CC BY
14
Н. О. Василькова и др. Исследование триазологексагидрохиназолинов
УДК 547.796.1+547.791.9
ИССЛЕДОВАНИЕ СТРОЕНИЯ И ПУТЕЙ ОБРАЗОВАНИЯ ИЗОМЕРНЫХ ТИЕНИЛЗАМЕЩЕННЫХ ТРИАЗОЛОГЕКСАГИДРОХИНАЗОЛИНОВ МЕТОДАМИ ЯМР-СПЕКТРОСКОПИИ И ХРОМАТО-МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ
Н. О. Василькова, С. В. Брудник, А. П. Кривенько
Василькова Наталья Олеговна, ассистент кафедры органической и биоорганической химии, Институт химии Саратовского национального исследовательского государственного университета имени Н. Г. Чернышевского. E-mail: vasilkovano@mail.ru
Брудник Сергей Витальевич, студент Института химии Саратовского национального исследовательского государственного университета имени Н. Г. Чернышевского. E-mail: sbrud@mail.ru
Кривенько Адель Павловна, профессор кафедры органической и биоорганической химии, Институт химии Саратовского национального исследовательского государственного университета имени Н. Г. Чернышевского, доктор химических наук. E-mail: krivenko@info.sgu.ru
При трехкомпонентной конденсации тиофенкарбальдегида, ци-клогексанона и 3-амино-1,2,4-триазола образуются триазоло-гексагидрохиназолины, изомерные по типу сочленения колец и положению в них двойной связи, строение которых установлено спектрами ЯМР 1Н. С помощью GC-EI-MS -анализа состава реакционной массы при различных температурах установлено, что интермедиатом при образовании конечных продуктов является азометин (вместо возможного а,р-непредельного кетона). Ключевые слова: триазологексагидрохиназолины, трехком-понентный синтез, маршрут реакции, хромато-масс-спектро-метрия, спектры ЯМР
DOI: 10.18500/1816-9775-2017-17-3-263-266
Разработка способов получения, изучение строения, свойств и механизмов образования азолохиназолинов являются актуальными проблемами, решение которых включает открытие новых химических реакций, имеет практическое значение для направленного синтеза, создания новых биологически активных соединений и технических материалов [1, 2].
В этих аспектах объектами пристального внимания химиков-органиков являются триазо-
лохиназолины, позволяющие решать вопросы конкурентного влияния триазольного, пирими-динового, хиназолинового ядер и сочетающие в своей структуре фармакоформные фрагменты.
Среди синтетических подходов к триазо-лохиназолинам широко используются реакции а,Р-непредельных кетонов с аминотриазолами, а в последние годы трехкомпонентная конденсация аминотриазолов, кетонов и ароматических альдегидов, соответствующая принципам «зеленой химии» [3].
Так, при реакции 3-амино-1,2,4-триазола, тиофенкарбальдегида и циклогексанона (кипячение эквимольных соотношений реагентов, 120— 130°С) был получен 9-(тиофен-2-ил)-4,5,6,7,8, 9-гексагидро-1,2,4-триазало[5,1-Ь] хиназолин (1). При замене альдегидной компоненты на 5-ни-тротиофенкарбальдегид и использовании кислотного катализа (СН3СООН, 110°С) возникает смесь четырех триазологексагидрохиназолинов, изомерных по типу сочленения колец и положению в них кратной связи, строение которых установлено спектрами ЯМР 1Н, COSY [4].
В настоящей работе представлены новые данные по изучению направления и маршрута реакции 3-амино-1,2,4-триазол, тиофенкарбальдегид, циклогексанон в условиях кислотного катализа (СН3СООН, 110°С). В выбранных условиях образуется смесь трех изомерных тиенилзамещенных триазологексагидрохиназолинов - 9-(тиофен-2-ил)- 4,5,6,7,8,9-гексагидро-1,2,4-триазоло[5,1-Ь] хиназолина (1), 9-(тиофен-2-ил) 4,6,7,8,8a, 9-гексагидро-1,2,4-триазало [5,1-Ь] хиназолина (2), 5-(тиофен-2-ил)-4,5,5а,6,7,8-гексагидро-1, 2,4-триазало[1,5-а] хиназолина (3).
