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

4697. Економічний аспект сталого розвитку в Україні: регіональній вимір 137.5 KB
  Людська цивілізація переживає складні часи на переломі віків і на початку третього тисячоліття. З одного боку, спостерігаються бурхливі темпи наукового і технічного прогресу, а з іншого виявляються тенденції до економічної стагнації і навіть с...
4698. Концепція управління за цілями та її застосування в діяльності ФСП НТУУ КПІ 203.5 KB
  Актуальність даної роботи зумовлена рядом причин: управління за цілями є розповсюджена концепція підходу до управління і широко застосовується в багатьох галузях менеджменту не дивлячись на популярність концепції, існує чимало пом...
4699. Основи менеджменту. Формування місії, цілей та стратегій організації 721 KB
  Формування місії, цілей та стратегій організації, сутність понять: бачення, філософія організації, місія, ціль організації. Одним із головних завдань менеджменту є встановлення цілей, заради досягнення яких формується, функціонує і розвивається ор...
4700. Дослідження методик розробки ІС на основі IBM Rational Method Composer 400 KB
  Дослідження методик розробки ІС на основі IBM Rational Method Composer Мета виконання роботи – ознайомитись з кращими практиками розробки інформаційних систем з використанням бази знань IBM Rational Method Composer, навчитись роз...
4701. Функциональный генератор Function Generator 84 KB
  Функциональный генератор (FunctionGenerator) Управление генератором осуществляется следующими органами управления: - выбор формы выходного сигнала: синусоидальной (выбрана по умолчанию), треугольной и прямоугольной - установка частоты ...
4703. Разработка приложений в среде Borland Delphi 1.47 MB
  Разработка приложений в среде Borland Delphi Система визуального объективно-ориентированного проектирования Delphi позволяет: создавать законченные приложения для Windows самой различной направленности, от чисто вычислительных и логических, до испол...
4704. Основные логические операции 101.05 KB
  Основные логические операции Операторы в программе-обработчике событий выполняются в той последовательности, в которой они записаны. Однако достаточно часто требуется изменить порядок выполнения операторов в зависимости от выполнения (или невыполнен...
4705. Циклические структуры 2.34 MB
  Циклические структуры Циклические конструкции обеспечивают многократное выполнение одной и той же последовательности инструкций, которая называется телом цикла. Существуют два вида элементарных циклических структур...