Синтез и свойства 2,5-замещенных 1,3,4-оксадиазолов

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова»

Факультет химико-фармацевтический

КУРСОВАЯ РАБОТА НА ТЕМУ:

«СИНТЕЗ И СВОЙСТВА 2,5-ЗАМЕЩЕННЫХ 1,3,4-ОКСАДИАЗОЛОВ»

Выполнила: студентка гр. Х-11-10 Тимофеева Ирина

Проверили: доцент Осипова М.П.

доцент Васильева Т.В.

Чебоксары 2013



Содержание

Введение

1. Литературный обзор

2. Обсуждение результатов

3. Экспериментальная часть

Выводы

Литература



Введение

Одним из наиболее важных и перспективных направлений использования фосфорорганических соединений является применение их в качестве пестицидов. Среди таких соединений значительное место занимают те, в строении которых содержатся гетероциклические радикалы. К таким соединениям следует отнести производные фосфорной, тиофосфорной кислот с гетероциклическими радикалами (пиримидиновым, пиридиновым, урациловым и др.).

Известно также, что многие 2-амино-5-алкил (арил)-1,3,4-оксадиазолы проявляют биологическую активность. Их применяют для лечения артрита, воспалений кишечника, астмы и других болезней. Другие производные 1,3,4-оксадиазолов применяются при приготовлении лекарственных препаратов. Реакцией сульфохлоридов по аминогруппе 1,3,4-оксадиазола синтезированы сульфамидные препараты, которые далее используются для получения лекарств.

Некоторые производные 1,3,4-оксадиазола являются термически стойкими, поэтому их применяют для приготовления фотопленок с повышенной термической стабильностью. Привлекают внимание сцинтилляционные свойства 1,3,4-оксадиазола и его производных[2].

В данной курсовой работе рассмотрены физические и химические свойства 1,3,4-оксадиазолов, способы их получения, а также производные 1,3,4-оксадиазолов.

С целью синтеза биологически активных соединений изучить реакции взаимодействия 2-амино-5-алкил(арил)-1,3,4-оксадиазолов с хлорангидридами кислот фосфора.



1. Литературный обзор

Синтез 2-амино-1,3,4-оксадиазолов

Природные вещества, содержащие оксадиазольные кольца, неизвестны. Поэтому все известные 1,3,4-оксадиазолы синтезированы в лабораториях.

В литературе под их правильным названием 2-амино-1,3,4-оксадиазолы впервые были описаны в 1929 году Штолле и Ференбахом, хотя изучались они и ранее. Еще в 1916 году при окислении иодом некоторых семикарбазонов б-кетокислот Бойголт получил 2-амино-1,3,4-оксадиазолы, которые он ошибочно рассматривал как ацилсемикарбазиды. В своих поздних работах с Поповиком он пришел к предположению, что этим соединениям присуща структура гидрокситриазола. Гирард провел реакцию «гидрокситриазолов» Бойголта и Поповика с щелочью и получил при этом соединение, которое он идентифицировал как 5-замещенный-3-гидрокси-1,2,4-триазол. При этом он представил соединение Бойголта как триазолоны, а их реакции-как таутомеризацию. Наконец в 1929 году появилось сообщение Штолле и Ференбаха о 2-амино-1,3,4-оксадиазолах, где были также описаны их производные с заместителями в пятом положении. Одновременно был найден новый метод получения замещенных в пятом положении 2-амино-1,3,4-оксадиазолов путем циклизации 1-ацилтиосемикарбазидов, который более подробно был разработан позднее Хоггартом. В последнее время появились сообщения о новых аминооксадиазолов и методах их получения.

Циклодегидратация дибензилгидразина при 250-300°С приводит к 2,5-дифенил-1,3,4-оксадиазолу. Аналогичным образом при пиролизе N-ацетамидо-N-фенилуретана (при перегонке) происходит отщепление этанола и образуется 2-метил-4,5-дигидро-4-фенил-5-кето-1,3,4-оксадиазол. Диацилгидразиды, по-видимому,являются промежуточными соединениями как при образовании этих продуктов из бензоилгидразида, так и при взаимодействии N-фенил-N-аминоуретана с ацетамидом. [3]

Образованию 1,3,4-оксадиазольного кольца способствуют следующие дегидратирующие агенты: хлорсульфоновая кислота, хлористый сульфурил, пятиокись фосфора, n-толуолсульфокислота, ее хлорангидрид, хлористый тионил, хлорокись фосфора, хлорид цинка, ангидриды кислот, пятихлористый фосфор, серная кислота.

