48963

Свойства 4−фенил−5,6−ди(этоксикарбонил)−3,4−ди− гидропиримидин−2(1Н)−на

Курсовая

Химия и фармакология

Образуется при реакции бензальдегида мочевины и диэтилового эфира 2−оксобутандиовой кислоты в кислой среде. В данном механизме предпологается для подобной реакции три возможных промежуточных соединения образующихся из исходных веществ: бензальдимочивена диэтиловый эфир 2−карбамидобут−2−ендиовой кислоты диэтиловый эфир...

Русский

2014-01-07

1.72 MB

4 чел.

                                   Оглавление

1.Введение                                                                                                      2

2.Получение  и  физические  свойства                                                         3

3.Химические  свойства                                                                                9

4.Экспирементальная  часть                                                                        16

5.Вывод                                                                                                          19

6.Список  литературы                                                                                   20

                                 1. Введение

    Реакция  Биджинелли  была  проведена  впервые  в  1893  году.  В  результате  реакции  образуются  производные  частично  гидрированного  пиримидин.  Эта  реакция  является  одним  из  способов  получения  шестичленных  гетероциклов.  Соединения  Биджинелли  являются  биологически  активными.  Некоторые  из  них  проявляют  противовирусные  и  антибактериальные  свойства.  Всё  это  делает  важным  изучение  методов  их  получения  и  их  химических  свойств.

                       2.ФИЗИЧЕСКИЕ  СВОЙСТВА  И  ПОЛУЧЕНИЕ

Вещество  белого с сильным желтоватым  оттенком цвета  порошок.  Температура  плавления 175oC.  Без  явновыраженного запаха.

Образуется  при  реакции  бензальдегида,  мочевины  и  диэтилового эфира  2−оксобутандиовой  кислоты  в  кислой  среде.

    Данная  реакция  представляет  собой  реакцию  Биджинелли.  Одну  из  версий  механизма  данной  реакции  предложили  Карл Фолкерс  и  Трит  Джонсон (Treat Johnson).  В  данном  механизме  предпологается  для  подобной  реакции  три  возможных  промежуточных  соединения,  образующихся  из  исходных  веществ:

   бензальдимочивена

                                                                          диэтиловый эфир 2−карбамидобут−2−ендиовой кислоты

 

диэтиловый эфир 3−бензаль−2−оксобутандиовой кислоты

         В  случае  первого  из  вышеприведенных  промежуточных  веществ  реакция  протекала  с  наибольшим  выходом  и  скорость  зависела  от  концентрации  кислоты.  В  случае  второго  промежуточного  соединения   скорость  реакции  не  зависела  от  концентрации  кислоты.  Соединение  подвергалось   гидролизу  до  эфира  и  карбамида.  В  случае  когда  в  качестве  исходного  соединения  использовалось  третье  промежуточное  соединение  то  продукт  почти  не  образовывался.  Таким  образом  согласно  Фолкерсу  общая  схема  механизма  реакции  должна  иметь  вид:

   Другой  механизм  был  предложен  Свитом  и  Фисскисом.  В  этом  механизме  главной  и  лимитирующей  стадией  является  альдольная  конденсация  с  образованием  резонансно  стабилизированного  карбокатиона.  Карбокатион  присоединяет  молекулу  карбамида  после  чего  циклизуется  в  4−фенил−5,6−ди(этоксикарбонил)−3,4−дигидропиримидин−2(1H)−он.  В  новом  механизме  стадия  образования  диэтилового  эфира 3−бензаль−2−оксобутандиовой кислоты  по прежнему  осталась  стадией  не  преводящей  к  образованию  конечного  продукта:

         Еще  одним  методом  получения  соединений  Биджинелли  с  оксикарбонильной  группой  присоединённой  к  шестому  атому  углерода  является  окисление  диоксидом  селена  6−метил−4−фенил−5−этокси−      

карбонил−3,4−дигидропиримидин−2(1Н)−он.  Подобное  окисление  приводит к  образованию  альдегида:

         Альдегид  можно  окислить  до  кислоты,  и  из  кислоты  получить  эфир:

          После  чего  можно  действуя  этанолом  в  присутствии  серной  кислоты  можно  получить   соответствующий  эфир:

               

                3. Химические  свойства

Окисление.  В  результате  окисления  образуются  пиримидин−2(1H)−оны.

         Примеры  окислителей  и  реакций  окисления.

