Научная статья на тему 'Исследование реакций 2-амино-5-трифторметил-1,3,4-тиадиазола в основной среде'

Исследование реакций 2-амино-5-трифторметил-1,3,4-тиадиазола в основной среде Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
268
37
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
2-АМИНО-5-ТРИФТОРМЕТИЛ-1 / 4-ТИАДИАЗОЛ / РЕЦИКЛИЗАЦИЯ / ДИМЕРИЗАЦИЯ / БИС(5-ТРИФТОРМЕТИЛ-1 / 4-ТИАДИАЗОЛ-2-ИЛ)АМИН / 2-(2-АМИНО-5-МЕРКАПТО-Б-ТРИФТОР-1 / 4-ТРИАЗА-2 / 4-ГЕКСАДИЕН-1-ИЛ)-5-ТРИФТОРМЕТИЛ-1 / 2-(1-АЛЛИЛ-2-АМИНО-5-АЛЛИЛТИО-6-ТРИФТОР-1 / 4-ГЕКСАДИЕН-1-ИЛ)-5-ТРИФТОР-МЕТИЛ-1 / 2-(2-АЛЛИЛАМИНО-5-АЛЛИЛТИО-6-ТРИФТОР-1 / ХРОМАТОМАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ / СПЕКТРОСКОПИЯ ЯМР 1Н / BIS(5-TRIFLUOROMETHYL-L / 4-THIADIAZOL-2-YL)AMINE / 2-(2-AMINO-5-MERCAPTO-6-TRIFLUORO-L / 4-HEXADIEN-L-YL)-5-TRIFLUOROMETHYL-1 / 2-(1-ALLYL-2-AMINO-5-ALLYLTHIO-6-TRIFLUORO-1 / 2-(2-ALLYLAMINO-5-ALLYLTHIO-6-TRIFLUORO-L / 1HNMR SPECTROSCOPY. / 3 / 2-AMINO-5-TRIFLUOROMETHYL-L / 4-THIADIAZOLE / RECYCLING / DIMERIZATION / 4-TRIAZA-2 / GAS CHROMATOGRAPHY-MASS SPECTROMETRY

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Ильиных Елена Сергеевна, Ким Дмитрий Гымнанович

Установлено, что в результате реакций 2-амино-5-трифторметил-1,3,4-тиадиазола в основной среде образуются продукт рециклизации, бис(5-трифторметил-1,3,4-тиадиазол-2-ил)амин, и продукт димеризации, 2-(2-амино-5-меркапто-6-трифтор-1,3,4-триаза-2,4-гексадиен-1-ил)-5-трифторметил-1,3,4-тиадиазол, взаимодействием которого с бромистым аллилом синтезированы соответствующие аллильные производные. Структура полученных соединений исследована методами хромато-масс-спектрометрии и спектроскопии ЯМР 1Н.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

STUDY ON REACTIONS OF 2-AMINO-5-TRIFLUOROMETHYL-1,3,4-THIADIAZOLE IN ALKALINE MEDIUM

It has been found that reactions of 2-amino-5-trifluoromethyl-l,3,4-thiadiazole in alkaline medium result in recyclization product, bis(5-trifluoromethyl-l,3,4-thiadiazol-2-yl)amine, and dimerization product, 2-(2-amino-5-mercapto-6-trifluoro-1,3,4-triaza-2,4-hexadien-1-yl)-5-trifluoromethyl-1,3,4-thiadiazole being formed and by the reaction with allyl bromide corresponding allyl derivatives are synthesized. The structure of synthesized compounds has been examined by gas chromatography-mass spectrometry and 1H NMR spectroscopy.