Синтез 2-арил-1,3,4-оксадиазолов осуществляется взаимодействием гидразидов карбоновых кислот с избытком ортомуравьиного эфира по схеме:

Реакция протекает при температуре кипения ортомуравьиного эфира; продолжительность нагревания может быть ограничена моментом полного растворения гидразида в ортоэфире, для чего обычно требуется несколько часов. Количество ортоэфира может быть снижено до трех молей на один моль гидразида. Если реакцию проводить при более низкой температуре, то образуется с количественным выходом продукт (1), который при дальнейшем нагревании превращается в соответствующий (2). Метод может быть общим только при инертности функциональных заместителей в исходных гидразидах по отношению к ортоэфиру.

В некоторых случаях можно получать производные 2-арил-1,3,4-оксадиазола преобразованием функциональных групп в уже готовом оксадиазоле. Например, 2-(4-аминофенил)-1,3,4-оксадиазол был получен восстановлением нитрофенилоксадиазола фенилгидразином. Восстановление агентами, действующими в кислых или щелочных средах, не применимо вследствие легкой гидролизуемости в таких условиях образующегося оксадиазола.[3]

2-Амино-1,3,4-оксадиазол получают отщеплением сероводорода из тиосемикарбазида при помощи окиси свинца в этаноле:

Наряду с 2-амино-1,3,4-оксадиазолом образуется в значительном количестве 3-меркапто-1,2,4-триазол.[1]

ПОЛУЧЕНИЕ СИММЕТРИЧНЫХ 2,5-ПРОИЗВОДНЫХ 1,3,4-ОКСАДИАЗОЛА

2,5-Диалкил-1,3,4-оксадиазолы

Симметричные 2,5-диалкил-1,3,4-оксадиазолы получают по схеме:

где R=алкил.

Алифатические кислоты легко реагируют с гидразингидратом при комнатной температуре, образуя с количественным выходом симметричные 1,2-диацилгидразины, которые циклизуются в соответствующие оксадиазолы либо нагреванием в вакууме, либо действием фосфатного ангидрида, хлористого цинка, пятихлористого фосфора, хлорокиси фосфора в бензоле, хлористого тионила или ангидрида соответствующей алифатической кислоты. 2,5-Диалкил-1 ,3,4-оксадиазолы образуются также при длительном нагревании эфиров алифатических кислот с гидразингидратом при 150--230°С и при нагревании соответствующих тетраацилгидразинов при 300--350°С по реакции:

2,5-Дибензгидрил-1,3,4-оксадиазол и его производные были получены следующим путем:

2,5-Диарил-1,3,4-оксадиазолы

Для синтеза этих соединений обычно пользуются схемой:



Получение 1,2-диарилгидразина из хлорангидрида ароматической кислоты и гидразингидрата целесообразно проводить в сухом пиридине, который связывает выделяющийся в процессе реакции хлористый водород, благодаря чему исключается необходимость использования избытка гидразингидрата или проведения реакции в водном растворе щелочи. При синтезе оксадиазола совершенно нет необходимости и в продолжительном кипячении диароилгидразина с хлорокисью фосфора, как это иногда рекомендуют; вполне достаточно нагревания до полного растворения вещества.[2]

Симметричные 2,5-диарил-1,3,4-оксадиазолы получают также непосредственным нагреванием при 180--350°С соответствующих диароилгидразинов, или при действии на них фосфорного ангидрида, хлористого тионила или хлорангидрида щавелевой кислоты. Циклизацию продукта взаимодействия гидразида с хлорирующими агентами в оксадиазол можно осуществлять при помощи азотнокислого серебра. 2,5-Диарил-1,3,4-оксадиазолы образуются также при нагревании моно- или триацилгидразинов по схеме:



При нагревании серебряных солей 1, 2-диароилгидразинов, и при действии иода на серебряные или ртутные соли ацилгидразонов:

