МЕТОДОЛОГИЯ «ЗЕЛЕНОЙ» ХИМИИ В СИНТЕЗЕ ЗАМЕЩЕННЫХ 2-АМИНОПИРАН(ПИРИДИН)-3-КАРБОНИТРИЛОВ
Аннотация
Многочисленные исследования в химии гетероциклических соединений сегодня посвящены решению экологических и экономических проблем (загрязнение окружающей среды, нерациональное использование природных ресурсов и др.). В настоящей статье обобщены и проанализированы литературные сведения последних 10 лет (2011-2021 гг.) по «зеленому» синтезу близких по строению 2-аминопиран(пиридин)-3-карбонитрилов (полизамещенных, аннелированных с различным типом сочленения колец, спироциклических), содержащих в гетерокольце одинаковые по природе (CN, NH2) и положению (при С2 – С3) замещающие группы (функциональные аналоги), сходные по способам получения, путям образования. Основным «зеленым» подходом к синтезу 2-аминопиран(пиридин)-3-карбонитрилов являются мультикомпонентные конденсации при термической, ультразвуковой, микроволновой активации, электролиз. Реагентами в синтезе 2-аминопиран-3-карбонитрилов служат малононитрил, (ди)карбонильные соединения (ароматические, алициклические, алифатические), фенолы, гидроксинафтолы, в случае 2-аминопиридин-3-карбонитрилов –малонодинитрил, карбонильные соединения, аминирующие агенты (ацетат аммония, ароматические и гетероциклические амины). Проведены многочисленные исследования, посвященные поиску катализаторов, способных заменить токсичные катализаторы (алифатические, гетероциклические амины), неоднократно используемым с сохранением эффективности. Найдены перспективные катализаторы, отвечающие этим требованиям – нано-, наномагнитные, органические, твердые гетерогенные катализаторы (на основе оксида кремния, оксида титана, графена). Большое внимание уделено подбору экологичных растворителей, доступных, дешевых (вода, этанол), использованию ионных жидкостей. Электрохимический синтез признан «зеленым», поскольку токсичные катализаторы заменены электрическим током. Представлена серия реакций электросинтеза аннелированных, спиросочлененных, полигетероатомных гетеросистем, полученных в наноразмерном диапазоне. Большое количество публикаций за последнее десятилетие показало, что методология «зеленой» химии обеспечивает малостадийный, эффективный, малоотходный путь синтеза замещенных 2-аминопиран(пиридин)-3-карбонитрилов, отвечающий принципу PASE (Pot-Atom-Step-Econiomic). Следует отметить, что этот путь не лишен недостатков, таких как использование дорогостоящих катализаторов, сложного аппаратурного оформления. Из огромного числа публикаций за последнее десятилетие по синтезу 2-аминопиран(пиридин)-3-карбонитрилов выбраны только касающиеся использования методологии «зеленой» химии, наиболее значимые и информативные (21 публикация).
Для цитирования:
Кривенько А.П., Василькова Н.О., Никулин А.В., Сорокин В.В. Методология «зеленой» химии в синтезе замещенных 2-аминопиран(пиридин)-3-карбонитрилов. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2022. Т. 65. Вып. 9. С. 13-19. DOI: 10.6060/ivkkt.20226509.6526.
Литература
Samir M.A., Mosaad S.М., Marwa A.К., Rania H.А.-Н. Synthesis and Evaluation of Cytotoxic Activity of Certain Benzo[h]chromene Derivatives. Anti-Cancer Agent. Medic. Chem. 2021. V. 21. N 8. Р. 963-986. DOI: 10.2174/1871520620666200925103742.
Kuznetsov D.N., Kobrakov K.I., Bobylev S.S. Spectralluminescent properties of some new dihydroxy-2h-1-benzopyran-2-ones synthesized based on 2,4,6-trihydroxytoluene. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2020. V. 63. N 9. P. 37-42. DOI: 10.6060/ivkkt.20206309.6226.
Pyrko A.N. Synthesis of 4-(2-hydroxyphenyl)-5,6,7,8-tetrahydroisoxazolo[5,4-b]chromene-5(4H)-ones. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2018. V. 61. N 12. P. 43-48. DOI: 10.6060/ivkkt.20186112.5784.
Afifi T.H., Okasha R.M., Ahmed H.E.A., Ilaš J., Saleh T., Abd-El-Aziz A.S. Structure-activity relationships and molecular docking studies of chromene and chromene based azo chromophores: A novel series of potent antimi-crobial and anticancer agents. EXCLIJ. 2017. V. 16. P. 868-902. DOI: 10.17179/excli2017-356.
Litvinov Y.M., Shestopalov A.M. Synthesis, structure, chemical reactivity, and practical significance of 2-amino-4H-pyrans. Adv. Heterocycl. Chem. 2011. V. 103. P. 175-260. DOI: 10.1016/B978-0-12-386011-8.00003-4.
Rafinejad A., Fallah-Tafti A., Tiwari R., Shirazi A., Mandal D., Shafiee A., Akbarzadeh T. 4-Aryl-4H-naphthopyrans derivatives: one-pot synthesis, evaluation of Src Kinase inhibitory and anti-proliferative activities. DARU J. Pharm. Sci. 2012. V. 20. P. 100-107. DOI: 10.1186/2008-2231-20-100.
