CC BY
102
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2012, том 55, №8_
ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 541.64.539.2
Ш.Х.Халиков, С.В.Алиева, Д.А.Шарипова
СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ 1-ФЕНИЛ-2,3-ДИМЕТИЛ-4-(К,К-БИС)-ДИС60-ПИРАЗОЛОН-5
Научно-исследовательский институт Таджикского национального университета
(Представлено членом-корреспондентом АН Республики Таджикистан М.А.Куканиевым 20.07.2012 г.)
В статье рассматривается присоединение фуллерена С60 к 1-фенил-2,3-диметил-4-аминопиразолон-5(аминоантипирин). Установлено, что реакция между аминоантипирином и С^о протекает по механизму нуклеофильного присоединения за счёт 1,2-положения бензольного кольца корковой оболочки фуллерена. Структурно-функциональное исследование проведено с помощью ИК-и ЯМР-спектроскопии.
Ключевые слова: фуллерен С60 - аминоантипирин - аминокислота - ИК-спектр - нуклеофил - элек-трофил - органическое основание.
Фуллерен С60 причисляется одновременно как к неорганическим материалам в качестве новой аллотропной модификации углерода, так и к миру органической химии, поскольку в химических превращениях он проявляет многие свойства непредельных углеводородов.
Разработаны способы присоединения функциональных групп органических соединений по двойным связям (экзопроизводные), внедрение атомов и даже целых молекул внутрь углеродной глобулы (эндо-производные), а также образование новых соединений заменой одного атома углерода на атом другого химического элемента (гетерофуллерены).
Сам по себе фуллерен С60 является электронно-дефицитным полиеном и от условий проводимой реакции проявляет склонность к реакциям радикального, нуклеофильного и циклоприсоединения [1,2].
Двойная связь в положении 6,6 обладает электрофильным свойством в электронно-дефицитном полиолефине фуллерена С60 и может легко присоединять нуклеофилы различной природы. Однако энергетически более выгодно и стерически более удобно протекание реакции нуклеофильного присоединения по положению 1,2-бензольного шестигранника фуллерена [3]. Например, присоединение металлорганических соединений к С60 по механизму нуклеофильного присоединения протекает гладко по следующей схеме 1.
Адрес для корреспонденции: Халиков Ширинбек Халикович. 734025, Республика Таджикистан, г. Душанбе, пр. Рудаки, 17, Таджикский национальный университет. Е-mail: Xalikov 1941@ mail.ru
Схема 1.
Для уточнения нуклеофильного присоединения фуллерена С6о были проведены реакции взаимодействия С60 с различными органическими реагентами [1-4].
Размеры молекулы фуллерена С60 сравнимы с размерами обычных органических молекул и меньше по сравнению с размерами сложных макромолекул. Следовательно, можно предполагать, что фуллерен способен свободно и комплементарно повлиять на многие природные продукты, образуя новые соединения с большими биологическими свойствами. Учитывая все это, с помощью фуллерена можно сконструировать фармакофорные структуры, содержащие набор функциональных групп, способных взаимодействовать с конкретной мишенью организма или отдельных пептидных рецепторов.
С точки зрения химии, корковая оболочка молекулы фуллерена С60 представляет собой электроотрицательную часть целой молекулы со свойствами циклоприсоединения и вступает в реакции присоединения с различными нуклеофилами [4-5], образуя прочную молекулярную ассо-циацию.
В зависимости от химического строения аминоантипирин является гетероциклическим диазо-кетоном, имеющим в четвёртом атоме углерода свободную первичную аминогруппу (КИ2), за счёт которой аминоантипирин является основанием (рН= 8.9 водного р-ра) и хорошим нуклеофилом.
