Моно-и полиядерные гетероциклические соединения с фрагментами экранированного фенола. 
Синтез и применение

Актуальность темы

Развитие исследований в области соединений, содержащих фрагменты пространственно-затрудненных (экранированных) фенолов, связано как со своеобразием их строения и поведения в химических процессах, так и с широким спектром их применения в ряде отраслей промышленности и в решении многих задач обеспечения жизнедеятельности и здоровья человека. И хотя исследования их структурных особенностей и химических превращений представляют несомненный интерес для развития современной органической химии, перспективы их практического использования являются одной из основных причин постоянного интереса к указанному классу соединений.

Пространственно-затрудненные фенолы являются эффективными ингибиторами свободно-радикальных процессов, что обусловливает их использование для защиты различных органических материалов от окислительной и термической деструкции. Большое значение приобрело использование экранированных фенолов в качестве антиокислительных компонентов моторных и реактивных топлив, смазочных масел, полимерных материалов и пищевых продуктов.

Некоторые соединения этого ряда обладают высоким индексом биологической активности. Среди них найдены высокоэффективные антиоксиданты, малотоксичные противовоспалительные нестероидные средства, антигипертензивные, антиаллергические и антимикробные препараты. Некоторые из них уже применяются в медицине как синтетические аналоги природных антиоксидантов. Опубликованы данные об испытаниях производных экранированного фенола — пестицидах и регуляторах роста растений. Тем не менее, на современном этапе развития промышленности новые материалы и технологические процессы требуют создания эффективных препаратов с антиоксидантной активностью, обладающих целым комплексом утилитарных свойств, что является актуальной задачей современной химии пространственно-затрудненных фенолов.

Анализ публикаций последних лет показывает, что один из перспективных подходов создания новых материалов состоит в объединении в одной молекуле фрагмента экранированного фенола и гетероциклического соединения. Результаты некоторых исследований уже подтвердили, что сочетание гетероциклического ядра и пространственно-затрудненной фенольной группы может привести к созданию высокоэффективных антиоксидантов, обладающих комплексом полезных свойств, в том числе проявляющих биологическую активность.

Актуальным направлением является также разработка методов синтеза конденсированных гетероциклических соединений, в состав которых входят два и более фрагментов экранированного фенола.

Цель работы заключается в разработке общих подходов к синтезу моноядерных и — на их основе — конденсированных азотсодержащих гетероциклических соединений с фрагментом экранированного фенола, а также в поиске веществ с полезными свойствами среди синтезированных соединений. В рамках диссертационной работы решались следующие задачи:

1. Разработка ряда общих методов функционализации производных экранированного фенола — синтонов азотсодержащих гетероциклических соединений.

2. Разработка препаративных методов получения моноядерных гетероциклов с фрагментом экранированного фенола, способных к дальнейшим реакциям пристройки новых циклов.

3. Поиск путей синтеза различных азотсодержащих конденсированных гетероциклических систем с фрагментом экранированного фенола.

4. Поиск путей практического применения полученных соединений.

Постановка задач настоящего исследования обусловлена стремлением к созданию системного подхода в области поиска перспективных промышленных материалов нового поколения на основе экранированных фенолов.

Научная новизна. В ходе выполнения исследования, направленного на синтез и изучение свойств неописанных в литературе моноциклических и конденсированных азотсодержащих гетероциклических соединений с фрагментами экранированного фенола, впервые:

— установлено, что азометины ряда пространственно-затрудненного фенола под действием дииодида самария подвергаются димеризации в вицинальные диамины, содержащие 4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутил-фенильные группировки.

— производные пространственно-затрудненного фенола с С=М-группировками (азометины, иминоэфиры, гидразиды, Ы-ацилгидразоны, семикарбазоны тиосемикарбазоны, дитиокарбазаты) использованы в качестве универсальных синтонов при получении различных азотсодержащих гетероциклических соединений с фрагментами экранированного фенола — производных имидазола, тиазола, оксазола, 1,2,4- и 1,3,4-оксадиазола, 1,2,4-триазола, пиперидина, хиназолина, сим-триазина.