Текст научной работы на тему «Исследование реакций 2-амино-5-трифторметил-1,3,4-тиадиазола в основной среде»

УДК 547.794.3

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕАКЦИЙ 2-АМИНО-5-ТРИФТОРМЕТИЛ-1,3,4-ТИАДИАЭОЛА В ОСНОВНОЙ СРЕДЕ

Е.С. Ильиных, Д.Г. Ким

Установлено, что в результате реакций 2-амино-5-трифторметил-

1.3.4-тиадиазола в основной среде образуются продукт рециклизации, б«с(5-трифторметил-1гЗ,4-тнадиазол-2-ил)амин, и продукт димеризации, 2-(2-амино-5-меркапто-6-трифтор-1гЗ,4-триаза-2,4-гексадиен-1-ил)-5-трифтор-метил-1гЗ,4-тиадиазол, взаимодействием которого с бромистым аллилом синтезированы соответствующие аллильные производные. Структура полученных соединений исследована методами хромато-масс-спектрометрии и спектроскопии ЯМР 'Н.

Ключевые слова: 2-амино-5-трифторметил-1,3,4-тиадиазол, рециклизация, димеризация, бис(5-трифторметил-1,3,4-тиадиазол-2-ил)амин, 2-(2-амино-5-мер-капто-6-трифтор-1,3,4-триаза-2,4-гексадиен-1-ил)-5-трифторметт-1,3,4-тиа-диазол, 2-(1-аллил-2-амино-5-аллилтио-б-трифтор-1,3,4-триаза-2,4-гексадиен-1-ил)-5-трифтор-метт-1,3,4-тиадиазол, 2-(2-аллиламино-5-аллилтио-6-трифтор-

1.3.4-триаза-2,4-гексадиен-1-ил)-5-трифторметил-1,3,4-тиадиазол, хромато-масс-спектрометрия, спектроскопия ЯМР 'Н.

Введение

Научный интерес к производным 2-амино-1,3,4-тидиазолов вызван рядом полезных практических свойств данных соединений. Сообщается о биологической активности 5-тиенил- [1] и 5-(2,4-дифтор-4-гидроксибифенил)производных [2] N-замещенных 2-амино-1,3,4-тидиазолов, а также бис[\,3,4]тиадиазолов [3] и других соединений данного класса [4-6].

Согласно данным [3-9], тиосемикарбазиды в кислой среде образуют тиадиазольный цикл, а в основной - триазольный. Известно также, что 1,3,4-тиадиазолы под действием аминов [10] или при нагревании [11] превращаются в соответствующие 1,2,4-триазол-З-тионы. Для фторсодержащих аналогов подобные реакции не изучены. В связи с этим целью настоящей работы является исследование превращений 2-амино-5-трифторметил-1,3,4-тиадиазол а (1) в основной среде.

Обсуждение результатов

Известен [7] синтез 2-амино-5-трифторметил-1,3,4-тиадиазола (1) на основе реакции тиосе-микарбазида с трифторуксусной кислотой в присутствии серной кислоты. В настоящей работе соединение 1 получено нами без использования минеральной кислоты взаимодействием тиосе-микарбазида с трехкратным избытком трифторуксусной кислоты.

Ранее в «Письме в Редакцию» [12] нами сообщалось о необычной реакции димеризации соединения 1 под действием изопропилата натрия (/-PrONa), протекающей с раскрытием одного тиадиазольного цикла и образованием 2-(2-амино-5-меркапто-6-трифтор-1,3,4-триаза-2,4-гексадиен-1-ил )-5-трифторметил-1,3,4-тиадиазола (2), на основе которого синтезированы 2-(2-амино-5-(аллил/металлилтио)-6-трифтор-1,3,4-триаза-2,4-гексадиен-1-ил)-5-трифторметил-1,3,4-тиадиа-золы (За, Ь) (рис. 1).

Следует отметить, что в описанной реакции кроме продукта димеризации 2 образуется также бмс(5-трифторметил-1,3,4-тиадиазол-2-ил)амин (4). В его масс-спектре имеется пик молекулярного иона [М]+" с m/z 321, который является максимальным, а также пики ионов [M-F]+ и [CF3]+. Соединение 4 образуется, по-видимому, по ANRORC-механизму [13], который был открыт в семидесятых годах XX века и включает три основные стадии, давшие ему название - Additional of Nucleophile (присоединение нуклеофила) - Ring Opening (раскрытие кольца) - Ring Closure (закрытие кольца).