Исключительное свойство аминоантипирина заключается ещё в том, что рядом расположенная аминная группа с углеродом, содержащая двойную связь, вступая в реакцию нуклеофильного замещения, может легко обменивать водородные атомы на алкильные или арильные остатки. Примером может служить получение 1-фенил-2,3-диметил-4-(К,К-бис)- ди-метилпиразолон-5 или пирамидона из аминоантипирина алкилированием метилхлоридом [6].
Исходя из этого, мы считали, что аминоантипирин может являться одним из подходящих нуклеофилов, с помощью которого можно установить реакционноспособность положения 1,2 корковой поверхности С60 в реакции нуклеофильного присоединения.
Целью данной работы является присоединение С60 к лекарственному препарату аминоантипи-рину (1-фенил-2,3-диметил-4-аминопиразолон-5) и изучение некоторых характеристических особенностей синтезированных аминоантипириновых производных фуллерена.
Реакцию С60 с аминоантипирином проводили в ампуле в среде бензола без доступа воздуха при 80°С в термостатированной нагревательной печи, где со временем происходило изменение цвета раствора из фиолетового в светло-коричневый. После упаривания растворителя и обработки оставшейся массы эфиром и бензолом для удаления непрореагировавших исходных веществ проводили тонкослойный хроматографический анализ (ТСХ) на силуфоле марки иУ-366 в системе С6Н6-СН3ОН-
СН3СООН (70:28:2) (А), 0.56 (йод). Выход основного продукта составлял 55%, т.пл. 1750С (осмо-ление).
На рис. 1 приводятся ИК-спектры четырёх соединений: С60(1), аминоантипирин (2), диС60-аминоантипирин (3) и небольшой отрезок для сравнения из ИК-спектра дифениламина (4). При сравнении спектров наблюдаются некоторые альтернативные критерии, приводящие к утрачиванию в ИК -спектре Сб0 полос поглощения в области 3900, 2520, 2500 и 2450 см . Такая же картина наблюдается в ИК-спектре аминоантипирина (2), где исчезают полосы поглощения в области 3400-3500 см-1, характери-зующей свободную КИ2 группу, и 1280 см-1, относящейся к =С-КИ2 группе. В ИК-спектре полученного продукта диС60-аминоантипирина (3) появляются новые полосы поглощения с умеренной интенсивностью в области 930 и 870 см-1, соответствующие группе, которая идентична начальному отрезку спектра группы в ИК-спектре дифени-ламина (4) (800-950 см-1).
100%
хЮОсм"'
Рис. 1. ИК- спектры: С60 (1), аминоантипирин (2), диС60-аминоантипирин (3) и небольшой отрезок из ИК-спектра дифениламина (4). Спектры сняты в бензоле на спектрографе иЯ-75 (Германия).
Полное исчезновение полос поглощения 3400-3500 см-1 в ИК-спектре аминоантипирина является причиной образования третичного атома азота. Это говорит о том, что в данном процессе происходит двойной нуклеофильный обмен водородных атомов в КИ2-группе аминоантипирина на две молекулы С60. Это подтверждает полученный 1НЯМР-спектр (рис. 2 и 3), где при образовании нового продукта полностью исчезает сигнал, относящийся к КИ2 группе с химическим сдвигом 5 м.д., и появление дополнительных сигналов с 5 7 и 7.3 м.д., соответствующих бензольному строению фулле-рена С60.
Для более детального изучения процесса образования дифуллеренаминоантипирина реакцию проводили в хлорбензоле в обычной реакционной колбе в течение 20 ч при 40°С с перемешиванием. Время отбора проб в ходе реакции контролировали хроматографированием на силуфоле. В результате обнаружили образование двух продуктов с 0.56(1) и 0.34 (2). На рис. 4 приведено расположение на хроматограмме компонентов, полученных в среде бензола в ампуле при 80°С и хлорбензола
при 40°С в обычной реакционной колбочке, относящихся к двум мономерам моно-С60-ами-ноантипирину (II) и диС60-аминоантипирину (I) согласно реакции, приведенной в схеме 2.