а также при нагревании гидразонов в предыдущей реакции, при их хлорировании в четыреххлористом углероде и при кипячении их с разбавленным раствором феррицианида калия в щелочной среде или с изоамилнитритом. При действии хлорангидридов кислот на серебряные соли гидразонов образуются дигидрооксадиазолы вида:[4]

Интересны методы получения арилпроизводных 1,3,4-оксадиазола, взаимодействием моноацилгидразинов карбоновых кислот с хлоргидратами имидоэфиров при 80--160°С или при обработке продукта их взаимодействии азотистой кислотой:

2,5-Диарил-1,3,4-оксадиазолы были также получены разложением при 280°С производных 1,3,4-оксадиазолона-(5):

и в результате гидролиза в присутствии минеральных кислот или щелочей 3,6-диарил-1,2-дигидро-1,2,4,5-тетразинов.[3]

ПОЛУЧЕНИЕ НЕСИММЕТРИЧНЫХ 2,5-ПРОИЗВОДНЫХ 1,3,4-ОКСАДИАЗОЛА

2-Алкил-5-арил-1,3,4-оксадиазолы

Соединения такого типа получают по схеме:

Установлено, что образование гидразидов алифатических кислот из эфиров кислот и гидразингидрата протекает с удовлетворительным выходом при комнатной температуре, в других условиях гидразид легко превращается в симметричный 1,2-диацилгидразин. Изучение кинетики бензоилирования алифатических гидразидов показало, что в разбавленных растворах и при комнатной температуре получается с количественным выходом 1,2-диацилгидразин. Производные 2-алкил-5-арил-1,3,4-оксадиазола можно получать взаимодействием гидразидов с ортоэфирами кислот в условиях, аналогичных синтезу 2-арил-1,3,4-оксадиазолов:

Интересен метод получения производных оксадиазола из бензгидрильных производных 2-фенил-1,3,4-оксадиазола, которые получаются нагреванием бензоилгидразида дифенилуксусной кислоты с фосфорным ангидридом:[2]

2,5-Диарил-1,3,4-оксадиазолы

Для получения таких соединений обычно применяется следующая схема:



Этим методом было получено большинство смешанных арилпроизводных 1,3,4-оксадиазола, а также моно- и дифункциональных производных 2,5-дифенил-1,3,4-оксадиазола, причем условия реакции и выходы не зависят существенно от положения и вида заместителя.

Следует отметить, что, вопреки литературным данным, диароилгидразины образуются даже на холоду. При повышенных температурах появляются в заметных количествах побочные продукты -- симметричные диароилгидразины типа (C6H5CONH)2 и (ХС6Н4СОNH)2, что особенно наблюдалось при наличии в фенильном кольце электроно-акцепторных заместителей. На стадии получения оксадиазола длительность нагревания диароилгидразина с хлорокисью фосфора можно ограничить моментом его полного растворения, вместо многочасового кипячения. Использование вышеприведенной схемы может осложняться взаимодействием функциональных групп с применяемыми реагентами. Во избежание этого явления разработана следующая схема:[1]



2-Фенил-5-(аминофенил)-1,3,4-оксадиазолы получаются с хорошим выходом при применении в качестве восстановителя фенилгидразина. Этим методом осуществлено частичное восстановление динитропроизводных 1,3,4-оксадиазола с использованием в качестве растворителя б-метилнафталина, в котором восстановление одной нитро-группы в 2,5-ди-(р-нитрофенил)- и 2,5-ди-(м-нитрофенил)-1,3,4-оксадиазолах протекает довольно хорошо. В 2,5-ди-(о-нитрофенил)-1,3,4-оксадиазоле восстанавливаются одновременно обе нитро-группы. Установлено также, что нитро-группа легко восстанавливается в амино-группу и при наличии в молекуле 2,5-дифенил-1,3,4-оксадиазола других функциональных заместителей, а также в случае замены фенильного кольца остатком пиридина с образованием 2-(р-аминофенил)-5-(в-пиридил)-1,3,4-оксадиазола. Однако наличие гетероциклического остатка в аминопроизводных 1,3,4-оксадиазола существенно ухудшает условия их получения вследствие значительно меньшей химической стойкости и трудности выделения из реакционной смеси. Амино-группа, находящаяся в 1,3,4-оксадиазолах, легко вступает в реакции, присущие первичной ароматической амино-группе, что дало возможность перейти к целому ряду соответствующих производных 1,3,4-оксадиазола, встречный синтез которых полностью подтвердил их химическое строение.

