Синтез азотсодержащих веществ в условиях микроволновой активации: История, теория, эксперимент

Description

В классической органической химии есть «трудные» реакции. Химикиорганики привыкли, что такого рода реакции протекают долго, требуютвысоких температур, давления, избытка реактивов, а выходы желаемого продукта в таких процессах, зачастую, совсем не высокие. Трудные реакции были сами собой разумеющимися до тех пор, пока не появилась микроволновая химия, позволяющая сократить время многих органических реакций в сотни, тысячи раз. В условиях микроволновой активации стали протекать реакции, считавшиеся ранее невозможными. В тоже время реакции, успешно протекающие в обычных условиях при микроволновой активации протекают не всегда успешно, а в ряде случаев меняют своѐ направление, приводя к нехарактерным продуктам. В книге подробно описаны теоретические воззрения на органический синтез в условиях микроволнового облучения; приведено описание современного микроволнового оборудования; подробно описаны методы получения синтеза практически востребованных гетероциклов, в том числе и лекарственных соединений. Книга будет полезна студентам, магистрантам, научным работникам и всем желающим освоить альтернативные методы проведения органических реакций в условиях микроволновой активации СОДЕРЖАНИЕ 1 ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 5 Введение 7 Глава 1. История и перспективы развития, теоретические основы, экспериментальные особенности органического синтеза в условиях микроволнового облучения 9 1.1 История развития микроволновой химии 9 1.2 Рынок микроволновой химии 13 1.3 Микроволновая химия как инструмент концепции «Зеленая химия» 15 1.4 Теоретические основы воздействия микроволнового излучения на органические реакции 19 1.5 Особенности и отличие микроволнового нагрева от конвекционного 21 1.6 Механизмы преобразования микроволнового излучения в тепловую энергию 24 1.6.1 Дипольный (ориентационно-поляризационный) механизм (Dipolar Polarization) 26 1.6.2 Ионная проводимость (Conduction Mechanism) 29 1.6.3 Межповерхностный механизм (Interfacial Polarization) 30 1.6.4 Микроволновая фотохимия 31 1.7 Теоретические основы ускорения химических реакций в условиях микроволнового облучения 32 1.7.1 Термический эффект (ТЭ) 33 1.7.2 Специфический термический микроволновой эффект (СТЭ) 35 1.7.3 Специфический нетермический микроволновой эффект (СНТЭ) 36 1.7.4 Условия существования СНТЭ 41 1.7.5 Условия, благоприятные для наблюдения СНТЭ 42 1.7.6 Особенности протекания кинетически — и термодинамически контролируемых реакций в условиях микроволнового облучения 45 1.7.7 Примеры влияние вида активации на селективность реакции 48 1.8 Техника проведения эксперимента 60 1.8.1 Микроволновой синтез на на твердых носителях 60 1.8.2 Синтез в условиях атмосферного давления 62 1.8.3 Синтез в условиях повышенного давления 64 1.8.4 Синтез с применением микроволнового активатора 65 1.8.5 Синтезы с применением ионных жидкостей 66 1.9 Приборы для проведения микроволнового синтеза 69 1.9.1 Лабораторные микроволновые установки для химического эксперимента 72 1.9.2 Установки применяемые в органическом синтезе в условиях микроволнового облучения на производстве и лаборатории 75 1.10 Наиболее перспективные и быстроразвивающиеся области применения микроволнового облучения 79 Глава 2. Особенности протекания некоторых органических реакций в условиях микроволнового облучения 82 2.1 Синтез 2-замещенных-1,3-оксазолидинов на основе