автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.05, диссертация на тему:Получение и химические свойствапроизводных 1-R-тетразол-5-тионов

РГ5 ОД 1 2 МАР 1998

на правах рукописи

ГОЛЬЦБЕРГ Марк Адольфович

ПОЛУЧЕНИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРОИЗВОДНЫХ 1-К-ТЕТРАЗОЛ-5-ТИОНОВ

Специальность 05.17.05 -технология продуктов тонкого органического синтеза

Автореферат диссертации на соискание

ученой степени кандидата химических науй

Санкт-Петербург 1998

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном технологическом .институте (техническом университете).

Научный руководитель доктор химических наук,' профессор

Колдобский _ Григорий Исакович .

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор

Костиков

Рафаил

Равильевич

кандидат химических наук

Поплавский

Вячеслав

Сергеевич

Ведущее предприятие

Российский научный центр "Прикладная химия" /Санкт-Петербург/

Защита состоится /0 .03.1998 года на заседании Диссертационного Совета Д 063.25.04 в Санкт-Петербургском государственном технологическом институте (техническом университете) по адресу: Санкт-Петербург, Московский пр., 26.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке СПбГТИ(ТУ).

Замечания и отзывы по данной работе в одном экземпляре просим направлять по адресу: 198013, Санкт-Петербург, Московский пр., 26, СПбГТИ(ТУ), Ученый Совет.

Автореферат разослан 3.0.^.1998 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета Д 063.25.04, к.х.н.

Соколова Н.Б.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Широкое применение тетразолов в медицине, биохимии, сельском хозяйстве, фотографии, а также в качестве компонентов систем записи информации в значительной степени способствовало развитию химии этих соединений. За последние несколько десятилетий были разработаны новые и существенно усовершенствованы изьестные методы получения тетразолов. Несомненный теоретический интерес представляют результаты, полученные при изучении электронного строения, кислотно-основных свойств, таутомерии, реакционной способности и термической стабильности тетразолов. 1-11-тетразол-5-тионы и их производные занимают особое место среди многочисленных тетразолов различного строений, известных в настоящее время. Высокоэффективные р-лактамные цефаллоспориновые антибиотики, получившие всеобщее признание в медицинской практике - это соединения, основной составной частью которых является тетразол-тионный фрагмент. Разнообразные производные 1-К-тетразол-5-тионов - новые, широко исследуемые в последние годы, противотуберкулезные препараты, а 1-фенилтетразол-5-тион - одно из лучших в настоящее время антивуалирующих средств. Однако, несмотря на исключительную практическую и теоретическую значимость тетразолтионов, методы их получения и особенно химические свойства изучены недостаточно. Очевидно, что отсутствие удобного, универсального метода получения производных 1-11-тетразол-5-тионов и недостаточная информация об их химических свойствах препятствует их дальнейшему практическому применению.

Решение этих проблем может быть найдено в результате поиска новых путей синтеза производных 1-К-тетразол-5-тионов с применением метода межфазного катализа, а также целенаправленных исследований химических свойств этих соединений.

Работа быпа выполнена в рамках государственной программы "Разработка методов получения и изучение свойств 5-замэщенрчх

тетразолов - ингибиторов коррозии" и международной' научной программы Карлова университета (Чешская Республика), грант 205/1596.'

Цель работы состояла в, разработке простых и эффективных методой получения Л-й-Ь-Е^-тИотетразолов, исследовании их физико-химических свойств, изучений возможностей применения этих соединений ЬдА синтеза 5-функциональнозамещенных тетразолов.;'' ' :'" .. ' . ,

Научная новизна.данное исследовании.разработан простой и эффективный метод.получения 1~И-5-адкил(арил)тиотетразолов различного строения,,заключающийся.в алкилировании(арИлирова-нии) 1-К-тетразол~5~тионов«а д&ухфазной системе жидкость-жидкость' 6 ■ присутствии четвертичных аммониевых'солей. Изучено влияние, прироДь!-заместителя ¿ положений 1 гетерокольца, характера аЛкилиругаегр{арили£утёго) "агента, строения катализатора межфазного переноса ц свойств реакционной среды на направление конкурентного ''алкздфованиясарилирования) 1-К-тет-разол-5-тионов. Произведено сравнение эффективности четвертичных аммониевых солей: тетрабутиламмоний бромида, диме-тил(5-метоксикарбднилпентиЛ}этилаымоний бромида, бензилдиме-тил (5-метоксикарбош1ЛПеНтил)гшоний бромида, бензилтриэтилам-моний хлорида, бензил;щ^етилфешламмоний ялорида и 2,3,5-три-фенилтетразолий бромида в качестве катализаторов межфазного . переноса в реакциях алкйлировааш. (арилирования) 1-гфенилтетра-зол-5-тиона. Установлено,' что окисление ¿-Я-5"-алкил(арил)тио-тетразолов перманганатом ¡сэдия -в услов1-чх межфазного катализа - удобный метод получения.1-К^5~адкил{арйл)сульфонилтетразо-лов. Показано, что.взаимодействие 5-метилсульфонил-1-фенил-тетразола с С-, Н- а 0- «укяесфилами новый метод получения ' фуншиональнозамещенных тетразолов.-,'..'

