеристики реакционной способности мономеров - константы сополимеризации и параметры Ал-фрея-Прайса, необходимые для целенаправленного синтеза полимеров заданного состава и структуры. Экспериментально подтверждено, что полученная с помощью квантовохимических и спектроскопических иследований количественная информация об электронном и пространственном строении винил-тетразолов позволяет предсказывать относительную активность этих мономеров. Анализ полученных данных показывает, что тип и размер алкилыюго заместителя в положении 2 гетероцикла не оказывает существенного влияния на реакционную способность. Выявлены особенности полимеризации 1-замещенных винилтетразолов (1-винилтетразол, 1-метил-5-винилтетразол), обусловленные их склонностью к ассоциации и специфической сольватации. Показано, что в воде и растворах роданида натрия полимеризация винилтетразолов протекает быстрее, чем в органических растворителях и позволяет получать высокомолекулярные продукты (особенно в с высоким выходом.

Многие свойства ]<1-замещенных тетразолов обусловлены их способностью к комплексообразованию, что приводит к необходимости изучения подобных реакций:

МХ2(Зо1у)т + лЬ=± МЬпХз + го5о]у М = Си, N1, Со; X = С1, N03, ВР4; Ь = 1-, 2-, 1,5-, 2,5-замещенные тетразолы

Показано, что изомерные моно- и дизамещенные тетразолы существенно отличаются друг от друга по способности к комплексообразованию, а состав образующихся в твердой фазе комплексов зависит от природы Ь, М, X, условий синтеза и координирующей способности растворителя. В целом, ^замещенные тетразолы являются монодентатными лигандами и координируются атомом N(4) гетероцикла, однако, 1-моно- и 1,5-дизамещенные тетразолы, включая биядерные, могут выступать и как бидентатно-мостиковые лиганды. Полученные выводы справедливы для комплексообразования ^замещенных тетразолов, не содержащих в качестве заместителей более сильные электродонорные группировки, чем тетразолильные.

На основании найденных различий в способности 1- и 2-замещенных тетразолов к комплексообразованию с хлоридом меди (II) разработан способ разделения смесей изомеров, отображаемый схемой:

1-Т + 2-Т + СиС12 2-Т + Си(1-Т)2С121 1_Т;

Т - замещенный тетразол.

Этот подход - осаждение производного тетразола в виде комплекса с последующим его гидролизом и отделением лиганда - пригоден для выделения и очистки широкого круга Ы-замещенных тетразолов, однако наиболее целесообразно его использование в случае малолетучих, способных к полимеризации и обладающих чувствительностью 1- и 1,5-замещенных тетразолов. Отметим, что виншггетразолы в виде комплексов с СиСЬ теряют способность к полимеризации и их комплексообразование можно использовать как способ стабилизации и хранения этих мономеров.

4. Практические аспекты полученных результатов

4.1. Масштабирование методов синтеза К-замещенных тетразолов

Большинство разработанных методов предназначены для синтеза Ы-замещенных тетразолов в лабораторном масштабе. Два из них - гетероциклиза-ция первичных аминов, оргомуравьинош эфира и азида натрия, а также селективное алкилирование (включая кватернизацию) тетразолов представляют наибольший интерес для масштабирования. Эти методы имеют довольно общий характер и приводят к разнообразным практически важным соединениям с высоким выходом (1-гидроксиэтилтетразол, 1-тетразолилуксусная кислота, 1,2-бис(тетразол-2-ил)этан и другие 1Я-тетразолы, включая Я = Н, а также 2-трет-бутил-5-фенилтетразол, 211-5-винил(полившшл)тетразолы, 1,4-дизамещенные соли тетразолия, в том числе биядерные и полимерные). В связи с тем, что полимеры и сополимеры поливинилтетразолов обладают ценными свойствами, которые в последнее время начинают интенсивно раскрываться, интересен для масштабирования простой метод их синтеза, основанный на алкилировании поливинилтетразола, получаемого в свою очередь из промышленного полиак-рилонитрила.

Технологическая схема получения М-замещенных тетразолов, ориентированная на переменный ассортимент продуктов, особенно эффективна если построена из блоков-модулей, предназначенных для осуществления типовых в синтезе тетразолов процессов: циклизация, алкилирование, разделение и очистка изомеров и др. Разработанные в диссертации методы дают алгоритм упрощения и повышения технико-экономических показателей производства тетразолов за счет совершенствования и внедрения новых подходов в указанные типовые процессы:

а) на блоке выделения изомеров - использование комплексообразования для разделения и извлечения изомеров из реакционных смесей или полная ликвидация стадии разделения в случае осуществления региоселективных реакций алкилирования и кватернизации;

б) на блоках циклизации и алкилирования - использование более доступного и менее токсичного сырья и полнота его превращения в целевой продукт;

в) на блоке алкилирования - полное исключение органических растворителей при осуществлении основной реакции (региоселективное алкилирование и кватернизация) и в ряде случаев при выделении продукта.

Привлекательность разработанных в диссертации методов получения Ы-замещенных тетразолов состоит в том, что они легко реализуются на традици-

ошгых универсальных установках периодического действия, а при необходимости значительного расширения ассортимента (различные 1- и 2-замещенные тетразолы, соли тетразолия, полимеры) возможно создание единого многофункционального модульного блока, требующего при переходе с продукта на продукт только изменения технологических режимов и очередности операций. Кроме того методы региоселективного алкилнрования и кватернизации дают возможность получения в масштабе опытно-промышленного производства производных тетразола, в том числе би- и полиядерных, включая полимерные, содержащие разветвленные заместители в 1Ч-положениях гетероцикла.

2- и 2,5-Замещенные тетразолы селективным алкилированисм. Детальное исследование кинетики и механизма селективного алкилирования позволяет достаточно четко определить оптимальные параметры процесса. В исполнении синтез предельно прост: к раствору тетразола в серной кислоте при обычной температуре и перемешивании порционно вводят алкилирующий агент, выдерживают определенное время и выделяют продукт. Гладкое протекание реакции в случае различных вторичных и третичных спиртов и олефи-нов, а также 511-тетразолов позволяет легко создать гибкую технологическую схему получения 2-замещенных тетразолов, в том числе 5- и 2-винилтетразолов, а также 211-5-поливинилтетразолов. Метод был опробован на опытном производстве СКТБ "Технолог" С.-Петербургского технологического института (технического университета) при наработке опытных партий 2-изопропил-5-виншггетразола и 2-т/зеот.-бутил-5-винилтетразола, получил положительную оценку и подтвердил высокую технологичность реакции. Различие технологического процесса получения того или иного продукта сводится к продолжительности синтеза и методике его выделения. Обычно перед извлечением целевого 2-замещенного тетразола методом экстракции достаточно разбавить реакционную смесь холодной водой. Только при наличии экзоцикличе-ских группировок основного характера гетероцикле, например, 5-Р-диметиламиноэтилбной группы, необходимо проводить реакцию при оптимальном значении рН. В ряде случаев, в частности, при алкилировании поли-винилтетразола, целевой продукт количественно выделяется при разбавлении реакционной смеси водой.

