Гетероциклізації продуктів арилювання похідних фурану

Abstract

Дисертаційна робота присвячена дослідженню і розробці методів синтезу гетероциклів з використанням продуктів арилювання функціоналізованих фуранів. Розширено межі застосування реакції арилювання ацилфуранів, фуран-2-карбонової кислоти та її метилового естеру солями арендіазонію. Вперше здійснено арилювання фуран-3-карбальдегіду, 2-метил-3-фуран-, та 2,4-диметил-3-фуранкарбонових кислот і їх метилових естерів арендіазонієвими солями. Встановлено, що фуран-3-карбальдегід арилюється в положення 2 фуранового кільця, а 2-метил-3-фуран- та 2,4-диметил-3-фуранкарбонові кислоти і їхні естери – у положення 5 фуранового циклу. Вперше проведено паладій-каталітичне арилювання метилового естеру 5-бром-2-метил-3-фуранкарбонової кислоти арилборними кислотами. Використовуючи циклізації 1,4-дикетонів з формуванням фуранового циклу, одержано нові представники функціоналізованих арилфуранів. Застосовуючи 5-арил-2-ацилфурани в циклізаціях, синтезовано 2-(5-арил-2-фурил)-4-хінолінкарбонові кислоти, та похідні тетрагідроізохіноліну. ω-Бромкетони арилфуранового ряду використано як реагенти для синтезу похідних тіадіазину та тіазолу. Використовуючи 5-арил-2-метил-3-фуранкарбонові кислоти та їхні хлорангідриди, розроблено способи синтезу похідних [1,2,4]триазоло[3,4-b][1,3,4]тіадіазолу, 1,2,4-тіадіазолу, 1,3,4-оксадіазолу, флавону та дигідроізохіноліну. Гетероциклізаціями за участю 5-арил-2-фуранкарбальдегідів отримано 3-феніл-4-меркапто-3,6-дигідро-2H-1,3-оксазин-5-іл-ціаніди, 1,4-дигідро-3,5-піридиндикарбоксилати, 5,8,9,10-тетрагідропіримідо[4,5-b]хінолін-2,4,6-тріони, тіазоло[3,2-а]бензімідазол-3-они з арилфурановими фрагментами. Встановлено, що при взаємодії естерів 3-(5-арил-2-фурил)-2-ціанопропенових кислот з гідразином і гідразидами карбонових кислот відбувається гідразиноліз естерів за участю двох або однієї аміногруп і утворення азинів або гідразонів 5-арил-2-фуранкарбальдегідів. Встановлено, що ацилгідразони 5-арил-2-фуранкарбальдегідів реагують з гетарилацетонітрилами з елімінуванням ціангідразидної групи і утворенням 2-R-3-(5-арил-2-фурил)-2-пропенонітрилів. Застосовуючи хлорангідриди 5-арил-2-фуранкарбонових кислот та 2-бром-1-(5-арил-2-фурил)етанони у реакціях ацилювання та алкілювання відповідно, одержано низку сполук з новими ансамблями гетероциклів. Диссертация посвящена исследованию и разработке методов синтеза гетероциклов на основе продуктов арилирования функционализированных фуранов. Расширены границы применения реакции арилирования ацилфуранов, фуран-2-карбоновой кислоты и её метилового эфира солями арендиазония, вследствие чего 5-арил-2-ацилфураны и 5-арил-2-фуранкарбоновые кислоты стали доступными реагентами для конструирования гетероциклических систем. Впервые исследовано взаимодействие в условиях реакции Меервейна арендиазониевых солей с 2,3-дизамещенными и 2,3,4-тризамещенными фуранами – 2-метил- и 2,4-диметил-3-фуранкарбоновыми кислотами и их метиловыми эфирами, а также с фуран-3-карбальдегидом. Взаимодействием 2-(2-фурил(тиенил)-4-метил)-3-фуранкарбоновой кислоты с арендиазониевыми солями получены продукты селективного арилирования по фурановому циклу. Впервые исследовано палладий-каталитическое арилирование метилового эфира 5-бром-2-метил-3-фуранкарбоновой кислоты арилборными кислотами в условиях реакции Сузуки, вследствие чего получены 5-арил-2-метил-3-фуранкарбоновые кислоты с электронодонорными заместителями, которые практически невозможно синтезировать по реакции Меервейна. Циклизацией 4,7-диоксо-7-арилгептановых кислот и этил 2-бензил-3-оксобутаноатов действием пятиокиси фосфора получены новые представители функционализированных арилфуранов – 3-(5-арил-2-фурил)пропановые кислоты и эфиры 5-арил-2-метил-3-фуранкарбоновых кислот. Взаимодействием 5-арил-2-ацилфуранов с 5-замещенными изатинами в условиях реакции Пфитцингера синтезированы 2-(5-арил-2-фурил)-3-алкил-4-хинолинкарбоновые кислоты, многие из которых проявляют высокую антимикробную активность. Реакцией 5-арил-2-ацетилфуранов с алкалоидом котарнином синтезированы производные тетрагидроизохинолина с арилфурановыми фрагментами – аналоги природных соединений. При взаимодействии 2-бром-1-(5-арил-2-фурил)этанонов с 5-замещеными 4-амино-4Н-1,2,4-триазол-3-тиолами образуются производные 1,2,4]триазоло3,4-b[1,3,4]тиадиазина, с арилтиомочевинами, рубеановодородной кислотой и 2-циано-2-(арилтиокарбамоил)ацетамидами – производные тиазола. Циклизацией 5-арилфуранкарбоновых кислот с 5-замещенными 4-амино-4Н-1,2,4-триазол-3-тиолами в среде