. Практическая значимость." Разработанный метод получения 1-К-5-Н -тиотетразолоз делает их легко доступными. Результаты" проведенного сравнения катализаторов межфазного переноса мо-тут быть использованы при.Проведении других межфазнокаталити-

- 5 -

ческих процессов. Предложен удобный способ получения 1-R-5-алкил(арил)сульфонилтетразолов, которые, как установлено, могут использоваться для получения.ранее неизвестных |,5-функ-цирнальнозамещенных тетразолов. •'

Апробация работы.. Результаты'диссертации доложены на Всероссийской конференции "Химия азотйстьк"гетерациклов", Черноголовка,. 1995 г. и на международны^ конференциям ""Межфаз-. ный катализ: механизм и.применение в органическом синтезе", г.Санкт-Петербург,- 1997 г. и.'"Advances in Organic'Chemistry", Casta-Papiernicka,' Slovak Republic, 1937, r.

Публикации'. По теме диссертации опубликованы три статьи в Журнале'Органической тми, одна в журнале Химия гетероциклических. соединений и те.зисы трех доютадов. "

Объем и структура работы. Диссертация'состоит из введе- . ния, литературного обзора, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов, списка литературы, приложения. Работа изложена на 112 страницах -машинописного текста, 'содержит 25 таблиц, 17 рисунков. Библиография включает 14 9 ссылок.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Получение производных 1-Н-тетразол-5-тионов

1.1. ЛлкилированИе 1-П-тетразол-5-тионов

В ряду работ, посвященных изучению химических превращений 1-Я-тетразол-5-тионов, алкилирование занимаем значительное место, так как это самый простой путь, к разнообразным произведшем тетразолтионов.. ■

Теоретически 1-К-тетразол-5-тионы могут существовать в следующих таутомерных формах! -

R-N—C-SII R-N-C=S R-N—G=S . ,

В реакциях тетразолат-анионов, получающихся при депротониро-вании этих соединений, с алкиЛирукмцими реагентами возможно образование трех изомеров - S-, и Ы4-производных.

В качестве объектов изучения алкилирования(арилирования) тетразолтионов в условиях межфазного катализа были выбраны 1-Яетил- и 1-фенилтетразол-5-тионы. Реакций проводили в двухфазной системе хлороформ-водный раствор гидроксида натрия в присутствии тетрабутиламмоний бромида. В зависимости от природы алкилирующего{арилирующего) агента температура и время реакции изменялись в пределах 20-60°С и 3-11 ч соответственно. Во всех случаях были получены продукты S-замещения с высоким выходом. • *

R1-N СНС1 B0flH.Na0H,2%Macc. ^

VH + х R--" N4KN

№ (C4H9)4N Вг n

Ia-ц

Rl=CH3(a-e) ;С6Н5(ж-ф) .

R2=CH3(a) ,СН2СЫ(б) ;СН2СООН(в),С6Н5СН2{г) ,4-Ы02С6Н4СН2(д) , 2,4-(N02)2C6H3(e) ,СН3(ж) , СН (СН3) 2 (з) , CH2CN (и) , СН2СООН (к) , СН2СООС2Н5(л) ,СН2СООС4Нэ(м), (СН2)2Вг(н), (СН2) 2ЫН2 (о) , (CH2)2NHC(0)CH3(n), (СН2) 20Н (р) , (СН2) 2СЫ (с) , (СН2)2СООН(т) , (СН2)30Н(у) ,С6Н5СН2(ф),4-№Э2С6Н«СН2(х) ,2,4-(Ы02)2С6Н3(ц) . Предложенный метод функциализации l-R-тетразол-Б-тионов имеет универсальный характер и позволяет получать не только моно- , но и дитетразолы. Для этих целей были использованы такие ал-килирующие агенты, как дибромметан , 1,2-дибромэтан и 1,3-дибромпропан.