1-Замещенные тетразолы из первичных аминов. Полученные данные о механизме реакции и физико-химических свойствах 1-замещенных тетразолов позволили целенаправленно подойти к выбору оптимальных режимов как в ходе основной реакции, так и при выделении целевого продукта, составить лабораторный регламент производства 1-гидроксиэтилтетразола и совместно с кафедрой процессов и аппаратов Белорусского государственного технологического университета (БГТУ) разработать схему установки, производительностью 1,4-1,5 кг за цикл, которая при небольшой модификации пригодна для получения различных Ж-тетразолов. Основными узлами установки являются 30-литровый стеклянный реактор, снабженный мешалкой и рубашкой для подачи пара или холодной воды, два холодильника-конденсатора, вакуумный нутч-фильтр, два сборника фильтрата, ротационный испаритель, вакуумный насос. Синтез осуществляют следующим образом: к перемешиваемой при комнатной

температуре смеси реагентов (амин, ортоэфир, азид натрия) добавляют уксусную кислоту и нагревают в среднем 4-6 ч при температуре 50-70°С. В этих условиях выделение Ш\тз в газовую фазу незначительно - синтез становится практически взрывобезопасным. После завершения реакции не вступившие в гетероциклизацию азиды разлагают нитритом натрия. Жидкая часть отходов может быть использована для различных технических целей. Данный процесс реализован в опытно-промышленном производстве с выпуском опытных партий Ш-тетразола и 1,2-бис(тетразол-1-ил)этана на предприятиях СКТБ "Технолог" СПбПИ (ТУ) и "Унитехпром БГУ".

Поли-Г<-метил-5-винилтетразол (МПВТ) алкилированием поли-5-винилтетразола (П5ВТ). На основании данных, полученных при исследовании закономерностей алкилирования П5ВТ и тетразолирования полиакрилонитрила (ПАН) совместно с ФНПЦ "Алтай" (г. Бийск) разработана технология промышленного производства МПВТ. Технологический процесс включает в себя стадию азидирования ПАН смесью ЫаЫз+МЩО в ДМФА, стадию "нейтрализации" азид-иона, растворения выделенного П5ВТ и его алкилирования диметилсульфатом в присутствии КагСОз, а также стадию экстракции МПВТ хлористым метиленом с последующим осаждением целевого продукта изопропанолом, отделением на фильтре и сушкой. Технологический процесс характеризуется простотой (все стадии осуществляются в одном реакторе) и позволяет получать МПВТ со степенью тетразолирования > 90% и степенью алкилирования не менее 99,5%, воспроизводимым изомерным составом, плотностью и другими физико-химическими характеристиками. Технологическая схема внедрена на Опытном заводе химических продуктов ФНПЦ "Алтай" и Ангарском заводе химреактивов (ныне АО "Сибреактив"), где в 1991 г. организовано промышленное производство полимера. Технологический процесс регенерации отходов позволяет обеспечить возврат до 90% используемых растворителей.

4.2. Новые направления и перспективы использования № замещенных тетразолов

В мировой практике для извлечения драгоценных металлов из различных сред всё чаще используют соединения, содержащие азотсодержащие гетероциклические соединения ряда азолов и азинов, которые обладают хорошей комплексообразующейся способностью. В данной работе показано, что низкая основность М-замещеяных тетразолов и невысокая гидролитическая стабильность большинства их комплексных соединений с переходными металлами могут быть успешно использованы для селективного извлечения палладия из промышленных отходов. Электролиты палладирования, представляют собой растворы (рН = 1-2), содержащие ионы Рс12+, Си , №2+, Со , Хп2\ Сё2", Бп2\ Ре2+, Ре3+, А13+. Наиболее эффективным из исследованных 1-й 2-замегценных тетразолов является 1,2-бис(1-тетразолил)этан (БТЭ), селективно и количественно осаждающий палладий из исследованных растворов.

В результате исследования магнитной восприимчивости -1 КС Ы-

1 Примечание. Магнитные измерения выполнены в институте неорганической химии СО РАН (г. Новосибирск).

замещенных тетразолов с Си(11), Со(П) и N¡(11) в широком интервале температур (300-4,2 К) выявлен ряд магнитоупорядочквающихся соединений с ферро-и антиферромагнитным характером обмена между парамагнитными центрами. Найдено, что КС общей формулы СиЬ2С12 (Ь = Ж-тетразол, где Я = этил, винил, аллил и гептан) являются новой группой 1шзкотемпературных ферромагнетиков (Тс = 10-12 К). С учетом рентгеноструктурных данных и ЭПР-спектроскопии, сделано заключение, что ферромагнетик этого типа представляет собой двухмерную слоистую структуру, косвенные обменные взаимодействия между парамагнитными центрами в которой приводят к параллельной ориентации спинов за счет ортогональности взаимодействующих магнитных орбиталей (с122 ± Рх ± с!/).

Использование М-замещешгых тетразолов как электронодонорных соединений позволяет усовершенствовать известный в металлоорганической химии способ выделения дготилалюминийгалогенидов из их смесей с этилалю-мштигалогенидами в углеводороде: Е13А12Х3 + Э Е12А1Х + Е1А1Х2-Б1. Разделение протекает в случае растворимых в углеводороде И-замещенных тетразолов (Б = 2-этилтетразол, 2-т/)ет.-бутилтетразол, 2-изопропил-5-фенилтетразол) гладко, практически количественно, раствор Е12А1Х отделяют декантацией; не требуется традиционного в таких случаях фильтрования в инертной атмосфере.