Рис. 2. Спектр :НЯМР 1-фенил-2,3-диметил-4-аминопиразолон-5 (аминоантипирин). 1НЯМР (65 МГц, ДБО).
Рис. 3. Спектр 1НЯМР 1-фенил-2,3-диметил-4-(М,М-
бис)-диС60-пиразолон-5, 1НЯМР (65 МГц, ДБО).
(диС60-аминоантипирин).
Рис. 4. Расположение компонентов на хроматограмме: А) диС60-аминоантипирин, полученный в ампуле при 80°С в среде бензола; Б) смесь мономеров моно- и диС60-аминоантипирина, полученных при 40°С в хлорбензоле в обычной реакционной микроколбе; В) аминоантипирин; Г) С60 в системе С6Н6-СН3ОН-СН3СООН (70:28:2), проявитель - пары йода. Rf(А)(1) 0.56; Rf (Б)(1) 0.56; Rf (Б)(П) 0.34; Rf (В) 0.37; Rf(Г) 0.86.
Разделение изомеров на отдельные продукты проводили хроматогра-фически на колонке (45х1.5 см) с сефадексом LH - 20. Для этого продукт пос-ле реакции растворили в небольшом количестве хлорбензола и перенесли в колонку. После проникновения вещества в слой носителя с двумя мл хлор-бензола осторожно смывали полностью раствор наносимого вещества со стенок колонки. Затем проводили элюирование смесью бромбензола с метанолом (95:2) со скоростью 15 мл/ч и отбирали по 5 мл фракций, имеющих одинаковые Rf 0.34) и 0.56), объединяли и упаривали. Выход продукта (I) составлял 60%, а продукта (II) -20%.
Исходя из этого, мы пришли к выводу, что реакция нуклеофильного присоединения аминоан-типирина с С60 при низкой температуре (40°С) протекает с образованием моно- и дизамещённых мономеров, а при 80°С и более с образованием дизамещённого мономера по схеме 2.
Схема 2.
Экспериментальная часть
Тонкослойную хроматографию (ТСХ) проводили на пластинках 8йи£о1 с закреплённым сили-кагельным слоем 100-200 мкм (СЬешаро1, Чехословакия), в системе бензол-метанол-уксусная кислота, 70:28:2 (А); в качестве проявителя использовали пары йода и раствор нингидрина. Температуру плавления определяли на приборе Войш (Германия). ИК-спектры записаны на спектрометре Фурье марки 1га£йш1у -1 (Япония) в таблетках КВг. Спектры 1НЯМР регистрировались на спектрометре Уа-пап БРХ - 300 (Германия) с рабочей частотой 65 МГц.
1. Получение диС60-аминоантипирина (1-фенил-2,3-диметил-4-(N,N-бис)-диС6o-пиразолон-5)
0.05 г (24х10-4 моль) 1-фенил-2,3-диметиламинопиразолона-5 и 0.05 г (7.0х10-5 моль) фуллере-на С60 помещают в ампулу, добавляют 1 мл бен-зола, запаивая ампулу, оставляют в термостатируе-мом шкафу при 80°С на 35 ч. Раствор постепенно мутнеет и становиться тёмно-бурым. Затем содержимое из ампулы переносят в колбочку и фильтруют. Фильтрат упаривают досуха, остаток декантируют эфиром для удаления непрореагировавшего аминоантипирина. Оставшую массу высушивают в вакууме, получают 0.055 г (55%) порошкообразного продукта с т.пл. 175 0С (осмоление), Rf 0.57 (А), проявитель - пары йода.
ИК-спектр (КБг, см-1) 1620, 1540 (бензольное кольцо), 3064, 1736, 1704 (С=0), 1500(N-N), 168 (С=С), 750-800 (бензольное кольцо), 1HflMPWSO-d€, м.д.): 1.25(6Н, 2СН3 d), 6.9(5Н, С6Н5 s), 7.5(1Н',Сб s), 7.8 (1Н", Сб s).