RT~I,S+ Вг(СН2) Вг СИСЬ-води.NaOH.2Q/0Macc. R-N-^pS-íCIД-S-^N-R

" . (С4Н9)4Ы Вг >1'

IIa-г

R=CH3, n=l (а) ; R=C6HS, n-1 (б), п=2(в), n=3(r).

Условия алкилирования, температуры плавления и выход соединений (Ia-ц) и (IIa-г)приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Условия алкилирования 1-Я-тетразол-5-тионов, выход и температура плавления

тетразолов (1а-ц) и (Иа-г)

| N сое-у динения Алкилируюций агент Время реакции,ч Температура реакции, С Выход,% Т.пл.(т,кип./• р,мм рт.ст.),°С-

1а аы 5 20 80 (140/10)

16 С1СК2еЫ - 8.5 20 . 81 65-66

1в С1СН-С00Н -11 20 79 106-107

1г СеН5СН2С1 V' 7.5 60 92 47-48

1 д - 4-ЫОгС6Н,СН~Вг ' 6 ¡60 96 121-122

•1е "2 , 4 - (N0-) "2С6НзС1 4.5 60 - 90 155-156 '

IX ' СН31 3 20 95 " 82-83 '

•13 Вгси(ен3), 7.5 60 95 67-68

1и - - С1.СНгСЫ ■ 3.5 20 98 64-65

• Хк сюьебон 8 20 75 100-101

.. 1л С1СН2СООС2Н5 . ' 5 - 20 ■ 93 91

1м . С1СН2СООС4Н<; . • 4 20 97 • 62-63 -

- 1н <СНг)-:Вг - . ' 4 ;.5 20 - 19 64-65

10 С-1(СН2)2ЫН^ - ' 10 60 94 масло

■ ВГ.(СН:'.):20Н •• 7.5 60 84 - 66-67

.'. 1с - •С1(сн2-)2еы. 7 60 ■98 71-72

• -1т С1 (СН2)2600Н .. 9.5 60 ' ■ 86 112-113

1у скен2) зОн •■ - 8 •60 80 56-57

1ф . "Сленге! • • • 6 60 -92 68

-ix'. .'4-ыргСвН«енгвг 4 • 60' 95 157-158

-1ц 2, 4- (Ш2).2С{Н3С1 3 60 87 209-210

На ВгСН2Вг 5.5 60 '98 156

116 ВгСН2Вг 9 60 95 133-134

11в Вг (СН2) 2Вг ■ 9 60 98 151-152

Иг Вг (СН2)зВг 10 60 95 79-80

Известно,, что основными факторами, влияющими на направление конкурентного алкилирования амбидентных анионов являются строение алкилирующего''агента/ свойства растворителе и природа катализатора межфазного переноса'. Проведенные реакции,по- ; казали» что природа алкилирующего-агента не оказывает Ьлияния на направление конкурентного алкилирования амбидентных тет'ра-^ эолат-анионов. Также были проведены специальные исследования для того* чтобы установить характер влияния свойств раствори-"-теля и природы катализатора' межфазного переноса на селектив- !' ность данной реакции. При перемешивании в течение 4 ч смеси, состоящей из равных объемов хлороформа и водного гидроксида натрия, содержащей 1-фениЛтетразол-5-тион и йодистый метил при 2 0°С взаимодействия не происходит. Добавление к реакционной смеси каталитических,Количеств-тетрабутиламмойий бромида, и перемешивание еще в течение -3 ч приводит к 5-мётилтио-1-фе-нилтетразолу с количественный выходом. При алкилировании в хлороформе тетрабутиламмойиевой соли 1-фенилтетразол-5-тиона» заведомо приготовленной из 1-фенилтетразол-5-тиона и тетрабу-тиламмоний гидроокиси, йодистым метилом или диметилсульфатсм при 20°С также образуется только 5-метилтио-1-фенилтетразол. Эти результаты дают основание считать, что в межфазн'окатали-тическом процессе алкилированиб происходит в органической фазе. Далее было показано/ что в некаталитическсы процессе . при взаимодействии 1-фенилтетразол-5-тиона с диметилсульфатом в водном НаОН, 50%-ном водном этаноле или диметилформамиде образуется только Б-метилпроизводное с выходом 95,72 и 56% соответственно. При алкилировании 1-фенилтетразол-5-тиона ди-азомет'аном в смеси этанол-эфир <1 г 1> образуется тот же продукт. Из приведенных фактов со всей очевидностью следует, чго свойства■реакционной среды и характер реакционной частицы не

v ...

