CC BY
22
УДК 547.241'298
П. А. Гуревич. Ю. А. Черкашина, Н. А. Фанюк, М. Ф. Писцов, Ф. Х. Каратаева
2-ХЛОР-3Я-ИНДОЛ-3-ОН КАК СТРУКТУРНЫЙ АНАЛОГ
а-ГАЛОГЕНОКАРБОНИЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В РЕАКЦИЯХ
С 2,4-ДИНИТРОФЕНИЛГИДРАЗИНОМ И ГИДРОКСИЛАМИНОМ
Ключевые слова:2-хлор-3Н-индол-3-он, динитрофенилгидразин, гидроксиламин.
Фрагмент индола входит в состав незаменимой аминокислоты (триптофан), медиатора нервных процессов в организме (серотонин), фермента роста растений (гетероауксин), многих лекарственных средств. Синтез новых производных с фрагментом индола целесообразен для изучения их биологической активности.
Keywords: 2-chlorine-3N-indole-3-on, dinitrophenylhydrazine, hydroxylamine.
A fragment of indole is a part of irreplaceable amino acid (tryptophan), mediator of nerve processes in the body (serotonin), plant growth enzyme (heteroauxin), many medicines. Synthesis of new derivatives with a fragment of indole is suitable to study their biological activity.
Конденсация а-галогенокарбонильных соединений с гидразинами протекает сложно с образованием нескольких соединений. Это связано с тем, что гидразоны а-галогенозамещённых карбонильных субстратов мало стабильны и в результате 1,4-элиминирования превращаются в диазоолефины [1]. Последние, вследствие высокой реакционной способности, либо изомеризуются в гидразоны а,Р-непредельных карбонильных соединений, либо вступают в разнообразные реакции 1,4-присоединения. Возможны и реакции димеризации азоолефинов по схеме Дильса-Альдера [2-4].
Изучение реакций 2-хлор-3Н-индол-3-она (1) с гидразинами представляется целесообразным, как в плане выяснения характера взаимодействия этих реагентов, так и для использования предполагаемых продуктов конденсации в дальнейших синтезах с целью получения новых соединений, включающих индольный фрагмент.
Отметим, что использование в качестве синтона соед. (1) позволило получить разнообразные функ-ционализированные производные индола [5-8].
o
/) cl +
h2n
+3
-hcl
2
При конденсации соед. (1) с 2,4-динитрофенилгидразином (ДНФГ - соед. 2) удаётся выделить (32)-2-хлоро-3-[2-(2,4-
динитрофенил)гидранизинилиден]-3Н-индол (3) с выходом 84%. Реакция легко протекает в растворе этилацетата. После кратковременного нагревания при 60 0С для полноты протекания процесса реакционную смесь выдерживают 12 часов при комнатной температуре. Строение гидразона (3) установлено
данными ИК-, ЯМР-Н1- спектроскопии, результатами элементного анализа.
Гидразон (3) реагирует со второй молекулой 2,4-ДНФГ (2) в растворе уксусной кислоты с образованием (22, 32)-2,3-бис[(2,4-динитрофенил)гидразинилиден] -2,3-дигидро-1 Н-индола (озазон 5). Протекание такой реакции происходит благодаря наличию в гидразоне (3) реакционно способного фрагмента С-С1, который взаимодей-
ствует со второй молекулой соед. 2 с образованием нестабильного аддукта 4. Дальнейшее превращение соед. 4 в озазон 5 может протекать либо в результате окисления, либо - изомеризации. Поскольку проведение этой реакции проведено в атмосфере сухого азота, можно говорить об изомеризации интерме-диата 4 в продукт 5.
В ЯМР 1Н спектре соед. 3 (рис. 1) протоны групп N4 представлены в виде отдельных синглетов в области 10.9 и 12.0 м.д. Наличие в ИК-спектре валентных колебаний в области 3240 см-1 (N4 ин-дольного фрагмента) и полос поглощения при 3390 см-1 (N4) свидетельствует именно о таком протекании реакции.
В спектре ЯМР С соед. 5 (рис. 2) резонансной области фенильных атомов углерода имеются три удвоенных по интенсивности сигнала при бС 129.56, 114.47 и 112.14 м.д. Поскольку в спектре с частичной развязкой от протонов (off-resonance) они представляют собой дублеты, то должны быть отнесены к следующим эквивалентным атомам углерода СН в трёх фенильных фрагментах: С2,3, С88 и с10'10. Три других дублета при бС 132.51, 124.95 и 120.22 м.д. принадлежат атомам С1, С4 и С ' Синглеты в эксперименте off-resonance при бС 143.80, 142.22 и 124.95 м.д., первые два из которых удвоены, мы отнесли атомам С , С ,С и С , соответственно.
