Реакция получения 3-винилоксиметил-хамазулена

Reaction of preparation of 3-vinyloxymethyl-chamazulen
Цитировать:
Солиев М.И., Абдилалимов О., Нурмонов С.Э. Реакция получения 3-винилоксиметил-хамазулена // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2020. 1(79). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/11051 (дата обращения: 20.07.2024).
Прочитать статью:

 

АННОТАЦИЯ

В статье обсуждается механизм реакции винилировании 3-гидроксиметил-хамазулена с ацетиленом в супер-основной среде. Основные результаты получены на основе квантово-химических расчетов и согласуются с экспериментальными результатами. Квантово-химические расчеты молекулы выполнены в программном пакете HyperChem 8 на базисе MM+.

ABSTRACT

This article describes the mechanism of the vinylation reaction of 3-hydroxymethyl-chamazulene with acetylene in a super basic medium. The main results are obtained on the basis of quantum chemical calculations and are consistent with experimental results. Quantum-chemical calculations of the molecule were performed in the HyperChem 8 software package on the MM + basis.

 

Ключевые слова: ацетилен, 3-гидроксиметил-хамазулен, супер-основная среда, винилирование, квантовая химия.

Keywords: acetylene, 3-hydroxymethyl-chamazulene, super-basic medium, vinylation,  quantum chemistry.

 

Введение. В то время, когда использование синтетических лекарств в медицине расширяется, перед исследователями стоит ряд чрезвычайно важных задач: обеспеченность сырьем, из которого получается продукт, низкая стадия процессов синтеза и, самое главное, - продукт должен быть безвредным для человека и среды его обитания. Перспективным способом использования безопасных физиологически активных веществ экологически безопасным способом является отделение их от природного сырья и синтез аналогов и производных природных соединений. Царство растений - неиссякаемый источник высокоэффективных биологически активных веществ и превосходное сырье для фармацевтической промышленности. Недавние исследования показывают, что использование природных терпеноидов в этой области увеличивается. Многие исследователи признали, что терпеноиды, особенно хамазулен, обладают многогранной биологической активностью. В частности, были изучены сильная противовоспалительная активность веществ с углеродным скелетом, подобным хамазулену [14], ранозаживляющие свойства ациламино- и сульфонатных производных гвайазулена [5].

На основании изложенных выше соображений можно сделать вывод, что химическая модификация хамазулена и его производных необходима для получения новых потенциально биологически активных веществ [8, 9].

Следует отметить, что исследования соединений хамазулена были сосредоточены, в основном, на синтезе его сульфидных производных [10], но синтез его сложных виниловых эфиров не проводился.

В ходе этого исследования мы провели реакцию винилирования 3-гидроксиметилхамазулена на основе ацетилена [1, 11].

В качестве исходных материалов в данной работе используются следующие соединения, растворители и катализаторы, относящиеся к классу «химически чистые»: 3-гидроксиметил-хамазулен, диметилсульфоксид (ДМСО), диэтиловый эфир, гидроксид калия. Также использовался пиролизный ацетилен производства ОАО «Навоиазот».

Методика исследования. В реакции винилирования использовался «Реактор РЦГ» с высоким давлением и полуавтоматическим контролем температуры. Первоначально реакционную смесь готовили в плоскодонной колбе объёма 500 мл. Для этого в колбу наливали 250 мл диметилсульфоксида, добавляли 100 г 3-гидроксиметил-хамазулена и проводили растворение. Затем к раствору добавляют КОН в количестве 10% от молярной массы 3-гидроксиметил-хамазулена.

Приготовленную реакционную смесь вносили в реактор, герметично закрывали и температуру постепенно повышали с 25 до 60 °C. Когда температура достигала 60 oC, ацетилен вводили в реактор из баллона под давлением 4 атм. Подача ацетилена продолжалась до тех пор, пока манометр реактора достигнет давления 4 атм. Процесс проводили в течение 3-4 часов, пока давление в реакторе упадет и останется неизменным.

Затем процесс останавливали, реактор охлаждали и получали реакционную смесь. К реакционной смеси добавляли 1% раствор хлорида аммония и дважды экстрагировали диэтиловым эфиром. Растворитель перегоняли из экстракта, а остаточный продукт отделяли при соответствующей температуре. Фракцию винилового эфира разделяли при Tкип = 104-110 0С.

Результаты исследования. Образование винилового эфира 3-гидрокси-метил-хамазулена происходит по следующей реакции [3]:

Схема 1.

 

Теоретически реакция нуклеофильного присоединения ацетилена с 3-гидроксиметил-хамазуленом может быть обоснована распределением заряда в этой молекуле (рис.1):

 

Рисунок 1. Распределение заряда в молекуле 3-гидроксиметиламазулена, эВ

 

Из рисунка 1 видно, что наибольший отрицательный заряд находится на атоме кислорода (-0,312 эВ) в гидроксильной группе молекулы. На начальной стадии химической реакции эта гидроксильная группа координируется с ионом калия в среде с образованием комплекса. Поскольку в качестве растворителя, образующего реакционную среду, используется диметилсульфоксид в качестве полярного растворителя, он вместе со щелочью калия в несколько раз увеличивает основность среды, увеличивая полярность ацетилена и нуклеофильность кислорода в субстрате [6, 7, 12, 13]. Это приводит к нуклео-фильному присоединению ацетилена с 3-гидроксиметил-хамазуленом, что приводит к образованию эфира 3-винилоксихамазулена.