оказывают влияния на направление конкурентного алкилирования 1-&-тетразоя-5-тионов. Эти выводы хорошо согласуются с • результатами, полученными при изучении реакций других гетероциклических тионов в условиях межфазного катализа,

происходящих только по более поляризуемому реакционному центру в амбидентном анионе, то есть по а?ому серьг.

1.2. Сравнение эффективности катализаторов • • межфаэного переноса '.''"••,'

Успешное течение межфазнокаталитических реакций в значительной степени определяется 'правильностью выбора .катализатора межфазного переноса. Существует несколько способов оценки активности катализаторов межфазного переносаНаиболее строгим является метод, заключающийся в нахождении термодинамического потенциала переноса иона из'водной фазы в органическую (в первом приближении для; характеристики катализатора можно -также использовать константу экстракции).При другом подходе в- сопоставимых условиях оценивается активности различных катализаторов''» одной реакции. В этом случае эффективность катализатора, обычно определяется но 'выходу продуктов ■ реакции или, хотя и значительно реже, по'величине константы скорости. Необходима подчеркнуть, что'полученные таким образом сравнительные даннуе по активности катализаторов не всегда сопоставимы для реакций различных типов, но представляют несомненный интерес, так как существенно расширяют возможности обоснованного выбора катализатора м.ежфазного переноса.

В работе была дана оценка относительной эффективности серии из шести катализаторов межфазйого переноса различного строения в реакциях алкилирования 1-фенилтетразол-5-тйона йодистым■метилом, монохлоруксусной кислотой, этилхлорацета-том, 4,-нитробензилброыияом и 2,4-динитрохлорбензолом и окис-, ления 5-метилтио-1-фенилтетразола перманганатоы калия.. Вьши исследованы следующие катализаторы межфаэного переноса: тетрабутиламмоний бромид (Нla)/ . ,

диметил(5-метоксикарбонилпентил)эТиламмоний бромид (XI1.0}; бензилдиметил(5-метоксикар®онилпентилJ аммоний бромид (Ills); бензилтризтиламмоний хлорид (IIID/

бензилдиметилфениламмоний хлорид (Шд) • и 2,3,5-трифенилтетразолий бромид (lile).

Из выбранных катализаторов диметил(5-метоксикарбонилпен-.. тил)этиламмоний бромид и бензилд'иметил (5-метоксикарбонилпен-

тил)аммоний бромид ранее, очевидно, не изучались. В'то же "время можно предположить,. что они будут'обладать более высокой активностью чем, например, тетрабутиламмоний- бромид, так как наличие в молекуле катализатора заместителей с длиной ал-кильной цепи в 5-6 атомов углерода обычно приводит к увеличе- ' нию их эффективности; За исключением димеТил(5-метоксикарбо-нилпентил)этиламмоний бромида, который из-з^ недостаточной химической устойчивости не-применялся в реакциях, протекающих при 60°С, все остальные катализаторы были изучены при алкили-ровании 1-фенилтетразол-5-тиона и окислении 5-метилтио-1-фе-нилтетразола.

При алкилировании 1-фенилтетразол-5-тиона, независимо от природы алкилирующего(арилирующего) агента и строения катализатора, образуются только продукты S-алкилирования с выходом 90-95%. Лишь в одном случае, при алкилировании 1-фенилтетра-зол-5-тиона 2,4-динитрохлорбензолом в присутствии катализатора (И1д), очевидно, из-за пространственных затруднений в ионной паре тетразолат-анион - катион четвертичного аммония, реакция вообще не происходит. Окисление 5-метилтио-1-фенил- . тетразола вне зависимости от строения катализатора межфазного переноса не сопровождается побочными процессами и завершается образованием 5-метилсульфонил-1-фенилтетразола с выходом 97%.

Для оценки относительной эффективности катализаторов межфазного переноса при алкилировании 1-фенилтетразол-5-тиона определяли время, необходимое для завершения реакции (табл. 1.2).

Таблица 1.2

Алкилирование 1-фенилтетразол-5--тиона в системе хлороформ-водный гидроксид натрия 2% мае. в присутствии катализаторов (IIIa-e)