Рис. 1 - Спектр ЯМР JH соединения 3 (ДМСО-Б6)
Л
OjN
"та,
0,N
I_ ' ■ '_._i.:„. ■ .—
Рис. 2 - Спектр ЯМР 13С соединения 5 (ДМСО-Б6)
Взаимодействие соед. 1 с гидрохлоридом гидро-ксиламина легко протекает в растворе диоксана при комнатной температуре. Обнаружено, что скорость этой реакции зависит от природы растворителя, но
не зависит от температуры. Так, при проведении реакции в диэтиловом эфире реализуется лишь первая стадия - образование полуаминаля (6). Вторая стадия - образование (32)-2-хлоро-^гидрокси-3Н-
индол-3-имина (7) протекает незначительно за счёт дегидратации соед. 6. Подобное протекание реакции доказано на основе данных ТСХ.
ЫИ2ОИ^ИС1
ЕЮ"Ыа+
ИЫ
,ОИ
ОИ
Ы'ОИ //
Одним из методов получения азотсодержащих гетероциклических соединений является взаимодействие азида натрия с галогенсодержащими производными. Реакция кетоксима 7 с азидом натрия протекает в растворе кипящего диоксана. На основании аналитических и спектральных данных конечный
продукт (9) 3Н-[1,2,5]оксадиазоло-[3,4-Ь]индол. Протекание реакций иллюстрирует ниже приведённая схема, где указаны вероятные промежуточные продуты (8а, Ь, с, ф. В промежуточных соединениях (8а-8ф группа -Ы3 проявляет отрицательный индуктивный эффект. С ароматическим циклом эта группа может вступать в р - п или п — п — сопряжение, проявляя, соответственно, положительный или слабо - отрицательный мезомерный эффект. При наличии в молекуле азидов гидроксильной группы степень двоесвязанности N—N2 понижается и облегчается разрыв связи О-Н. Характеристики соединений 3, 5, 7, 9 представлены в табл. 1.
7 + ЫаЫ
■ЫаС!
Ы-ОИ Ы' -ОИ N -ОИ
II ^тЧ
1 п N V 4 8а -А/ 8Ь N 8с —N . 1
ДО -
ЫИ
9
Таблица 1 - Физико-химические характеристики полученных соединений
Ы-ОИ '/ _
8d
О
С1
С1
С1
7
6
№ соединения Выход, % Т. пл. 0С Формула Спектр ЯМР :Н, б, м.д. (ДМСО- Б6) Найдено/ Вычислено, % Ы ИК-спектр, V, см-1
3* 84 150152 С14Н8Ы5О4С1 6.9 (2Н, д, инд.); 7.2(2Н, д, инд.); 8.0 (1Н, д, НАг); 11.6 (1Н, с, ЫИ) 20.67/ 20.26 1580-1600 (инд.); 1615 (С=Ы); 3270 (ЫИ)
5 61 270272 С2оН-|эЫ9О8 6.8 (2Н, д, инд.); 7.3 (2Н, д, инд.); 8.4 (4Н, д.д., 4Наг); 8.8 (2Н, д, 2Наг); 10.9 (1Н, с, ЫИ); 12.0 (2Н, уш. с., 2ЫИ) 22.43/ 22.11 1610 (С=Ы); 3240 (ЫИ инд.); 3270 (ЫИ)
7* 68 Масло С8Н5Ы2ОС1 3.5 (1Н, уш. с., ОН); 6.8 (2Н, д, С5Н+С6Н); 7.12 (2Н, д, С4Н+С7Н) 15.82/ 15.51 970 (Ы-О); 1670 (С=Ы); 3340 (ЫИ)
9 59 164166 С8Н5ЫзО 6.95 (2Н, д, С5Н+С6Н); 7.3 (2Н, д, С4Н+С7Н); 10.5 (1Н, уш. с., ОН) 26.86/ 26.42 950 (Ы-О); 1640 (С=Ы); 3100 (ЫИ)
3*: % С1: 10.63/10.27; 7*: % С1: 19.92/19.67.
В пользу образования соединения 9 свидетельствуют следующие факты: элементный анализ, подтверждающий наличие трёх атомов азота в его составе; колометрический и фотометрический анализ с солями Ре(111) — анализы показывают отсутствие интенсивного красного окрашивания, характеризующего азидную группу; наличие чёткой полосы в ИК-спектре в области 3100 см-1 (ЫИ-группа); отсутствие полос поглощения в областях 3300-3400 см-1 (НО-группа); асимметричных и симметричных валентных колебаний в областях 2090-2135 см-1 и 1270-1300 см-1, характеризующих азидную группу.