В продолжение работы нам представилось интересным исследовать возможные превращения соединения 1 в основной среде. Найдено, что кипячение раствора соединения 1 в изопропиловом спирте в присутствии изопропилата калия в течение 10 ч сопровождается расщеплением тиадиа-

зольного цикла и образованием смеси продуктов, среди которых преобладает продукт димериза-ции 2. Его структура подтверждается реакцией с бромистым аллилом и последующим анализом смеси полученных соединений методом хромато-масс-спектрометрии и спектроскопии ЯМР 'Н.

14—N Ш2 к—N 1М-Ы

*~>-Н

s-

й За, b

N-N N—N NH2N—N

1 Ч 2

1. /-РЮК

2

N-N N-N ?т2 N-N

* За +

Ь н CF3 NHR,

CF3

6

5а, b

Рис. 1. Реакции 2-амино-5-трифторметил-1,3,4-тиадиазола в основной среде:

3 a R = Н, b R = Me; 5 a R, = Н, R2 = All, b R, = All, R2 = H

Установлено, что в результате реакции димера 2 с бромистым аллилом образуются полученный нами ранее [12] продукт S-аллилирования (За), а также два изомерных друг другу соединения, содержащие две аллильные группы в структуре и являющиеся продуктами дальнейшего ал-лилирования соединения За (см. рис. 1). Одним из таких соединений, по-видимому, является 2-(2-амино-1 -аллил-5 -аллилтио-6-трифтор-1,3,4-триаза-2,4-гексадиен-1 -ил)-5-трифторметил-1,3,4-тиа диазол (5а). Вторым изомером, вероятно, является 2-(2-аллиламино-5-аллилтио-6-трифтор-

1,3,4-триаза-2,4-гексадиен-1-ил)-5-трифторметил-1,3,4-тиадиазол (5Ь). Кроме димеров За, 5а и 5Ь в смеси в небольших количествах присутствует также 2-аллиламино-5-трифторметил-1,3,4-тиа-диазол (6), идентифицированный по пику молекулярного иона (m/z 209).

Для установления состава и структуры синтезированных нами соединений За, 5а, 5Ь и 6 использовалась, в частности, информация о фрагментации молекул, полученная на основе анализа и интерпретации масс-спектров. Так, в масс-спектрах всех исследуемых соединений присутствуют пики молекулярного иона [М]+', иона [M-F]+, иона [CF3]+, а также пик с m/z 41, соответствующий аллил-катиону. Кроме того, в масс-спектрах соединений За, 5а и 5Ь, содержащих S-аллильный фрагмент, имеется характерный сигнал иона [M-SH]+, что обусловлено образованием катиона пиразиния А:

R,HN R,HN

N-N N* “| •

stVa - F-c~f Л y - V

CF3

3a, Sa, b

CF3 CF3

R,HN RiHN RiHN

N-+Nb^N , N-N ”)-N __ FCVK

-u ^ j v ^ J sr

' CF, CF3

F3C C 3

A

3 a R, = H, R2 = H; 5 a R, = H, R2 = All, b R, = All, R2 = H

В масс-спектрах соединения 6, в котором нет аллилтио-группы, сигнал иона [M-SH]+ отсутствует, но появляются сигналы ионов [M-A11NH]+ и [A11NH]+. Для соединения 5Ь сигнал молекулярного иона имеет небольшую интенсивность (3 %) относительно максимального пика, который

принадлежит иону [М-А11]+, что объясняется, по-видимому, достаточно легким отщеплением ал-лильного фрагмента, сопровождающимся образованием устойчивой гетероциклической системы [ 1,2,4]триазоло[3,2-6] [ 1,3,4]тиадиазолия В:

F-.C

F-.C

-АП

1N •"«* хт

1X3

F,C

N.