Несимметричные 2,5-диарил-1,3,4-оксадиазолы можно получать с хорошим выходом нагреванием 5-замещенных тетразолов с хлорангидридами карбоновых кислот в пиридине. Предложен следующий механизм этой реакции:[1]

Производные 2-амино-1,3,4-оксадиазола

2-Амино-1,3,4-оксадиазол и его производные получают отщеплением сероводорода из тиосемикарбазидов при помощи окиси свинца по схеме:

Реакция протекает с хорошими выходами при многочасовом нагревании раствора тиосемикарбазида в 95%-ном спирте в присутствии 10-кратного избытка окиси свинца.

2-Амино-5-фенил-1,3,4-оксадиазол синтезирован следующими путями:

Нагреванием или действием водоотнимающих средств из соответствующих производных тиосемикарбазида типа:

получены производные оксадиазола вида:



При действии на семикарбазон бензальдегида 5%-ного раствора гипобромида натрия образуется 2-амино-5-фенил-1,3,4-оксадиазол. Получен ряд других производных 2-амино-1,3,4-оксадиазол.[3]

Гетероциклические 2,5-производные 1,3,4-оксадиазола

Производные 1,3,4-оксадиазола с различными гетероциклическими кольцами синтезируют по общей схеме получения 2,5-диарил-производных 1,3,4-оксадиазола. Синтез ацилгидразидов гетероциклических кислот их хлорангидридов и гидразидов следует проводить на холоду, так как при повышенной температуре, наряду с основным продуктом реакции, образуются диадильные производные гидразида вида RCONHN(COR)2, которые при гидролизе дают опять моноацилгидразид. При синтезе ароилгидразидов в кипящих растворах кроме вышеуказанных продуктов получались также и симметричные 1,2-диазоилгидразины. В качестве растворителя при синтезе ацилгидразидов обычно применяют пиридин, связывающий выделяющийся в результате реакции хлористый водород, что благоприятствует более полному использованию исходных реагентов, а также получению ацилгидразидов пиридинкарбоновых кислот в виде свободных оснований. Следует, однако отметить, что при этом ухудшаются условия извлечения ацилгидразидов из реакционной массы вследствие их хорошей растворимости в пиридине.

Представляет интерес синтез гетероциклических производных 2-амино-1,3,4-оксадиазола из гидразида гетероциклической кислоты и бромциана по схеме:

или взаимодействием хлорангидрида гетероциклической кислоты с тиосемикарбазидом с последующей циклизацией продукта в соответствующий оксадиазол.

Этими методами получен ряд гетероциклических производных 1,3,4-оксадиазола.[1]

Свойства производных 1,3,4-оксадиазола

2,5-Производные 1,3,4-оксадиазола -- бесцветные вещества; низшие алкилпроизводные оксадиазола , перегоняющиеся без разложения жидкости. Замена алкильного остатка арильным радикалом значительно повышает температуры плавления и кипения. Несимметричные производные 1,3,4-оксадиазола в большинстве случаев плавятся и кипят ниже симметрично построенных соединений. Введение в арильные остатки молекулы оксадиазола заместителей неодинаковой электронной природы приводит к появлению окраски у таких соединений. Некоторые 2,5-производные 1,3,4-оксадиазола, не имеющие сильных электроноакцепторных групп, люминесцируют в кристаллическом состоянии, в неполярных или малополярных растворителях и в полистироле. 2-Окси-5-арил-1,3,4-оксадиазолы могут существовать в кетонной форме.

