CC BY
20УДК 54.057:547.794.3
Р.М. Шленев, Н.А. Ножнин, Ю.А. Москвичев
ИЗУЧЕНИЕ РЕАКЦИИ ВЗАИМОДЕИСТВИЯ N-ЗАМЕЩЕННЫХ НИТРИЛОВ АМИНОПРОПИОНОВОЙ КИСЛОТЫ С ТИОСЕМИКАРБАЗИДОМ В СРЕДЕ
ПОЛИФОСФОРНОЙ кислоты
(Ярославский государственный технический университет) e-mail: [email protected]
Исследована возможность получения 2-амино-5-аминоалкил-1,3,4-тиадиазолов реакцией взаимодействия N-замещенных нитрилов аминопропионовой кислоты с тио-семикарбазидом в среде полифосфорной кислоты. Изучено влияние температуры, времени проведения реакции, молярного соотношения нитрил : ПФК на выход целевых продуктов. Определены лучшие условия проведения реакции, целевые соединения получены с выходом не менее 40 %.
Ключевые слова: замещенные нитрилы аминопропионовой кислоты, тиосемикарбазид, полифосфорная кислота, производные 1,3,4-тиадиазола
Производные 1,3,4-тиадиазола находят широкое применение в качестве фармацевтических препаратов [1], пестицидов [2], комплексо-образующих реагентов [3] и др. Синтезировано множество биологически активных производных этого гетероцикла [4, 5, 6], некоторые выпускаются промышленностью в качестве лекарственных препаратов и пестицидов.
Алкиламинозамещенны е 1,3,4 -аминотиа-диазолы являются малотоксичными соединениями и могут использоваться как жаропонижающие, противокашлевые и анальгетические препараты. Они получаются на основе соответствующих тио-семикарбазонов, ацилтиосемикарбазидов, взаимодействием гидрохлоридов иминоэфиров с тиосе-микарбазидом. Однако выходы целевых продуктов не превышают 20-25 % [7, 8].
В настоящей работе приводятся данные о получении 2-амино-1,3,4-тиадиазолов (IIa, IIb, IIc, IId, IIe), содержащих 5-аминоэтильную группировку. В качестве исходных соединений были использованы N-замещенные нитрилы аминопро-пионовой кислоты, получаемые с высоким выходом цианэтилированием соответствующих вторичных аминов, а также тиосемикарбазид.
т ПФК NN
^c--.n + H2N-NH
(I)
где R = CN'
S
r^N' O.>
^-NH.
S
NH
^N'
(II)
(а) (Ь) (с) (а) (е) С целью повышения выхода целевого продукта для циклизации было решено использовать полифосфорную кислоту (ПФК), как более мягкий, по сравнению с минеральными кислотами, циклизующий агент. Как известно, ПФК обладает
хорошей растворяющей способностью и, в отличие от серной кислоты, не является окислителем, не вступает в реакции ароматического замещения и менее склонна к инициированию перегруппировок [9, 10].
£ 80 £ 70
п о л
к
«
о X
Я
и 30
60 50 40
70
90
110
130
Температура, °C
Рис. 1. Влияние температуры на выход целевых продуктов. Время реакции 3 ч; соотношение 3-пиперидино-1-ил-пропионитрил: ПФК = 1:2,5 Fig. 1. The temperature influence on target products yield. Reaction time is 3 h, molar ratio of 3-piperidino-1-yl-propionitrile: polyphosphoric acid = 1:2.5
70
о &
«
о X
3
m
60
50
40
30
1
2
3
4
5
Время реакции, ч Рис. 2. Влияние времени реакции на выход целевых продуктов. Температура 100 °C; соотношение 3-пиперидино-1-ил-
пропионитрил: ПФК = 1:2,5 Fig. 2. The influence of reaction time on target products yield. Temperature is 100 °C, molar ratio of 3-piperidino-1-yl-propionitrile: polyphosphoric acid = 1:2.5
Реакция получения исходных нитрилов цианэтилированием соответствующих диалкила-минов хорошо изучена и представлена в литературе [11]. Во всех случаях целевые продукты были получены с выходом не менее 90 %.
В качестве опытного образца для определения оптимальных условий проведения синтеза конечных соединений был выбран 3-пиперидино-1-ил-пропионитрил Ia. На его примере исследовано влияние температуры и времени проведения реакции, молярного соотношения нитрил:ПФК на выход целевого продукта IIa. Температура реакции изменялась от 80 до 120 °С, время реакции от 1 до 5 часов, молярное соотношение нитрил : ПФК от 1 : 1,5 до 1 : 3,6.