          В  качестве  окислителя  можно  использовать  оксид  хрома(VI)  в  присутствии   серной  кислоты,  уксусной  кислоты  и  уксусного  ангидрида  при  10oC  

         Также  в  качестве  окислителя  среди  прочих  используется

2−гидроперокси−2−метилпропан,  солью  меди в  качестве  катализатора:

 1−алкил−4−фенил−5,6−ди(этоксикарбонил)−3,4−дигидропиримидин−2(1H)−он  окисляется  под  действием  хлоридов фосфора(V):

                       Восстановление

 В  данной  молекуле  способны  восстанавливатся   бензольное  кольцо  и  двойная  связь  в  пиримидиновом  цикле.  Таким образом  возникает  проблема  селективного  восстановления.

          Бензольное  кольцо  восстанавливается  при  гидрировании  с  использованием  в  качестве  катализатора  никеля  Ренея  при  145оC:

          Двойная  связь  восстанавливается  при  использовании  в  качестве  катализатора  CuBaCrO  при  температуре 200oC:

            Сложно  эфирные  группы  восстанавливаются  до  спирта  под  действием  алюмогидрида лития в  диэтиловом  эфире:

              Взаимодействие  с  нуклеофилами

             Этокси  карбонильные  группы  плохо  взаимодействуют  с  нуклеофильными  реагентами.  Это  вызвано  их  взаимодействием  с  двойной  связью  т.к.  4−фенил−5,6−ди(этоксикарбонил)−3,4−тетрегидропиримидин−(1H)−2−он  легко  подвергается  гидролизу

       Алкилированое  в  положение  1  вещество  подвергается  гидролизу  легче  чем  незамещенный  аналог.  Происходит  гидролиз  под  действием  пяти  процентного  раствора  гидроксида  калия  в  воде:

 

                  При  действии  на  4−фенил−3,4−дигидропиримидин−2(1Н)−он−5,6−дикарбоновую кислоту  хлор  ангидрида  карбоновой  кислоты  образуется  ангидрид:

            При  обработке  полученного  ангидрида  азидом  натрия  в  диметилсульфоксиде  образуются  карбоксиазиды:

      

     Карбоксиазиды  при  комнатной  температуре  образуют  изоцианаты:

Взаимодействие  с  электрофильными  реагентами Алкилирование 4−фенил−5,6−ди(этоксикарбонил)−3,4−тетрегидропиримид-ин−2(1H)−он  алкилируется  с  образованием 1,3−диалкил−4−фенил−5,6−ди(этоксикарбонил)−3,4−тетрегидропиримидин−2(1H)−он   алкилгалогенидом  в  присутствии  щелочи:

      При  дальнейшем  действии  алкилгалогенидами  в  присутствии  более  сильного  основания  происходит  электрофильное  замещение  атома  водорода  у  четвёртого  атома  углерода:

        Диизопропиламид  лития  сильное  ненуклеофильное  основание  образуется  в  результате  взаимодействия  диизопропиламина  и  бутиллития:

      Ещё  одним  реакционным  центром  способным  вступать  во  взаимодействие  с  электрофилами  является  бензольное  кольцо:

         При  алкилировании  отличительной  особенностью  данного  соединения  от  других  соединений  Биджинелли  является  тот  факт  что  оно  алкилируется  одновременно  в  положения  1  и  3.  В  то  время  как  остальные  соединения  Биджинелли   легко  алкилируются  в  положение  1,  а  алкилирование  в  положение  3  требует  более  жестких  условий.

       

           4. Экспериментальная  часть

4−фенил−5,6−ди(этоксикарбонил)−3,4−дигидропиримидин−2(1Н)−он 

    Карбамид 2.21(г) (0.0369 моль), бензальдегид 4.02(г) (0.0379 моль),  диэтиловый эфир 2−оксобутандиовой  кислоты 6.74(г) (0.0359 моль)  в  уксусной  кислоте V=27.7(мл)  кипятил  3 часа. Отогнал  уксусную  кислоту.  Залил  смесью  вода+этанол 1:1.  Дождался  выпадения  осадка.  Осадок  отфильтровал.  Промыл  смесью  вода+этанол.  Высушил.