n—n
V
h
С
nh2
п
vO c h
ch3cooh 110oc
n
с
n
o
+
+
© Василькова Н. О., Брудник С. В., Кривенько А. П., 2017
Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Химия. Биология. Экология. 2017. Т. 17, вып. 3
В спектре ЯМР (Varian-400, DMSO-d6) выделены ключевые сигналы для отнесения изомеров: протонов NH (с, 8.59 м.д.) и Н-9 (с, 5.30 м.д.) для линейного изомера 1; NH (с, 6.45 м.д.), Н-9 (д, 4.47 м.д.), Н-5 (м, 3.97-4.04 м.д.), Н-8а ( м, 2.21-2.24 м.д.) для линейного изомера 2 и NH (с, 6.67 м.д.), Н-5 (д, 4.66 м.д.), Н-9 (м, 3.97-4.04 м.д.), Н-5 а (м, 3.14-3.17 м.д.) для углового изомера 3 при сохранении сигналов протонов триазольного цикла (с, 7.39 м.д.), тиофенового кольца (м, 6.98-7.17 м.д.; м, 7.437.84 м.д.) и алицикла (м, 1.29-2.23 м.д.).
В ИК-спектре присутствуют полосы валентных колебаний связей NH (3276 см-1), C=N (1486 см-1), алицикла (2840-2950 см-1) и С=С (1583 см-1).
С целью установления маршрута реакции проведен GC-EI-MS-анализ состава реакционной смеси через 20, 40, 60 минут после начала реакции (кипячение эквимольного соотношения реагентов в уксусной кислоте, 110°С). Масс-спектр с ионизацией ЭУ (EI) регистрировался на хромато-масс-спектрометре Hewlett-Packard GC HP 5890, Ser.2-MSD HP 5972. Хроматографиче-ская колонка HP-1701 30-м х 0,25 мм х 0,25 мкм (длина х диаметр х толщина слоя неподвижной фазы), растворители (гексан, этиловый спирт). Идентификация компонентов реакционной смеси, отражающихся в виде пиков на хрома-
тограмме, проводилась на основе анализа масс-спектров каждого из них.
Через 20 минут в реакционной смеси присутствуют, кроме исходных соединений 3-амино-1,2,4-триазола ([M]+ m/z 84, 30.404 мин), тиофен-2-карбольдегида ([M]+ m/z 111, 18.420 мин), циклогексанона ([M]+ m/z 98, 13.730 мин), уксусной кислоты ([M]+ m/z 60, 5.420 мин), продукты конденсации альдегида и кетона 2-(2-тиенилметиледен)-циклогексанон (4) ([M]+ m/z 192, 37.362 мин) и альдегида и амина - N-(2-тиенилметилиден)-1,2,4-триазолил-3-амин (5) ([M]+ m/z 177, 40.199 мин).
При более длительном нагревании (анализ через 40 минут) в реакционной смеси наблюдалось сохранение пика а, ß-непредельного кетона 4, исчезновение пика азометина 5, что свидетельствует о том, что именно последний является интермедиатом при формировании триазологексагидрохиназолинов 1-3, которые регистрируются с одинаковыми [M]+ m/z 258 и различными временами удерживания (37.56 мин, 40.591 мин, 41.594 мин).
Согласно хроматографическим данным через 60 минут после начала реакции изменений не происходит.
Масс-спектры каждого пика на хроматограм-ме соответствующие изомерам 1, 2, 3, имеют идентичную картину фрагментации (рисунок).
Th Н
: еСо = а
m/z 258
3 Н
-Th
Н
m/z 258
сг -н/ГГ Th н
LJU ^ ^О ^
^^ (28) /оя\
Tt\ н —|
(28)
Th
m/z=175 m/z=147
Схема фрагментации триазолохиназолинов 1-3
-С2 (24)
m/z=120 m/z=97
Азометин 5 получен нами в чистом виде по-средствам конденсации 3-амино-1,2,4-триазола с тиофенкарбальдегидом (выход 68%) и проведен анализ его масс-спектра, данные которого полностью соответствуют (время удерживания 40.199 мин, [M]+ m/z 177) отнесениям, сделанным при его регистрации в реакционной смеси.
