CC BY
12УДК (547.828.1+547.415.1+547.836.3):66.095.253
П.А. Седунова1, Т.В. Артамонова2, С.М. Рамш3
Изучена реакция алкилирования 1-(3-бромпропил)-4-метилпиридин-1-ий бромидом (!) и 1-(4-бромбутил)-4-метилпиридин-1-ий бромидом (2) тетраметилэтилендиамина (ТМЭДА) и ароматических диаминов 4,4'-бипиридина и 1,10-фенантролина.
Алкилирующие агенты 1-(3-бромпропил)-4-метилпиридин-1-ий бромид (!) и 1-(4-бромбутил)-4-метилпиридин-1-ий бромид (2) были получены по методике [1] действием 1,3-дибромпропана или 1,4-дибромбутана на 4-пиколин с почти количественными выходами - порядка 95%. Реакцию проводили при 4-кратном мольном избытке алкилирующего агента (во избежание образования побочных продуктов замещения обоих атомов брома) при комнатной температуре (20°С) в течение 24-72 ч без растворителя.
Соединение тетракатионного типа (3) получали реакцией 4,4'-бипиридина с 2-кратным избытком четвертичной соли (!) в изопропаноле при кипячении в течение 2,5 часов. ЯМР спектр полученного образца показал, что помимо целевого продукта (3) в нем присутствует примесь, по спектральным данным являющаяся продуктом моно-алкилирования. Кипячение технического образца (3) в изопропиловом спирте позволяет избавиться от примеси. Выход соединения (3) составил 65%. Более чистый продукт (3) получается перекристаллизацией из этилового спирта. Гомолог соединения (3) - соединение (4) было получено аналогичным образом из бипиридина и соли (2) с выходом 69%.
Попытка синтезировать индивидуальный продукт моно-алкилирования путем взаимодействия бипиридина и соли (!), взятых в мольном соотношении 1:1, к успеху не привела. Выделенный осадок представлял собой практи-
АЛКИЛИРОВАНИЕ ТРЕТИЧНЫХ ДИАМИНОВ
Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет) 190013, Санкт-Петербург, Московский пр., 26
Алкилированием 4,4'-бипиридина и N,N,N',N'-тетраметилэтилендиамина 2-кратным избытком четвертичных бромалкильных производных 4-пиколина получены бис-замещенные соединения. Алкилирование 1,10-фенантролина приводит только к моно-замещенным производным.
Ключевые слова: 4,4'-бипиридин, М^Ы'Д-тетраметпэтпендиамин, 1,10-фенантролин, алкилирование.
чески чистый продукт бис-алкилирования (3).
Соединения (5, 6) получали по аналогии с соединением (3) реакцией 2-3-кратного избытка 1-(3-бромпропил)-4-метилпиридин-1-ий бромида (!) или 1-(4-бромбутил)-4-метилпиридин-1-ий бромида (2) с ТМЭДА в среде изопропилового спирта с достаточно высокими выходами: (5) - 73% и (6) - 62%.
По аналогии с синтезом соединений (3-6) реакцией 2-кратного избытка алкилирующего агента (!) или (2 с 1,10-фенантролином в спиртовой среде надеялись получить соответствующие продукты бис-алкилирования. Однако из реакционной смеси были выделены только продукты моно-алкилирования (7) и (8) (в виде моногидратов), причем по данным ЯМР-спектроскопии продукты бис-алкилирования вообще не образовывались в данных
условиях. Вероятно, что причиной этого являются пространственные затруднения для второго замещения. В литературе продукты бис-алкилирования 1,10-фенантролина не описаны, даже при его взаимодействии с йодистым метилом получается только продукт моно-алкилирования
[2].
Полученные соединения (3-6) были использованы нами в синтезе флуоресцентных зондов - интерка-ляторов семейства ВОВО оригинальным способом [3].
Экспериментальная часть
Спектры ЯМР 1Н записаны на спектрометре Bruker АМ-400 (400 МГц) в ДМСО-ds и D2O. ИК спектры записаны на спектрофотометре Shimadzu FTIR-8400S в таблетках KBr. Элементный анализ проведен на анализаторе Leco CHNS(O) 942.
1-(3-Бромпропил)-4-метилпиридин-1-ий бромид (!) [1]. 4-Пиколин (4,00 г, 4,2 мл, 0,043 моль) c 4-кратным избытком 1,3-дибромпропана (34,73 г, 17,5 мл, 0,172 моль) оставляли стоять в темном месте на 1 неделю. Выпавший белый кристаллический осадок отфильтровывали, промывали ацетоном и высушивали в вакуум-эксикаторе. Выход 12,40 г (98%), т. пл. 136-138°С (лит. т. пл. 140°С [4]). ИК-спектр, v/см-1: 3436, 2992, 2944, 2007, 1901, 1752, 1642, 1571, 1522, 1476, 1453, 1372, 1221,
1 Седунова Полина Андреевна, инженер каф. химической технологии органических красителей и фототропных соединений, e-mail: gubanova.polina@gmail.ru
2 Артамонова Татьяна Владимировна, ст. науч. сотр. каф. химической технологии органических красителей и фототропных соединений, e-mail: tvart49@mail.ru
3 Рамш Станислав Михайлович, д-р хим. наук, профессор, зав. каф. химической технологии органических красителей и фототропных соединений, e-mail: gsramsh@mail.wplus.net
1179, 861, 640, 543, 482. Спектр ЯМР 1Н (ДМШ-<^, б, м.д., 7/Гц): 9,14 (д, 2Н, Аг, J = 5,9), 8,00 (д, 2Н, Аг, J = 5,9), 4,78 (т, 2Н, СН2СН2СН2ВГ, J = 6,9), 3,52 (т, 2Н, СН2СН2СН2ВГ, J = 6,9), 2,64 (с, 3Н, Ме), 2,50 (м, 2Н, С^СШС^Вг).
