WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Изучено взаимодействие 4-оксоалкановых кислот и их внутренних эфиров 3Н-фуран-2-онов с 1,2-бинуклеофильным реагентом алициклического ряда – 1,2-циклогександиамином.

Реакция проводилась при мольном соотношении реагентов, кипячением в толуоле или бензоле с азеотропной отгонкой выделяющейся воды.

Установлено, что характер конечных продуктов реакции 3Н-фуран-2-онов и 4-оксоалкановых кислот с 1,2-циклогександиамином не зависит от природы изучаемого субстрата. Полученные продукты охарактеризованы с помощью ИК и ЯМР 1Н спектроскопии как 3а-R-декагидро-4Н-бензо[d]пирроло[1,2-а]имидазол-1-оны 27-30.

Однако, пути образования трициклических систем, в зависимости от природы субстрата различны.

При использовании 3Н-фуран-2-онов 3, 4 происходит рециклизация гетерокольца с образованием промежуточного амида оксоалкановой кислоты, циклодегидратация которого приводит к образованию декабензопирролоимидазолонов 27, 28. При этом не исключалась возможность образования N-замещенного-3Н-пиррол-2-она В. Рассматривалась также возможность образования продукта атаки второй аминогруппы амида А на атом углерода карбонильной группы – бициклического азепинона Г.

В спектрах ЯМР 1Н соединений 27, 28 отмечены мультиплеты протонов при атомах углерода в положениях С(3) и С(2) при 2.30-2.60 м.д. (м, 2Н) и 2.55-2.85 м.д. (м, 2Н) соответственно, протоны метиленовых групп С(8а) и С(5а) имидазолидинового кольца проявляются при 2.22-2.45 и 2.00-2.25 м.д. (м, 4Н). Протон при атоме азота отмечен в области 4.25-4.39 м.д. (с, 1Н). Данные ИК и ЯМР 1Н спектроскопии позволяют исключить образование продуктов Г и В.

Если в качестве синтонов выступают 4-оксоалкановые кислоты, то первоначально протекает атака атома азота бинуклеофила, направленная на более электронодефицитный атом углерода карбонильной группы оксокислоты.

Гетероциклизация имина А осуществляется через атаку второго нуклеофильного центра на атом углерода С(4) с последующим внутримолекулярным ацилированием и образованием трициклической системы 29, 30.

2 Взаимодействие 3Н-фуран-2-онов и 4-оксокислот

с 1,2-бинуклеофилами ароматического ряда

Исследованы реакции образования гетероциклических соединений с использованием таких ароматических бинуклеофильных реагентов, как о-фенилендиамин и о-аминофенол. Получены новые трициклические соединения, имеющие в своем составе оксазолидиновый, либо имидозолидиновый цикл, аннелированный с бензольным, существенно расширяющие синтетические и прикладные возможности синтезированных соединений.

5-R-3Н-Фуран-2-оны 1, 3-6 взаимодействуют с ароматическими 1,2-бинуклеофилами в присутствии протонных и апротонных растворителей. Лучшие результаты получены при проведении реакции в бензоле с непрерывной азеотропной отгонкой выделяющейся воды, в присутствии ионообменной смолы КУ-2.

Реакции 4-оксоалкановых кислот 9-11 и 3Н-фуран-2-онов 1, 3-6 с ароматическими бинуклеофильными реагентами проводили в одинаковых условиях. Физико-химические характеристики соединений 31-40, полученных при использовании в качестве субстратов кислот и фуранонов, полностью совпадают.

На основании спектральных данных, структуры целевых продуктов определены как 3а-R-2,3,3а-тригидро-1Н-бензо[d]пирроло[2,1-b]имидазол-1-оны 31-35 и 3а-R-2,3,3а-тригидробензо[d]пирроло[2,1-b]оксазол-1(2Н)-оны 36-40.

В спектрах ЯМР 1Н исследуемых соединений 31-40 отмечены мультиплеты метиленовых протонов при С(3) и С(2) при 2.05-2.60, 2.20-2.90 м.д., соответственно, синглет протона NH-группы при 4.10-4.38 м.д. для соединений 31-35. Протоны аннелированного бензольного кольца проявляются в слабом поле при 6.15-7.30 м.д.

Следует отметить, что реакция на основе 4-оксоалкановых кислот препаративно более выгодна, для получения трициклических систем, так как позволяет исключить стадию получения фуран-2-она..

Однако, пути образования продуктов реакции различны. Принимая во внимание, что фуран-2-оны являются сложными внутренними эфирами 4-оксоалкановых кислот, они имеют электронодефицитный атом углерода карбонильной группы, на который и направлена атака атома азота бинуклеофильного реагента.

По-видимому, на первой стадии взаимодействия происходит присоединение атома азота по атому углерода С(2) лактонного фрагмента 3Н-фуран-2-онов 1, 3-6, с последующим замыканием пирролидонового цикла, сопровождающееся элиминированием молекулы воды, что приводит к дополнительной гетероциклизации.