Закономерности и особенности термического разложения и горения производных тетразола, способность многих М-замещенных тетразолов, включая полимеры и комплексы к самораспространяющемуся высокотемпературному разложению, а также своеобразное явление - жидкопламенное горение прессованных смесей на основе тетразолята натрия, позволяют осуществлять целенаправленный выбор производных тетразола, которые могут быть использованы в качестве компонентов энергетических систем, порофоров, газогенерирующих агентов и др. Для генерирования чистого азота, в частности, пригодны поли-1-винилтетразол и натриевая соль поли-5-винилтетразола, разложение которых сопровождается выделением Ы2 при температурах порядка 155 и 335°С соответственно. С учетом того факта, что по химическому составу и физико-химическим свойствам МПВТ близок к поли-2-метил-5-винилтетразолу, можно полагать, что легкодоступный МПВТ может быть успешно использован как аналог последнего в композициях топлив для энергетических устройств различного назначения. Введение в состав композиции для получения пленочных мембран на основе ацетата целлюлозы небольшого количества (до 5%) МПВТ, поли-1-метил-5-виншггетразола, поли-2-метил-5-винилтетразола либо их сополимеров и последующее разложение тетразолсодержащего компонента обеспечивает формирование в пленке пор, характеризующихся высокой однородностью распределения по размерам и получение высокопроизводительных ультрафильтрационных мембран с задерживающей способностью к соединениям с молекулярной массой 4000-6000. Проблемы переработки тетразолсодержащих полимеров связаны, в основном, с их жеспсоцепным характером и ограниченной растворимостью. Нами в последние годы значительно расширен круг растворителей (водные растворы неорганических солей), получено несколько ти-

пов легкорастворягощихся в органических растворителях и воде И-замещенных поливинилтетразолов. Относительная доступность, малая токсичность, специфические свойства полимеров М-замещенных тетразолов привлекают к ним все большее внимание исследователей.

Более 60% патентных источников по синтезу и использованию производных тетразола связано с их применением в медицине. Фрагменты Ы-замещенных тетразолов входят в структуры многих перспективных и применяемых на практике лекарственных препаратов. Новым направлением в сердечно-сосудистой терапии в последние годы является создание нового класса антигипертензивных средств - блокаторов рецепторов ангиотензина II. Эти препараты, в состав молекул которых входит (1Н-тетразол-5-ил)-дифенильный фрагмент (валсартан, лозартан), являются наиболее эффективными из имеющихся в настоящее время при лечении гипертонии. Применяемые в технологических схемах получения этих препаратов М-замещенные тетразолы (2-трет,-бутил-5-фенилтетразол, 2-тригил-5-фенилтетразол) наиболее доступны по разработанным в диссертации кислотно-катализируемым методам синтеза.

Можно полагать, что выполненное в настоящей работе комплексное исследование, приведшее к тому, что практически все типы М-замещенных тетразолов стали относительно доступными соединениями, будет способствовать дальнейшему возрастанию интереса к применению тетразолов, в том числе солей, полимеров и комплексных соединений в различных областях человеческой деятельности.

ВЫВОДЫ

1. Впервые выполнено систематическое комплексное экспериментальное и теоретическое исследование М-замещенных тетразолов, включающее разработку пригодных к масштабированию методов синтеза, изучение химических и физико-химических свойств, электронной, молекулярной и кристаллической структуры, а также поиск новых возможностей их применения. Решена одна из ключевых проблем химии тетразолов, позволяющая обеспечить региоселектив-ность протекания реакций 1Ч-незамещенных тетразолов с электрофильными агентами и разработать методологию направленного синтеза разнообразных Ы-замещенных тетразолов, включая соли тетразолия. Найдены удобные пути синтеза различных 1- и 1,5-замещенных тетразолов реакциями гетероциклизации и электрофильного замещения у атома углерода цикла. Совокупность полученных данных является научной основой создания эффективных малоотходных технологий получения М-замещенных тетразолов, реализация которых позволяет существенно расширить сырьевую базу для синтеза практически важных тетразолсодержащих соединений.

2. Обнаружен ряд региоселективных реакций алкилирования и кватерни-зации тетразола и его производных и показано:

- тетразол и 5-монозамещенные тетразолы независимо от электронных и пространственных свойств заместителя в средах с высокой кислотностью алки-лируются вторичными и третичными спиртами и соответствующими олефина-ми по положению 2 цикла, образуя с высоким выходом 2-моно- и 2,5-

дизамешенные тетразолы; в реакцию вступают и функционально замещенные вторичные и третичные спирты и олефины, не деструктирующие в кислотных средах;

- 2-/л/7еот.-бутил-511-тетразолы, доступные указанным выше путем, реагируют с различными алкилирующими агентами с образованием 1,3-замещенных солей тетразолия, детрет-бутилирование которых приводит к образованию соответствующих 1-моно- и 1,5-дизамещенных тетразолов;

- тетразол и его моно- и дизамещенные кватернизуются в кислотных средах под действием трет-бутилового спирта с селективным образованием 1,3-ди- и 1,3,5-тризамещенных солей тетразолия;

- селективность обнаруженных реакций моноалкилирования и кватерни-зации сохраняется и при использовании бифункциональных реагентов (дитетразолы или третичный диол), что приводит к эффективному пути синтеза биядерных Ы-замещенных тетразолов.

3. Направленность реакций моно- и исчерпывающего алкилирования в кислой среде обеспечивается протонированием тетразольного цикла по атому N(4). При этом в образующемся катионе тетразолия доступны для атаки электрофилом только атомы N(2) или N(3). На примере реакции 5-фенилтетразола с изопропиловым спиртом в серной кислоте показано, что селективное алкили-рование идет по двухстадийному механизму. На первой, лимитирующей стадии из протонированного 5Я-тетразола и карбкатиона, генерированного из спирта, образуется неустойчивый интермедиат, последующее быстрое депротонирова-ние которого приводит к образованию продукта реакции.

Выявлены причины и условия нарушения региоселективности алкилирования и кватернизации трест.-бутиловым спиртом и показано, что оно вызвано медленно протекающими взаимопревращениями изомерных М-трет-бутилтетразолов и изомеризацией образующихся 1,3-дизамещенных солей тетразолия. Легкость протекания изомеризации в случае трет, -алкшгъных заместителей позволяет использовать ее для селективного синтеза 1,4-дизамещенных солей тетразолия.

