Реакции замещенных фенолов и спиртов с моно - и полигалогенуглеводородами (стр. 3 )

Схема 10

Таблица 6

Взаимодействие пирокатехина с 2-хлорметил-гем-дихлорциклопропаном

(0.01 моль (1.1 г) 10, 0.005 моль (0.8 г) 49, 0.0001моль (0.03 г) ТЭБАХ,

0.02 моль (0.08 г) NaOH, 3.8 мл ДМСО, Т=65-70°С)

Соотношение реагентов 10:49	Температура реакции, ºС	Время реакции, ч	Выход, %
50а	50б	50в
2 : 1	65-70	2	41	52	4
65-70*	35	45	10
40	6	15	12	15
МВИ*	0.1**	-	62	36
3 : 1***	100	10	-	32	-
22	-	41	-
0.4**	-	95	-

*в отсутствии катализатора

**230 Вт

***10 мл ДМФА, 0.02 моль (2.76 г) К2СО3

В этих условиях из 4-трет-бутилпирокатехина 11 с реагентом 49 образуется эквимолярная смесь продуктов моноалкилирования – 2-гидрокси-4-трет-бутилфеноксиметил-гем-дихлорциклопропан 51б и 2-гидрокси-5-трет-бутилфеноксиметил-гем-дихлорцикло-пропан 51в, а также продукт бисалкилирования 51г (схема 11, табл. 7).

Схема 11

Замена ДМФА на ДМСО существенно влияет на результаты конденсации пирокатехинов 10, 11 с 2-хлорметил-гем-дихлорциклопропаном 49 (табл. 6, 7). В этих условиях, параллельно образуются как продукты замещения по экзоциклическому атому хлора 50б, 51б, в, продукты полного алкилирования по обеим ОН-группам 50в, 51г, так и спиро[1,3-бензодиоксолан - 2,1'-циклопропаны] 50а, 51а, возникающие за счет замещения эндоциклических атомов хлора.

Таблица 7

Взаимодействие 4-трет-бутилпирокатехина
с 2-хлорметил-гем-дихлорциклопропаном

(0.01 моль (1.7 г) 11, 0.005 моль (0.8 г) 49, 0.0001моль (0.03 г) ТЭБАХ,

0.02 моль (0.08 г) NaOH, 3.8 мл ДМСО)

Соотношение реагентов 11:49	Температура реакции, °С	Время реакции, ч.	Выход, %
51а	51б+51в*	51г
2 : 1	65-70	5	5	45	49
МВИ**	0.1	-	46	41
3 : 1***	100	10	-	94	5

*соотношение изомеров 51б:51в = 1:1

**230 Вт

***10 мл ДМФА, 0.02 моль (2.76 г) К2СО3

В результате проведенных исследований, установлено, что при температуре 70°С конверсия исходного соединения 49 составила более 90% за 2 часа, тогда как при 40°С конверсия 49 не превышала 40% через 6 часов. Присутствие в системе катализатора ТЭБАХ ускоряет образование продуктов 50а, б, при этом выход продукта 50в снижается (табл. 6).

При воздействии микроволнового излучения (МВИ) на реакцию алкилирования пирокатехинов 10, 11 гем-дихлорциклопропаном 49 реакция протекает иначе: время реакции сокращается до 0.1-0.15 часа и спиро[1,3-бензодиоксолан-2,1'-циклопропаны] 50-51а не образуются (табл. 6, 7).

Отметим также, что присутствие трет-С4Н9-группы в ароматическом кольце снижает скорость реакции, и близкие величины выходов продуктов 51а-г достигаются за 5 часов. При этом резко снижается селективность образования гетероциклического спиросоединения 51а и возрастает выход полностью алкилированного пирокатехина 51г (табл. 7).

Пирокатехин 10 и 4-трет-бутилпирокатехин 11 реагирует с фенил– и винил-гем-дихлорциклопропанами 52, 53 в ДМСО в присутствии твердой NaOH с образованием соответствующих спиро[1,3-бензодиоксолан-2,1'-циклопропанов] 54-57 (схема 10).

Схема 12

R1=H (10, 54, 56) R2=C6H5 (52, 54, 55)

R1=трет-C4H9 (11, 55, 57) R2=CH2=CH (53, 56, 57)

На примере взаимодействия пирокатехина 10 с фенил-гем-дихлорциклопропаном 52 показано, что присутствие межфазного катализатора (ТЭБАХ) увеличивает выход 54 до 80-90% и сокращает продолжительность реакции до 1 часа. Использование МВИ приводит к аналогичным результатам уже за 0.1 часа и при этом катализатор не требуется (табл. 8).

Винил-гем-дихлорциклопропан 53 менее активен, чем его аналог 52 и сопоставимый выход 2'-винилспиро[1,3-бензодиоксолан-2,1'-циклопропана] 56 (65%) достигается за 10 часов при двукратном увеличении концентрации катализатора (табл. 8).

4-трет-Бутилпирокатехин 11 уступает в активности незамещенному аналогу 10 и выход соответствующих гетероциклических спиросоединений 55, 57 не превышает 65% (табл. 8).

При замене ДМСО на толуол или ДМФА реакция не протекает.