2. Получение смеси диС60 -аминоантипирина и Сбо-аминоантипирина 0.05 г (0.00007 моль) С60 и 0.05 г (0.00024 моль) аминоантипирина растворяют в 1 мл хлорбензола в маленькой конической колбочке и перемешивают на магнитной мешалке в течение 40 ч при 40°С. Затем реакционную смесь охлаждают и фильтруют, растворитель упаривают в вакууме, остаток высушивают и получают 0.065 г продукта, который имеет дополнительное пятно на хроматограмме с Rf 0.34 в системе «А».
Для разделения продуктов полученную смесь растворяют в минимальном объёме хлорбензола, наносят на колонку (45х1.5см) с LH-20 и элюируют смесью бромбензол-метанол (95:2) на коллекторе фракции порциями по 5 мл. За ходом фракционирования следили методом ТСХ. Фракции, имеющие одинаковые Rf, объединяли и упаривали. Выход диС60-аминоан-типирина (I) - 0.039 г (60%) с т.пл. 175°С, Rf 0.56 в системе «А» (пары йода). Выход С60-аминоантипирина - 0.013 г (20%) с т.пл. 145°С, Rf 0.35 в системе «А» (проявитель-пары йода). ИК-спектр (КБг, см-1) 1620, 1540 (бензольное кольцо), 3064, 1736, 1704 (С=О), 1500 (N-N), 1680 (С=С), 3077, 3226, 3256 (NH).
Поступило 22.07.2012 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Hirsh A. - Angew. - Chem. int. Ed, 1993, v. 32, pp.1138-1141.
2. Diederich F. - Pure Appl. Chem, 1997, v. 69, pp.395-400.
3. Hirsh A., Lamparth I., Karfunkel H R. - Angew. - Chem. int. Ed, 1994, v. 33, pp.437-438.
4. Nerengarten J.F., Nicoud J.F. - Tetrahedron lett, 1997, v. 38, pp.7737-7740.
5. Hirsh A. - Sinthesis, 1995, pp.895-913.
6. Иваницкий В.И. Химия гетероциклических соединений. - М.: Высшая школа, 1998, 176 с.
Ш.Х.Холицов, С.В.Алиева, Д.А.Шарипова
СИНТЕЗ ВА ТАЭДИЦОТИ 1-ФЕНИЛ-2,3-ДИМЕТИЛ-4-(К,К-БИС)-ДИСб0-ПИРАЭОЛОН-5
Донишго^и миллии Тоцикистон
Дар макола тарзи синтези моно- ва дих,осилах,ои фуллеренил - аминоантипирин дорои структурами 1-фенил-2,3-диметил-4-№Н-Сб0-пиразо-лон-5 ва 1-фенил-2,3-диметил-4-(М,М-бис)-диСб0-пиразолон-5 оварда шудааст. Сохти ин моддахо бо усул^ои хроматографияи тунуккабат, спектроскопияи ИС ва РМЯ омухта шудааст.
Калима^ои калиди: фуллерен С60 - аминоантипирин - аминокислота - ИК-спектр - нуклеофил -электрофил - асосуои органики.
Sh.Kh.Khalikov, S.V.Alieva, D.A.Sharipova SYNTHESIS AND INVESTIGATION 1-FENIL-2,3-DIMETHYL-4-(N,N-BIS)-DIC60-PIRAZOLON-5
Tajik National University
A simple and efficient one of pot metod is described for the synthesis of 1-fenil-2,3-dimethyl-4-NH-C60-pirazolon-5 and 1-fenil-2,3-dimethyl-4-(N,N-bis)- -diC60-pirazolon-5. The structures of all prepared compounds were confirmed by UR and NMR spectroscopy.
Key words: fullerene C60 - aminoantipirin - amino acid - IR-spectrum - nucleofil - electrofil - organic bace.
