Синтез и свойства функциональных производных 4-гидрокси-3, 5-ди-трет-бутилфенилтиоуксусной кислоты

Актуальность работы. Известно, что пространственно-затрудненные фенолы проявляют антиокислительные свойства [1] и применяются в качестве присадок для углеводородных топлив, смазочных масел, полимерных материалов, а также для получения фармацевтических препаратов. Среди разнообразных производных этого ряда особый интерес представляют серосодержащие производные пространственно-затрудненных фенолов, в которых антиокислительные свойства усиливаются за счет врзможного эффекта синергизма. Экранированные фенолы тормозят окисление, обрывая цепной процесс по реакции с пероксидными радикалами, а серорганические соединения разрушают гидропероксиды на молекулярные продукты. Сочетание в одной молекуле экранированного фенольного, сульфидного, а также азотсодержащего фрагмента проявляется в высокой эффективности антиоксидантов такого типа.

Анализ литературных данных показал, что большое внимание исследователей привлекают карбоновые кислоты ряда экранированных фенолов и их различные функциональные производные, так как среди них найдены вещества с высокой антиокислительной активностью и разносторонним биологическим действием, а также с широким спектром других прикладных свойств. Однако до настоящего времени имеются крайне ограниченные и противоречивые сведения о синтезе и свойствах 4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилфенилтиоуксусной кислоты и её функциональных производных.

Соединения такого типа, кроме самостоятельного значения, представляют значительный интерес как реакционноспособные синтоны при получении пятии шестичленных азотсодержащих гетероциклов с несколькими гетероатомами, включающими 4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилфенилтиометильные группировки. Актуальность работы состоит в поиске универсальных путей синтеза серосодержащих пространственно-затрудненных фенолов включающих гетероциклические фрагменты на основе доступных и реакционноспособных веществ, изучении их реакционной способности и возможных путей практического применения в качестве новых высокоэффективных антиоксидантов и стабилизаторов, а также полупродуктов тонкого органического синтеза.

Цель работы. Разработка препаративных методов синтеза и изучение химических свойств функциональных производных 4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилфенилтиоуксусной кислоты. В соответствии с этим в работе решались следующие конкретные задачи:

1. Разработка методов получения и изучение некоторых химических превращений 4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилфенилтиоуксусной кислоты, её сложных эфиров, хлорангидрида, амида, Ы-замещенных амидов, нитрила, гидразида, амидоксима, иминоэфиров и их гидрохлоридов, 1-ацилтиосемикарбазидов, диацилгидразинов, ацилиминоэфиров и КГ-ацил-гидразонов карбонильных соединений.

2. Применение различных функциональных производных 4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилфенилтиоуксусной кислоты в качестве синтонов при получении азотсодержащих гетероциклических соединений ряда имидазолина, оксазолина, бензимидазола, бензоксазола, тиазолидин-4-она, 1,2,4-триазолина, 1,3,4-триазола, 1,3,4-оксадиазола и 1,3,4-тиадиазола, пиридина, пиримидина, а также аминои диаминопроизводных сим-триазина.

3. Поиск путей возможного практического применения синтезированных соединений.

Научная новизна. Впервые получены функциональные производные 4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилфенилтиоуксусной кислоты (сложные эфиры, амид, 1М-(4-нитрофенил)амид, нитрил, хлорангидрид и гидразид).

Впервые гидразид 4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилфенилтиоуксусной кислоты использован в качестве универсального синтона при синтезе различных азотсодержащих производных с открытой цепью и гетероциклических соединений с фрагментами экранированного фенола: гидразонов,.

Ы-ацилгидразонов, ацилтиосемикарбазидов, 1,2,4-триазолин-5-тионов, пиразолов, пиразолинов, 1,3,4-оксадиазолов указанной кислоты.

Установлено, что при внутримолекулярной циклизации 1-ацилтио-семикарбазидов 4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилфенилтиоуксусной кислоты строение образующихся веществ зависит от условий проведения реакции: при обработке йодом в щелочной среде получены 2-амино-1,3,4-окса-диазолы, при обработке метансульфокислотой в кислой среде, продуктами реакций являются 2-амино-1,3,4-тиадиазолы. Восстановлением натриевой соли 1,2,4-триазолин-5-тионов, приготовленной кипячением 1-ацилтио-семикарбазида в щелочной среде, получены 1,2,4-триазолин-5-тионы.