При метилировании 2-амино-5-фенил-1,3,4-оксадиазола йодистым метилом получается 2-имино-3-метил-1,3,4-оксадиазол; ацетилирование и нитрозирование протекает нормально. Это показывает, что 2-амино-5-фенил-1,3,4-оксадиазол может реагировать в иминной и аминной формах. Растворимость различных производных оксадиазола в воде не одинакова, и зависит от заместителей. Так, если 2,5-диметил-1,3,4-оксадиазол смешивается с водой в любых соотношения, то растворимость в воде 2,5-дифенил-1,3,4-оксадиазола составляет всего лишь 0,03%. При действии на производное оксадиазола водных растворов минеральных кислот и щелочей происходит разрыв гетероциклического кольца с образованием соответствующего гидразида. 2-Арилпроизводные 1,3,4-оксадиазола гидролизуются почти мгновенно, сразу же после растворения вещества, до первичного гидразида и муравьиной кислоты.

Подробное изучение этого вопроса показало, что способность к гидролизу производных оксадиазола не одинакова и уменьшается с уменьшением их растворимости. Выяснено, что при действии на 2,5-дифенил-1,3,4-оксадиазол концентрированной серной кислоты (уд. в. 1,84) не происходит сульфирования даже при 100°С в течение четырех часов и более, а лишь количественно получается его двойная сернокислая соль, которая в разбавленном водном растворе легко гидролизуется с образованием исходного 2,5-дифенил-1,3,4-оксадиазола.

Концентрированная азотная кислота (уд. в. 1,51) легко нитрует 2,5-дифенил- 1,3,4-оксадиазол с образованием смеси о,м,р,-динитропроизводных (выходы 40, 20 и 27% соответственно).

Смесь азотной (уд. в. 1,51) и концентрированной серной кислоты нитрует 2,5-дифенил-1,3,4-оксадиазол лишь в 2-фенил-5-(м -нитрофенил)- и 2,5-ди-(м -нитрофенил)-1,3,4-оксадиазолы с выходами 31 и 38%.

Как было уже сказано выше, нитро-группа в 1,3,4-оксадиазоле легко восстанавливается фенилгидразином в амино-группу. Восстановление агентами, действующими в кислых или щелочных средах (цинковая пыль, дисульфид натрия) не приводит к успеху, так как оксадиазольное кольцо в таких условиях распадается вначале до соответствующего гидразида, а затем до гидразина и ароматических кислот.

Амино-группа в фенильном кольце 1,3,4-оксадиазола после диазотирования легко замещается на другие функциональные группы, например, галоиды, окси- и циано-группы, которые, в свою очередь, дают новые функциональные производные 1,3,4-оксадиазола. Диазотированные амино-группы легко сочетаются, образуя азокрасители .

2-Амино-5-фенил-1,3,4-оксадиазол в разбавленном солянокислом растворе с азотистой кислотой дает 2-нитрозамино-5-фенил-1,3,4-оксадиазол, который при восстановлении образует 2-гидразино-5-фенил-1,3,4-оксадиазол; при действии на него азотистой кислоты получается 2-азидо-5-фенил- 1,3,4-оксадиазол .

2-Гидразино-5-фенил-1,3,4-оксадиазол с бензальдегидом образует 2-бензальгидразино-5-фенил-1,3,4-оксадиазол, разлагающийся при обработке соляной кислотой и водяным паром на H2NNHCONHNH2 , С6Н5СНО и С6Н5СООН.

При действии на 2-амино-5-арил-1,3,4-оксадиазолы солянокислого фенилгидразина оксадиазольное кольцо расщепляется с образованием диаминогуанидина. При нагревании 2-амино-5-алкил-1,3,4-оксадиазолов с гидразингидратом получаются с невысоким выходом 3-алкил-4,5-диамино-1,2,4-триазолы. 2-Амино-5-фенил-1,3,4-оксадиазол под действием щелочных агентов превращается в 3-фенил-1,3,4-триазолон. При действии на производное 1,3,4-оксадиазола никеля Ренея гетероциклическое кольцо разрушается с образованием соответствующего амида.

Молекулярный бром не бромирует 2,5-дифенил-1,3,4-оксадиазола, но образует лишь комплексные соединения оксадиазола с бромом. При действии на 2,5-дифенил-1,3,4-оксадиазол смеси хлора и иода получено комплексное соединение оксадиазола с хлористым иодом. Производные 1,3,4-оксадиазола также легко дают в спиртовом растворе комплексные соединения с AgNO3, HgCl2.