Образовавшееся  вещество  светло−желтый  порошок 4.4(г)

Выход: 38.66%

Структурная  формула  подтверждается  ЯМР  спектром:

диэтиловый эфир 2−оксобутандиовой  кислоты

Натрий 5.1 (г) (0.220 моль)  растворил  в  этаноле V=90 (мл),  полученный  раствор  этилата  натрия  в этаноле  залил  через  капельную  воронку  в  смесь  диэтил  оксалата  29.2(г) (0.20 моль)  и  этил  ацетата 19.4 (г) (0.22 моль).Образовался  желтовато  белый  осадок.  Нагрел  до  70oC.  Осадок  растворился.  Отогнал  этанол,  в  колбе  осталась  желтая  бесформенная  масса.  Желтую  массу  растворил  в  H2SO4 (w=10%, V=135 (мл)).  Налил  бензола.  Экстрагировал  бензолом.  Бензольный  раствор  промыл  насыщенным  раствором  хлорида  натрия  до  нейтральной  среды.  Сушил  сульфатом  натрия.  Отфильтровал  сульфат  натрия.  Отогнал  бензол.  Вещество  перегнал  под  вакуумом.  Отогналась  светло−желтая  жидкость.  Масса 13.63 (г).

ВЫХОД: 36%

1,3−диметил−4−фенил−5,6−ди(этоксикарбонил)−3,4−дигидроприми−−дин−2(1Н)−он  

Неметилированый  продукт  1(г) (0.00314 моль)  растворил  в  ацетонитриле V=10(мл),  добавил  насыщенный  раствор  гидроксида  калия  V=1.4(мл),  добавил  йодметан  2.68(г)  (0.0189 моль).  Кипятил  1 час.  Вылил  в  смесь  воды  и  насыщенного  раствора  хлорида  натрия 1:1.  Экстрагировал  этил ацетатом, промыл  водным  раствором  хлорида  натрия.  Сушил  сульфатом  натрия.  Упарил  этил ацетат.

Жёлтая,  густая  жидкость.  Масса  0.92(г).

ВЫХОД: 82%

4−фенил−5,6−ди(этоксикарбонил)−3,4−дигидропиримидин−2(1Н)−он 

    Карбамид 0.32(г) (0.00533 моль), бензальдегид 0.60(г) (0.0057 моль),  диэтиловый эфир 2−оксобутандиовой  кислоты 1(г) (0.0053 моль)  в  этаноле V=5(мл)  кипятил  3 часа. Отогнал  этанол.  Залил  смесью  вода+этанол 1:1.  Дождался  выпадения  осадка.  Осадок  отфильтровал.  Промыл  смесью  вода+этанол.  Высушил.

Образовавшееся  вещество  светло−желтый  порошок 0.46(г)

Выход: 27%

                           5. Выводы

 Были  изучены  свойства  4−фенил−5,6−ди(этоксикарбонил)−3,4−ди−

гидропиримидин−2(1Н)−он.  Были  рассмотренны  его  возможные  свойства  на  основании  поведения  аналогичных  соединений.  Метилирование  явно  доказывает  что  этоксикарбонильная  в  шестом   положении  значительно  меняет  свойства   соединения.  И  химические  свойства  требуют  дальнейшего  изучения.

                  6.СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ

  1.  C. Oliver Kappe “100 Years  of  the  Biginelli  dihidropyrimidine  synthethis”  Tetrahedron,  1993, 49, 6937−6963
  2.  E. L. Khanina;  G. Ya. Dubur “Oxidation  of  some  derivatives  of  tetrahydropyrimidine−5−carboxylic  axid  with  selenium  dioxide”  Khimiya Geterotsiklicheskikh  Soedinenii, (4), 535−8; 1982
  3.  K.Folkers;  Treat B. Johnson “Researches on Pyrimidines. CXXXVI.                   

   The Mechanism of   Formation of Tetrahydropyrimidines by the Biginelli     

     reaction” J. Am. Chem. Soc.  1933, 55, 2886−2893

  1.   K.Folkers;  Treat B. Johnson “Researches on Pyrimidines. CXXX.                   

Synthesis  of 2−keto−1,2,3,4−tetrahydropyrimidines” J. Am. Chem. Soc.  1932, 54,

5.   K.Folkers;  Treat B. Johnson “Researches on Pyrimidines. CXXXIII.                   

           Some  Reactions  and  Derivatives of                                                    2−keto−4−phenyl−5−carbethoxy−6−methyl−1,2,3,4−tetrahydropyrimidines” J. Am. Chem.  Soc.  1933, 55,