Таким образом, в результате хромато-масс-спектрометрического мониторинга обнаружены интермедиат и продукты реакции (помимо различных побочных веществ)
Исходя из полученных данных с привлечением ранее известных [4,5] можно предложить маршрут изученной реакции, который включает
Н. О. Василькова и др. Исследование трпазологексатдрохпназолпнов
первоначальное образование основания Шиф-фа 5 с последующим присоединением цикло-гексанона, дегидратацию гидроксизамещенной системы А, приводящую к изомеру 3, его пере-
группировку азоло-азидного типа с формированием изомера 2 и изомеризацию последнего в термодинамически более стабильную форму 1 (под действием кислотного катализатора):
N-N
mlz [М]+ 84
Таким образом, хромато-масс-спектромет-рический мониторинг реакции позволил установить схему образования изомерных тиенил-замещенных триазологексагидрохиназолинов через первоначальное образование азометина, а не возможного а,Р-непредельного кетона (2-ти-енилиденциклогексанона).
Список литературы
1. Хажиева И. С., Глухарева Т. В., Ельцов О. С. Синтез и цитотоксическая активность производных 1,2,3-триазола на клеточных культурах глиомы // Хим.-фарм. журн. 2015. Т. 49, № 5. С. 12-15.
2. Акопова О. Б., КовалеваМ. И. Молекулярный дизайн и синтез звездообразных дискотических мезогенов гетероциклической природы // Жидкие кристаллы и их практическое использование. 2014. Т. 14, № 2. С. 21-57.
3. Kidwai M., Chauhan R. Nafion-H®catalyzed efficient one-pot synthesis of triazolo[5,1-b]quinazolinones and triazolo[1,5-a]pyrimidines: A green strategy // J. of Molecular Catalysis A : Chemical. 2013. № 377. Р. 1-6.
4. Василькова Н. О., Аниськов А. А., Кривенько А. П. Особенности трехкомпонентной циклоконденсации
5-нитротиофен-2-карбальдегида, циклогексанона и С-аминотри(тетр)азолов. Образование изомерных триазологексагидрохиназолинов и пути их формирования // Журн. орг. химии. 2015. Т. 51, № 12. С.1799-1802. 5. ВасильковаН. О., БорисоваМ. Ю., ЮрасовН. А., Кривенько А. П. Перегруппировка позиционных изомеров тетразологексагидрохиназолина // Изв. Сарат. унта. Нов. сер. Сер. Химия. Биология. Экология. 2016. Т. 16, вып. 1. С. 5-8.
Investigation of the Structure and Ways of Formation of Isomeric Tyenylsubstituted Triazolohexohydroquinazolines by Methods of NMR Spectroscopy and Chromato-mass-spectromectry
N. O. Vasilkova, S. V. Brudnik, A. P. Kriven'ko
Natalia O. Vasilkova, Saratov State University, 83, Astrakhanskaya Str., Saratov, 410012, Russia, vasilkovano@mail.ru
Sergye V. Brudnik, Saratov State University, 83, Astrakhanskaya Str., Saratov, 410012, Russia, sbrud@mail.ru
Adele P. Kriven'ko, Saratov State University, 83, Astrakhanskaya Str., Saratov, 410012, Russia, krivenko@info.sgu.ru
Химия 265
Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Химия. Биология. Экология. 2017. Т. 17, вып. 3
In the three-component condensation of thiophenecarbaldehyde, cyclohexanone and 3-amino-1,2,4-triazole triazolohexahydro-quinazolines are formed, which are isomeric in the type of the ring junction and the double bond position in them, the structure of which is established by 1H NMR spectra. With the GC-EI-MS-analysis of the composition of the reaction mass at various
temperatures, it has been established that an intermediate in the formation of final products is azomethine (instead of a possible a,p-unsaturated ketone).
Key words: triazolohexahydroquinazolines, three-component synthesis, route of reaction, chromatography-mass spectrometry, NMR spectra.
Образец для цитирования:
Василькова Н. О., Брудник С. В., Кривенько А. П. Исследование строения и путей образования изомерных тиенил-замещенных триазологексагидрохиназолинов методами ямр-спектроскопии и хромато-масс-спектрометрии // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Химия. Биология. Экология. 2017. Т. 17, вып. 3. С. 263-266. DOI: 10.18500/1816-97752017-17-3-263-266.
Cite this article as:
Vasilkova N. O., Brudnik S. V., Krivenko A. P. Investigation of the Structure and Ways of Formation of Isomeric Tyenylsubstituted Triazolohexohydroquinazolines by Methods of NMR Spectroscopy and Chromato-mass-spectromectry. Izv. Saratov Univ. (N.S.), Ser. Chemistry. Biology. Ecology, 2017, vol. 17, iss. 3, pp. 263-266 (in Russian). DOI: 10.18500/1816-9775-2017-17-3-263-266.