При использовании 4-оксоалкановых кислот 9-11 атака атома азота ароматического бинуклеофила, направленная на более электронодефицитный атом углерода карбонильной группы оксокислоты:

Стабилизация интермедиата А осуществляется через атаку второго нуклеофильного центра на атом углерода С(4) с последующим внутримолекулярным ацилированием и образованием трициклической системы.

3 Взаимодействие 3Н-фуран-2-онов, 4-оксобутановых кислот

с 1,3-бинуклеофилами

3.1 Взаимодействие 3Н-фуран-2-онов с 1,3-диаминобензолом

Ранее на кафедре органической и биоорганической химии СГУ им. Н.Г. Чернышевского был разработан метод одностадийного перехода от фуран-2-онов к их N-арилзамещенным аналогам. Использование основного катализа позволяет получать пиррол-2-оны без выделения промежуточных амидов оксокислот.

В результате взаимодействия фуранонов 2-5 с 1,3-диаминобензолом с выходами до 60% получены 1-(3-аминофенил)-5-R-3Н-пиррол-2-оны 41-44.

В ЯМР1Н спектрах соединений 41-44 отмечен триплет винильного протона при 6.40-6.50 м.д. (т, 1Н), двойной дублет протонов метиленового звена гетерокольца при 3.50-2.50 м.д.(д.д, 2Н), синглет протонов -NH2(с, 2Н) и серия сигналов протонов ароматических колец при 7.50-7.00 м.д.

3.2 Взаимодействие 3Н-фуран-2-онов, 4-оксобутановых кислот

с 2-(аминометил)анилином и (2-аминофенил)метанолом

2-(Аминометил)анилин и (2-аминофенил)метанол являются удобными «строительными блоками» для формирования гетероциклических ядер с двумя атомами азота, либо с атомами азота и кислорода.

Взаимодействие 2-(аминометил)анилина и (2-аминофенил)метанола с фуранонами 3-4 и оксокислотами 7-11 проводилось в присутствии апротонных растворителей, с отгонкой выделяющейся воды.

Но, в отличие от ранее используемых нами о-фенилендиамина и о-аминофенола (продукты 31-40), получены продукты, имеющие различные физико-химические характеристики. Показано, что структура продуктов зависит от используемого субстрата и реагента.

Использование в качестве субстрата 4-оксокислот 9-11 при взаимодействии с 2-(аминометил)анилина приводит к образованию продуктов, которые по данным ИК и ЯМР1Н спектроскопии охарактеризованы как 3а-R-2,3,3а-тригидро-4Н-пирроло[2,1-b]хиназолин-1-оны 45-47.

В ИК спектрах полученных соединений 45-47 присутствует полоса поглощения лактамной карбонильной группы в области 1720-1690 см-1(«амид I»).

В ЯМР1Н спектрах соединений 45-47 отмечены мультиплеты метиленовых звеньев пирролидинового кольца при 2.00-2.39 м.д. (м, 2Н) и 2.25-2.50 м.д. (м, 2Н), синглет протона при атоме азота в области 6.45-6.52м.д. Сигналы метиленовой группы пиримидинового кольца смещены в слабое поле и отмечены при 4.72-4.75 м.д.

Более нуклеофильным центром 2-(аминометил)анилина является аминогруппа 2-аминометилового фрагмента, атака которой приводит к первоначальному образованию промежуточного имина.

Показано, что использование в качестве реагента (2-аминофенил)метанола, приводит к образованию 3а-R-2,3,3а-тригидро-5Н-бензо[d]пирроло[2,1-b][1,3]оксазин-1-онов 50-53.

В ЯМР1Н спектрах исследуемых соединений 50-53 отмечены мультиплеты метиленовых звеньев пирролидинового кольца при 2.15-2.45 м.д. (м, 2Н) и 2.39-2.76 м.д. (м, 2Н), двойной дублет метиленовой группы шестичленного насыщенного кольца при 5.42-5.61 м.д., серия сигналов протонов ароматических колец при 6.70-7.25 м.д.

В структуре (2-аминофенил)метанола атом азота аминогруппы имеет большее значение ВЗМО (по данным квантово-химических расчетов по программе MOPAK, параметризацией РМ3).

Таблица 1

Значение электронной плотности высшей занятой молекулярной орбитали

(2-аминофенил)метанола

Соединение

Электронная плотность на ВЗМО

H2N-Ar

HO-CH2-

0.3757

0.0042

В связи с полученными данными (Таблица 1) можно предположить, что первоначально атакующим центром является аминогруппа, связанная с бензольным кольцом. Гетероциклизация интермедиата сопровождается внутримолекулярным ацилированием аминогруппы и образованием трициклических соединений 50-53.

В случае же использования в качестве субстратов фуранонов 3, 4 происходило образование продуктов, не совпадающих по физико-химическим характеристикам с продуктами 45-47, 50-53, полученными на основе 4-оксокислот.