2-Замещенные 1,3,4-оксадиазолы количественно определяются потенциометрическим титрованием нитритом натрия; 2,5-диарил-1,3,4-оксадиазолы анализируют аргентометрическим методом. Для производных 1,3,4-оксадиазола исследованы ультрафиолетов ы е и инфракрасные спектры, спектры люминисценции и Раман-спектры. Измерены дипольные моменты и вычислены нормальные вибрационные частоты оксадиазольного кольца, проведены полярографические исследования. Определена сцинтилляционная эффективность производных 1,3,4-оксадиазола в толуоле и полистироле.[5]



2. Обсуждение результатов

Самыми основными и распространенными методами получения 1,3,4-оксадиазолов и его производных являются циклизация: окислительная и дегидратационная.

Дегидратация 1,2-диацилгидразинов.

Циклодегидратация дибензилгидразина при 250-300°С приводит к 2,5-дифенил-1,3,4-оксадиазолу. Аналогичным образом при пиролизе N-ацетамидо-N-фенилуретана (при перегонке) происходит отщепление этанола и образуется 2-метил-4,5-дигидро-4-фенил-5-кето-1,3,4-оксадиазол. Диацилгидразиды, по-видимому,являются промежуточными соединениями как при образовании этих продуктов из бензоилгидразида, так и при взаимодействии N-фенил-N-аминоуретана с ацетамидом. [3]

Образованию 1,3,4-оксадиазольного кольца способствуют следующие дегидратирующие агенты: хлорсульфоновая кислота, хлористый сульфурил, пятиокись фосфора, n-толуолсульфокислота, ее хлорангидрид, хлористый тионил, хлорокись фосфора, хлорид цинка, ангидриды кислот, пятихлористый фосфор, серная кислота.

Диацилгидразиды образуются, по-видимому, в качестве промежуточных продуктов при преращении бис-б-хлорбензилиденгидразинов в 2,5-дизамещенные 1,3,4-оксадиазолы действием горячей воды или раствора азотнокислого серебра. Аналогичное замыкание цикла протекает при образовании 1,3,4-оксадиазолов из бис-б-аминобензилиденгидразинов и азотистой кислоты.

-ортоэфиры и гидразиды арилкарбоновых кислот

Монозамещенные 1,3,4-оксадиазолы можно получить конденсацией гидразида ароматической карбоновой кислоты с этилортоформиатом, взятым в избытке. Из высших ортоэфиров получены соответствующие 2-алкил-5-арил-1,3,4-оксадиазолы.

R=H, СН3, С2Н5

Кроме того, были выделены промежуточно образующиеся 1-ацил-2-этоксиэтиленгидразины. При замыкании цикла в реакции между гидразидом пиразолкарбоновой-3(или 5) кислоты и этилформиатом участвует гетероциклический азот.

-реакция Гофмана с амидами N-ацил-в-арил-в-аланинов

Гипобромит щелочного металла превращает амид N-ацил-в-фенил-в-аланина в 5-фенил-1,3,4-оксадиазолон-2(3Н), который идентичен продукту реакции гипобромита с бензоилмочевиной

-окисление гидразонов

Щелочные растворы феррицианида калия или изоамилнитрита способны превращать бензоилгидразон бензальдегида 2,5-дифенил-1,3,4-оксадиазол. Продукт, полученный при действии на семикарбозон бензальдегида гипоиодита или гипобромита Na был идентифитирован как 2-амино-5-фенил-1,3,4-оксадиазол. В каждой из этих двух реакций первоначальное окисление или галогенирование, по-видимому, предпочтительнее идет по атому углерода, а не азота.

-ацилтиосемикарбозиды

В присутствии окиси свинца или окиси ртути некоторые ацилтиосемикарбозиды, отщепляя элементы сероводорода, циклизуются в 1,3,4-оксадиазолы. Аналогичное замыкание цикла наблюдается и в присутствии едкого кали.

Циклизация 1-карбэтокси-4-фенилтиосемикарбазида, протекающая в концентрированной соляной кислоте, приводит к 2-этокси-1,3,4-оксадиазолтиолу-5.



S-метилпроизводное 1-бензоилтиомочевины при пиролизе теряет метилмеркаптании превращается в 2-амино-5-фенил-1,3,4-оксадиазол.

