НОВЫЕ УФ ПОГЛОТИТЕЛИ НА ОСНОВЕ N-(2-АМИНОАРИЛ)БЕНЗОТРИАЗОЛОВ
Аннотация
Разработан совместный способ синтеза 1-(2-аминоарил)-1Н- и 2-(2-аминоарил)-2Н-бензотриазолов, включающий реакцию SNAr 1H-бензотриазола с орто-нитрогалогенаренами и восстановление полученной смеси изомерных нитропроизводных бензотриазола. Изучено влияние температуры и структуры электрофила на селективность реакции SNAr. При высокой температуре преимущественно образовывался 1-(2-нитроарил)-1Н-бензотриазол. С уменьшением температуры реакции количество 2-(2-нитроарил)-2Н-бензотриазола увеличивалось. Наибольшая селективность по 2-замещенному 2H-бензотриазолу наблюдалась при 40 ºС. Значительное влияние на соотношение образующихся в реакции замещения изомеров оказывал электронодефицитный характер электрофила. При его увеличении 2-замещенного изомера в реакционной смеси становилось меньше. Изучено влияние концентрации соляной кислоты на протекание основного и побочных процессов при восстановлении хлоридом олова (II) N-нитроарилпроизводных бензотриазола в кислой водно-спиртовой среде. Использование 9% HCl приводило к образованию азоксисоединений – продуктов конденсации, промежуточно образующихся при восстановлении нитрозо- и гидроксиламинопроизводных. В 36% HCl происходило алкилирование 1-(2-аминоарил)-1Н-бензотриазола спиртом, который применялся в качестве растворителя. Побочные продукты отсутствовали при восстановлении в системе i-PrOH/18% HCl. Суммарный выход изомерных аминопроизводных бензотриазола составил 96-99%. Разделение 1-(2-аминоарил)-1Н- и 2-(2-аминоарил)-2Н-бензотриазолов было основано на различной полярности изомеров и соответственно растворимости в неполярном растворителе – петролейном эфире. Полученные N-(2-аминоарил)бензотриазолы поглощали УФ излучение как в коротковолновом, так средне- и ближневолновом ультрафиолетовом диапазоне электромагнитного спектра. 1-Замещенные бензотриазолы были более эффективными УФ абсорберами в UVC области, чем 2-арилпроизводные и Tinuvin P. По способности поглощать средневолновое УФ излучение 1-(2-аминоарил)-1Н-бензотриазолы значительно уступали соответствующим изомерным 2-(2-аминоарил)производным. Наличие в 2-(2-аминоарил)-2Н-бензотриазолах акцепторных заместителей усиливало по сравнению с 2-(2-аминофенил)-2Н-бензотриазолом способность поглощать УФ излучение. 2-Замещенные бензотриазолы были более эффективными абсорберами ультрафиолета в UVВ области, чем Tinuvin P. 2-(2-Аминофенил)-2Н-бензотриазолы также активнее поглощали ультрафиолетовое излучение в диапазоне 315-400 нм, чем 1-замещенные аналоги, но несколько уступали коммерческому фотостабилизатору.
Для цитирования:
Бегунов Р.С., Хлопотинин А.И., Лобанова Л.В., Воронцов С.М., Савина Л.И., Данилова А.С. Новые УФ поглотители на основе N-(2-аминоарил)бензотриазолов. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. Вып. 11. С. 86-94. DOI: 10.6060/ivkkt.20246711.7070.
Литература
Bisht P., Pandey K.K., Barshilia H.C. Photostable transparent wood composite functionalized with an UV-absorber. Polym. Degrad. Stab. 2021. V. 189. 109600. DOI: 10.1016/j.polymdegradstab.2021.109600.
Cormack P.A.G., Erdemli O.C., Sankey S.W. Polymeriza-ble UV absorbers for the UV stabilization of polyesters. I. Design, synthesis and polymerization of a library of UV absorbing monomers. Arkivoc. 2021. N 6. P. 148-173. DOI: 10.24820/ark.5550190.p011.575.
Yousif E., Haddad R. Photodegradation and photostabilization of polymers, especially polystyrene: review. Springer-Plus. 2013. V. 2. I. 1. N 398. DOI: 10.1186/2193-1801-2-398.
Xie F., Zhang T., Bryant P., Kurusingal V., Colwell J.M., Laycock B. Degradation and stabilization of polyurethane elastomers. Prog. Polym. Sci. 2019. V. 90. P. 211-268. DOI: 10.1016/j.progpolymsci.2018.12.003.
Zhang Y., Naebe M. Lignin: A review on structure, properties, and applications as a light-colored UV absorber. ACS Sustain. Chem. Eng. 2021. V. 9. N 4. P. 1427-1442. DOI: 10.1021/acssuschemeng.0c06998.
El-Hiti G.A., Ahmed D.S., Yousif E., Al-Khazrajy O.S., Abdallh M., Alanazi S.A. Modifications of polymers through the addition of ultraviolet absorbers to reduce the aging effect of accelerated and natural irradiation. Polymers. 2021. V. 14. N 1. P. 20. DOI: 10.3390/polym14010020.
UV StabilizersMarket [Electronic resource]: URL: https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/uv-stabilizer-market-122183376.html.