4. Показано, что первичные амины различной природы с алкильными, алкенильными, арилышми и их функционально замещенными производными, в том числе и диамины, вступают в реакции гетероциклизации с ортомуравьи-ным эфиром и азидом натрия, образуя с высоким выходом соответствующие 1-монозамещенные тетразолы. Установлено, что эта реакция протекает через промежуточное образование амидинов. Последние предложены в качестве новых реагентов синтеза 1- моно- и 1,5-дизамещенных тетразолов.

5. Найдено, что СН-кислотный характер 1-монозамещенных тетразолов может быть с успехом использован для синтеза различных 1,5-дизамещенных тетразолов. Впервые в ряду тетразолов осуществлены реакции аминометилиро-вания и иодирования по атому углерода цикла с образованием соответствующих оснований Манниха и 1К-5-йодтетразолов, для которых предложен илид-ный механизм, позволяющий наиболее адекватно объяснить основные экспериментальные данные. Подобно другим соединениям с рКа ~ 23-25, 1-замещенные тетразолы легко вступают в присутствии оснований в реакцию

меркурирования, образуя с высоким выходом бис(111-тетразол-5-ил)ртути, которые при действии йода и брома могут быть превращены в соответствующие lR-5-галоидтетразолы. Более слабые СН-кислоты - 2-замещешше тетразолы в указанные выше реакции не вступают.

6. На основании сопоставительного анализа расчетных характеристик молекул и соответствующих экспериментальных данных показана возможность использования полуэмпирических квантовохимических методов для корректной оценки многих параметров N-замещенных тетразолов - энтальпий образования, дипольных моментов, электронного и геометрического строения. Однако не существует единого метода, одинаково хорошо отражающего все характеристики N-замещенных тетразолов. Наиболее универсальным является метод MNDO, в то же время пространственное строение лучше характеризует метод AMI. Метод РМЗ дает наиболее близкие к экспериментальным значениям энтальпии образования, однако искажает картину распределения зарядов и завышает данные по дипольным моментам.

7. С использованием методов спектроскопии ЯМР 'Н, 13С, 15N, ИК-спектроскопии, рентгеноструктурного анализа и полуэмпирических и неэмпирических квантовохимических расчетов, всесторонне охарактеризовано электронное и пространственное строение N-замещенных тетразолов и ряд их свойств, включая константы Гаммета и Тафта 1-тетразолилыюй группы, некоторые параметры, характеризующие СН-кислотностъ 5-незамещеных тетразолов и реакционную способность N- и С-винилтетразолов в процессах полимеризации, энергии сопряжения и поворотной изомерии в молекулах этих мономеров, а также молекулярную и кристаллическую структуру многих синтезированных соединений, в том числе и представителей не исследованных до сих пор 1,3-, 1,4-ди- и 1,4,5-тризамещенных солей тетразолия. Уточнено отнесение сигналов ядер азота в спектрах ЯМР 15N 2,5-дизамещенных тетразолов, выявлены условия четкой идентификации изомерных тетразолов методами ЯМР спектроскопии. Установлено существенное различие в степени локализации зарядов на атомах цикла 1-(1,5)- и 2-(2,5)-замещенных тетразолов и показано, что полученные расчетным путем данные хорошо согласуются с экспериментальными, указывающими на большую основность, полярность и СН-кислотность 1-замещенных тетразолов и менее равномерное, чем в случае 2-изомеров, распределение длин связей в этих молекулах, что и определяет их более высокую реакционную способность в различных химических процессах (кватернизация, комплексообразование, электрофильное замещение у атома углерода цикла и др.), а также склонность к ассоциации и специфической сольватации. Введение заместителей в тетразолышй цикл существенным образом отражается лишь на значениях эффективных зарядов атомов, связанных с заместителем. Однако в случае сильных электроноакцелторных заместителей (CF3, N02) и особенно при протонировании и кватернизации цикла происходит значительное перераспределение электронной плотности на всех атомах, что адекватно отражается на химических сдвигах атомов азота в спектрах ЯМР 15N и позволяет надежно определить место атаки электрофила в тетразольном кольце.

8. Изучен ряд превращений полученных N-замещенных тетразолов по функциональным группам и тетразольному циклу с его сохранением и расщеплением, включая реакции щшюконденсации и рециклизации и показано, что N-замещенные тетразолы являются перспективными исходными соединениями для синтеза разнообразных практически важных функционально замещенных тетразолов, в том числе солей тетразолия, полимеров и комплексов с переходными металлами, а также производных других классов соединений - 2-аминобензоксазолов, 2,4-хиназолиндионов, арилцианамидов и др.

Определены константы сополимеризации и параметры Алфея-Прайса ряда 1-, 2- и 5-винилтетразолов, выявлена существенная зависимость этих характеристик реакционной способности и особенностей процесса полимеризации в целом от типа изомера и природы растворителя. Полученные данные, в сочетании с установленным спектроскопическими и квантовохимическими методами влиянием N- и С-тетразолильных групп на распределение электронной плотности в окружении атомов углерода алкенильной группы, и наличием корреляций между электронным строением, спектроскопическими характеристиками и значениями, характеризующими реакционную способность, позволяют прогнозировать поведете винилтетразолов в процессах полимеризации и сополимеризации при получении полимеров требуемых состава и свойств.

Установлено, что найденные в работе особенности комплексообразую-щей способности N-замещенных тетразолов и свойств комплексов представляют интерес для препаративного выделения, очистки и разделения 1- и 2-замещенных тетразолов, извлечения палладия из отходов электролитов палла-дирования, разделения этилалюминийсесквигалогенидов и дизайна молекулярных ферромагнетиков.

9. Ряд разработанных методов получения N-замещенных тетразолов многократно апробирован в укрупненных препаративных синтезах. Эти методы легли в основу технологических схем получения lR-тетразолов, реализованных в опытном производстве СКТБ "Технолог" СПбГТИ (ТУ) и УП "Унитехпром БГУ" при выпуске 1Н-тетразола и 1,2-бис(тетразол-1-ил)этана, а также при наработке опытных партий 2Я-5-винилтетразолов (R = /-Pr, /-Ви) и 1,5-диаминотетразола (СКТБ "Технолог"); полученные результаты использованы при разработке технологии получения нового полимерного материала - метилированного поли-5-винилтетразола, внедренной на Опытном заводе химических продуктов ФНПЦ "Алтай" и Ангарском заводе химреактивов, где в 1991 г. организовано промышленное производство данного полимера.

