КУРСОВАЯ РАБОТА
Синтез 4-гидрокси-3-((4-гидрокси-2-оксо-2H-хромен-3-ил) фенилметил)-2Н-хромен-2-она и его реакция с эфиратом трехфтористого бора
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
. Литературный обзор
1.1Основные особенности строения кумаринов
1.2Получение кумаринов
1.3О-гетероциклизация 4-оксикумаринов
. Цель исследования
2.1Синтез исходного соединения и обсуждение результатов
3. Экспериментальная часть
.1 Основные физико-химические методы, используемые в работе
.2 Список использованных реактивов
.3 4-Гидрокси-3-((4-гидрокси-2-оксо-2Н-хромен-3-ил)(фенил)метил)-2Н-хромен-2-он (14) и 4-гидрокси-3-((4-гидрокси-2-оксо-2Н-хромен-3-ил)(4-метоксифенил)метил)-2Н-хромен-2-он
.4 13-b-Гидрокси-7-фенил-7,7`a-дигидро-6H-пирано[3,2-с:5,6-с]дихромен-6,8(13bH)-дион
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ
Сложнопостроенные полиоксосоединения, включающие в свой состав кумариновый (хромен-2-оновый) фрагмент, являются весьма перспективными в теоретическом и прикладном отношении веществами.
Известно, что многие соединения, содержащие кумариновый фрагмент, имеют высокую фармакологическую активность, как антибактериальные, антифаговые агенты /1/. Дикумарины, неодикумарин, фепромарон являются известными антикоагулянтами /4-7/. Синтетические кумарины и их аналоги могут быть использованы как антиоксиданты /2/, антимикробные /4/, антивирусные и противоопухолевые препараты, инсектициды. Производные 4-гидроксикумарина находят свое применение в фармацевтической промышленности, производстве духов, агрохимикатов, а также инсектицидов.
Кумарины - это кислородсодержащие гетероциклические соединения, производные 5,6-бензо-?-пиронов (кумарины) и 3,4-бензо-?-пиронов (изокумарины). Эти соединения были выделены из листьев и плодов вишни, листьев мускатной земляники и сливы, некоторых видов роз, винограда, облепихи и т.д. /1/.
1. Литературный обзор
.1 Основные особенности строения кумаринов
Кумарины (2-хроменоны) - обычно кристаллические вещества, бесцветные или слабо окрашенные в желтый цвет с запахом свежескошенного сена и горьким вкусом (порог запаха для человека 1,72.10-9 г/л). Простые кумарины, гидрокси- и метоксикумарины и их гликозиды хорошо растворяются в воде и разведенных спиртах. Остальные кумарины практически нерастворимы в воде, но хорошо растворяются в органических растворителях: хлороформе, диэтиловом эфире, этиловом спирте, кроме того, растворяются в жирных маслах.
Все природные кумарины легко возгоняются при нагревании до 1000 С. Кумарины способны флюоресцировать в УФ-свете ярко-синим, ярко-голубым, фиолетовым, зеленоватым или желтым светом. В присутствии щелочей флюоресценция усиливается.
Химические свойства кумаринов обусловлены наличием в структуре бензольного и лактонного кольца. Лактонное кольцо отличается большой устойчивостью, не расщепляется при нагревании в воде, не взаимодействует с аммиаком и кислотами и раскрывается лишь при нагревании с едкими щелочами. При этом образуются соли цис-орто-кумаровой кислоты (кумаринаты) и появляется желтое окрашивание. При подкислении раствора ?-пироновое кольцо замыкается и кумарины регенерируются в неизменном виде (окраска исчезает).
Кумарины способны к азосочетанию при взаимодействии с солью диазония в щелочной среде. Реакции со щелочами и азосочетания используют для обнаружения кумаринов в растительном сырье /2/.