Экспериментальная часть
(32)-2-хлоро-3-[2-(2,4-динитрофенил)гидрани-зинилиден]-3Н-индол (3). Суспензию 0.1 моль 2,4-динитрофенилгидразина (2) в 100 мл этилацетата
нагревают до 60-70 0С и при перемешивании добавляют к ней по каплям 0.1 моль раствора 2-хлор-3Н-индол-3-она (1) в 40 мл этилацетата. Реакционную смесь охлаждают и при комнатной температуре выдерживают 12 часов. Растворитель удаляют при пониженном давлении, выпавшие кристаллы гидразо-на (3) отфильтровывают, промывают на фильтре эфиром, сушат.
(22, 32)-2,3-бис[(2,4-динитрофенил)гидра-зинилиден]-2,3-дигидро-1Н-индол (5). К суспензии 0.02 моль гидразона 3 в уксусной кислоте при 20 0С при перемешивании в атмосфере сухого азота добавляют по каплям 0.02 моль 2.4-ДНФГ в растворе уксусной кислоты. Реакционную смесь выдерживают при комнатной температуре 12 часов. Выпавшие кристаллы озазона 5 отфильтровывают промывают
на фильтре смесью воды и спирта (50 мл, 1:1) и сушат.
(3Е)-2-хлоро-М-гидрокси-3Н-индол-3-имин (7).
0.46 г натрия растворяют в 10 мл этанола, добавляют 1.39 г (0.02 моль) гидрохлорида гидроксиламина и перемешивают 1 час. Затем по каплям вводят раствор 3.31 г (0.02 моль) соединения 1 в 50 мл диокса-на и перемешивают при комнатной температуре. При пониженном давлении удаляют растворитель и выделяют имин 7 в виде масла.
3Н-[1,2,5]оксадиазоло-[3,4-Ь]индол (9). Смесь 3.61 г (0.02 моль) соединения 7 и 1.30 г (0.02 моль) азида натрия в 30 мл абсолютного диоксана кипятят в течение 8 ч в колбе с обратным холодильником. Осадок отфильтровывают. Маточный раствор пропускают через колонку, заполненную А1203. Полученный раствор упаривают при пониженном давлении. К остатку добавляют смесь этилового эфира и гексана (1:1, 20 мл). Выпавшие кристаллы перекри-сталлизовывают из этанола.
Литература
1. H. Simon, W. Moldenhaner, Chem. Ber., 101, 2124-2131.
(1968);
2. S. Brodka, H. Simon, Chem. Ber., 102, 3647-3655.
(1969);
3. W.C. Stickler, W.C. Hoffman, Angew. Chem., 82, 254.
(1970);
4. I. Schantl, Monatsch. Chem., 108, 325-330. (1977);
5. П.А. Гуревич, Л.Ф. Саттарова, В.И. Босяков, В.А. Сидельникова, Ф.Х. Каратаева, Вестн. Казан. технол. ун-та,15, 26-28. (2012);
6. П.А. Гуревич, В.И. Босяков, Н.А. Фанюк, Б.П. Стру-нин, Ф.Х. Каратаева, Вестн. Казан. технол. ун-та, 17, 17-19. (2014);
7. П.А. Гуревич, В.И. Босяков, Н.А. Фанюк, Ф.Х. Каратаева, Б.П. Струнин, Вестн. Казан. технол. ун-та, 17, 23-24. (2014);
8. П.А. Гуревич, Ю.А. Черкашина, Н.А. Фанюк, Д.Б. Багаутдинова, Ф.Х. Каратаева, Вестн. технол. ун-та, 18, 98-100. (2015).
© П. А. Гуревич - д-р хим. наук, проф. каф. органической химии КНИТУ, petr_gurevich@mail.ru; Ю. А. Черкашина - канд. хим. наук, зам. директора по научно - метод. работе лицея - интерната им. П.А. Кирпичникова; Н. А. Фанюк - аспирант каф. органической химии КНИТУ; М. Ф Писцов - ассистент каф. органической химии КНИТУ; Ф.Х. Каратаева - д-р хим. наук, профессор института им. А.М. Бутлерова КФУ.
© P. A. Gurevich - Ph.D. in Chemistry, full professor at the chair of organic chemistry at KNRTU, petr_gurevich@mail,ru; Yu. A. Cherkashina - Ph.D. in Chemistry, deputy director on guidance activity of P.A. Kirpichnikov Lyceum; N. A. Fanyuk - postgraduate student at the chair of organic chemistry at KNRTU; M .F. Pistsov assistent at the chair of organic chemistry at KNRTU; F. H. Karataeva - Ph.D. in Chemistry, full professor at A.M. Butlerov institute of KFU.