Основные результаты работы изложены в следующих публикациях:

1. A.c. 742431 СССР, МКИ2 C07D 257/04. Способ получения 1- и 2- аллилтет-разолов / П.Н. Гапоник, A.M. Звонок, A.JI. Верещагин, Н.И. Чернавина - № 2675214/23-04; Заявлено 18.10.78; Опублик. 25.06.80. - Бюл. № 23. - 2 с.

2. Гапоник П.Н., Каравай В.П. К синтезу тетразола // Вестн. Белорусск. ун-та. Сер. 2,- 1980. -№3. - С. 51-52.

3. Врублевский А.И., Гапоник П.Н., Деггярик М.М., Лесникович А.И., Лукьянова P.C. Комплекс 2-аллилтетразола с хлоридом меди (И) // Координац. химия. - 1981. - Т. 7, вып. 2. - С. 213-217.

4. A.c. 851930 СССР, МКИ3 C07D 257/06. Способ получения 1,5-диаминотетразола / П.Н. Гапоник, В.П. Каравай. - № 2891695/23-04; Заявлено 10.03.80; Опублик. 30.04.82. - Бюл. № 16. - 4 с.

5. A.c. 915423 СССР, МКИ3 C07D 257/06. Способ получения 1-аминотетразола / П.Н. Гапоник, В.П. Каравай. - № 2992624/23-04; Заявлено 10.10.80; Опублик. 07.07.82. - Бюл. № 25. - 4 с.

6. A.c. 892884 СССР, МКИ3 C07D 257/04. Способ разделения N-аллилтетразолов / П.Н. Гапоник, М.М. Дегтярик. - № 2973533/23-04; Заявлено 22.08.80; Опублик 23.10.82. - Бюл. № 39. - 3 с.

7. Гапоник П.Н., Дегтярик М.М., Свиридов В.В. N-Алкилтетразолы в качестве лигандов //Докл. АН БССР. - 1982. - Т. 26, № 8. - С. 716-718.

8. Гапоник П.Н., Каравай В.П. Простой способ синтеза 1-аминотетразола // Хим. гетероцикл. соедин. - 1983. - № 6. - С. 841-842.

9. Гапоник П.Н., Каравай В.П., Чернавина Н.И. К синтезу N-аллилтетразолов // Веста. Белорусск. ун-та. Сер. 2,- 1983. - № 2. - С. 23-25.

10. A.c. 1028669 СССР, МКИ3 C07D 257/04. Способ получения 1-винилтетразола / П.Н. Гапоник, O.A. Ивашкевич, М.М. Дегтярик - № 3328908/23-04; Заявлено 25.06.81; Опублик. 15.07.83. - Бюл. № 26. - 2 с.

11. A.c. 10300361 СССР, МКИ3 C07D 257/04. Способ очистки l-(ß-гидроксиэтил)тетразола / П.Н. Гапоник, В.П. Каравай. - № 3379398/23-04; Заявлено 08.01.82; Опублик. 23.07.83. - Бюл. № 27. - 3 с.

12. Гапоник П.Н., Каравай В.П. Синтез и свойства 1,5-диаминотетразола. // Хим. гетероцикл. соедин. - 1984. - № 12. - С. 1683-1686.

13. Гапоник П.Н., Дегтярик М.М., Каравай В.П., Комаров В.Ф., Лесникович А.И., Свиридов В.В. Новый подход к выделению и очистке N-замещенных тетразолов // Докл. АН БССР. - 1984. - Т. 28, № 6. - С. 543-545.

14.Каравай В.П., Гапоник П.Н. Аминометилирование 1-метилтетразола // Хим. гетероцикл. соедин. - 1985. - № 4 - С. 564.

15. Гапоник П.Н., Григорьев Ю.В., Каравай В.П. Амидины в синтезе тетразолов // Хим. гетероцикл. соедин. - 1985. - № 4. - С. 566-567.

16. Гапоник П.Н., Каравай В.П. Синтез и свойства 1-(2-гидроксиэтил)тетразола. // Хим. гетероцикл. соедин. - 1985. - № 10. - С. 1422-1424.

17. Гапоник П.Н., Каравай В.П., Григорьев Ю.В. Синтез 1-замещенных тетразолов гетероциклизацией первичных аминов, ортомуравьиного эфира и азида натрия // Хим. гетероцикл. соедин. - 1985. - № 11. - С. 1521-1524.

18. Гапоник П.Н., Ивашкевич O.A., Дегтярик М.М. Синтез и комплекообра-зующие свойства 1-винилтетразола // Изв. вузов СССР. Химия и хим. тех-нол. - 1985,- Вып. 11. - С. 43-46.

19.Дегтярик М.М., Гапоник П.Н., Лесникович А.И., Врублевский А.И. Комплексы 1- и 2-алкилтетразолов с хлоридом и роданидом Cu(II) // Ж. общ. хим. - 1985. - Т. 55, вып. 3. - С. 516-522.

20. Лесникович А.И., Свиридов В.В., Гапоник П.Н., Каравай В.П., Целовальни-кова Г.М., Дегтярик М.М. Способность соединений с высоким содержанием азота к самораспространяющемуся термолизу // Докл. АН БССР,- 1985. - Т. 29, № 9. - С. 824-827.

21. Ивашкевич О.А., Гапоник П.Н. Оценка некоторых параметров реакционной способности тетразолсодержащих виниловых мономеров в полимеризации по данным спектроскопии ЯМР // Докл. АН БССР. - 1986. - Т.30, № 6. - С. 523-526.

22. Lesnikovich A.I., Sviridov У.V., Printsev G.V., Ivashkevich О.A., Gaponik P.N. A New Type of Self-Organization in Combustion // Nature. - 1986. - Vol. 323. -P. 706-707.

23. Гапоник П.Н., Дегтярик M.M., Лесникович А.И., Науменко В.Н., Богатиков А.Н. Комплексы нитрата и тетрафторбората меди (II) с 1- и 2-этилтетразолами // Координац. химия. - 1986. - Т. 12, вып. 11. - С. 14781483.

24. Ивашкевич О.А. Гапоник П.Н., Науменко В.Н. Оценка ст-констант тетразо-лильных групп по данным спектроскопии ЯМР 13С винилтетразолов // Хим. гетероцикл. соедин. - 1987. - № 2. - С. 236-237.