В ходе исследования было изучено влияние температуры и времени проведения реакции на выход 2-амино-5-[2-пиперидин-1-ил-этил]-1,3,4-тиадиазола соответственно. Установлено, что зависимость выхода от температуры имеет ярко выраженный экстремальный характер. Время проведения реакции оказывает такое же влияние на выход целевого продукта. Результаты опытов представлены на рис. 1 и 2.
Зависимость выхода целевого продукта от молярного соотношения 3-пиперидино-1-ил-про-пионитрил:ПФК представлена на рис. 3. ПФК использовалась в форме тетрафосфорной кислоты, т.е. содержащей в полимерной цепи в среднем 4 атома фосфора. Тетрафосфорная кислота считается особенно эффективным циклизующим агентом для арилокси(сульфанил)пропионитрилов [9, 10]. Установлено, что для успешного проведения ре-
акции циклизации необходимо использовать не менее 2 молей ПФК на 1 моль нитрила, дальнейшее увеличение количества ПФК не приводит к заметному росту выхода.
65
^
ч о л и ч о х 3 И
60
55
50
1:1,5 1:2 1:2,5 1:3 1:3,6
Мольное соотношение нитрил : ПФК Рис. 3. Влияние молярного соотношения 3-пиперидино-1-ил-пропионитрил : ПФК на выход целевых продуктов. Tемпература 100 °C; время проведения реакции 3 ч Fig. 3. The influence of molar ration of nitrile : polyphosphoric acid on target products yoeld. Temperature is 100 °C; reaction time is 3 h
Проведенные исследования показали, что лучшими условиями проведения процесса являются: температура 100 °C; молярное соотношение нитрил : ПФК = 1 : 2,5; время проведения реакции 3 часа. Реакции тиосемикарбазида с другими N-замещенными нитрилами аминопропионовой кислоты (IIb-e) проводились при указанных выше условиях. Результаты экспериментов представлены в таблице.
Таблица
Результаты экспериментов
№ соед. Т. пл., °С Выход, % Брутто-формула ПМР-спектр, 5, м. д.
IIa 168-171 62,9 C9H16N4S 6,9 с (2Н, NH2), 3,55-3,45 т (2Н, СН2), 2,9-2,8 т (2Н, СН2), 2,75-2,55 м (4Н, 2CH2-N) 1,7-1,35 м (6Н, 3СН2)
IIb 191-193 51,7 C8HmN4OS 6,9 с (2Н, :ЫН2), 3,65-3,55 м (4Н, 2CH2-O), 3,02,9 т (2Н, СН2), 2,6-2,5 т (2Н, СН2), 2,48-2,35 м (4Н, 2СН2-Ы)
IIc 158-161 45,2 QH^S 6,9 с (2Н, :ЫН2), 2,45-2,25 м (4Н, 2CH2-N), 2,972,83 т (2Н, СН2), 2,6-2,48 т (2Н, СН2), 1,57-1,4 м (6Н, 2СН3)
IId 105-107 45,3 C12H24N4S 6,9 с (2Н, :ЫН2), 2,95-2,8 т (2Н, СН2), 2,7-2,55 т (2Н, СН2), 2,45-2,3 м (4Н, 2CH2-N), 1,35-1,25 м (8Н, 4СН2), 0,9-0,75 м (6Н, 2СН3)
IIe 175-177 43,5 C:0H18N4S 6,9 с (2Н, NH2), 2,6-2,45 м (4Н, 2СН2), 2,43-2,3 м (4H, 2CH2-N), 1,55-1,4 м (6Н, 3СН2)
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Спектры ЯМР регистрировали на спектрометре Вгикег АС-250 в ДМСО^6 с ГМДС в качестве внутреннего стандарта.
Синтез исходных ^замещенных нитрилов аминопропионовой кислоты 1а-е проводился по методике [11], выходы полученных соединений совпадают с известными.
Синтез полифосфорной кислоты. К 85
мл (5 об. ч.) 90 %-ной ортофосфорной кислоты (уд. вес 1,75) при температуре 85 °C постепенно прибавляли 136 г (8 вес. ч.) порошка фосфорного ангидрида до его полного растворения [9].