+

'N-

■N

Л >

В

По данным хромато-масс-спектрометрии выдерживание раствора соединения 1 в суперос-новной среде (ДМС0-К0Н-Н20) при комнатной температуре с последующим введением в реакционную смесь бромистого аллила приводит к образованию преимущественно двух продуктов -тиадиазолов 5а и 5Ь. Структура соединений 5а и 5Ь подтверждается также данными спектроскопии ЯМР 'Н. В спектре присутствуют характерные сигналы протонов аллильных групп: протоны -СН= проявляются в виде мультиплетов в области 5,80-6,10 м.д., а протоны =СН2 расщепляются на дублеты дублетов и дублеты квинтетов в области 5,00-5,48 м.д. Протоны SCH2-rpynn аллильных фрагментов дают сигналы (дублеты) в области 3,70-3,80 м.д., в то время как сигналы протонов групп NCH2 расположены в более слабом поле (4,90-5,00 м.д.).

Экспериментальная часть

Контроль за составом продуктов реакции осуществляли методом ТСХ на пластинках Silufol UV-254 (2-пропанол-гексан, 3:1), проявление хроматограмм парами иода. Спектры ЯМР ’Н растворов веществ в ДМСО-<#> записаны на спектрометре Bruker DRX-400 (400 МГц), внутренний стандарт ТМС. Масс-спектры сняты на ГХ/МС-ЭВМ фирмы Agilent Technologies, газовый хроматограф 6890N, масс-селективный детектор 5975.

2-Амино-5-трифторметил-1,3,4-тиадиазол (1). Смесь 2 г (22 ммоль) тиосемикарбазида и 5 мл (66 ммоль) трифторуксусной кислоты кипятят 1,5 ч, затем выливают в 20 мл воды и охлаждают льдом. Отфильтровывают образовавшийся осадок, промывают водой и сушат. Выход 80 %, т. пл. 220 °С (т. пл. 218 °С [10]).

2-(2-Амино-1-аллил-5-аллжтио-6-трифтор-1,3,4-триаза-2,4-гексадиен-1-ш)-5-трифтор-метил-

1.3.4-тиадиазол (5а) и 2-(2-аллиламино-5-аллилтио-6-трифтор-1,3,4-триаза-2,4-гексадиен-1 -ил)-5-трифторметил-1,3,4-тиадиазол (5Ь). К раствору 0,112 г (2 ммоль) КОН в 1 мл воды добавляют 5 мл ДМСО и 0,169 г (1 ммоль) соединения 1. Реакционную смесь перемешивают на магнитной мешалке 8 ч, приливают 0,080 мл аллилбромида и перемешивают еще 8 ч, затем выливают в 50 мл воды. Отфильтровывают осадок смеси соединений 5а и 5Ь, промывают водой и сушат.

2-(1 -Аллил-2-амино-5-аллилтио-6-трифтор-1,3,4-триаза-2,4-гексадиен-1 -ил)-5-трифтор-метил-

1.3.4-тиадиазол (5а). Масс-спектр (ЭУ, 70 эВ), m/z (1отн, %): 418 [М]+ (13), 399 [M-F]+ (8), 385 [M-SH]+ (37), 235 (100). Спектр ЯМР 'Н, 5, м.д.: 3,75-3,81 (2Н, д, SCH2); 4,94 (2Н, м, NCH2); 5,14-5,22 (2Н, дд, =СН2); 5,22-5,27 (2Н, два дублета квинтетов, =СН2); 5,86 (1Н, м, -СН=);

6.00 (1Н, м, -СН=); 6,87 (2Н, уш. с, NH2).