  1.    I. T. Phucho, A. Nongpiur, S. Tumtin, R. Nongrum and R. L.                          

      Nongkhla    “RECENT PROGRESS IN THE CHEMISTRY OF

DIHYDROPYRIMIDINONES” RASAYAN J. Chem  2003

  1.  Auke G. Talma, J . G. M. Goorhuis, and Richard M. Kellogg “Synthesis and Reactions of a 3,4-Dimethylenethiolane Derivative” J. Org. Chem. 1980, 45, 2544−2546
  2.  C. Oliver  Kappe,  Georg  Uray,  Peter  Roschger,  Wolfgang Lindneqb  Christoph  Kratky, and Walter Keller  “Synthesis  and  Reactions  of  Biginelli  Compounds.  Facile  Preparation  and  Resolution  of  a  stable  5−Dihydropyrimidinecarboxylic  axid”  Tetrahedron,  1992

      9. Frederick Sweet and John D. Fissekis  “On the Synthesis of 3,4−Dihydro-2(lH)-pyrimidinones

and the Mechanism of the Biginelli Reaction1

PAGE  6


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

52407. Економіко - географічне положення Чернігівської області, його вплив на господарську спеціалізацію. Природні умови та ресурси, їх оцінка 99 KB
  Мета: навчити давати характеристику ЕГП Чернігівської області; зясувати вплив ЕГП на господарську спеціалізацію області; показати особливості природних умов і ресурсів області; оцінити їх вплив на життя та діяльність населення; закріпити вміння і навички оцінювати ЕГП області природні умови і ресурси; продовжити формувати науковий світогляд учнів; визначити еколого географічне положення області екологічне виховання; ...
52408. Chernobyl Tragedy 76.5 KB
  On April 26, 1986, the number four reactor at the Chernobyl nuclear plant in the former Soviet Union exploded, causing the worst nuclear accident in history. Further explosions and the resulting fire released more than eight tons of highly radioactive fallout into the atmosphere. Nearly thirty to forty times more fallout was released than had been by the atomic bombings of Hiroshima and Nagasaki.
52409. Урок-змагання з теми “Черви” 89.5 KB
  Пояснення до уроку: Урок змагання передбачає роботу в групах, тому на попередньому уроці слід поділити клас на 4 рівноцінні групи-команди.Кожна команда вибирає собі капітана, назву команди та готує відповідні емблеми.
52410. Чесність та правдивість 41.5 KB
  Під час роздумів аналізу підвести дітей до висновків: будь-який обман із часом викривають і тому він не є виходом із критичної ситуації; неправда обман викликають негативні почуття та асоціації і тому компрометують того хто говорить неправду в очах інших; людина яка себе поважає не стане нікого обманювати. Проаналізувати типові ситуації коли учні говорять неправду знайти інший спосіб поведінки.Брехня або неправда підступна особа яка здатна замаскуватися під правду переконати людину що в даний момент саме вона брехня є...
52411. Честь, совість, гідність людини. Інтелігентність і порядність. Правда, хиба, істи 132.5 KB
  Честь совість гідність людини. Основою відношення людини до світу є визнана суспільством значущість ряду предметів та подій що служать певними суспільними взірцями мірами вимогами ідеалами. Істотна особливість таких уявлень полягає в тому що вони впливають на самопочування людини у світі людей зворушують почуття.
52412. The Chimes of Christmas Bells Once More... 63 KB
  Compere; December comes so white and cold With snow it stops the rain It comes to greet all young and old On every window pane. Compere Arid Christmas is here with us today, Let happy be the birth of Christ, For all the people all around He brought peace on the earth.
52414. Натуральные числа и действия с ними 90.5 KB
  Ход урока: Учитель поёт: И вот прозвенел как обычно звонок На наш не совсем уж обычный урок И всё на мгновение замерло мы начинаем. Учитель: Добрый день рад видеть вас Посетивших пятый класс. Волшебство нам ни к чему Учитель: Объясните почему Головня: Потому что можем сами Учитель: То есть сами вы с усами Головня: Можем трактовать и так: Математика пустяк Учитель: Значит я умою руки И сейчас усну со скуки Хараберюш: Не придётся Вам уснуть Отправляемся мы в путь По тропинкам повторенья Повторенье ...
52415. Натуральний ряд чисел 55.65 KB
  А тема сьогоднішнього уроку Натуральні числа і дії над ними. Виповинні розказати все що ви знаєте про натуральні числа. Учитель: Діти які числа називають натуральними Відповідають: Числа які люди використовують під час лічби предметів називають натуральними. Найбільшого числа не існує.