Азо-біс-4,6-дихлоро-1,3,5-триазин у реакції Дільса-Альдера

Abstract

Дисертаційна робота присвячена експериментальним та DFT дослідженням реакційної здатності азо-біс-4,6-дихлоро-1,3,5-триазину у реакції Дільса-Альдера та синтезу на його основі нових нітрогеновмісних гетероциклів, дослідженню їх модифікації та вивченню біологічної активності одержаних сполук. Встановлено шляхи взаємодії азо-біс-4,6-дихлоро-1,3,5-триазинуз рядом 1,3-дієнів з утворенням відповідних піридазинів, а також з антраценом по мезо положеннях з утворенням 11,12-триазино-9,10-епідіазаноантрацену. Досліджено заміщення атомів хлору одержаних сполук O- та N-нуклеофілами. Вперше показано реакційну здатність азо-біс-ціанурхлориду як електронодефіцитного дієну в оберненій реакції Дільса-Альдера. Визначено, що реакція азо-біс-ціанурхлориду з фураном та стиреном відбувається у дві стадії: з початковим утворенням продукту нормальної реакції Дільса-Альдера та наступним [3,3] сігматропним перегрупуванням. Показано, що при взаємодії азо-біс-ціанурхлориду з вінільними сполуками утворення продукту оберненої реакції Дільса-Альдера відбувається в одну стадію. Вперше показано, що реакція азо-біс-ціанурхлориду з циклогекса-1,3-дієном відбувається з утворенням продукту з гекса-2,5-дієновим ланцюгом – (E)-6,6'-(1-(гекса-2,5-дієн-1-іл)гідразин-1,2-диіл)біс(2,4-дихлоро-1,3,5-триазин). За результатами скринінгу антимікробної активності виявлено ряд сполук, що володіють активністю по відношенню до Mycobacterium luteum, Staphylococcus aureus, Mycobacterium luteum, Aspergillus niger та Candida tenuis. Жодна з синтезованих сполук не показала активність щодо Escherichia coli. Диссертация посвящена экспериментальным и DFT исследованием реакционной способности азо-бис-4,6-дихлоро-1,3,5-триазина в реакции Дильса-Альдера и синтезу на его основе новых азотсодержащих гетероциклов, исследованию их модификации и изучению биологической активности полученных соединений. Установлено пути взаимодействия азо-бис-4,6-дихлоро-1,3,5-триазина с рядом 1,3-диенов с образованием соответствующих пиридазинов, а также с антраценом по мезо положениях с образованием 11,12-триазин-9,10-епидиазаноантрацена. Исследовано замещение атомов хлора полученных соединений O- и N- нуклеофилами. Впервые показано реакционную способность азо-бис-цианурхлорида как електронодефицитного диена в обращенной реакции Дильса-Альдера. Установлено, что реакция азо-бис-цианурхлорида с фураном и стиролом происходит в две стадии: с начальным образованием продукта нормальной реакции Дильса-Альдера и последующей [3,3] сигматропной перегруппировкой. Показано, что при взаимодействии азо-бис-цианурхлорида с винильными соединениями образование продукта обратной реакции Дильса-Альдера происходит в одну стадию. Впервые показано, что реакция азо-бис-цианурхлорида с циклогекса-1,3-диеном происходит с образованием продукта с гекса-2,5-диеновой цепью – (E)-6,6'-(1-(гекса-2,5-диен-1-ил)гидразин-1,2-диил)бис(2,4-дихлоро-1,3,5-триазин). По результатам скрининга антимикробной активности выявлен ряд соединений, обладающих активностью в отношении Mycobacterium luteum, Staphylococcus aureus, Mycobacterium luteum, Aspergillus niger и Candida tenuis. Активность в отношении Escherichia coli не показало ни одно из ряда синтезированных соединений. Dissertation is devoted to the experimental and DFT studies of the reactivity of azo-bis-4,6-dichloro-1,3,5-triazine in the Diels-Alder reaction and the synthesis of new nitrogen-containing heterocycles on its basis, and the investigation of modifications and biological activity of the resulting compounds. The Diels-Alder reactions between azo-bis-4,6-dichloro-1,3,5-triazine and a series of 1,3-dienes giving the corresponding 6,6`-(3,4,5-substituted-3,6-dihydropyridazine-1,2-diyl)bis(2,4-dichloro-1,3,5-triazines), as