— получен ряд аннелированных гетероцикличских систем, содержащих 1 и более фрагментов экранированного фенола.

— показано, что Л2-имидазолины с фрагментом экранированного фенола подвергаются циклизации в 2,3-дигидропирроло[1,2-а]имидазолы и 2,3,5,6,7,7а-гексагидроимидазо[2,1-^]-оксазолы при взаимодействии с галогенметил-кетонами и оксиранами.

— 1,2,4-триазол-5-тионы с фрагментом экранированного фенола использованы для получения тиазоло[2,3-с] 1,2,4-триазолов и 5,6-дигидротиазоло [2,3-е] 1,2,4-триазолов, разработан метод встречного синтеза тиазоло[2,3-с]1,2,4-триазолов, исходя из тиазолил-2-гидразина.

— иминоэфиры и их соли с фрагментом экранированного фенола, использованы для получения конденсированных гетероциклических соединений проведены широкие исследования прикладных свойств синтезированных функционально-замещенных и гетероциклических соединений, показана перспективность их применения в качестве эффективных присадок к углеводородным топливам, смазочным маслам, текстильных вспомогательных материалов. Среди полученных гетероциклов с фрагментом экранированного фенола найден ряд видов биологической активности: биоцидная, противовоспалительная, радиопротектроная, противоопухолевая и антилейкимическая, антимутагенная.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научном семинаре «Актуальные проблемы применения нефтепродуктов» (Псков, 1998), П Международной конференции «Актуальные проблемы химии и химической технологии» (Иваново, 1999), XI Всероссийской и XII, XV и XVI Международной конференциях «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии» (Уфа, 1998, 2002; Москва, 1999, 2003), III и V научно-технических конференциях «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России» Москва, 1999, 2003), Всероссийских научно-технической конференциях «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (ТЕКСТИЛЬ-2002, МоскваТЕКСТИЛЬ-2003, Москва), II и III Всероссийских научно-практических конференциях «Нефтегазовые и химические технологии» (Самара, 2001, 2003), VI Республиканской научно-технической конференции «Нефтехимия-2002» (Нижнекамск, 2002), Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2003» (Москва), 2-ой Всероссийской научно-практической конференции «Нефтегазовые и химические технологии» .

Публикации. По теме диссертационной работы опубликованы 22 статьи и тезисы 19 докладов.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 425 страницах машинописного текста, включающего 65 таблиц и 14 рисунков, и состоит из введения, литературного обзора, обсуждения результатов в четырех главах, экспериментальной части, выводов и списка цитированной литературы из 598 наименований.

Результаты исследования влияния стабилизаторов на процессы окисления полипропилена и поликапроамида в изотермическом режиме приведены в таблице 5.18. Полученные данные показывают, что эффективность стабилизаторов существенно зависит от Pix химического строения. Наибольшей активностью при стабилизации как полипропилена, так и поликапроамида обладает 3,5-ди (4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутил-фенил)-тиазоло[2,3-с] -1,3,4-триазол (2.70и) (НПО J74 и 154 мин соответственно).

Анализ результатов испытаний позволяет расположить все изученные соединения в порядке уменьшения их терме стабилизирующей эффективности в следующий ряд:

2.706) > (2.75а) > (2.74в) > (2,70*1) > (2.90а) > (2.70а) > Irganox 1076 Гетероциклические соединения (2.706), (2.75а), (2.74в), (2.70и), (2.90а), (2.70а) по эффективности значительно превосходят коммерческий стабилизатор Irganox 1076. Их химическое строение характеризуется наличием двух конденсированных гетероциклических ядер, а также фрагмента пространственно-затрудненного фенола.

В табл. 5.19 приведены результаты исследования влияния концентрации стабилизатора (2.706) на процессы окисления полипропилена и поликапроамида в изотер м и ч е с к ко м режиме. Как видно из этих данных, в процессе окисления полипропилена при повышении концентрации стабилизатора в 2 раза, т. е. до 3% (мае.) не наблюдается окончания индукционного периода окисления более чем за 200 мин.