диэтаноламина в условиях микроволнового облучения 82 2.2 Синтез 2-замещенных-1,3-диоксоланов в условиях микроволнового облучения 107 2.3 Проведение реакции C-H и N-H аминометилирования по Манниху в условиях микроволновой активации 129 2.3.1 Реакция C-H аминометилирования по Манниху в условиях МВ- облучения 143 2.3.2 Реакция N-H аминометилирования в условиях МВ-облучения 157 2.4 Реакция окисления в условиях МВ-облучения 167 2.4.1 Синтез N-оксидов азотсодержащих гетероциклов пиридинового ряда 168 2.4.2 Реакция окисления анабазина в условиях МВ-облучения 177 2.4.3 Синтез 1,4-ди-N-окида 2-фенилхиноксалина в условиях MB- облучения 186 2.4.4 Синтез изоникотиновой кислоты в условиях МВ-облучения 190 2.4.5 Окисление кетонов в условиях микроволнового облучения 197 2.5 Новые методы синтеза 2-фенилпиразина, 2-фенилхиноксалина, производных 2-аминотиазола и их модификация в условиях микроволнового облучения 203 2.5.1 Синтез 2-фенилпиразина и 2-фенилхиноксалина в условиях микроволнового облучения 203 2.5.2 Синтез и модификация производных 2-аминотиазола в условиях микроволнового облучения 211 2.5.3 Модификация 2-амино-4-фенилтиазола в условиях микроволнового облучения 224 2.6 Новые методы проведения реакции Биджинелли в условиях микроволнового облучения 235 2.6.1 Синтез производных 3,4-дигидропиримидинонов в условиях микроволнового облучения 240 2.6.2 Синтез производных 3,4-дигидропиримидинтионов в условиях микроволнового облучения 247 2.6.3 Моделирование влияния переменного электромагнитного поля на механизм реакции 252 2.7 Новые методы синтеза некоторых симетричных 1,4-дигидропиридинов в условиях микроволнового облучения 262 2.8 Синтез несимметричных 1,4-дигидропиридинов в условиях микроволнового облучения на примере «Нимодипина» 277 2.9 Методы получения гидразида изоникотиновой кислоты (ГИНК) 284 2.10 Синтез производных ГИНКа противотуберкулезных препаратов «Фтивазид» и «Метазид» в условиях МВ-облучения 302 Глава 3. Экспериментальная часть 307 3.1 Описание использованных приборов и реактивов 307 3.1.1 Использованные приборы и вычислительная техника 307 3.2 Подготовка исходных веществ и катализаторов 307 3.3 Синтезы в условиях микроволнового облучения 308 3.3.1 Синтез 2-замещенных-1,3-оксазолидинов 308 3.3.2 Синтез 2-замещенных-1,3-диоксоланов 311 3.3.3 Синтез 1-амино-3-фенил-2-пропинов в условиях МВ-облучения 314 3.3.4 Синтез 1,1-аминофенил-3-фенил-2-пропинов в условиях MB- облучения 316 3.3.5 Синтез 1,1-амино-n-метоксифенил-3-фенил-2-пропинов в условиях МB-облучения 317 3.3.6 Синтез 1,1-аминоизопропил-3-фенил-2-пропинов в условиях MB- облучения 319 3.3.7 Синтез диаминометанов в условиях МВ-облучения 320 3.3.8 Синтез аминалей в условиях МВ-облучения 322 3.3.9 Синтез N-окидов азотсодержащих гетероциклов пиридинового ряда в условиях МB-облучения 323 3.3.10 Синтез изоникотиновой кислоты в условиях МВ-облучения 325 3.3.11 Окисление кетонов 327 3.3.12 Синтез производных пиразина 328 3.3.13 Синтез производных 2-аминотиазола 329 3.3.14 Модификация 2-амино-4-фенилтиазола 331 3.3.15 Синтез производных 3,4-дигидропиримидинонов 333 3.3.16 Синтез производных 3,4-дигидропиримидинтионов 337 3.3.17 Синтез симметричных 1,4-дигидропиридинов 341 3.3.18 Синтез гидразида изоникотиновой кислоты в условиях МB- облучения 344 3.3.19 Синтез изоникотиноил-(3-метокси-4-оксибензаль)-гидразона, гидрата («Фтивазид») (2.208) в условиях МВ-облучения 345 3.3.20 Синтез бис-изоникотиноил-гидразинометана («Метазид») (2.209) в условиях МВ-облучения 346