SH-содержащие ацилгидразоны и их циклизация в производные 1, 3, 4-тиадиазина и 1, 3, 4-тиадиазепина

Актуальность работы. Ацилгидразоны — продукты конденсации монои дикарбонильных соединений с гидразидами карбоновых кислот, а также родственные им тиоацилгидразоны и семи (тиосеми-)карбазоны привлекают все возрастающее внимание исследователей, что обусловлено перспективами их использования в качестве комплексонов катионов переходных металлов. Среди органических лигандов и полученных на их основе комплексов металлов известны препараты с выраженными противоопухолевыми, противотуберкулезными, кроветворными и фунгицидными свойствами. Медные и никелевые хелаты на основе тиобензоилгидразонов монои дикарбонильных соединений проявляют высокую противомикробную активность. Интерес к тонкому строению ацил (тиоацил)гидразонов обусловлен прежде всего тем, что они способны находиться в различных таутомерных формах, для них известны примеры линейных, кольчато-цепных, кольчато-кольчатых, кольчато-линейно-кольчатых таутомерных равновесий. В настоящее время удается направленно конструировать определенные равновесия, достаточно уверенно определять условия существования той или иной формы.

Безусловно, прикладные аспекты ацилгидразонов должны существенно возрастать, если в их составе имеются донорные функциональные группы, например, меркаптогруппа, способные к дополнительному связыванию катиона переходного металла. Изучение строения таких ацилгидразонов может являться важной задачей в области химии гетероциклических соединений, поскольку наличие в их составе функционального фрагмента предполагает внутримолекулярную циклизацию с образованием кольчатых изомеров или разнообразных, в том числе и необследованных ранее вариантов кольчато-цепных и кольчато-кольчатых таутомерных равновесий. Целесообразность данного исследования обусловлена также необходимостью поиска биологически активных соединений в ряду линейных и циклических производных продуктов конденсации карбонильных соединений с SH-содержащими гидразидами.

Цель работы состоит в изучении взаимодействия карбонильных соединений (альдегиды, кетоны и альдозы) с гидразидами тиогликолевой, 3-меркаптопро-пионовой и 2-меркаптобензойной кислот, приводящего к образованию меркап-тоацетил-, 3-меркаптопропионили 2-меркаптобензоилгидразонов, а также исследовании их внутримолекулярной циклизации как метода синтеза неизвестных ранее шестии семичленных гетероциклов — производных 1,3,4-тиа-диазина, 1,3,4-тиадиазепинаи бензо-1,3,4-тиадиазепина.

Научная новизна. Впервые систематически рассмотрено взаимодействие альдегидов, кетонов и моносахаридов с гидразидами тиогликолевой, 3-меркапто-пропионовой и 2-меркаптобензойной кислот, приводящее к образованию" неизвестных ранее БН-содержащих ацилгидразонов. Впервые показана возможность внутримолекулярного нуклеофильного присоединения 8Н-группы вышеуказанных гидразонов по полярной связи С=1Ч, что служит методом синтеза неизвестных ранее шестии семичленных гетероциклов. Рассмотрены вопросы кольчато-цепных таутомерных превращений 8Н-содержащих ацилгидразонов, в результате чего обнаружены новые разновидности таутомерных равновесий: меркаптоацетилгидразон — 1,3,4-тиазиазин, 3-меркаптопропионилгидразон -1,3,4-тиадиазепин и 2-меркаптобензоилгидразон — бензо-1,3,4-тиадиазепин. Впервые изучено строение неизвестных ранее меркаптоацетил-, 3-меркаптопропионили 2-меркаптобензоилгидразонов альдоз (Х-арабиноза, £)-рибоза, Ь-рамноза, £)-галактоза, £>-глюкоза, £)-манноза) и их склонность к кольчато-коль-чатым и кольчато-линейно-кольчатым таутомерным превращениям в растворах. Практическая значимость. Разработаны препаративные методы синтеза I малодоступных или неизвестных ранее 1,3,4-тиадиазинов, 1,3,4-тиадиазепинов и бензо-1,3,4-тиадиазепинов, которые перспективны как промежуточные соединения в органическом синтезе, в том числе при получении физиологически активных соединений и биомолекул. Отдельные представители меркаптоаце-тилгидразонов моносахаридов способны ослабить негативные последствия действия радиационного облучения и могут представлять интерес для дальнейшего углубленного изучения.

Личный вклад автора состоит в определении целей исследования, теоретическом обосновании и проведении экспериментов, синтезе исходных и целевых соединений, обсуждении и интерпретации полученных результатов. Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на Всероссийской конференции «Идеи и наследие А. Е. Фаворского в органической и металлоорганической химии XXI века» (Санкт-Петербург, 2010) и 6-ой Санкт-Петербургской конференции молодых ученых «Современные проблемы науки о полимерах» (Санкт-Петербург, 2010).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 работ (из них 4 статьи и 3 тезиса конференций) [1—7].

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы по методам синтеза и строению продуктов конденсации карбонильных соединений с гидразидами карбоновых кислот, обсуждения результатов собственных исследований, экспериментальной части, выводов, списка цитируемой литературы (150 наименований) и приложения с актами биологических испытаний исследуемых соединений. Работа занимает объем 141 страницу машинописного текста, содержит 35 таблиц, 6 схем и 16 рисунков.

ВЫВОДЫ.

1. Взаимодействие алифатических и ароматических альдегидов и кетонов, а также альдоз с 8Н-содержащими гидразидами — тиогликолевой, 3-меркап-топропионовой и 2-меркаптобензойиой кислот — служит методом синтеза неизвестных ранее меркаптоацетил-, 3-меркаптопропионили 2-меркапто-бензоилгидразонов. Исследована склонность 8Н-группы полученных классов соединений к внутримолекулярному нуклеофильному присоединению по связи С=К гидразонного фрагмента, приводящему к образованию новых классов шестии семичленных гетероциклических соединений — производных 1,3,4-тиадиазина и 1,3,4-тиадиазепина.

Т 1 ^.

2. Методами спектроскопии ЯМР 'Н Иг С исследована способность к конфигурационной и конформационной видам изомерии, а также кольчато-цепной таутомерии меркаптоацетил-, 3-меркаптопропионили 2-меркап-тобензоилгидразонов альдегидов, кетонов альдоз в зависимости от структурных факторов и природы применяемого растворителя. Впервые обнаружены явления кольчато-цепной таутомерии типа: меркаптоацетил-гидразон — 1,3,4-тиадиазин и 3-меркаптопропионил (2-меркаптобензоил-)гид-разон — 1,3,4-тиадиазепин, а также примеры кольчато-кольчатых тауто-мерных равновесий типа: тетрагидропиран — 1,3,4-тиадиазин (или 1,3,4-тиадиазепин).

3. Определены пути практического использования меркаптоацетили 2-меркаптобензоилгидразонов альдоз, которые, благодаря комплексному действию' на организм животных, способны ослабить негативные последствия действия радиационного облучения и могут представлять интерес для дальнейшего углубленного изучения.