Обработка серебряной соли бензоилгидразона бензальдегида хлористым ацетилом или бензоилом в инертном растворителе дает 2,5-дифенил-4,5-дигидро-4-ацил-1,3,4-оксадиазол

серебряная соль

Различные химические агенты могут взаимодействовать как на оксадиазольное кольцо, так и на заместители.

2-амино-1,3,4-оксадиазолы могут реагировать в двух таутомерных формах:

А В



О таутомерии незамещенных аминооксадиазолов фактически ничего не известно. Оксадиазолы же структуры А однозначно установлены получением некоторых бензилиден- и фталилпроизводных.

2-амино-1,3,4-оксадиазолы растворимы в минеральных кислотах и образуют с ними изолированные соли, которые при плавлении распадаются. Длительное воздействие горячих кислот ведет к полному расщеплению цикла с образованием соответствующих карбоновых кислот, солей гидразина, аммиака и СО2.

Водные растворы щелочей на холоду и при слабом нагревании не растворяют большинство 2-амино-1,3,4-оксадиазолов и поэтому годятся для осаждения.[2]

Среди соединений, обладающих определенным уровнем антибактериальной активности, особое внимание привлекают и 1,3,4-оксадиазолы. Известно, что оксадиазолы как представители группы пенициллинов оказывают бактерицидное действие на микроорганизмы, находящиеся в логарифмической фазе роста. Это связано с их способностью ингибировать биосинтез компонентов клеточной стенки бактериальной клетки, в регуляции которого принимает участие специфический энзим - транспептидаза. Благодаря структурному сходству пенициллинов с пептидным субстратом фермента, антибиотик конкурирует с ним за активный центр транспептидазы. Взаимодействие молекулы антибиотика с активным центром энзима является необратимой реакцией. Действие азолов на бактериальную клетку также связано с прямым влиянием на синтез компонентов клеточной стенки. 1,3,4-Оксадиазолы М007-М009, М011, М013 подавляли рост как золотистого стафилококка, так и кишечной палочки, что позволяет их отнести к группе веществ широкого спектра активности.[6]

Многие производные аминооксадиазолов, полученные в результате ацилирования аминогруппы, биологически активны. Например, N-оксадиазол и карбаминовые, полученные конденсацией 2-амино-1,3,4-оксадиазола с хлорангидридом кислот, обладают антимикробной активностью:

Другие производные 1,3,4-оксадиазолов применяются при приготовлении лекарственных препаратов. Реакцией сульфохлоридов по аминогруппе 1,3,4-оксадиазола синтезированы сульфамидные препараты, которые далее используются для получения лекарств:

Так же реакцией RCOCl c N2H4 получают RCO-NHNHCOR, циклодегидратацией которых действием BF3*OEt2 в диоксане синтезируют новые 2,5-R2-1,3,4-оксадиазолы [R=(CH2 )14Me, (CH2)16Me, (CH2)8CH=CH2, (CH2)7CH=CH(CH2)7Me, (CH2)7CH=CHCH2CH(OH)(CH2)5Me, (CH2)7CH(OH)(CH2)2CH=CH(CH2)4Me]. Наличие в радикалах двойных связей позволяет их применять для дальнейшего синтеза более сложных соединений 1,3,4-оксадиазольного ряда: красителей, лекарственных препаратов, соединений с гербецидной и фунгицидной активностью.

Циклизацией халконов (1 мета- и пара-изомеры) с N2H4 при микроволновом облучении (ПЭГ-200 им АсОН, 240 Вт, 80-85°С, 5-10 мин) получают сидноны (2 мета- и пара-изомеры, Ar-Ph, 4-толил,4-анизил, R=Н,СНО), при взаимодействии которых с Br2-AcOH при 20°С с последующим микроволновым облучением (60-65°С) образуются (3 мета-и пара-изомеры, Ar=Ph, 4-толил,4-анизил, R=CHO, Ac).



1.

2.

3.

Такой метод синтеза производных 1,3,4-оксадиазола с применением микроволнового облучения является одним из самых новых и быстрых методов.

