ИСТИНА

Диссертационная работа посвящена разработке простых и эффективных методик синтеза карбо- и гетероциклических производных 2,4,6-тригидрокситолуола, а также экспериментальной оценке биологических свойств синтезированных соединений. Актуальность диссертационного исследования определяется важностью расширения спектра возможных путей химической трансформации 2,4,6-тригидрокситолуола и тем самым решения задач: превращения 2,4,6-тринитротолуола в сырье двойного назначения и развития сырьевой базы одной из ключевых подотраслей химической промышленности – малотоннажной химии. Цель диссертационной работы заключается в разработке эффективных методов синтеза на основе 2,4,6-тринитротолуола и его полифункциональных производных соединений, карбо- и гетероциклического строения, а также изучение их строения и свойств. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи: изучена реакция взаимодействия 2,4,6-тригидрокситолуола, 2,4,6-тригидрокси-3-метилацетофенона и 2,4,6-тригидрокси-3-метилбензойной кислоты с хлорацетонитрилом приводящая к получению неописанных ранее бензофуран-3(2Н)-онов; изучена реакция взаимодействия 4,6-дигидрокси-7-метилбензофуран-3(2H)-она и 4,6-дигидрокси-5(7)-ацетил-(5)7-метилбензофуран-3(2H)-она с ароматическими альдегидами, приводящая к получению неописанных ранее (Z)-2-бензилиденбензофуран-3(2H)-онов; изучена реакция азосочетания 4,6-дигидрокси-7-метилбензофуран-3(2H)-она и (Z)-2-бензилиден-4,6-дигидроксибензофуран-3(2H)-она с солями диазония различного строения при различных соотношениях реагентов и значениях рН; изучены условия проведения реакций и разработаны методики получения неописанных ранее сложных эфиров и арилиденгидразидов 2,4,6-тригидрокси-3-метилбензойной кислоты; установлены структуры синтезированных соединений с использованием комплекса современных физико-химических методов анализа; проведен компьютерный скрининг биологической активности и токсичности синтезированных в работе (Z)-2-бензилиден-4,6-дигидрокси-7-метилбензофуран-3(2Н)-онов; проведены испытания синтезированных в работе (Z)-2-бензилиден-4,6-дигидрокси-7-метилбензофуран-3(2Н)-онов на различные виды биологической активности в условиях in vitro (фунгицидная, антимикробная, антиоксидантная). Научная новизна работы: впервые проведено экспериментальное изучение реакции взаимодействия 2,4,6-тригидрокситолуола, 2,4,6-тригидрокси-3-метилацетофенона и 2,4,6-тригидрокси-3-метилбензойной кислоты с хлорацетонитрилом и показано, что реакция региоселективна и протекает через стадию образования циклического кетимина; впервые исследовано направление реакции 2,4,6-тригидрокситолуола с хлорацетонитрилом с использованием квантово-химического метода расчета (базис DFT B3LYP/6-311+G(d)). Показано, что в ходе реакции из двух возможных изомеров образуется только один термодинамически более предпочтительный; проведенные квантово-химические расчеты в программе Gaussian 03 ab initio методом Хартри-Фока с базисом RHF/STO-3G с полной оптимизацией геометрии молекул показали, что (Z)-2-бензилиден-4,6-дигидроксибензофуран-3(2H)-оны существуют в Z-конфигурации, а из всех возможных изомеров и конформеров арилиденгидразида наиболее стабильна EE' структура. Расчет с использованием квантово-химического метода (базис DFT B3LYP/6-311+G(d)), показал, что из всех возможных изомеров 4,6-дигидроксибензофуран-3(2Н)-онов независимо от среды (газовая фаза, полярный и неполярный растворитель) наиболее термодинамически устойчивой является С3-кето-С4,6-дигидроксиформа; впервые изучена реакция альдольно-кротоновой конденсации 4,6-дигидроксибензофуран-3(2Н)-она с различными полифункциональными ароматическими альдегидами, приводящая к получению (Z)-2-бензилиден-4,6-дигидроксибензофуран-3(2H)-онов и предложен подход к установлению их строения; установлено, что метилирование (Z)-4,6-дигидрокси-7-метилаурона диметилсульфатом приводит к диметоксипроизводному, в то время как использование метилиодида приводит к образованию продуктов О- и С-алкилирования; показано, что реакция взаимодействия 4,6-дигидрокси-5(7)-ацетил-(5)7-метилбензофуран-3(2H)-она с ароматическими альдегидами в условиях щелочного катализа протекает как по ацетильной группе так и по метиленовой группе кольца С; впервые изучена реакция азосочетания некоторых синтезированных гетероциклических соединений, и показано, что реакция с 4,6-дигидрокси-7-метилбензофуран-3(2H)-оном протекает только в ароматическое кольцо с образованием моноазосоединения, в случае (Z)-2-бензилиден-4,6-дигидроксибензофуран-3(2H)-она при соотношении реагентов 1:1 независимо от рН среды образуется смесь моно- и бисазосоединений; впервые изучен химический потенциал 2,4,6-тригидрокси-3-метилбензойной кислоты в реакциях превращения по карбоксильной группе и разработаны методики получения сложных эфиров и арилиденгидразидов. В прикладном плане результаты работы создают возможности для более полной и комплексной переработки 2,4,6-тринитротолуола в ИПХЭТ СО РАН и ФКП «Бийский олеумный завод» в рамках президентской программы по диверсификации производства высокотехнологичной продукции гражданского и/или двойного назначения организациями оборонно-промышленного комплекса и программы Фонда развития промышленности РФ «Конверсия». В работе разработаны эффективные методики получения, выделены и идентифицированы 47 не описанных ранее полифункциональных производных 2,4,6-тригидрокситолуола. Впервые синтезирован (Z)-2-(3,4-дигидроксибензилиден)-4,6-дигидрокси-7-метилбензофуран-3(2H)-он, являющийся полным синтетическим аналогом природного 7-метилауреусидина, выделяемого в настоящее время из экстракта осоки головчатой Cyperus capitatus. В результате проведения биологических испытаний выявлены соединения, обладающие умеренной антиоксидантной и антибактериальной активностью.