2-(2-Аллиламино-5-аллилтио-6-трифтор-1,3,4-триаза-2,4-гексадиен-1 -ил)-5-трифторметил-

1.3.4-тиадиазол (5Ь). Масс-спектр (ЭУ, 70 эВ), m/z (1от„, %): 418 [М]+ (3), 399 [M-F]+ (5), 385 [M-SH]+ (13), 377 [М-А11]+ (100). Спектр ЯМР 'Н, 5, м.д.: 3,75-3,81 (2Н, д, SCH2); 5,04 (2Н, м, СН2); 5,14-5,22 (2Н, дд, =СН2); 5,25-5,31 (2Н, два дублета квинтетов, =СН2); 5,86 (1Н, м, -СН=);

6.00 (1Н, м, -СН=).

Заключение

Установлено, что 2-амино-5-трифторметил-1,3,4-тиадиазол в основной среде претерпевает рециклизацию с образованием бнс(5-трифторметил-1,3,4-тиадиазол-2-ил)амина и димеризацию с образованием 2-(2-амино-5-меркапто-6-трифтор-1,3,4-триаза-2,4-гексадиен-1-ил)-5-трифтор-метил-

1.3.4-тиадиазола, взаимодействием которого с бромистым аллилом синтезированы соответствующие аллильные производные.

Ильиных Е.С., КимД.Г.

Литература

1. Synthesis, cytotoxicity and effects of some 1,2,4-triazole and 1,3,4-thiadiazole derivatives on immunocompetent cells / A.Ts. Mavrova, D. Wesselinova, Y.A. Tsenov, P. Denkova // European Journal of Medicinal Chemistry. - 2009. - Vol. 44. - Issue 1. - P. 63-69.

2. Synthesis of some novel heterocyclic compounds derived from diflunisal hydrazide as potential anti-infective and anti-inflammatory agents / Ç.G. Küçükgüzel, Î. Küçükgüzel, E. Tatar et al. // European Journal of Medicinal Chemistry. - 2007. - Vol. 42. - Issue 7. - P. 893-901.

3. Deohate, P.P. Synthesis, Characterization and Antimicrobial Study of Substituted Bis-[1,3,4]-oxadiazole, Bis-[l,3,4]-thiadiazole and Bis-[l,2,4]-triazole Derivatives / P.P. Deohate, B.N. Berad // Chemlnform. - 2009. - Vol. 40. - Issue 24. - P. 126.

4. 1,3,4-Oxadiazole/Thiadiazole and 1,2,4-Triazole Derivatives of Biphenyl-4-yloxy Acetic Acid: Synthesis and Preliminary Evaluation of Biological Properties / H. Kumar, S.A. Javed, S.A. Khan, M. Amir // Chemlnform. - 2009. - Vol. 40. - Issue 24. - P. 32.

5. Synthesis and anti-HIV Activity of New Chiral 1,2,4-triazoles and 1,3,4-Thiadiazoles / T. Akhtar, S. Hameed, N.A. Al-Masoudi, K.M. Khan // Heteroatom Chemistry. - 2007. - Vol. 18, № 3. - P. 316— 322.

6. Synthesis and Antibacterial Activity of Substituted Thiosemicarbazides and of 1,3,4-Thiadiazole or 1,2,4-Triazole Derivatives / K. Spalinska, H. Foks, A. Kçdzia et al. // Phosphorus, Sulfur, and Silicon. -2006.-Vol. 181, №3.-P. 609-625.

7. 2-Amino-5-trifluoromethyl-l,3,4-thiadiazole and a redetermination of 2-amino-1,3,4-thiadiazole, both at 120 K: chains of edge-fused R22(8) and ИДЮ) rings, and sheets of R.22(8) and R66(20) rings / N. Boechat, S.B. Ferreira, C. Glidewell et al. // Acta Crystallographica Section C62. - 2006. - P. 42-44.

8. Синтез замещенных 1,2,4-триазолов и 1,3,4-тиадиазолов / Т.Р. Овсепян, Э.Р. Диланян, А.П. Ен-гоян, Р.Г. Мелик-Оганджанян // Химия гетероциклических соединений. - 2004. - № 9. - С. 1377— 1381.