РОСl3 получены производные 1,2,4]триазоло3,4-b[1,3,4]тиадиазолов. При действии на хлорангидриды 5-арилфуранкарбоновых кислот тиоцианата калия, а затем 3-амино-5-метилизоксазола получены N-[3-(2-оксопропил)-1,2,4-тиадиазол-5-ил]-5-арилфурамиды образующиеся вследствие рециклизации. При взаимодействии хлорангидридов 5-арилфуранкарбоновых кислот с 5-гетарилтетразолами раскрывается тетразольное кольцо и формируется 1,3,4-оксадиазольный цикл, вследствие чего образуются 2-(5-арилфурил)-5-(2-гетарил)-1,3,4-оксадиазолы. Разработан удобный метод синтеза 2-(5-арил-2-фурил)хроменонов с использованием хлорангидридов 5-арил-2-фуранкарбоновых кислот и 2-гидроксиацетофенонов. Исследовано циклизацию (3,4-диметоксифенетил)-5-арил-2-фурамидов по методу Бишлера-Напиральского и получены 6,7-диметокси-1-(5-арил-2-фурил)-3,4-дигидроизохинолины. Исследованы циклизации 5-арил-2-фуранкарбальдегидов с различными полифункциональными реагентами, вследствии чего получены (6-имино-3-R-4-меркапто-3,6-дигидро-2H-1,3-оксазин-5-ил)цианиды, [1,3]тиазоло[3,2-а]бензимидазол-3-оны, 2,6-диметил-1,4-дигидро-3,5-пиридиндикарбоксилаты, 5,8,9,10-тетрагидропиримидо[4,5-b]хинолин-2,4,6-трионы, 2-арил-5-R-1,10b-дигидропиразоло[1,5-c][1,3]бензоксазины с арилфурановыми фрагментами. Установлено, что при взаимодействии этиловых эфиров 3-(5-арил-2-фурил)-2-цианпропеновых кислот с гидразином и гидразидами карбоновых кислот происходит гидразинолиз эфиров с участием двух или одной аминогрупп и образованием азинов или гидразонов 5-арилфурфуролов. Ацилгидразоны 5-арилфурфуролов реагируют с гетарилацетонитрилами с элиминированием циангидразидной группы, образуя 2-(1,3-бензотиазол/хиназол-2-ил)-3-(5-арил-2-фурил)-2-акрилонитрилы. Ацилированием хлорангидридами 5-арил-2-фуранкарбоновых кислот ароматических аминов, получены 5-арил-2-фурамиды, проявляющие противомикробную активность. Показано, что продукты ацилирования гетарилацетонитрилов хлорангидридами 5-арил-2-фуранкарбоновых кислот в растворе ДМСО находятся в енольной форме. Алкилированием 2-бром-1-(5-арил-2-фурил)этанонами гетероциклических тиолов синтезированы 2-(гетарил-2-илсульфанил)-1-[5-арил-2-фурил]этаноны. Dissertation is devoted to the research and development of methods for the synthesis of heterocyclic compounds based on functionalized arylfuran’s. The scope of the reaction of acylfuran’s, furan-2-carboxylic acids and its methyl esters with diazonium salts was extended. For the first time arylation of furan-3-carbaldehyde, 2-methyl-3-furan-, 2,4-dimethyl-3-furancarboxylic acids and their methyl esters by the arenediazonium salts under Meerwein reaction conditions was investigated. It was established that the aryl group substitute the hydrogen in 2-position of furan-3-carbaldehyde, and in case of 2-methyl-3-furan-, 2,4-dimethyl-3-furancarboxylic acids and their methyl esters enter into 5-position. For the first time palladium-catalyzed arylation of methyl 5-bromo-2-methyl-3-furoate by arylboronic acids was performed. By the cyclization of 1,4-diketones the new representatives of functionalized arylfuran’s derivatives was obtained. Applying 5-aryl-2-acylfuranes in cyclizations 2-(5-aryl-2-furyl)-4-quinolinecarboxylic acids and tetrahydroisoqinolinic derivatives were synthesized. ω-Bromoketones of arylfuran’s series were used as reagents for the synthesis of thiadiazin and thiazol derivatives. Using 5-aryl-2-methyl-3-furan carboxylic acids and their acid chlorides the methods of synthesis of [1,2,4]triazolo[3,4-b][1,3,4] thiadiazole, 1,2,4-thiadiazole, 1,3,4-oxadiazole, flavone and dihydroisoquinoline derivatives were worked out. By the heterocyclization of 5-aryl-2-furancarbaldehydes 3-phenyl-4-mercapto-3,6-dihydro-2H-1,3-oxazine-carbonitriles, 1,4-dihydro-3,5-pyridinedicarboxylates, 5,8,9,10-tetrahydropirimido[4,5-b]quinoline-2,4,6-triones, thiazolo[3,2-a]benzimidazolo-3-ones with arylfuran fragments were prepared. The reaction of 3-(5-aryl-2-furyl)-2-cyanopropanoates with hydrazine and acid hydrazides was investigated. It was estabilished, that hydrazinolysis of esters was successful and azines or hydrazones of 5-aryl-2-furancarbaldehydes were isolated. It was established that acylhidrazones 5-aryl-2-furancarbaldehydes react with hetarylacetonitriles with elimination of cyanoacetohydrazidic group to form 2-hetaryl-3-(5-arylfuran-2-yl)acrylonitriles. The series of compounds with the new ensemble of heterocycles were obtained by applying of 5-aryl-2-furancarboxylic acid chlorides and 2-bromo-1-(5-aryl-2-furyl)ethanones in acylation and alkylation reactions.