Алкилирующий агент Температура реак-. ции„-°С Катализатор

Illa | Шб | IIIb | Illr | Шд | Ше

Время реакции, ч

СН31 ■25 1.5 1.0 1.0 1.5 1.25 1.25

С1СН2С00Н • 25 3.0 . 2.5. 2.5 3.0 2.75 2.75

С1СН2СООС2Н5 • . 25 2.75 2.0 2.0 2.75 2.25 2.25

4-N02c6h4CH¿Br 60 0.75 — "0.5 0.75 0.5 2.0

2,4-(N02)2C6H3Cl ■ -60 1.0 ■ 0.75 1.0 — 2.0

Аналогично были получены данные по'активности катализаторов в реакции окисления 5-метилтио-1-фенилтетра,зола'. Ниже приведено время реакции в'ч'и (нсме'р) катализатора■ Межфазного переноса: 11(1113), 9(1116), 9(1Ив), 10.5(Шг), 10 (Шд), 10 (Ше) . Из" всех исследованных катализаторов межфазного переноса наибольшей эффективностью.обладает бёнзилдиметил(5-метоксикарбо-нилпентил)аимоний бромид. На этой примере еще раз подтверждается правило, согласно которому зведение в катион четвертичного аммония алкйльного заместителя, содержащего 6 атомов углерода, приводит к заметному повышению активности катализатора межфазного переноса. В то же время ф'ункциализация не сказывается на эффективности катализатора, но снижает его химическую стабильность, '

2. Химические свойства производных 1-фенилтетразол-5-тиона

2.1. Окисление 1-фенилтетразол-5-тиона и его производных

В отличив от некаталитического процесса при окислении 1-фенилтетразол-5-тиона перманганйтом калия в^системе хлороформ-вода при 20°С в присутствий тётрабутиламмоний бромида образуется дисульфид.

C6H5-N-

IJ-C6HJ

ГТн + KMn04 CUC1>-Hf

5-Алкилтио-1-К-тетразолы. в условиях межфазного катализа ! окисляются до соответствующих сульфонов. "' ;

P.'-N- " ......... ■,.

-N-я-SR CH,CL- води. СН3СООН. 10% масс. R *

' N4 N ..+. KMn04 , ? ^ » „ е ^Л-':"/' • '■•

■ * . (с4п9)Аыв.< . N

' V '"'. ' г" '■'■' ■ : JVa-r ..'-

R^CHj, ■Ri«CH3(a); rVCcHs, R2CH3(6) , (СН2)2СЩв.) ,C6HSCH2 (r) .

Выходы и температуры плавлений тетразолов (IVa-r) приведены в

таблице 2 Д.... ' ' .'." -V. ; ■'' .' "" V; .'.'

' !. 1 '.:'■''.*" Таблица .2.1

. ' Выходы и яе^пвдатуры '^¿доенря тетразадоа. (IVa-r.)

N соединения Выход,.%' 1 Т,ПЛ.',.°С : N соединения Выход,.%. •' Т.ПЛ., °с

' IVa : 20 ■ : .; 7.3-74 XVb. ., ■ 96 . •.116-1-17

IV6 . • 9? . '.; ;• -аз-84 -••-. ■ iVr ' •'•I7R; : .164-165

" Сульфонное стрФеште {.iya-r)- 'однозначно под-

тверждается нали^иём в их/ДК vcoe,ioTpax:лолос, .в областям /1150-,;' 1170 и 1.3.40-1360 см"1, характерных ■ для 'органических, сульфонов,

2.2." Реакции'нуелеофильного замещения .в 5-метилсульфонил-1-фенилте.тразоле

Несмотря на.широкий набор методов синтеза 1,5-дизамевднны^ тетразолов, их общим ^недостатком является^невозможность' полу*? чения тетразолов, содержа^«« высокореакционнослосс.бные и Тер-) мически малоустойчивые функциональные группы. Решение Пробле^ мы синтеза функционал.ь.нозамещеннЫх,тетразолов, .очевидно,- может быть достигнуто несколькими путями, - .созданием ;;прйыых-'методов получения Таких соединений, функциализацией заместителей в .замещенных тетразолах, либо введением в тетразольный

цикл заместителе^' содержащих рагличные функциональные

- . '1 ? 11

группы.

С целью разработки удобного'метода функцйалйзации тетра-золга было'проведено изуче'нйа поведения' 5-кетилсульфонил-1-фе-нйлтетразола в реакциях нуклеофильного' замеееш'я. Дандай субстрат гйдролизуеТйя в .5%-нбЙ вояноЙ .щёлочи ^рй 25"С за 2 ч до 1-фенил'тетра&ол-5-о'н'а^ ^ . .

Алкоголяты натрия' тйкже способны замещать метгтлсуль'фониль-нуй группу {за 3-4 ч) с' образованием 5-алкилокси-1-фенилтёт-разолов. При детальном исследовании взаимодействия 5-метил-сульфояил-1-фенилтетразсла с О-нуклеофиламй было установлено, что дЙя проведения этой реакции не обязательно применение заведомо приго^двДёйны* 'алкоголйтй'в натрия. Оказалось, что замещение гладко протекает при обработке 5-метйлсульфоншТ-1-фе-нйлтетразола раствором гидроксида,натрия в соответствующем спирте. 6 те'м случае, если субстргу? плохо растворяется в. спирте, то дяй гговЬппения его растворимости к реакционной

сйгесй добавляй^, ацётонитрйл, ' .