Наличие в ЯМР1Н спектрах продуктов реакции 48, 49, 54, 55 двойного дублета винильных протонов пиррольного кольца при 5.85-6.80 м.д., синглета протонов метиленовой группы шестичленного цикла при 4.60-4.75 м.д. (для соединений 48, 49) и 5.35-5.39 м.д. (для соединений 54, 55) и серии сигналов ароматического кольца при 6.45-6.70 м.д. подтверждает образование трициклических структур 1-R-5-гидро-4Н-пирроло[1,2-a]хинозолины 48, 49, 1-R-5Н-бензо[d]пирроло[2,1-b][1,3]бензоксазинов 54,55.

По данным квантово-химических расчетов заряд на атоме кислорода гидроксильной группы (2-аминофенил)метанола, связанной с метиленовой группой (2-аминофенил)метанола, оказался выше, чем на атоме азота, что позволило предположить следующую схему реакции: первоначально нуклеофильная группа алифатического фрагмента атакует атом углерода карбонильной группы, что приводит к раскрытию цикла, с последующей гетероциклизацией за счет взаимодействия амино- и карбонильной групп, трансанулярное взаимодействие приводит к образованию структур 48, 49, 54, 55.

5. Реакция азосочетания в ряду производных

3Н-пиррол-2-онов

Реакция азосочетания позволяет получать соединения с различными функциями, лежит в основе синтеза большого класса азокрасителей.

Нами впервые в реакции азосочетания были использованы 3а-R-2,3,3а-тригидро-4Н-бензо[d]пирроло[2,1-b]имидазол-1-оны 32-34. Наличие в изучаемых соединениях нескольких реакционных центров: активированного метиленового звена и ароматических колец, карбонильной группы, Н-N-связи - делает их ценными субстратами в синтезе различных гетероциклических систем; позволяет ввести в исследуемые соединения фармакофорные группы.

Принимая во внимание, что соли диазония являются слабыми электрофильными реагентами, нами использовался в качестве диазокомпоненты п-нитрофенилдиазоний хлорид, нитрогруппа в котором увеличивает частично положительный заряд на атоме азота, делая п-нитрофенилдиазоний хлорид активным электрофильным реагентом.

Реакция соединений 32-34 с п-нитрофенилдиазоний хлоридом осуществлялась в мягких условиях при 0-5°С в буферном растворе (водно-спиртовый раствор ацетата натрия).

Продукты реакции 7-((4-нитрофенил)диазенил)-3а-R-2,3,3а-тригидро-4Н-бензо[d]пирроло[2,1-b]имидазол-1-оны 56-58 выделены с выходом до 70%, представляют собой кристаллы, имеющие глубокую красную окраску, присущую азокрасителям.

В ЯМР 1Н спектрах соединений 56-58 отмечены мультиплеты протонов при атомов углерода в положениях С(7) и С(6) в области 2.26-2.59 м.д. и 2.45-2.78 м.д., соответственно. Серией сигналов в слабом поле проявляются протоны ароматических колец 6.61-7.35 м.д. (7Н). Протон при атоме азота отмечен при 4.25-4.31 м.д.

Принимая во внимание, что в структуре изучаемых соединений имеется несколько реакционных центров, способных подвергаться атаке катиона диазония, результат реакции определяется конкурентной атакой либо по активированному бензольному кольцу с образованием соединений 56-58, либо не исключалась возможность конденсации по активированной метиленовой группе,что приводило бы к образованию структур типа А, образование диазоаминосоединений В возможно в случае атаки диазокатиона по атому азота имидазольного кольца.

Однако спектральные характеристики и данные квантово-химических расчетов исключают протекание реакции по направлениям б и с. Мультиплетность и положение сигналов протонов метиленовых звеньев, а также протона атома азота однозначно позволяет сделать вывод в пользу направления а и, соответственно, подтверждает образование структур 56-59.

Полученные нами N-замещенные пиррол-2-оны 42-43, имеющие в своем составе свободную аминогруппу связанную с ароматическим кольцом, являются перспективными структурами для использования в реакции азосочетания в качестве диазокомпоненты. Эти соединения могут подвергаться диазотированию под действием нитрита натрия в соляной кислоте, что использовалось для полученния солей диазония, которые в дальнейшем вводились в реакции азосочетания в качестве диазокомпоненты. В качестве азокомпонент были взяты -нафтол и п-толуолсульфокислота. Реакция осуществлялась в условиях описанных выше.

Полученные соединения 59-61 представляют собой окрашенные кристаллические вещества. Продукты охарактеризованы по данным элементного анализа, ИК, ЯМР 1Н спектроскопии как N-(3-диазо-(нафтил-2’-ол)-фенил)-5-R-3Н-пиррол-2-оны 59,60, N-(3-диазо-(2’-метил-5’-сульфофенил)-фенил)-5-(4-метиоксифенил)-3Н-пиррол-2-он 61.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»