Синтез некоторых линейных и циклических производных глицерина на основе симметричных 1, 3-диэфиров пропанола-2 и изучение их свойств

Актуальность темы

Многочисленные производные симметричных 1,3-ди-алкоксипропанолов-2 и 4-хлорметил-1,3-диоксолана обладают совокупностью ценных свойств и применяются в качестве эффективных ингибиторов, антиоксидантов, поверхностно-активных веществ, интермедиатов в синтезе биологически активных препаратов, лигандов в процессе комплексообразования, флотореагентов, полупроводников в органическом синтезе. Многие производные 4-хлорметил-1,3-диоксолана обладают выраженной биологической активностью. Поэтому изучение реакций новых производных 1,3-диэфировпропанола-2 и 4-хлорметил-2,2-диалкил-1,3-диоксоланов является важной актуальной задачей органической химии.

В настоящее время разработаны методы синтеза различных алифатических и циклических кислородсодержащих производных глицерина и всесторонне изучены их свойства. Однако, анализ литературного материала по данному направлению показывает, что систематические исследования по синтезу, превращениям и изучению комплекса полезных свойств новых производных диэфиров пропанола-2 и 1,3-диоксолана, содержащих остатки N,>1-диметиламинометильной-, М, 1Ч-диметиламиноэтокси-, алкокси-, карбамоилокси-, цианэтокси-групп, тиоциановой кислоты, тиомочевины, четвертичные соли аммония, 1,3,4-тиадиазола, которые представляют значительный интерес в качестве реактивов, потенциально биологически активных соединений, синтонов, флотореагентов, лигандов для процессов комплексообразования, не проводятся.

В указанных рядах производных глицерина изучение таких вопросов, как подбор оптимальных вариантов их синтеза, условий введения определенных функциональных групп, усовершенствования существующих и разработка новых способов их получения, изучения реакционной способности путем осуществления различных химических превращений и исследование их физиологической активности, а также поиск областей практического использования, является актуальной задачей.

Диссертационная работа выполнена в рамках научно-исследовательских работ, проводимых в научно-исследовательской лаборатории «Химия глицерина» Таджикского национального университета по теме: «Создание новых циклических производных глицерина, обладающих комплексом полезных свойств» (ГР№ 0104ТД103).

Цель работы: синтез новых производных симметричных 1,3-ди-алкоксипропанолов-2 содержащих в своей молекуле остатки цианэтильной, N,>1-димет^иламинометильной, карбамоилокси-групп и поиск путей их практического применения. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: -изучение реакции окисления некоторых симметричных 1,3-ди-алкоксипропанолов-2;

— синтез и превращение новых производных 4-хлорметил-2,2-диалкокси-1,3-диоксолана, анализ и определение условий (катализатор, растворитель, температура), обеспечивающих относительно высокие выходы конечных продуктов;

— изучение реакции циклизации линейных и циклических нитрилсодержащих производных глицерина- -выявление биологической активности некоторых синтезированных соединений для регулирования роста семян пшеницы и хлопчатника.

Научная новизна работы: разработана методика синтеза новых симметричных производных 1,3-диэфиров пропанола-2 и 4-хлорметил-2,2-диалкоксиме-тил-1,3-диоксолана, содержащих в своей молекуле остатки ]>Т,]Ч-диметиламино-метильной группы, алкокси-, диметиламиноэтанола, тиоциановой кислоты, тио-мочевины, четвертичные соли аммония и 1,3,4-тиадиазола. Определены оптимальные условия их синтеза и выявлены факторы, влияющие на течение химических процессов: соотношение реагентов, использование катализатора, температура, природа растворителя, время, строение радикалов в молекулах реагирующих веществ.

На основе производных 1,3-диоксолана, содержащих родан-группы впервые осуществлен переход к новым представителям тиомочевины и 1,3,4-тиадиазола.

Практическая ценность работы: синтезированные новые производные 1,3-диоксолана, сочетающие остатки различных групп (диметиламинометиль-ную, диалкиламиноэтанола, алкокси, тиомочевины, тиоциановой кислоты, четвертичные соли аммония, 1,3,4-тиадиазола) могут быть использованы в агропромышленном комплексе и медицине для получения лекарственных средств. Физико-химческие константы полученных веществ являются справочным материалом и могут быть полезны специалистам, занимающимся синтезом биологически активных соединений, а также в учебном процессе при чтении лекций по органической и биоорганической химии. На защиту выносятся:

— разработанные методики синтеза новых триэфиров глицерина и 4-хлорметил.