1-(4-Бромбутил)-4-метилпиридин-1-ий бромид (2) [1]. Получен аналогично соединению (1). Выход 95%, т. пл. 108-110°С. ИК-спектр, к/см"1: 3436, 2991, 2942, 2017, 1911, 1764, 1641, 1567,1524, 1481, 1455, 1378, 1229, 1175, 864, 639, 552. Спектр ЯМР 1Н (ДМСО-<<б, б, м.д., J/Гц): 9,12 (д, 2Н, Аг, J = 5,9), 8,00 (д, 2Н, Аг, J = 5,9), 4,68 (т, 2Н, С^С^С^Вг, J = 6,9), 3,53 (т, 2Н, СН2СН2СН2Вг, J = 6,9), 2,63 (с, 3Н, Ме), 2,02 (м, 2Н, С^СШС^С^Вг), 1,83 (м, 2Н, С^С^СШС^Вг).
1,1'-Бис[3-(4-метилпиридиний-1-ил)пропил]-4,4'-бипиридиний тетрабромид (3). 1-(3-Бромпропил)-4-метилпиридиний бромид (1) (3,78 г, 0,0128 моль) и 4,4'-бипиридин дигидрат (1,23 г, 0,0064 моль) кипятили с обратным холодильником при непрерывном перемешивании в 20 мл изопропилового спирта в течение 2,5 часов, наблюдалось полное растворение реагентов. Выпавший при остывании светлый мелкодисперсный осадок отфильтровывали, промывали горячим изо-пропиловым спиртом, высушивали на воздухе. Выход 3,11 г (65%), т. пл. 245-246°С (из этанола). ИК-спектр, к/см"1: 3424, 3041, 3010, 2959, 2061, 1644, 1563, 1513, 1455, 1368, 1234, 1183, 927, 837, 718. Спектр ЯМР 1Н (полного растворения образца нет) (ДМСО-<б, б, м.д., J/Гц): 7,959,65 (м, 16Н, Аг), 4,94 (т, 4Н, СН2, J = 6,9), 4,84 (т, 4Н, СН2, J = 6,9), 2,77 (м, 4Н, СН2), 2,64 (с, 6Н, Ме). Спектр ЯМР 1Н (полное растворение образца) р2О, б, м.д., J/Гц): 7,90-9,30 (м, 16Н, Аг), 4,96 (т, 4Н, СН2, J = 6,9), 4,80 (4Н, СН2, закрыт сигналом воды), 2,89 (м, 4Н, СН2), 2,69 (с, 6Н, Ме).
1,1'-Бис[4-(4-метилпиридиний-1-ил)бутил]-4,4'-бипиридиний тетрабромид (4). Получен аналогично соединению (3). Выход 16,54 г (69 %), т. пл. 241-242°С (этанол). ИК-спектр, к/см"1: 3514, 3439, 3000, 2915, 2863, 1640, 1564, 1511, 1447, 1367, 1241, 1169, 875, 834, 799, 706, 553. Спектр ЯМР 1Н (ДМСО-<б, б, м.д., ^/Гц): 7,92-9,59 (м, 16Н, Аг), 4,86 (т, 4Н, СН2, J = 6,9), 4,71 (т, 4Н, СН2, J = 6,9), 2,64 (с, 6Н, Ме), 2,07 (м, 8Н, СН2СН2). Спектр ЯМР 1Н (D2O, б, м.д., J/Гц): 7,90-9,15 (м, 16Н, Аг), 4,80 (4Н, СН2, закрыт сигналом воды), 4,64 (т, 4Н, СН2, J = 6,9), 2,66 (с, 6Н, Ме), 2,16 (м, 8Н, СН2СН2). ^,^-Бис[3-(4-метилпиридиний-1-ил)пропил]-^,Л,^,^-тетраметилэтан-1,2-диаминий тетрабромид (5). Получен аналогично соединению (3). Выход 73%, т.пл. 225-227°С (из этанола). Найдено (%): С 40,82; Н 5,99; N 7,93. С24Н42^Вг4. Вычислено (%): С 40,71; Н 6,02; N 7,88. ИК-спектр, к/см"1: 3429, 3014, 2997, 2090, 1644, 1523, 1478, 1442, 1364, 1311, 1243, 1182, 966, 930, 830, 793, 706, 561, 473. Спектр ЯМР 1Н (ДМСО-<б, б, м.д., J/Гц): 9,20 (д, 4Н, Аг, J = 6,9), 8,02 (д, 4Н, Аг, J = 5,9), 4,74 (т, 4Н, СН2, J = 6,9), 4,19 (с, 4Н, СН2), 3,63 (м, 4Н, СН2), 3,29 (с, 12Н, Ме), 2,64 (м, 4Н, СН2; 6Н, Ме). Спектр ЯМР 1Н (D2O, б, м.д., J/Гц): 8,77 (д, 4Н, Аг, J = 6,9), 7,94 (д, 4Н, Аг, J = 5,9), 4,72 (т, 4Н, СН2, J = 6,9), 4,13 (с, 4Н, СН2), 3,73 (м, 4Н, СН2), 3,33 (с, 12Н, Ме), 2,68 (м, 4Н, СН2, 6Н, Ме).