9. Kurzer, F. Cyclization of 4-substituted 1-amidinothiosemicarbazides to 1,2,4-triazole and

1,3,4-thiadiazole derivatives / F. Kurzer, J. Canelle // Tetrahedron. - 1963. - Vol. 19. - P. 1603-1610.

10. 1,2,4-Triazoles: synthetic approaches and pharmacological importance (review) / A. Al-Masoudi, Y.A. Al-Soud, N.J. Al-Salihi, N.A. Al-Masoudi // Химия гетероциклических соединений. - 2006. -№ 11.-С. 1605-1634.

11. Synthesis, ring transformations, IR-, NMR and DFT study of heterocycles with two ferrocenyl units / B. Fâbiân, A. Csâmpai, T.Zs. Nagy et al. // Journal of Organometallic Chemistry. - 2009. -Vol. 694. - Issue 23. - P. 3732-3741.

12. Ким, Д.Г. О необычной реакции димеризации 2-амино-5-трифторметил-1,3,4-тиадиазола / Д.Г. Ким, Е.С. Ильиных // Химия гетероциклических соединений. - 2010. - № 9. - С. 1425-1427.

13. Пожарский, А.Ф. Теоретические основы химии гетероциклов / А.Ф. Пожарский. - М.: Химия, 1985.-С. 212-213.

Поступила в редакцию 2 февраля 2011 г.

STUDY ON REACTIONS OF 2-AMINO-5-TRIFLUOROMETHYL-1,3,4-THIADIAZOLE IN ALKALINE MEDIUM

It has been found that reactions of 2-amino-5-trifluoromethyl-l,3,4-thiadiazole in alkaline medium result in recyclization product, ¿>/s(5-trifluoromethyl-l,3,4-thiadiazol-2-yl)amine, and dimerization product, 2-(2-amino-5-mercapto-6-trifluoro-1,3,4-triaza-2,4-hexadien-1 -yl)-5-trifluoromethyl-1,3,4-thia-diazole being formed and by the reaction with allyl bromide corresponding allyl derivatives are synthesized. The structure of synthesized compounds has been examined by gas chromatography-mass spectrometry and 'H NMR spectroscopy.

Keywords: 2-amino-5-trifluoromethyl-l,3,4-thiadiazole, recycling, dimerization, bis(5-trifluoromethyl-

1,3,4-thiadiazol-2-yl)amine, 2-(2-amino-5-mercapto-6-trifluoro-l,3,4-triaza-2,4-hexadien-l-yl)-5-trifluoro-methyl-1,3,4-thiadiazole, 2-(l-allyl-2-amino-5-allylthio-6-trifluoro-l, 3,4-triaza-2,4-hexadien-l-yl)-5-tri-

fluoromethyl-l ,3,4-thiadiazole, 2-(2-allylamino-5-allylthio-6-trifluoro-l,3,4-triaza-2,4-hexadien-l-yl)-5-trifluoromethyl-1,3,4-thiadiazole, gas chromatography-mass spectrometry, 1HNMR spectroscopy.

Il’inykh Elena Sergeevna - Postgraduate Student of Organic Chemistry Subdepartment, Chemistry Department, South Ural State University. 76, Lenin avenue, Chelyabinsk, 454080.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Ильиных Елена Сергеевна - аспирант кафедры органической химии, химический факультет, ГОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет». 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 76.

E-mail: elena.ilinykh@mail.ru

Kim Dmitriy Gymnanovich - Dr. Sc. (Chemistry), Professor, Organic Chemistry Subdepartment, Chemistry Department, South Ural State University. 76, Lenin avenue, Chelyabinsk, 454080.

Ким Дмитрий Гымнанович — доктор химических наук, профессор, кафедра органической химии, химический факультет, ГОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет». 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 76.

E-mail: kim_dg48@mail.ru

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.