Mobinikhaledi A., Moghanian H., Sasani F. Synthesis and reactivity in inorganic, metal-organic, and nano-metal chemistry. Synth. React. Inorg. Metоrg.Chem. 2011. V. 41. N 3. P. 262-265. DOI: 10.1080/15533174.2011.555857.
Maleki B., Baghayeri M., Abadi S.A.J., Tayebee R., Khojastehnezhad A. Ultrasound promoted facile one pot synthesis of highly substituted pyran derivatives catalysed by silica-coated magnetic NiFe2O4 nanoparticles-supported H14[NaP5W30O110] under mild conditions. RSC Adv. 2016. V. 6. P. 96644-96661. DOI: 10.1039/C6RA20895A.
Maleki B., Ashrafi S.S. Nano α-Al2O3 supported ammonium dihydrogen phosphate (NH4H2PO4/Al2O3): preparation, characterization and its application as a novel and hetero-geneous catalyst for the one-pot synthesis of tetrahydro-benzo[b]pyran and pyrano[2,3-c]pyrazole derivatives. RSC Adv. 2014. V. 4. P. 42873-42891. DOI: 10.1039/C4RA07813F.
Moghaddas M., Davoodnia A. Atomeconomy click synthesis of tetrahydrobenzo[b]pyrans using carbon-based solid acid as a novel, highly efficient and reusable heterogeneous catalyst. Res. Chem. Intermed. 2015. V. 41. P. 4373-4386. DOI: 10.1007/s11164-014-1536-6.
Ameli S., Davoodnia A., Pordel М. Rapid one-pot aspartic acid-promoted synthesis of tetrahydrobenzo[b]pyrans in water. Org. Preparat. Proced. Int. 2016. V. 48. P. 328-336. DOI: 10.1080/00304948.2016.1194127.
Shaterian H.R., Oveisi A.R. A simple green approach to the synthesis of 2-amino-5-oxo-4,5-dihydropyrano[3,2-c]chromene-3-carbonitrile derivatives catalyzed by3-hydroxypropanaminium acetate (HPAA) as a new ionic liquid. J. Iran. Chem. Soc. 2011. V. 8. P. 545-552. DOI: 10.1007/BF03249089.
Kefayati H., Valizadeh M., Islamnezhad A. Green Electrosynthesis of pyrano[2,3-d]Pyrimidinones at Room Temperature. Anal. Bioanal. Electrochem. 2014. V. 6. N 1. P. 80-90.
Makarem S., Fakhari A.R., Mohammadi A.A. Electroorganic synthesis of nanosized particles of 2-amino-pyranes. Ind. Eng. Chem. Res. 2012. V. 51. P. 2200-2204. DOI: 10.1021/ie200997b.
Makarem S. Three-component electrosynthesis of spirooxindole-pyran derivatives through a simple and efficient method. J. Heterocycl. Chem. 2020. V. 57. P. 1599-1604. DOI: 10.1002/jhet.3885.
Heravi M. M., Beheshtiha S. Y. S, Dehghani M., Hosseintash N. Using magnetic nanoparticles Fe3O4 as a reusable catalyst for the synthesis of pyran and pyridine derivatives via one-pot multicomponent reaction. J. Iran. Chem. Soc. 2015. V. 12. P. 2075-2081. DOI: 10.1007/s13738-015-0684-y.
Khalafi-Nezhad A., Sarikhani S.А., Shahidzadeh E.S., Panahi F. L-proline-promoted three-component reaction of anilines, aldehydes and barbituric acids/malononitrile: Regioselective synthesis of 5-arylpyrimido[4,5-b]quinolone-diones and 2-amino-4-arylquinoline-3-carbonitriles in water. Green Chem. 2012. V. 14. N 10. P. 2876-2884. DOI: 10.1039/C2GC35765H.
Mogle P. P., Kamble R. D., Hese S.V., Dawane B.S. Bleaching earth clay (pH 12.5)/PEG-400: an efficient re-cyclable catalytic system for synthesis of 5,6,7,8-tetrahydroquinoline-3-carbonitrile derivatives. Res Che-mIntermed. 2015. V. 41. P. 7541-7551. DOI: 10.1007/s11164-014-1842-z.
Tamaddon F., Ghazi S., Mohammad Reza Noorbala M.R. Urease-catalyzed synthesis of aminocyanopyridines from urea under fully green conditions. J. Mol. Catal. B: Enzym. 2016. V. 127. P. 89-92. DOI: 10.1016/j.molcatb.2016.02.015.
Abdollahi-Alibeik M., Sadeghi-Vasafi N., Moaddeli A., Rezaeipoor-Anari A. ClO4-/Al-MCM-41 nanoparticles as a solid acid catalyst for the synthesis of 2-amino-3-cyanopyridines. Res. Chem. Intermed. 2016. V. 42. P. 2867-2881. DOI: 10.1007/s11164-015-2183-2.
Khalili D. Graphene oxide: a reusable and metal-free carbocatalyst for the one-pot synthesis of 2-amino-3-cyanopyridines in water. Tetrahed. Lett. 2016. V. 57. P. 1721-1723. DOI: 10.1016/j.tetlet.2016.03.020.