1.2 Получение кумарина
В промышленности кумарин получают по реакции Перкина, которая заключается во взаимодействии ароматических альдегидов с ангидридами кислот в присутствии солей этих же кислот. Примером того служит реакция салицилового альдегида и уксусного ангидрида в присутствии ацетата Na или К либо взаимодействии фенола с эфирами акриловой кислоты при повышенном давлении в растворе уксусной к-ты в присутствии ацетатов Pd и Сu2+ /3/:
Также кумарины получают конденсацией фенолов с эфирами ?-кетокислот в присутствии кислотных катализаторов. В реакцию вступают разнообразные фенолы. Наличие донорных заместителей в мета-положении существенно облегчает реакцию, а орто-заместители, как правило, затрудняют ее. Кроме различных ?-кислот могут быть использованы малеиновая, фумаровая, ацетондикарбоновая и яблочная кислоты /5/.
.3 О-гетероциклизация 4-оксикумаринов
Число известных реакций О-гетероциклизации замещённых 4-оксикумаринов весьма ограничено.
При получении натриевых солей 4-оксикумарина было замечено, что он энергично взаимодействует с водным раствором бикарбоната натрия; при этом выделяется углекислый газ и образуется раствор соответствующей соли. Для 3`-производных 4-оксикумарина с общей формулой (41а) характерна пониженная кислотность по сравнению с 4-оксикумарином. Данное явление объясняется внутримолекулярной О-гетероциклизацией. При помощи спектроскопических методов было выяснено, что подобные соединения существуют преимущественно в О-гетероциклической форме (41a - 95%, 41b - 5%) /36/:
Недавно была исследована О-гетероциклизация производного дикумарина 3,3'-(фенилметилен)бис(4-гидрокси-2H-хромен-2-она) (42), которая проходит в кислой среде, без участия лактонного карбонила по механизму обычной дегидратации c образованием пирана (43) /9/:
кумарин кислородсодержащий гетероциклический бензопирон
2. Цель исследования и обсуждение результатов
Анализ данных периодической печати свидетельствует, что реакционная способность замещённых кумаринов изучена достаточно полно. Многоцентровость молекул делает их ценными субстратами в синтезе O-, N-содержащих гетероциклических соединений, практически важных в современной медицине. В связи с этим, целью данной работы является синтез 4-гидрокси-3-((4-гидрокси-2-оксо-2H-хромен-3-ил)фенилметил)-2Н-хромен-2-она по известной методике и изучение его свойств на примере реакции с эфиратом трёхфтористого бора.
.1 Синтез исходного соединения и его взаимодействие с эфиратом трехфтористого бора
Синтез исходного вещества осуществлялся по известной, модифицированной методике. Соединение возникает в результате конденсации 4-оксикумарина с бензальдегидом. Образование соединения осуществляется через интермедиат, претерпевающий вторичную конденсацию Михаэля с молекулой 4-оксикумарина/8-9/:
Проведение данной реакции, согласно литературным данным, возможно при кипячении реагентов в смеси метанол-хлороформ (3:1). Было установлено, что замена данной смеси на этанол существенно не влияет на выход продукта. Так, при осуществлении реакции в смеси метанол-хлороформ выход составил 70%, в этаноле - 73%. Таким образом, предложен не менее эффективный метод без использования токсичного растворителя.
t пл., оСЭлементный анализВычисленоНайдено207-209С: 72,81; Н: 3,91С: 71,98; Н: 4,02
Известно, что при кипячении в смеси ледяной уксусной кислоты и уксусного ангидрида (в качестве водоотнимающего средства) имеет место внутримолекулярная О-гетероциклизация при участии 1,5-диоксофрагмента с образованием 4Н-пиранов, стабилизированных электроноакцепторным действием карбонильных групп.
Вследствие чего, ожидаемая реакция солеобразования не произошла. Однако в качестве продукта реакции был выделен полукеталь, что возможно вызвано наличием воды в реакционной среде.
t пл., оСЭлементный анализВычисленоНайдено>300С: 72,81; Н: 3,91С: 72,50; Н: 3,74
3. Экспериментальная часть
.1 Основные физико-химические методы, используемые в работе
Контроль за ходом реакций, определение индивидуальности и идентификация полученных соединений осуществлялись методами ТСХ, элементного анализа, ИК спектроскопии.