Л,Л'-Бис[4-(4-метилпиридиний-1-ил)бутил]-Л,Л,Л',Л'-тетраметилэтан-1,2-диаминий тетрабромид (6). Получен аналогично соединению (3). Выход 62%, т. пл. 234-236°С (из этанола). ИК-спектр, v/см-1: 3423, 3017, 2958, 2937, 2872, 1638, 1517, 1472, 1435, 1347, 1314, 1177, 1094, 1039, 927, 844, 725, 699, 506. Спектр ЯМР 1Н (ДМСО-ds, б, м.д., J/Гц): 9,15 (д, 4Н, Ar, J = 6,9), 8,01 (д, 4Н, Ar, J = 6,9), 4,75 (т, 4Н, СН2, J = 7,9), 4,18 (с, 4Н, СН2), 3,59 (т, 4Н, СН2, J = 7,9), 3,27 (с, 12Н, Me), 2,65 (с, 6Н, Me), 2,02 (м, 4Н, СН2), 1,91 (м, 4Н, СН2).
1-(3-(4-Метилпиридин-1-ий-1-ил)пропил)-1,10-фенантролин-1-ий дибромид моногидрат (7). 1-(3-Бромпропил)-4-метилпиридиний бромид (1) (8,00 г, 0,0271 моль) и 1,10-фенантролин моногидрат (2,69 г, 0,0136 моль) растворяли при комнатной температуре в 5 мл изопропилового спирта и кипятили с обратным холодильником при непрерывном перемешивании в течение 3 часов. Выпавший мелкодисперсный светлый осадок отфильтровывали, перекристаллизовывали из водного изо-пропилового спирта. Выход 4,06 г (60%). Т.пл. 193-195°С (из смеси изопропанол-вода). Найдено (%): С 48,96; H 4,68; N 8,48. С21Н2зВ^зО. Вычислено (%): С 51,14; H 4,70; N 8,52. Спектр ЯМР 1Н (ДМСО-ds, б, м.д., J/Гц): 8,009,80 (м, 12Н, Ar), 6,01 (т, 2Н, СН2, J = 6,9), 4,97 (т, 2Н, СН2, J = 6,9), 2,83 (м, 2Н, СН2), 2,66 (с, 3Н, Me).
1-(4-(4-Метилпиридин-1-ий-1-ил)бутил)-1,10-фенантролин-1-ий дибромид моногидрат (8). Получен аналогично соединению (7). Выход 72%, т.пл. 185-187°С (из смеси изопропанол-вода). Найдено (%): С 50,34; H 5,06; N 8,18. C24H42N4BR. Вычислено (%): С 52,09; H 4,97; N 8,28. Спектр ЯМР 1Н (ДМСО-ds, б, м.д., J/Гц): 7,95-9,85 (м, 12Н, Ar), 6,00 (т, 2Н, СН2, J = 6,9), 4,79 (т, 2Н, СН2, J = 6,9), 2,63 (с, 3Н, Me), 2,25 (м, 2Н, СН2), 2,17 (м, 2Н, СН2).
Литература
1. De//georg/ev T.G., Gadev N.I., r/mfcheva /./., Max/mova V.A., Katerinopoulos H.E., Foukarak/' E. Synthesis of homodimeric monomethine cyanine dyes as noncovalent nucleic acid labels and their absorption and fluorescence spectral characteristics // Dyes and Pigments. 2000. V. 44. P. 131-136.
2. Ben/fey O.7., M/7/s J.W. Steric Effects of N-Alkyl Groups on the First Acid Ionization Constant of 1,10-Phenanthroline // J. Amer. Chem. Soc. 1971. V. 93. P. 922923.
3. Седунова П.А., Артамонова 7". В., Рамш С.М. Синтез флуоресцентных зондов на основе монометиновых красителей в условиях микроволновой активации // Новые направления в химии гетероциклических соединений Сб. тезисов междунар. конф. 25-30 апреля 2011 г. Железно-водск: Ставропольский гос. университет, 2011. С. 131.
4. Botero C/d M. H., Ho/zgrabe U., Kosten/S E., Mohr K, 7raenk/e C. Search for the Pharmacophore of Bispyridin-ium-Type Allosteric Modulators of Muscarinic Receptors // J. Med. Chem. 1994. V. 37. P. 1439-1445.