25. Ivashkevich О.A., Gaponik P.N., Bubel O.N. Estimation of Alfey-Price e Value from Quantum Chemical Calculations Data // J. Polym. Sci. Part C. Polym. Lett. -1987.-Vol .25.- P. 407-411.

26. Gaponik P.N., Ivashkevich O.A., Kovalyova T.B., Andreeva T.N. Copolymeriza-tion of 1-Vinyltetrazole with Vinyl Monomers // J. Appl. Polym. Sci. - 1987. -Vol .33. - P. 769-773.

27. Degtyarik M.M., Gaponik P.N., Naumenko V.N., Lesnikovich A.I., Nikanovich M.V. Infared Spectroscopic Study of Cooper (II) Complexes with N-Substituted Tetrazoles // Spectrochim. Acta. - 1987. - Vol. 43A.,1 3. - P. 349-353.

28. A.c. 1294804 СССР, МКИ4 C07C 125/08. Способ получения фенилцианамида / В.П. Каравай, П.Н. Гапоник - № 3926408/23-04; Заявлено 10.07.85; Опуб-лик. 07.03.87. - Бюл. №9.-2 с.

29. Гапоник П.Н., Григорьев Ю.В., Каравай В.П. Синтез 6hc(1-R-тетразолил)ртути прямым меркурированием l-R-тетразолов // Металлорг. хим. - 1988. - Т. 1, № 4. - С. 846-848.

30. Гапоник П.Н., Григорьев Ю.В., Корень А.О. Прямое иодирование 1-алкилтетразолов - удобный способ получения 1-алкил-5-иодтетразолов // Хим. гетероцикл. соедин. - 1988. -№ 12 - С. 1699.

31. Андреева Т.Н., Гапоник П.Н. Синтез и свойства 1-трифторэтилтетразола / Белгосуниверситет. - Минск, 1988. - 10 с. - Деп. в ВИНИТИ 04.07.88. - № 5344-В88 // Деп. рук., 1988. -№ 11. - Реф. 1102.

32. Ivashkevich O.A., Gaponik P.N., Bubel O.N., Kovalyova T.B. Copolymerization Reactivities, Electron Structures and Nuclear Magnetic Resonance Spectra of Vinylazoles // Makromol. Chem. - 1988. - Vol. 189. - P. 1363-1372.

33. Гапоник П.Н., Ивашкевич O.A., Ковалева Т.Б., Кригер А.Г., Фрончек Э.В., Цайлингольд В.Л., Грачев В.П. Сополимеризация 2-метил-5-виншггетразола с акриловыми мономерами // Высокомол. соедин. - 1988. - Т. ЗОБ, № 1. - С. 39-42.

34. A.c. 1428754 СССР, МКИ4 C07F 3/10. Способ получения 6hc-(1-R-5-тетразолилртути / П.Н. Гапоник, Ю.В. Григорьев. - № 4161595/23-04; Заявлено 15.12.86; Опублик. 07.10.88. - Бюл. '37.-2 с.

35.Karavai V.P., Gaponik P.N., Ivashkevich O.A. Quantitive Evaluation of Electronic Effects of 1-Tetrazolyl Group From 'Н and 13C NMR Data for 1-substituted Phenyltetrazoles II Magn. Res. Chem. - 1989. - Vol. 27. - P. 611-615.

36. Гапоник П.Н., Ивашкевич O.A., Бубель O.H., Дегтярик M.M., Науменко В.Н. Спектроскопическое и квантовохимическое исследование алкил- и ал-кенилтетразолов // Теор. и эксп. химия. - 1989. - № 1. - С. 33-40.

37. Каравай В.П., Гапоник П.Н. Простой синтез триметилсилилазида // Метал-лоорг. хим. - 1989. - Т. 2, № 5 - С. 1192.

38. Гапоник П.Н., Ивашкевич O.A., Корень А.О., Андреева Т.Н. Растворимость полимеров винилтетразолов в водных растворах солей // Докл. АН БССР. -1989. - Т. 33, № 11. - С. 1014-1016.

39. A.c. 1436424 СССР, МКИ4 C07D 257/04. Способ получения 1,5-дизамещенных тетразолов / В.П. Каравай, П.Н. Гапоник - № 4285791/23-04; Заявлено 17.07.87; Опублик. 07.02.89. - Бюл. №5.-2 с.

40. Гапоник П.Н., Каравай В.П., Давшко И.Е., Богатиков А.Н., Дегтярик М.М. Синтез и свойства фениленбис-1Н-тетразолов // Хим. гетероцикл. соедин. -1990 .-№11.-С. 1528-1532.

41. Корень А.О., Гапоник П.Н. Простой способ N-алкилирования 5Я-тетразолов трет-бутиловым спиртом // Хим. гетероцикл. соедин. - 1990. - № 11. - С. 1574-1575.

42. Корень А.О., Гапоник П.Н. Селективное Ы(2)-алкилирование SR-тетразолов спиртами//Хим. гетероцикл. соедин. - 1990. - № 12. - С. 1643-1647.

43. Гапоник П.Н., Ивашкевич O.A., Биба В.И., Науменко В.Н., Андреева Т.Н. Спектроскопическое исследование молекулярной структуры 1-винилтетразолов // Изв. АН БССР. Сер. хим.наук - 1990. - № 1. - С. 55-60.

44. Гапоник П.Н., Ивашкевич O.A., Ковалева Т.Б., Карапетян З.А., Асатрян Г.Г., Кригер А.Г., Фрончек Э.В., Смирнов Б.Р. Радикальная сополимеризация 1-метил-5-винилтетразола с 2-метил-5-винилтетразолом // Высокомол. соедин. - 1990. - Т. 32Б, № 6. - С. 418-421.

45. A.c. 1544772 СССР, МКИ5 C07D 257/04. Способ получения 2- или 2,5-замещенных тетразолов / А.О. Корень, П.Н. Гапоник. - № 4399085/23-04; Заявлено 25.02.88; Опублик. 23.02.90. - Бюл. № 17. - 3 с.

46. Каравай В.П., Гапоник П.Н. Аминометшшрование lR-тетразолов // Хим. ге-тероцикл. соедин. -1991. - № 1. - С. 66-71.

47. Корень А.О., Гапоник П.Н. Об особенностях алкилирования тетразолов н-пропиловым и изо-бутиловым спиртами // Хим. гетероцикл. соедин. - 1991 . - № 9. - С. 1280.