"

- , , N V а,б,д-ж

Сб"5-¥~1Г8°2СНз

Ч-* ■ --.г

Шондон УаДг.ж

V ¿¿-л

шон,п.он ,

......Т*"

СНзСИ

й-СНэ (а>, СгН3 (б), С2Н4Вг (в), С$Н4ОН ¡¡г) , С3Н7 (Я» ,СЙ (СНз) 2 (0) ,

С«Н9(ж), СЯ2СН(СЙ3) 1 (3),СН (СНз)С{Н»(Ы,циклбге-ксил (к),СеН5СН2 (л) Эта замена имеет существенное'преимущество в препаративном отношении и а тоже время не приводит к снижению выхода продуктов реакции» Выходы и температуры плавления тетраэолов

(Уа-л) приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 •

Выходы и температуры плавления тетразоло'в (Уа-л)

N соединения Выход,% , t Т.пл., '°С N соединения Выход,% Т.пл., °С

Уа 70 72-73: Уж • ' 89 42-43

Уб 74 69-70 УЗ 82 . 22

' Ув 82 71-72 ■ Уи 51 62

Уг 87 ■51 . Ук ■ 21 ■ 71-72

Уд 87 34.-35 ■ Ул 95 145 "

Уе 69 81-82

В аналогичных условиях при,'взаимодействии 5-метилсульфо-нил-1-фенилтетразола с'фенолами в спиртовом растворе гид-роксида натрия образуются 5-ар_илокси-1-фенилтетразолы.

С 5~ N —л БОзС Н з СбН3-№-г ОАг;

' ^ } . , ИаОН, АгОН Д |

С2Н5ОН к

■ •" '.' У1а-м Аг=С6Н5 (а) , 4-СН3С6Н4 {б), 2-СН3ОСгН4 (в) , 3-НОСвН4 (г), .4-С1С6Н4 (д) , 4-1С6Н4(е) ,3-СНОС6Н4 (ж)7 3-МО^С6Н4 (з) ,.4-НО2С0Н4 (и)., 3-С6Н5С6Н4 (к) ,

а-нафтил(л),р-нафтил{м). ' . ■

»

Выходы и температуры плавления тетразолов (У1а-м) приведены ц^ таблице 2.3. ' • ■ ■ .

Таблица 2.3

Выходы и температуры плавления тетразолов (У1а-ц)

N соединения Выход,% Т.ПЛ., '"С.1 N соединения Выход,%' Т..пл., °С

У1а - 67 109 ' ■." VI» - . 79 120 .

У1б 92 83-84 ' ■ УХО '81 ' 116-117

VI в 83 124-125 ' V-IИ 6.8 Н'1-112

У1г 40. 205-207 " VIK ... 73 ■ 92-93 ';

■VI д 75 106-107- У1л 82 105-106

У1е . 88 93-94 ■ VIW ■ ■ 88 135-13.6

Обращает на ;ебя внимание тот факт, что.при взаимодейстъип с алкоголчт.ш ■ и фенолчтамп 5-метилсульфонил-1-фенилтетразол. проявляет гораздо более высокую реакционную способность, чем,

например, 5-хлор-1-фенилтетразол е реакциях с теми же реагентами. Весьма существенно, что при достаточно широким наборе реагентов, изученных в настоящей работе, все реакции проводились в одних и тех же условиях, и не было получено ни одного отрицательного результата. Это означает, что процесс, очевидно, протекает по механизму SH2Ar.

Данный метод позволяет получать не только моно-,- но и ди-

(VII) и тритетразолы (VIII) в тех.же условиях. « <

С6"5-у-¡pS02CH3 • C6II5-N-r-0(CH2>20-|-N-C6HS

^ i ЛОНДОН t I ^F ¿ .

N CH3CN N N

VII

NaOII, CH3CN

N4 N [HOCCH^bN

N

C6H5~N-л—0-(CII2)2 (CH2)2-0-]j—N-C6II,

^N' I N

(С1Ца

o

—" C6H5-N--1

N

VIII

Следующим этапом работы было изучение взаимодействия 5-ме-тилсульфонил-1-фенилтетразола с С- и И- нуклеофилами. Исследовались такие реагенты, как производные малоновой кислоты, 4-нитробензилцианид, индол, имидазол; бензимидазол и бензтри-азол. Во всех случаях при перемешивании реагентов в ацетонит-риле в присутствии гидроксида натрия при 19-20°С с хорошим выходом образуются соответствующие 1,5-дизамещенные тетразолы.

