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

10133. Образ науки в философии позитивизма 50 KB
  Образ науки в философии позитивизма. В ХIХ в. О.Конт Дж. Милль Г.Спенсер разрабатывают позитивистскую концепцию науки. Позитивистский образ науки характеризуют: а представление о науке как эталоне познания радикальный сциентизм, б идея строгости и точности нау...
10134. Образ науки в философии неопозитивизма 38 KB
  Образ науки в философии неопозитивизма Следующая важная веха в формировании науковедения связана с неопозитивизмом в п.о. с деятельностью Венского Главой кружка был Морис Шлик входили в него Отто Нейрат Курт Гёдель Карл Гемпель Филипп Франк Альфред Айер Рудоль
10135. Русская философия о науке 43.5 KB
  Русская философия о науке. Особенность российского науковедения образуют три возобновляющиеся идеи. 1 Наука в России воспринималась как извне пришедшее в культуру иностранное нововведение. Она была завезена в Россию Петром 1. Сомнение в органичности науки в росси...
10136. Сущность и соотношение интернализма и экстернализма как теоретических моделей развития науки 36 KB
  Сущность и соотношение интернализма и экстернализма как теоретических моделей развития науки ЭКСТЕРНАЛИЗМ его сторонники считают что основными факторами определяющими рост знания являются социальные экономические технические и культурные причины и пот
10137. Направления и уровни экстерналистского анализа науки 29.5 KB
  Направления и уровни экстерналистского анализа науки. Экстернализм рассматривает науку как часть культуры своего времени и признает что на ее содержание существенно влияют негносеологические факторы: экономика политика религия мораль искусство психология ли
10138. Сущность и соотношение кумулятивизма и антикумулятивизма как теоретически моделей развития науки 38 KB
  Сущность и соотношение кумулятивизма и антикумулятивизма как теоретически моделей развития науки. Проще всего представить развитие науки как рост знаний: наука на каждом историческом этапе приобретает некоторое количество сведений откладывает их в свою копилку на...
10139. Формирование некумулятивной теоретической модели развития науки: К.Поппер, Т.Кун, И.Лакатос 42.5 KB
  Формирование некумулятивной теоретической модели развития науки: К.Поппер Т.Кун И.Лакатос. Некумулятивная модель развития науки сформировалась в середине ХХ в. Койре один из авторов стоящих у ее истоков, другие Г.Башляр К. Поппер Т. Кун И. Лакатос Дж. Холтон.
10140. Наука как вид познания. Понятия вненаучного знания 38 KB
  Наука как вид познания. Понятия вненаучного знания. Наука как познавательная деятельность. Как и другие способы познания наука возникает из практической деятельности людей. Она является непосредственным продолжением обыденного стихийно-эмпирического познания в х...
10141. Особенности научного знания. Основные подходы к проблеме критериев научности в современной философии наук 36.5 KB
  Особенности научного знания. Основные подходы к проблеме критериев научности в современной философии наук Проблема отличия науки от других форм познавательной деятельности это проблема демаркации т.е. поиск критериев разграничения научного и ненаучного знаний....