48. Корень А.О., Гапоник П.Н. Селективное алкшшрование 5Я-тетразолов оле-финами // Хим. гетероцикл. соедин. - 1991. - № 9. - С. 1280-1281.

49. Гапоник П.Н., Чернавина Н.И., Ивашкевич O.A., Лесникович А.И. Синтез и некоторые свойства нового тетразолсодержащего полимера - поли-2-трет-бутил-5-винилтетразола // Докл. АН БССР. - 1991. - Т. 35, № 10. - С. 923926.

50. Гапоник П.Н., Ивашкевич O.A., Андреева Т.Н., Ковалева Т.Б. Полимеризация винилтетразолов в водных растворах роданида натрия // Вестник Бело-русск ун-та. Сер. 2. -1991. - № 1. - С. 24-28.

51. Сушко Н.И., Макаревич Н.И., Матвеева H.A., Ивашкевич O.A., Гапоник П.Н. ИК-спекгры поглощения N-замещешшх тетразолов // Журп. прикл. спектроск. - 1991,- Т. 54, № 6. - С. 923-933.

52. Ивашкевич O.A., Гапоник П.Н., Чернавина Н.И., Лесникович А.И., Суханов Г.Т., Шуйская Т.Н., Гареев Г.А. Определение состава сополимеров 1-метил-5-винилтетразола и 2-метил-5-винилтетразола спектроскопическими и калориметрическими методами// Высокомолек. соедин. - 1991. - Т. ЗЗБ, №4. - С. 275-279.

53. Лавренова Л.Г., Богатиков А.Н., Шелудякова Л.А., Икорский В.Н., Ларионов C.B., Гапоник П.Н. Комплексы переходных металлов с N-производными тетразола // Ж. неорг. хим. - 1991. - Т. 36, вып. 5. - С. 1220-1225.

54. Григорьев Ю.В., Гапоник П.Н. Синтез 5-иодтетразолов // Изв. АН Беларуси. Сер. хим. наук. - 1992. -№ 1. - С. 73-77.

55. Naumenko V.N., Koren А.О., Gaponik P.N. 15N NMR Study of Tetrazoles // Magn. Res. Chem. - 1992. - Vol. 30,1 6 - P. 558-560.

56. Ivashkevich O.A., Gaponik P.N., Koren A.O., Bubel O.N., Fronchek E.V. Comparative Semiempirical Calculations of Tetrazole Derivatives // Int. J. Quantum Chem. - 1992. - Vol. 43. - P. 813-826.

57. Ivashkevich O.A., Gaponik P.N., Kovalyova T.B., Makarevich N.I., Sushko N.I. Copolymerization Reactivities and Electron Structure of 2-Alkyl-5-Vinyltetrazoles // Makromol. Chem. - 1992. - Vol. 193. - P. 1369-1376.

58.Lesnikovich A.I., Levchik S.V., Balabanovich A.I., Ivashkevich O.A., Gaponik P.N. The Thermal Decomposition of Tetrazoles (Review) // Thermochim. Acta. -1992.-Vol. 200.-P. 427-441.

59. A.c. 1729562 СССР, МКИ5 В Ol D 71/16. Композиция для получения ультрафильтрационных мембран / В.Е. Праценко, A.B. Бильдюкевич, П.Н. Гапоник, O.A. Ивашкевич, Ф.Н. Капуцкий. - № 4788290/05; Заявл. 05.12.89; Опубл. 30.04.92. Бюл. № 16. - 2 с.

60. Koren А.О., Gaponik P.N., Ostrovskii V.A. Reactions of Azolium Cations. I. Kinetics and Mechanism of Alkylation of 5-Phenyltetrazole with Isopropyl Alcohol in Aqueous Sulfuric Acid Media // Int. J. Chem. Kinet. - 1993. - Vol. 25. - P. 1043-1051.

61.Науменко B.H., Гапоник П.Н., Корень A.O., Депярик М.М. Определение основности N-замещекных тетразолов // Изв. АН Беларуси. Сер. хим. наук. -

1993. - Kai.-С. 64-68.

62. Gaponik P.N., Ivashkevich O.A., Naumenko V.N., Kovalyova T.B., Andreeva T.N., Koren A.O. 'H, 13C and 15N NMR Study of Vinyltetrazolium Salts and the Processes of their Synthesis // Spectrochim. Acta. - 1993. - Vol. 49A, 1 1. - P. 135-143.

63. Лавренова JI.Г., Икорский В.Н., Ларионов С.В., Богатиков А.Н., Гапоник П.Н. Новый ферромагнетик - комплексное соединение дихлорбис(1-аллилтетразол)медь(П) // Ж. иеорг. хим. - 1993. - Т. 38, № 9. - С. 1517-1518.

64. Gaponik P.N., Ivashkevich O.A., Karavai V.P., Lesnikovich A.I., Chemavma N.I., Sukhanov G.T., Gareev G.A. Polymers and Copolymers Based on Vinyltetrazoles. 1. Synthesis of Poly(5-vinyltetrazole) Ъу Polymeranalogous Conversion of Polyacrylonitrile'/ // Angew. Makromol. Chem. - 1994. - Vol. 219. - P. 77-88.

65. Gaponik P.N., Ivashkevich O.A., Chemavina N.I., Lesnikovich A.I., Sukhanov G.T., Gareev G.A. Polymers and Copolymers Based on Vinyltetrazoles. 2. Alkylation of Poly(5-vinyltetrazole) //Angew. Makromol. Chem. - 1994. - Vol. 219. -P. 89-99.

66. Ивашкевич O.A., Гапоник П.Н., Сушко Н.И., Красицкий В.А. Анализ колебательных спектров солей тетразола // Журн. прикл. спектроск. - 1994,— Т. 61, № 1-2. - С. 45-49.

67. Богатиков А.Н., Гапоник П.Н., Деггярик М.М., Науменко В.II., Лесникович А.И. Комплексные соединения нитратов Cu(II), Ni(II), Co(II) и Cd(II) с 1- и 2-этилтетразолами // Вести. Белорусск. ун-та. Сер. 2. - 1994. - № 3. - С. 3-9.

68. Ивашкевич O.A., Левчик С.В., Гапоник П.Н., Красицкий В.А. Термическое разложение натриевой соли поли-5-винилтетразола //Докл. АН Беларуси.-

1994,- Т. 38, № 2. - С.59-62.