Следует отметить, существенное влияние заместителей в положении 2 циклопропана на возможность протекания реакции. Реакция идет только при наличии атома водорода. Так, соединения, содержащие у С2-атома циклопропанового ядра два заместителя – 2-фенил-2-метил - и 2-винил-2-метил-гем-дихлорциклопропаны в выбранных нами условиях с пирокатехинами 10, 11 не взаимодействуют. Немаловажным фактором является наличие при С2-атоме гем-дихлорциклопропана заместителей, содержащих π-связи, способные вступать в сопряжение с атомом С2 циклопропанового кольца (фенил, винил). Так, 1,1-дихлор-2-пентил-циклопропан с пирокатехинами 10, 11 в данных условиях не реагирует.

Таблица 8

Взаимодействие пирокатехинов с гем-дихлорциклопропанами

(Мольное соотношение А : В : NaOH = 0.01 : 0.005 : 0г); 3.8 мл ДМСО, Т=65-70°С)

Исходные реагенты	Катализатор ТЭБАХ, г	Время реакции, ч	Выход, %	Продукт
А	В
10	52	0.03	1	96	54
2	9*
0.1	82**
11	3	12	55
10	53	0.06	10	65	56
11	38	57

*в отсутствии катализатора

**МВИ (231 Вт)

Предполагаем, что первой (медленной) стадией реакции является отщепление молекулы HCl в соединениях 52, 53, а второй (быстрой) стадией – присоединение ОН-групп по возникающим двойным связям:

Схема 13

R1=H (10, 54, 56) R2=C6H5 (52, 54, 55)

R1=трет-C4H9 (11, 55, 57) R2=CH2=CH (53, 56, 57)

В спектре ЯМР 1H соединения 56 (рис. 2) протон H8 имеет химический сдвиг 5.40 в виде дублет-дублет-дублетов с константой спин-спинового взаимодействия: JH(8)H(9в)=17.32 Гц, JH(8)H(9а)=10.43 Гц и JH(8)H(2')=8.51 Гц. Транс-расположенный к нему протон Н9в резонирует в виде дублет-дублетов с химическим сдвигом 4.95 м. д. с КССВ JH(9в)H(8)=17.32 Гц и JH(9в)H(9а)=0.88 Гц, а дублет-дублетов в более сильном поле 4.82 м. д. (цис- по отношению к H8) относится к протону Н9а с КССВ JH(9а)H(8)=10.43 Гц и JH(9а)H(9в)=0.88 Гц. Протон циклопропанового кольца Н3'а (с транс-расположением по отношению к протону Н2') имеет сигнал в области 1.01 м. д. в виде триплета (КССВ: JH(3'в)H(3'а)=7.63 Гц, JH(3'в)H(2')=7.63 Гц), тогда как протон Н3'в (с цис-расположением по отношению к протону Н2') резонирует в более слабом от него поле в виде дублет-дублетов с химическим сдвигом 1.35 м. д. (КССВ: JH(3'а)H(3'в)=7.63 Гц и JH(3'а)H(2')=11.15 Гц). Протон H2' характеризуется наличием дублет-дублет-дублетного сигнала в области 1.85 с КССВ JH(2')H(3'а)=11.15 Гц, JH(2')H(8)=8.51 Гц и JH(2')H(3'в)=7.63 Гц. Мультиплет в интервале 6.50-6.60 м. д. принадлежит протонам ароматического кольца.

С6Н4

3'а

9в 9а 3'в

8 2'

Рис. 2 - ЯМР 1Н спектр 2'-винилспиро[1,3-бензодиоксолан-2,1'-циклопропан] 56

4 Область применения синтезированных соединений

4.1 Гербицидная активность

В лаборатории препаративных форм и биологических испытаний ГУ «НИТИГ АН РБ» была оценена возможность и перспективность использования некоторых синтезированных соединений в качестве биоактивных препаратов. Оценку гербицидной активности препаратов проводили в лабораторных условиях на проростках подсолнечника и пшеницы (табл. 9).

Таблица 9

Результаты первичного скрининга галоидаллилоксифенолов

(водные эмульсии препаратов, концентрацией действующих веществ 5 мг/л и 10 мг/л)

Препарат	Подсолнечник	Пшеница
Длина побега, мм	Масса побега, г	Длина побега, мм	Масса побега, г
Средняя длина, мм	Процент ингибиро-вания	Средняя масса, г	Процент ингиби-рования	Средняя длина, мм	Процент ингиби-рования	Средняя масса, г	Процент ингиби-рования
Контроль	53.4	-	0.213	-	73.2	-	0.113	-
36в	42.4	20.6	0.177	16.9	70.8	3.3	0.111	1.8
49.3	7.7	0.223	+4.7	63.0	13.9	0.105	7.1
cis-40	46.4	13.1	0.183	14.1	77.1	+5.3	0.118	+4.4
48.4	9.4	0.190	10.8	67.6	7.7	0.107	5.3
trans-40	42.1	21.2	0.187	12.2	67.2	8.2	0.104	8.0
42.2	21.0	0.176	17.4	57.8	21.0	0.095	15.9
Эталон Октапон-Экстра	25.4	52.4	0.167	21.6	40.0	45.4	0.089	21.2
21.4	59.9	0.140	34.3	29.0	60.4	0.087	23.0

Результаты скрининга показали, что препарат trans-40 проявляет гербицидную активность, хотя и уступает эталону, который является одним из известных в гербологии фитотоксикантов. Отмечена ростостимулирующая активность образцов сis-40 и 36в (ингибирование со знаком плюс), что представляет интерес для их применения в качестве регуляторов роста растений.