C6Hj-N

1Ш12сн-

-¥-с6Н5

СН3302-

N

■V-

ГЗДЫаОН

СН-СН

г

N -Ха-г

-N-0,11

б"?

IX, И =С02СгН^, Я =СЫ (аД; ЕЦв^СЩб}.,. К1М-ВД2С2Н5,К2<тСГ}(в) .

X,'НЪ=индол-1-ил (а),имщазол7,1~ил(б),О^дайуидазолг 1-гил<в),

бензтриазол-Л-ил (г):, ,".■-.'-''•"'" '"','' ' *

Выходы и температуры .гшавл^ция'соёдвдений ДХХа-в) и (Ха-г) приведены в таЗлице 2.4. ' '■'.:'"■ " ' , : ' ' •

Таблица 2.4

Выходы и температуры плавлрнда тетразоло.в" :(1Ха-гв) и 1Хг

ХХа-г)

N сое--динения Выходз, %. Т..ПД. / °с .диноИия: . £:;>:од, Ч '. г.пл., ес

1Ха ' 6 .7 ' - •■:■■' Кб',:';..' '129-130

1X6 .,.■■'92'■:■'.'. ■ '•• ■ УЗ-В4- V V ;•-;<;Х6-..',' " -■''-..72-■ ■102-103"

1Хв ■ 83 - ■■ .124-12^ • ■ 127-.128

Ха ' ',40 ' 205-207

Следует. ногут существовать

в двух 'гауссмсгпнпя формах.-.' '• ■ '. .,'.. .'-V .':■■• ■■:..'..■•■

-.4

ОЫ

'.¿У ^'

Состояние таут.оыерного равновесия; зависит-;от .электронного строения заместителей! *?ак:'тетразолы-тЦХа,б) 'находятся в форме ЫН-таутомероо, техразол (1Хв) в СН-формо. Об этом, свидетельствуют'елбдуюидае"ф^кты. В ЙК спектрах'тетразйла-(1Ха) имеется полоса' Поглощения карбонильной группы при 1670 см"1, в тетразолах ,(1Ха); и (1X6) - полосы поглощения ни'триль-ных групп при 2210 и.2205, 2215 соответственно, В то же

время в ИК спектре тетраз'ола <!Хв.)' полоса' г.отношения нитриль-

ной группы находится при 2255'см"1. Эти данные свидетельствуют о сопряжении между я-электронными системами связей С=0 и С=С в тетразоле (1Ха) и С*=б й в тетразолах (1Ха,б) и отсутствие такового в Тетразоле (1Хв). Ёще. одним аргументом в пользу предложенной выше структуры тетразолов (1Ха,б) и (1Хв) служит и тот факт, что- в ИК спектрах соединений (1Ха,б) имеются полосы'поглощения Ш-групп при'319& и 3200 см"1, а в спектре тетразол& (1Хв). ^сакая полосй. отсутствует.

Чрезвычайная легкость, с которой Ьетилсульфонильная группа В' 5-метилсульфониЯ-1^фгнйлтетр-азоЛ'3 Замещается* под действием С-,. М- ,й О'~нуклёйфи'лов дает основание считать/ 'зто круг таких реагентов моясет. быть расширен■- -■

•' " - V .--' ; •' ВЫВОДЫ:

1. Алкилир.онание (арилйрованйё)' 1-Й-гетразол-5-тйснов в двухфазной системе :жидко'сть-Ждкоств в присутствии четвертичных ■ аммониевых солей--' простой и- зф.£"е'ктивный метод получения 1-Я-5-алкил (арйлНйб'тетрайолаа различного строения.

1.1. Из четвертичных' аь1мониевык.:с6ЛеЙ1 тетрабутиламмоний бромида, ' дпметйд(5-меФбксйкар;5ршлП:'ентйл)Зтиламмонх1й бромида, бензилдимйтилt5-мeтo'кcиkapбox^тыíneM,rйл^ агоний бромида, бен-зилтриэтиламмоний -.^лорила/ ^еазйлдиме'рилфениЛаммошй хлорида и Й, 3,5^^рифениЛ®етразрлйй-6{202.вдд4 изученных в реакциях алкилйрованйя'(йрилировапияХ £-Фёдал4'е1сразол-5-тибна в качестве катализаторов меж'фаздойо йёрб'ыоса наиболее эффективным -является'. бенйилдвдетиДСё-м'а^оксйка'рбон'илпентил) аммоний- .бромид; ' -"', '- - • •. • -

1.2. Направление конкурентного е5л№Лйро&ания Сарилирования) 1-К-тетразол-5—гионов- не; - о? прирсдЬг заместителя в положении 1 ^етерокольца, . характера алкйлируй'шего (арили-рующеЮ) агён'та," строенйя катализатора межфазного переноса И свойств реакционной среды. Зо «всех случаях алкилирование

(арилирование) происходит -только по атому серы, то есть по наиболее поляризуемому центру в амбидентном тетразолат-ани-оне.