69. Levchik S.V., Ivashkevich O.A., Costa L., Gaponik P.N., Andreeva T.N. Thermal Decomposition of Tetrazole-Containing Polymers. Part 4. Poly-l-vinyl-5-methyltetrazole and Poly-l-vinyl-5-phenyltetrazole Thermolysis // Polymer Degradation and Stability. - 1994. - Vol. 46. - P. 225-234.

70. Koren A.O., Gaponik P.N., Ivashkevieh O.A., Kovalyova T.B. A New Route to 1-Alkyltetrazoles: via 2-tert-Butyltetrazoles // Mendeleev Commun. - 1995. - 1 1. -P. 10-11.

71. Koren A.O., Gaponik P.N., Ostrovskii V.A. Reactions of Azolium Cations. II. Regioselective N(2)-Alkylation of 5-Aiyltetrazole with Isopropyl Alcohol in Sul-furic Acid Media: Effect of Electronic Properties of Aryl Substituents on the Reaction Rate // Int. J. Chem. Kinet. - 1995. - Vol. 27. - P. 919-924.

72. Гапоник П.Н., Григорьев Ю.В., Андреева Т.Н., Маруда И.И.. Исчерпывающее N-трет-бутилирование тетразолов в системе t-BuOH-HBF4 / // Хим. ге-тероцикл. соедин. - 1995. -№ 7. - С. 915-925.

73. Гапоник П.Н., Науменко В.Н., Григорьев Ю.В., Мадзиевская Т.А. Изотопный обмен водорода СН-группы цикла N-замещенных тетразолов // Вестн. Белорусск. ун-та, Сер. 2. - 1995. -№ 1. - С. 9-10.

74. Ивашкевич O.A., Тузик A.A., Гапоник П.Н. Квантовохимическое исследование пространственного строения 1-винилтетразолов // Изв. АН Беларуси. Сер. хим. наук. - 1996. - № 1. - С. 48-52.

75.Лавренова Л.Г., Богатиков А.Н., Икорский В.Н., Шелудякова Л.А., Богуславский Е.Г., Гапоник П.Н., Ларионов С.В. Комплексные соединения Со(П), Ni(II) и Cu(II) с 1-винил- и 1-аллилтетразолами // Ж. неорг. хим,-

1996. -Т. 41, №3. - С. 423-426.

76.Лавренова Л.Г., Бикжанова Г.А., Богатиков А.Н., Икорский В.Н., Шелудякова Л.А., Вировец A.B., Подберезская Н.В., Гапоник П.Н., Ларионов С.В. Комплексные соединения кобальта (II), никеля (II) и меди (II) с 1-фенил- и 1-этилтетразолами // Ж. неорган, хим. - 1996. - Т. 41, № 4. - С. 587-592.

77. Voitekhovich S.V., Gaponik P.N., Koren А.О. Selective Synthesis of 2-(l-Methylvinyl)tetrazoles // Mendeleev Commun. - 1997. -1 1. - P. 41-42.

78. Войтехович C.B., Гапоник П.Н. Трансформация 1-(2-гидрокси-3,5-динитрофенил)тетразола в 2-метиламино-5,7-динитробензоксазол через 1,4-дизамещенную соль тетразолия // Хим. гетероцикл. соедин. - 1997. - № 8. -С. 1141-1142.

79. Григорьев Ю.В., Маруда И.И., Гапоник П.Н. Некоторые особенности синтеза 1-замещенных тетразолов из первичных аминов // Изв. АН Беларуси. Сер. хим. наук. - 1997. - №4. - С. 86-90.

80. Гапоник П.Н., Каравай В.П., Григорьев Ю.В. Синтез 1,4,5- и 1,3,5-тризамещенных солей тетразолия исчерпывающим алкилированием 5-монозамещенных тетразолов диметилсульфатом // Докл. АН Беларуси. -

1997.-Т. 41, №5.-С. 66-68.

81. Гапоник П.Н., Войтехович С.В. К региоселективному синтезу 2-трет-бутил-SR-тетразолов. Превращения изомерных N-трет-бутилтетразолов в кислотной среде // Ж. орг. хим. - 1998. - Т. 34, вып. 5. - С. 788-790.

82. Гапоник П.Н., Войтехович С.В., Ивашкевич O.A., Ляхов A.C., Говорова A.A. Синтез и свойства пикратов алкил- и фенилтетразолия // Хим. гетеро-

цикл, соедин. - 1998. - № 5. - С. 657-665.

83.Gaponik P.N., Voitekhovich S.V., Maruda I.I., Kulak A.A., Ivashkcvich O.A. Selective Synthesis of 1,3-Di- and 1,3,5-Trisubstitued Tetrazolium Salts by Tert-Butylation of Tetrazole, 1- and 5-Monosubstituted Tetrazoles. Isomerization of 1,3-Disubstituted Salts to 1,4-Salts // Polish J. Chem. - 1998. - Vol. 72, 1 10. - P. 2247-2253.

84. Гапоник П.Н. Синтез и свойства N-замещенных тетразолов (обзор) // Химические проблемы создания новых материалов и технологий / Под ред. В.В. Свиридова . - Мн.: БГУ, 1998. - С. 185-214.

85. Гапоник П.Н., Войтехович C.B., Ляхов A.C., Маруда И.И. Региоселектив-ный синтез новых функционально замещенных солей тетразолия // Хим. ге-тероцикл. соедин. - 1999. -№ 9. - С. 1222-1229.

86. Lyakhov A.S., Ivashkevich D.O., Gaponik P.N., Grigoriev Y.V., Ivashkevich L.S. 1 -(2,4,6-Trimethylphenyl)- 1H-1,2,3,4-tetrazole // Acta Cryst. - 2000 . - Vol. C56. - P. 256-257.

87. Войтехович C.B., Гапоник П.Н. Алкилирование тетразола и 5-монозамещенных тетразолов диацетоновьш спиртом в кислотных средах // Becui Нацыянальнай акадэмп навук Беларусь - 2000. - № 2. - С. 68-71.

88. Гапоник П.Н., Войтехович C.B., Ляхов A.C. Селективный синтез биядерных N-замещенных тетразолов и солей тетразолия // Хим. гетероцикл. соедин. -2000.-№3.-С. 387-395.

Кроме того, по теме диссертации опубликовано в отечественных и международных изданиях 16 статей и тезисы 41 доклада.

15.11.00г. Зак.255-75 РТП Ж «Синтез» Московский пр., 26