ИК спектры записывались на ИК Фурье-спектрометре ФСМ 1201 в таблетке с КВr.
ТСХ анализ проводился на пластинках Silufol UV-254; элюент гексан-эфир-ацетон (3:1:1), гексан-этилацетат-ацетон (2:2:1), проявитель - пары йода, УФ- излучение.
.2 Список использованных реактивов
Ацетонч.ГОСТ 2603-71
Гексанх.ч.ТУ 6-09-3375-73
Хлороформ ч.д.а. ТУ 6-09-1710-72
Уксусная кислота ч.д.а. ГОСТ 61-75
.3 4-Гидрокси-3-((4-гидрокси-2-оксо-2Н-хромен-3-ил)(фенил)метил)-2Н-хромен-2-он (14) и 4-гидрокси-3-((4-гидрокси-2-оксо-2Н-хромен-3-ил)(4-метоксифенил)метил)-2Н-хромен-2-он
В круглодонную колбу, снабжённую обратным холодильником, помещают 20 мл этанола-ректификата, в котором растворяют при нагревании 5 г (3.1 ммоль) 4-гидрокси-2H-хромен-2-она 4. После его растворения добавляют 3.2 мл (3.1 ммоль) бензальдегида и кипятят в течение 48 часов. Затем реакционную смесь охлаждают, выпавшие кристаллы соединения 14 отфильтровывают, промывают этанолом и сушат под тягой. Получают 4.64 г (выход 73%) соединения 14, Т.пл. = 207-209оС.
.4 13-b-Гидрокси-7-фенил-7,7`a-дигидро-6H-пирано[3,2-с:5,6-с]дихромен-6,8(13bH)-дион
В круглодонную колбу объёмом 100 мл, снабжённую обратным холодильником приливают смесь (3:1) 30 мл ледяной уксусной кислоты и 10 мл уксусного ангидрида, растворяют при нагревании 1 г (2.4 ммоль) 3,3-(фенилметилен)бис(4а,8а-дигидро-2Н-хромен-2,4(3Н)-диона). Добавляют 0.34 мл (2.4 ммоль) эфирата трёхфтористого бора и кипятят реакционную смесь в течение пяти часов. Выпавшие кристаллы отфильтровывают и промывают водой.
Получают 0.85 г. (85%) 13-b-Гидрокси-7-фенил-7,7`a-дигидро-6H-пирано[3,2-с:5,6-с]дихромен-6,8(13bH)-диона, Тпл> 300°С.
ВЫВОДЫ
1.Обобщены новые данные о синтетических возможностях арилметилбискумаринов, содержащих фармакофорные фрагменты 4-оксикумарина
2.Ожидаемая реакция с образованием соли тетраборфтората не произошла. В качестве продукта был выделен 13-b-гидрокси-7-фенил-7,7`a-дигидро-6H-пирано[3,2-с:5,6-с]дихромен-6,8(13bH)-дион
.Строение синтезированного вещества доказано с привлечением данных элементного анализа
Список использованных источников
1.RDH Murray, J. Medez, С.А. Браун, природные кумарины: Встречаемость в химии и биохимии, New York, 2011
2.EC Horning, «Органический синтез», Vol. III, New York, 1955, p. 281
.М. Maheswara, В. Siddaiah, Г. Lakishmi V. Damu, YK Рао CV Рао, журнал Молекулярного Катализа: Химическая 255 (2012) p. 49-52
.Л.А. Хейфиц Общая органическая химия, т. 9, М. 1985. с. 61-74
.Cook, Journal Organic Chemistry 30, 4114 (1965)
6.Шутов Р.В. Журнал общей химии, 2006 г., т.76 №5 с 850-857
7.Радионова О.А. Журнал общей химии, 2012 г., т.78, вып.1,с.156-157
8.Седавкина В.А. Конденсации ароматических соединений, 1986 г., с.4-33
.Вишнякова Г., Смирнова Т., Курковская Л. и др. // Изв. ВУЗов. Хим. и хим. тех. 2009. №3. С. 111-113.