ХИМИЯ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ. СИНТЕЗ
Как уже упоминалось, диоксины, в особенности галогенидные производные III-VIII, никогда не являлись целевой продукцией цивилизации. Они представляют собой лишь попутные микровыбросы ее жизнедеятельности.Как будет видно, диоксины образуются в очень широком круге процессов в зависимости от строения и свойств предшественников, а также условий превращения. Это могут быть реакции нуклеофильного замещения, радикальные процессы, пиролиз. Кроме того, увеличение числа атомов галогена в сформировавшихся трициклах может происходить путем электрофильного замещения водорода на галоген128.
Таким образом, несмотря на практическую ненужность для потребностей цивилизации, диоксины стали реальным фактом ее жизни. Вследствие этого они оказались необходимыми как при последовательном изучении их биологической активности, так и при получении стандартов, требуемых для аналитических и токсикологических целей, в том числе стандартов, меченных стабильными и радиоактивными изотопами. В связи с этим возникла необходимость в разработке методов синтеза самых разнообразных диоксинов — хлор-, бром- и даже смешанных хлорброморганических.
Первый представитель класса диоксинов — полностью хлорированный диоксин ОХДД — был синтезирован в Германии в 1872 г. [436]. Полностью бромированный диоксин — октабромдибензо-n-диоксин (ОБДД), был синтезирован в Японии в 1959 г. [437]. Для химии и токсикологии ПХДД и ПБДД принципиально важен, однако, 1957 г., когда были получены оба представителя 2,3,7,8-тетрагалогенидных дибензо-n-диоксинов — 2,3,7,8-ТХДД [281] и 2,3,7,8-ТБДД [285].
К настоящему времени синтезированы, выделены и полностью охарактеризованы все гомологи и изомеры ПХДД и ПХДФ, имеющие в своем скелете от 4 до 8 атомов хлора, в том числе все 22 ТХДД [438-441], все 14 пента-ХДД (ПнХДД) [442], все 10 гекса-ХДД (ГкХДД) [442,443], все 38 ТХДФ [423,444,445], все 28 ПнХДФ [423], все 16 ГкХДФ [423] и т.д. Синтезированы также все 209 ПХБ [446], ряд полихлорнафталинов (ПХН) [447], несколько полихлорбифениленов [448] и т.д. Кроме того, ведется синтез продуктов метаболизма диоксиновых соединений [449,450], а также различного рода структурно подобных веществ.
Основные пути целенаправленного синтеза диоксинов III и IV обобщены в работах [3,251,399]. В дальнейшем они получили определенное развитие. В настоящей главе рассмотрена лишь часть из них — те, что имеют или могут иметь препаративное значение, а также те, что могут объяснить пути возникновения диоксиновых соединений в тех или иных условиях.
III.1. Прямое галогенирование предшественников
Наиболее простым методом синтеза представляется прямое галогенирование. Эта реакция электрофильного замещения протонов на Cl+ или Br+ удобна при работе с незамещенными [281,285] или малогалогенированными [354,396] соединениями, поскольку первоначально атомы галогена вступают в латеральные положения диоксинового скелета.
При прямом хлорировании незамещенного дибензо-n-диоксина [281,285] последовательно образуются 2-моно-, 2,7-ди-, 2,3,7-три- и, наконец, 2,3,7,8-тетрахлордибензо-n-диоксины [251,285]. Ориентирующее влияние атома кислорода приводит к тому, что первоначально электрофильная атака Cl+ происходит в пара-положение по отношению к одному из кислородных атомов. Этим, по мнению авторов работы [354], определяется цепь последующих замещений:
Этим методом может быть синтезировано последнее соединение — высокотоксичный 2,3,7,8-ТХДД (I), который осаждается из-за низкой растворимости в хлороформе, в результате чего процесс заканчивается [281,354]. Первоначально так были синтезированы как сам 2,3,7,8-ТХДД (в присутствии хлорида железа и иода, использованных в качестве катализатора [281]), так и важный для аналитических целей его меченный изотопом 37Cl аналог [248]. Для получения ОХДД необходимы более жесткие условия [281,354], однако выделение целевого продукта из образующейся смеси считалось затруднительным [354].
Прямым бромированием был получен 2,3,7,8-ТБДД [285]:
При этом в отличие от предыдущего случая, когда преобладает 2,7-дихлор-изомер, с большим выходом образуется 2,8-дибромизомер [285].
Прямое хлорирование и бромирование удобно при синтезе аналитических стандартов дибензо-n-диоксина (и дибензофурана), меченных изотопом 13С. С его помощью были получены высокохлорированные 13C-дибензо-n-диоксины (исходя из 13C-2,3,7,8-ТХДД) [395], а также соединения, содержащие в 2,3,7,8-положениях от 1 до 3 атомов брома [398].
Прямым хлорированием получены и производные дибензофурана [399]:
Эффективно также прямое хлорирование полихлорированных дибензофуранов с помощью SbCl5 [451]. Прямое галогенирование может быть использовано при получении более сложных соединений, например, в одной из стадий многостадийного синтеза. В частности, оно было применено для получения некоторых смешанных соединений [357]:
Аналогично из 1,2,3,4-ТХДД путем варьирования условий хлорирования могут быть получены соответствующие пента- и гексахлордибензо-n-диоксины (в присутствии каталитических количеств хлорида железа и иода) [354]:
Выходы смешанных хлорбромпроизводных дибензо-n-диоксина и дибензофурана, образующихся при прямом бромировании ПХДД и ПХДФ с помощью Br2 в CCl4, сравнительно невелики. Оказалось, однако, что они резко возрастают, если просто проводить гамма-облучение растворов исходных полихлорированных соединений в дибромэтане [302].
| « Назад | Оглавление | Вперед » |