well as with anthracene at meso positions forming 11,12-triazine-9,10-epidiazanoanthracene were investigated experimentally and by the analysis of DFT calculations on B3LYP/6-31G(d,p) level. It was shown that the cycloadditions takes place by an asynchronous concerted mechanism. In the reaction of azo-bis-2,4-dichloro-1,3,5-triazine with cyclohexane-1,3-diene the expected product of the Diels-Alder reaction is not formed, instead of joining azo-bis-4,6-dichloro-1,3,5-triazine and disclosing of the cyclohexadiene cycle with the addition of two hydrogen atoms. In this case, a hexa-2,5-diene chain product is formed – (E)-6,6'-(1-(hexa-2,5-diene-1-yl)hydrazine-1,2-diyl)bis(2,4-dichloro-1,3,5-triazine). The addition of two atoms of the hydrogen is confirmed by 1H- and 13C-NMR spectroscopy and by the LC-MS data, which showed an increase of the product mass by two units relative to the sum of the mass of reagents. In the case of interaction between azo-bis-4,6-dichloro-1,3,5-triazine and anthracene, an intermediate formation of an unstable colored charge-transfer complex was detected. The complex was characterized by UV spectroscopy, its structure was modeled on M06-2X/6-31+G(d,p) level. The chemical properties of the obtained Diels-Alder reaction products were studied and substitution of chlorine atoms of the obtained compounds with O- and N-nucleophiles was investigated. The reactivity of azo-bis-cyanuric chloride as an electron-deficient diene in an inverse electron demand (IED) Diels-Alder reaction was shown for the first time. In the study of its interaction with furan, experimentally and on M06-2X/6-31G(d,p) level it was found that the reaction takes place in two stages, with the initial formation of a product of the NED Diels-Alder reaction (2,3-bis(4,6-dichloro-1,3,5-triazin-2-yl)-7-oxa-2,3-diazabicyclo[2.2.1]hept-5-ene) and its subsequent [3,3] sigmatropic rearrangement in one of the formal IED Diels-Alder reaction regioisomers, (6aRS,9aSR)-1,3-dichloro-6-(4,6-dichloro-1,3,5-triazin-2-yl)-6a,9a-dihydro-6H-furo[3,2-e][1,3,5]triazino[2,1-c][1,2,4] triazine. In the interaction of azo-bis-cyanuric chloride with vinyl compounds, the formation of the product of the IED Diels-Alder reaction takes place in one step. As a result of the reaction of azo-bis-4,6-dichloro-1,3,5-triazine with styrene, one of the IED Diels-Alder reaction regioisomers was isolated – 6,8-dichloro-2-(4,6-dichloro-1,3,5-triazin-2-yl)-4-phenyl-3,4-dihydro-2H-[1,3,5]triazino[2,1-c][1,2,4]triazine. The reaction of azo-bis-4,6-dichloro-1,3,5-triazine and 1-methylpyridine-2-(1H)-one in a solution was found to be equilibrium, the unstable cycloaddition product can be isolated by reacting in solvents in which it isinsoluble. It was found, that the product of [4+2] cycloaddition of azo-bis-4,6-dichloro-1,3,5-triazine and a number of 5-aryl-methylidene-4-thioxo-2-thiazolidones cannot be obtained; instead, only the products of 5-aryl-methylidene-4-thioxo-2-thiazolidones oxidation were isolated. In this regard, was continued the work on the use of the norbornenic moiety as a linker between 5-aryl-methylidene-4-thioxo-2-thiazolidone and 1,3,5-triazine fragment. Thus, a number of compounds were synthesized by the Diels-Alder reaction of 2-((4,6-substituted-1,3,5-triazin-2-yl)amino)-3a,4,7,7a-tetrahydro-1H-4,7-methanozioindole-1,3(2H)-edions with a number of 5-aryl-methylidene-4-thioxo-2-thiazolidones. According to the results of the screening of antimicrobial activity, a number of compounds with activity against Mycobacterium luteum, Staphylococcus aureus, Mycobacterium luteum, Aspergillusniger and Candida tenuis have been detected. Any from the series of the synthesized compounds was not characterized by the activity against Escherichia coli.