Cui Z., Li X., Wang X., Pei K., Chen W. Structure and properties of N-heterocycle-containing benzotriazoles as UV absorbers. J. Mol. Struct. 2013. V. 1054. P. 94-99. DOI: 10.1016/j.molstruc.2013.09.045.
Pijeau S., Foster D., Hohenstein E.G. Excitedstate dynamics of a benzotriazole photostabilizer: 2-(2′-hydroxy-5′-methylphenyl)benzotriazole. J. Phys. Chem. A. 2017. V. 121. N 34. P. 6377-6387. DOI: 10.1021/acs.jpca.7b04504.
Kim S., Hwang T.G., Namgoong J.W., Kim H.M., Kim P.J. Effect of linker moiety on linear dimeric benzotriazole derivatives as highly stable UV absorber for transparent polyimide film. Dyes Pigm. 2020. V. 180. P. 108469. DOI: 10.1016/j.dyepig.2020.108469.
Naumov S., Herzog B., Abel B. Spectra and photorelaxation of hydroxyphenyl-benzotriazoletype UV absorbers: From monomers to nanoparticles. J. Phys. Chem. A. 2020. V. 124. N 4. P. 625-632. DOI: 10.1021/acs.jpca.9b09883.
Pospíšil J., Nešpurek S. Photostabilization of coatings. Mechanisms and performance. Prog. Polym. Sci. 2000. V. 25. N 9. P. 1261–1335. DOI: 10.1016/S0079-6700(00)00029-0.
Merrill J.R., Bennet R.G. Influence of Intramolecular Hydrogen Bonding on Electronic De-excitation in Amidophenylbenzotriazoles. J. Chem. Phys. 1965. V. 43. N 4. P. 1410-1414. DOI: 10.1063/1.1696934.
Hoang D.Q., Gaidar S.M., Konoplev V.E., Le D.M., Buy N.F., Fam C.T. Synthesis and properties of 4-((benzotriazole-1-yl)(phenyl)methyl)morpholine. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 2. P. 39-49. DOI: 10.6060/ivkkt.20226502.6474.
Santa María M.D., Claramunt R.M., Garcia M.A., Elguero J. Synthesis, structure, and isomerism of N-2,4-dinitrophenylbenzotriazoles. Tetrahedron. 2007. V. 63. N 18. P. 3737-3744. DOI: 10.1016/j.tet.2007.02.083.
Beletskaya I.P., Davydov D.V., Gorovoi M.S., Kardashov S.V. Selective N(l)-arylation of benzotriazole with activated aryl halides under conditions of phase transfer catalysis. Russ. Chem. Bull. 1999. V. 48. N 8. 1533-1536. DOI: 10.1007/BF02496407.
Katritzky A.R., Wu J. A Simple, Versatile Synthetic Route to N-1-Aryl-, -Heteroaryl-, -Acylmethyl-, -Carboxymethyl- and -Alkyl-benzotriazoles via Regiospecific or Highly Regioselective Substitutions of Benzotriazole. Synthesis. 1994. V. 6. P. 597-600. DOI: 10.1055/s-1994-25530.
Smirnov A.V., Abramov I.G., Plakhtinskii V.V., Krasovskaya G.G. 4-(1-Benzotriazolyl)-5-nitrophthalonitrile as a highly active substrate in aromatic nucleophilic substitution reactions. Mendeleev Commun. 2002. V. 12. N 2. P. 72–74. DOI: 10.1070/MC2002v012n02ABEH001538.
Begunov R.S., Valyaeva A.N. Synthesis of new AB-type monomers for polybenzimidazoles from N-(4,5-dichloro-2-nitrophenyl)acetamide. Mendeleev Commun. 2015. V. 25. N 2. P. 140-141. DOI: 10.1016/j.mencom.2015.03.022.
Begunov R.S., Shebunina T.V., Buzina V.A., Fakhrutdinov A.N., Shashkov A.S. Cosynthesis of 1-(3-aminopyridin-2-yl)-1Н-benzimidazole and 3-(2-aminophenyl)-3Н-imidazo[4,5-b]pyridine. Russ. Chem. Bull. 2016. V. 65. N 3. P. 822-825. DOI: 10.1007/s11172-016-1382-3.
Begunov R.S., Shebunina T.V., Yakovleva Y.S., Firgang S.I. An interesting recyclization in the course of reduction of 1-(2-nitro-4-R-phenyl)-1H-benzimidazoles with tin(II) chloride. Mendeleev Commun. 2013. V. 23. N 6. P. 354-355. DOI: 10.1016/j.mencom.2013.11.018.
Begunov R.S., Sokolov A.A., Fakhrutdinov A.N. Recyclization-isomerization in the reduction of 1-(2-nitro(het)aryl)benzimidazoles. Chem. Select. 2020. V. 5. N 12. P. 3544-3550. DOI: 10.1002/slct.201904898.
Begunov R.S., Sokolov A.A. Synthesis and mass spectrometric characteristics of 1-(aminoaryl)benzimidazoles. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2020. V. 63. N 9. P. 12-20. DOI: 10.6060/ivkkt.20206309.6230.