Впервые гидрохлорид этилового иминоэфира 4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилфенилуксусной кислоты использован в качестве удобного синтона при синтезе 2-замещенных имидазо[4,5-Ь]пиридинов, оксазоло[4,5-Ь]пиридинов, 2,5-дизамещенных (ЗН)-тиено[2,3-с1]пиримидин-4-он и А2-имидазолинов, содержащие фрагменты экранированного фенола.

Установлено, что взаимодействие 2-амино-4−11−6-хлорметил-сим-триазина с 4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилтиофенолом приводит к образованию 2-амино-4-К-6-(4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилфенилтиометил)-сим-триазинов.

Практическая ценность. Разработаны препаративные методы синтеза различных функциональных производных 4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилфенилтиоуксусной кислоты и ряда азотсодержащих гетероциклических систем с высокими выходами и чистотой целевых продуктов.

В результате испытаний среди синтезированных соединений были выявлены вещества которые могут быть использованы в качестве присадок для антиокислительной и термической стабилизации реактивных топлив, минеральных и синтетических смазочных масел, антимикробных присадок для реактивных топлив, а также вещества, проявляющие антимикробную и иммуностимулирующую активность.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 5-ой научно-технической конференции «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России», Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2003», 4-ой Международной научно-технической конференции «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии», Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности», 2-ой Всероссийской научно-практической конференции «Нефтегазовые и химические технологии» .

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 3 статьи и 8 тезисов докладов на международных, всероссийских и региональных симпозиумах, конференциях и совещаниях.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 167 страницах и состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы. Она содержит 15 таблиц, 2 рисунка и библиографию из 190 наименований.

выводы.

1. Разработаны препаративные методы получения 4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилфенилтиоуксусной кислоты и ее основных функциональных производных — сложных эфиров, амида, ]М-(4-нитрофенил)амида, нитрила, и гидразида. Изучены химические превращения нитрила, хлорангидрида и гидразида 4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилфенилтиоуксусной кислоты.

2. На основе гидразида 4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилфенилтиоуксусной кислоты разработаны методы синтеза гидразонов, Ы-ацилгидразонов, 1-ацетилсемикарбазидов указанной кислоты. Установлено, что «М-ацилгидразоны в твердом состоянии и в растворах существуют в виде равновесной смеси двух конформационных форм Е-изомера, обусловленных заторможенным вращением вокруг амидной связи N-00 — Е2'-конформеров (А) и ЕЕ'-конформеров (Б). Показано, что гидразид 4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутил-фенилтиоуксусной кислоты является удобным и реакционноспособ-ным синтоном при получении пятичленных азотсодержащих гетероциклов с л двумя гетероатомами (пиразолов, Апиразолинов, пиразолонов, 1,3,4-оксадиазолов).

3. Реакцией циклизации 1-ацилтиосемикарбазидов синтезированы 1,3,4-окса (тиа)диазолы, содержащие 4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилфенилтио-метильные фрагменты, и исследованы их свойства. Также получены и изучены свойства 1,2,4-триазолин-5-тионов, содержащих фрагменты экранированного фенола.

4. Показано, что гидрохлорид этилового иминоэфира 4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилфенилтиоуксусной кислоты является удобным синтоном при получении пятичленных азотсодержащих гетероциклов с двумя гетероатомами (2-замещенных имидазо[4,5-Ь]пиридинов, оксазоло[4,5-Ь]пиридинов, л.

ЗН)-тиено[2,3-с1]пиримидин-4-онов и Аимидазолинов).

5. Разработаны прямые методы синтеза 2-амино-4-К-6-(4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилфенилтиометил)-сим-триазинов при взаимодействии.

4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилтиофенола с 2-амино-4-Я-6-хлорметил-сим-триазином.

6. В ходе экспериментальной работы синтезировано и идентифицировано 81 не описанных ранее в литературе производных 4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилфенилтиоуксусной кислоты, строение которых подтверждено данными ИКи ЯМР-спектроскопии и масс-спектрометрии, а, в некоторых случаях, встречным или альтернативным синтезом.

7. Результаты лабораторных испытаний синтезированных соединений позволяют рекомендовать некоторые из них к применению в качестве присадок для антиокислительной и термической стабилизации реактивных топлив, повышения термоокислительной стабильности минеральных и синтетических смазочных масел, антимикробных присадок для реактивных топлив, а также в качестве потенциальных биологически активных веществ, проявляющих иммуностимулирующую активность.