В качестве гербецидов и фунгицидов запатентованы N-ацилпроизводные, рассматриваемых гетероциклических аминов:

Известны примеры других реакций по аминогруппе. Амнооксадиазолы вступают в реакцию Манниха, конденсируются с ароматическими альдегидами с образованием оснований Шиффа:



Аминооксадиазолы вступают в реакции диазотирования, доказывая свою ароматическую природу. Диазотирование 2-анил-5-амино-1,3,4-оксадиазолов нитратом натрия в разбавленной (10%) соляной кислоте приводит к образованию первичного нитрозоамина.

Диазотирование в кислой среде дает соль диазония. При диазотировании в присутствии трехфтористого бора образуются устойчивые борфториты диазония.

На основе оксадиазолов получены красители:

Получены азокрасители с применением в качестве азосоставляющих 1-алил-3-алкил-5-пиразоионов, пригодные к свету крашения и печати. Запатентованы азокрасители с оксадиазольным циклом с функциональными группами. Сочетанием диазотированного 2-амино-5-радоно-1,3,4-оксадиазола с галогенцианатом в присутствии акцептора кислоты, с N-этил-N-(в-цианэтил-)-анилином, синтезирован диазокраситель хорошей светопрочностью.

Особенно интересны сцинтилляционные свойства 1,3,4-оксадиазола и его производных. Жидкие и пластические сцинтилляторы применяются для фиксирования в-излучения из космоса, д-лучей и быстрых нейтронов.

Многие производные 1,3,4-оксадиазола обладают чрезвычайной стабильностью. Известно, что 2,5-дифторалкил-1,3,4-оксадиазолы не изменяются даже при нагревании в течении 15 часов при 350°С и одного часа при 400°С. Подобные производные 1,3,4-оксадиазола нашли применение в приготовлении материалов для фотопленок с повышенной термической стабильностью, в производстве растворителей для фторированных полимеров.[5]

3. Экспериментальная часть

Синтез 2-амино-5-фенил-1,3,4-оксадиазола циклизацией семикарбазона бензальдегида

К суспензии 16,3г семикарбазона бензальдегида и 16,4г уксуснокислого натрия в 100 мл уксусной кислоты при перемешивании с обратным холодильником прикапывают раствор 8 г брома в 20 мл ледяной уксусной кислоты. Реакционную смесь перемешивают в течении 6 часов, затем выливают в 1,5 литра холодной воды. Отфильтровывают и высушивают на воздухе выпавшие кристаллы.

Выход 5 г, 62%. Тпл. 245°С

Синтез 2-амино-5-фенил-1,3,4-оксадиазола дигидратацией ацетилтиосемикарбазида.

Раствор 13,3 г ацетилтиосемикарбазида в 300 мл пропилового спирта нагревают в 100 г окиси свинца при перемешивании с обратным холодильником на кипящей водяной бане. Отфильтровывают выделившийся сульфид свинца. Остаток после отгонки растворителя перекристаллизовывают из спирта. Выделяется 7,5 г белое кристаллическое вещество(иглы).

Тпл. 182-183°С

оксадиазол циклизация синтез производный



Выводы

В данной курсовой работе рассмотрены физические и химические свойства 1,3,4-оксадиазолов, способы их получения, а также производные 1,3,4-оксадиазолов, применение которых в различных областях в последние годы значительно возросло.



Литература

1. Насыпов Е. П., Греков А. П., "Успехи химии", 1964, т. 33, в. 10, с. 1184-97;

2. ПАТ США 55580 «Способ получения оксадиазолов», РХС Хим., 1982, №5.

3. Н.К. Кочетков, «Кислород и серусодержащие гетероциклы»: М.1985

4. Поддубный И.С., Беленький Л.И., Краюшкин М.М. // ХГС, 1994, №5, с.686-692

5. Под редакцией доктора хим. наук В.Г. Карцева. Химия и биологическая активность синтетических и природных соединений, "Кислород- и серу содержащие гетероциклы", том 2- М.: IBS PRESS.стр.45

6. Курьянов, М.К. Токарев, И.П. Отурина // Ученые записки ТНУ. Изучение антимикробной активности новых синтетических химиопрепаратов. Серия «Биология, химия». -2005.- Т.22 (61), № 7.. - С.65 - 68.

Размещено на Allbest.ru