Синтез 2-амино-5-аминоалкил-1,3,4-тиадиазолов IIa-e. К смеси 0,04 моль тиосеми-карбазида и ПФК, взятой в соответствии с заданным соотношением нитрил : ПФК, добавляли эк-вимолярное количество N-замещенного нитрила аминопропионовой кислоты Ia-e, не допуская перегрева реакционной смеси. Реакцию проводили при постоянном перемешивании и соответствующей температуре, в течение требуемого времени. Затем реакционную смесь охлаждали до комнатной температуры, выливали в воду и добавляли водный раствор аммиака с концентрацией 25 % до рН 9-10. Выпавший осадок отфильтровывали и сушили в течение суток при температуре 40 °C. Полученный продукт перекристаллизовывали из этанола.
ЛИТЕРАТУРА
1. Машковский М.Н. Лекарственные средства. М.: Новая
Волна. 2005. 1164 с.;
Mashkovskiy M.N. Pharmaceuticals. M.: Novaya Volna.
2005. 1164 p. (in Russian).
2. Мельников Н.Н., Новожилов К.В., Белан С.Р., Пыло-
ва Т.Н. Справочник по пестицидам. М.: Химия. 1985. 352 с.;
Melnikov N.N., Novozhilov K.V., Belan S.R., Pylova T.N.
Pesticide. Handbook. M.: Khymia. 1985. 352 p. (in Russian).
3. Adiguzel R., Ergin Z., Sekerci E., Tascioglu S. // J. Chem. Soc. Pak. V. 33. 2011. N 2. P. 238-244.
4. Padmavathi V., Reddy G.S., Padmaja A., Kondaiah P., Ali-Shazia // Eur. J. Med. Chem. 2008. V. 44. P. 2106.
5. Foroumadi A., Emami S., Hassanzadeh A. // Bioorg. Med. Chem. Lett. 2005. V. 15. P. 4488.
6. Siddiqui N., Arshad M.F., Khan S.A., Ahsan W. // J. Pharm. Res. 2008. V. 7. P. 122.
7. Пат. США № 3419575A 31.12.1968. US Patent № 3419575A 31.12.1968.
8. Пат. США № 4642132A 10.02.1987. US Patent № 4642132A 10.02.1987.
9. Физер Л., Физер М. Реагенты для органического синтеза Т. 3. М.: Мир. 1970. 480 с.;
Fiezer L., Fiezer M. Reagents for organic synthesis. V. 3. M.: Mir. 1970. 480 p. (in Russian).
10. Производные бензимидазола и других ароматических систем в синтезе мономеров. Межвуз. сб. научн. тр. Л: ЛТИ. 1982. 177 с.;
Derivatives of benzimidazole and other aromatic systems in monomer synthesis. Mezhvuz. sb. nauchn. tr. L.: LTI. 1982 . 177 p. (in Russian).
11. Реакции и методы исследования органических соединений. Кн. 2. / Под ред. акад. С. С. Наметкина, акад. В. М. Родионова, проф. Н. Н. Мельникова. М.: ГНТИХЛ 1952. 321 с.;
Reactions and methods of investigation of organic compounds. V. 2. / Ed. S.S. Nametkina, V.M. Rodionova, N.N. Melnikova. M.: GNTIHL 1952. 321 p. (in Russian).
УДК 547.97:54-126
В.В. Тузова***, С.В. Филин*, П.П. Гладышев***
ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ АКРИЛОВЫХ СОПОЛИМЕРОВ И ОРГАНИЧЕСКИХ ЛЮМИНОФОРОВ КУМАРИНА 6 И 4-
ДИМЕТИЛАМИНО-4'-НИТРОСТИЛЬБЕНА
(*Научно-исследовательский институт прикладной акустики, **Международный университет природы общества и человека «Дубна») e-mail: [email protected], [email protected], [email protected])
Получены люминесцентные полимерные композиционные материалы на основе акриловых сополимеров с органическими люминофорами методом фотоинициированной полимеризации. Исследованы спектральные характеристики люминесцентных композиций. Показано влияние состава полимерной композиции и времени фотоинициирования на оптические свойства получаемых материалов.
Ключевые слова: акриловые сополимеры, олигоуретанметакрилат, фотополимеризация, кумарин 6, 4-диметиламино-4'-нитростильбен
ВВЕДЕНИЕ
Развитие различных видов современной техники требует создания люминесцентных полимерных композиционных материалов (ЛПКМ). ЛПКМ могут использоваться в конструкциях эф-
фективных источников энергии на основе солнечных батарей в качестве люминесцентных фильтров (ЛФ), улучшающих спектральные характеристики солнечных батарей на основе CdS/CdTe, а также концентраторов солнечного излучения