— 1,3-диоксолана, сочетающих остатки алкоксигрупп, диалкиламиноэтанола, ди-этилдитиокарбаминовой кислоты, тиоциановой кислоты, тиомочевины, четвертичные соли аммония, 1,3,4-тиадиазола;

— результаты исследования процесса взаимодействия производных пропандиола—1,2 с некоторыми 1,3-диалкоксипропанонами-2;

— установленные закономерности в изменении значений физико-химических констант полученных соединений в зависимости от температуры, соотношения реагирующих веществ, катализатора и реакционной среды.

Апробация работы: материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на 15-ой Международной конф. «Хим. реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии» (Уфа, 2002г) — ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава Таджикского национального университета (Душанбе, 2003;2010 гг.) — Республиканских научно-теоретических конференциях: «Во имя мира и счастья на земле» (Душанбе, 2005 г), «Достижения химической науки и проблемы её преподавания», посвященной 60-летию профессора Юсупова З. Н. (Душанбе, 2006 г.), «Современные проблемы физики конденсированных сред», посвященной памяти заслуженного деятеля науки Таджикистана, профессора Нарзуллоева Б. Н. (Душанбе, 2007 г) — Международной конференции «Наука и современное образование: проблемы и перспективы», посвященной 60-летию ТГНУ (Душанбе, 2008 г).

Публикации: По материалам диссертационной работы опубликовано 13 статей и 1 тезис доклада.

Вклад автора в работы, выполненные в соавторстве и включенные в диссертацию, состоял в постановке задачи исследования, синтезе исходных веществ и новых линейных и циклических производных глицерина, обработке большинства экспериментальных данных, анализе и обобщении результатов экспериментов, формулировке основных выводов и положений диссертации.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 126 страницах компьютерного набора и состоит из введения, обзора литературы, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов, включает 16 рисунков, 18 таблиц и список литературы из 165 библиографических ссылок.

выводы.

1. Разработаны пути синтеза и изучены физико-химические и биологические свойства новых функциональных производных симметричных 1,3-диалкокси-пропанолов-2, содержащих в своих молекулах остатки цианэтокси, алкокси — и карбамоилокси-групп.

2. Впервые с использованием симметричных диалкоксипропанонов-2 и эпихлоргидрина, а-монохлоргидрин глицерина, 3−1Ч,>Т-диалкиламино-этокси-пропандиолов-1,2 и З-тиоцианопропандиолов-1,2 изучена реакция циклизации, что привело к синтезу новых представителей 1,3-диоксоланов.

3. Выявлено, что использование межфазного катализатора (ТЭБАХ и ТФЭФБ) в реакции, синтеза 4-(2'-Н, К-диметиламиноэтоксиметил)-2,2-диалкок-симетил- 1,3-диоксоланов является более эффективными по сравнению с другими методами. При этом выход конечных продуктов достигает 93%.

4. На основе нитрили родансодержащих алифатических и циклических производных глицерина и тиосемикарбазида в присутствии полифосфорной кислоты впервые осуществлен переход к новым представителям 1,3,4-тиадиа-зола. Установлено, что субстраты с родангруппой при нагревании и последующей обработке с гидроксидом аммония превращаются в соответствующие производные тиомочевины.

5. Выявлено, что полученные триэфиры глицерина при низкой токсичности проявляют гипотензивную, желчегонную и спазмолитическую активность. Установлено, что введение этильного радикала в 1,3-ди (бензилокси)-2-пропанол приводит к уменьшению токсичности и усилению гипотензивной активности по сравнению с исходным продуктом.

Найдено, что препарат 4-этоксиметил-2,2-диэтоксиметил-1,3-диоксолан при концентрации 0,01% проявляет заметное стимулирующее действие на всхожесть и энергию прорастания семян пшеницы сорта «Добрый». На 3-й день при этой концентрации достигается 100% всхожесть. А препарат 4-пропоксиметил-2,2-дипропоксиметил-1,3-Диоксолан при концентрациях 0,001% и 0,01% проявляет заметное стимулирующее действие на всхожесть и энергию прорастания семян пшеницы сорта «Шарора». При концентрации 0,001% на 3-й день наблюдается 98% всхожесть.