3-винилокси-хамазулен. Выход: 62%. Тплав.= 61–63 °С. ИК-спектр, см-1: 1644 (-CH=CH2), 1261 (C-O-C). 1Н-ЯМР (400 MГц, CD3OD, δ, м.д.): 4.15 d.d (1H, =CHcis), 4.03 d.d (1H, =CHtrans), 6.45 d.d (1H, =CHO). 13C-ЯМР: (400 MГц, CD3OD, δ, м.д.): 152.4 (ОСН=); 87.1 (СН=); 124.5, 138.5, 141.4, 133.4, 145.6, 133.9, 126.5, 129.8 (azulen); 64.5, 28.0  (-СН2-); 10.3, 12.7, 25.9 (-СН3).

Выводы

Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы:

Осуществлен синтез винилового эфира 3-гидроксиметил-хамазулена на основе ацетилена. Обнаружено нуклеофильное присоединение 3-гидрокси-метил-хамазулена с гидроксильной группой в среде на основе ацетилена. Строение синтезированного эфира 3-винилоксихамазулена подтверждено результатами ИК, 1Н-ЯМР и 13С-ЯМР спектроскопии.

 

Список литературы:

  1. Parmanov A.B., Nurmonov S.E., Abdugafurov I.A., Ziyadullaev O.E., Mirkhamitova D.X. Synthesis of vinyl ester of lactic acid // Евразийский союз ученых. Россия. -2019. -  № 7 (64). - P. 51-56.
  2. Tomasi J.  Quantum  Mechanical  Continuum  Solvation  Models. // Chem. Rev. – 2005. – V. 105, No. 8.– P. 2999–3094.
  3. Trofimov B.A.,  Schmidt E.Yu.,  Skital’tseva E.V.,  et  al. Base-Catalyzed Vinylation of Tertiary Propargylic Alcohols with Acetylene: a First Examples // Mendeleev Commun. – 2012. – V. 22, No. 2. – P. 62–63.
  4. Vreven T. et al. Geometry optimization with QM/MM, ONIOM and other combined methods. I. Microiterations  and  constraints. // J. Comput. Chem.– 2003.– V. 24, No. 6.– P. 760–769.
  5. Yanagisawa Т., Wakabayashi S., Tomiyama Т., Yasunami М., Takase К. Synthesis and Antiulcer Activities of Sodium Azulene Sulfonates //Chem.Pharm.Bull. -1988. -Vol. 36. -N 6. -P. 641-647.
  6. Витковская Н.М.,  Ларионова Е.Ю.,  Скитневская А.Д.    и  др. Квантово-химическая  модель  реакции  нуклеофильного  присоединения метанола и метантиола к ацетилену в суперосновной системе  KOH—DMSO // Изв.  АН.  Сер. Хим. -  2013, № 1. – С. 27–34.
  7. Витковская Н.М., Кобычев В.Б., Ларионова Е.Ю.  и др. Теоретическая  оценка  некоторых  взаимодействий  в  системе  ацетилен–гидроксид щелочного металла–ДМСО// Журн. струк. хим.– 2009.– Т.50, №1.– С.24–32.
  8. Коновалов Д.А. Природные азулены // Раст. Ресурсы. - 1995. - Т. 31. - Вып. 1. - С. 101-132.
  9. Коновалов Д.А.,Коновалова O.A., Челомбитько В.А. Биологически активные вещества Achillea millefolium L.s.l. //Раст, ресурсы. - 1990. - Т. 26. Вып. 4.-  С.598-607.
  10. Палей P.B., Племенков B.B., Лодочникова О.А., Катаева О.Н., Литвинов И.А. Синтез сульфидов азуленового ряда реакциями хамазулена с сульфенилхлоридами.//ЖОрХ. - 2000. - Т.36. - Вып.12. - С.1772-1775.
  11. Солиев М.И., Охундадаев А.К. Теоретическое расчёты электронных строении молекулы ментола и тимола // Журнал «Вопросы науки и образование». №8 (20), 2018 год. Россия. Код доступа: https://scientificpublication.ru.
  12. Трофимов Б.А. От химии ацетилена – к химии пиррола. //Химия в интересах устойчивого развития. – 2008. – № 16. – С. 105–118.
  13. Чуев Г.Н. Молекулярные модели сольватации в полярных жидкостях. // Успехи химии. – 2003. – Т. 72, № 9. – С. 827–851.
  14. Яцюк В.Я. Фармакогностическое исследование растений родов горицвет и тысячелистник - как источников биологически активных веществ //Автореф… дисс. докт. фарм. наук.-  М.: 1996. - 39с.
Информация об авторах

преподаватель Наманганского инженерно-технологического института, Узбекистан, г.Наманган

Teacher of the Namangan Engineering and Technological Institute, Uzbekistan, Namangan city

канд. хим. наук, доцент Наманганского инженерно-технологического института, Узбекистан, г. Наманган

Candidate of Science, Associate Professor of the Namangan Engineering and Technological Institute, Uzbekistan, Namangan city

д-р тех. наук, проф. кафедры “Общая и нефтегазовая химии”, Национального университета Узбекистана, Республика Узбекистан, г. Ташкент

Doctor of Technical Sciences, Professor, Department of General and Petroleum Chemistry of National University of Uzbekistan, Republic of Uzbekistan, Tashkent

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ларионов Максим Викторович.
Top