2. Окисление 1-К-5-алкил(арил)тиотетразолов перманганатом калия в условиях межфазного катализа - удобный метод получения 1-Я-5-алкил(арил)сульфонилтетразолов.

2.1. Окисление 1-фенилтетразол-5-тиона перманганатом калия в двухфазной системе хлороформ - вода в присутствии тетрабу-тиламмоний .бромида приводит к соответствующему дисульфиду, в то время как в некаталитическом процессе образуется 1-фенилтетразол-5-сульфокислота.

3. Взаимодействие 5-метилсульфонил-1-фенилтетразола с С-,Ы- и О-нуклеофилами - новый метод получения фунтсциональнозаме-щенных тетразолов.

3.1. В реакциях 5-метилсульфонил-1-фенилтетразола с С-ани-онами, генерируемыми из производных малоновой кислоты, а также 4-нитробензилцианида образуются соответствующие 1-фе-нил-5-функциональнозамёиенные тетразолы, которые в зависимости от природы заместителя в положении 5 геуерокольца могут находиться в форме СН~ или ЫН-таутомеров,

3.2. При взаимодействии 5-метилсульфони!п-1-фенилтетразола с Ы-гетариланионами с хорошим выходом образуются ранее не известные 5-гетарил-1-фенилтетразолы.

313. Метилсульфонильная группа в 5-метилсульфонил-1-фенил-тетраэоле в мягких условиях замещается под действием алко-голятов и фенолятов натрия, при этом образуются 5-алкил (арил)окси-1-фенилтетразолы. В большинстве случаев эти реакции успешно протекают в растворе соответствующего спирта в присутствии_ гидроксида натрия.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1 . Гольцберг М..•'■.., Алам Л.В., Колдобский Г.И. Алкилирование (1-К-тетра-лэп-'З-ил) тионои в условиях межфазного катализа //

Тез. докл. межинститутского коллоквиума "Химия азотистых гетероциклов", 18 октября 1995 г. - Черноголовка, 1995. -С.45.

.Выбор катализаторов межфазного переноса в реакциях l-R-тет-разол-5-т'ионов и их производных /М.А.Гольцберг, А.Грабалек, О.Фарса, А.Кребо, П.Долежал, А.П.Коренева, Г.И.Колдобский// Тез. докл. международного симпозиума "Межфазный катализ: механизм и применение в органическом синтезе", 24-26 июня 1997 г. - Санкт-Петербург, 1997. - С.25-26.

. Phase Transfer Catalysts Derived from ю-Amino Acids / A. Krebs, 0. Farsa, M. Go'lcberg, P. Dolezal, Д. Hrab^lek, G. Koldobskii // Proc. XXIX Conference of Organic Chemists "Advances in Organic Chemistry", 11^-13 June 1997. - CastS-Papiernicka, Slovak Republic, i997. - P.166-167.

Гольцбер'г M.A., Колдобский Г.И. Простой способ получения 5-алкил(арил)окси-1-фенилтетразолов // ЖОрХ. - 1995. -Т.31, вып.11. - С.1726-1727.

. Гольцберг М.А., Колдобский Г.И.Тетразолы. XXXI. Реакции 1-Н-тетразол-5-тионов и их произйЬдных в условиях межфазного катализа // ЖОрХ,- - 1996. - Т.32, вып.8. -С.1238-1245.

. Тетразолы. XXXII. Реакции 1-К-те,тразол-5-тионов и их производных в условиях межфазного катализа. Выбор катализаторов межфазного переноса / М.А. Гольцберг, А. Грабалек, О. Фарса, А.Кребс, П.Долежал, Г.И.Колдобский // ЖОрХ. 1996. - Т.32, вып.9 - С.1415-1417.

. Гольцберг М.А., Колдобский Г.И. Тетразолы. 33. Новый метод получения функциональноэамещенных твтразолов // ХГС. -1996. - N11/12. - С.1515-1519.

?2.■1J.98-". .13-70 РШ № СИНТКЗ Московски^ ,56