Методы синтеза и химические свойства N-замещённых 3-имино(гидразоно)-3Н-фуран-2-онов Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

/ CHEMICAL sciences

71

CHEMICAL SCIENCES

УДК 547.72

Сюткина Алёна Ивановна

Аспирант кафедры общей и органической химии Пермская государственная фармацевтическая академия, Россия, г. Пермь

Игидов Назим Мусабекович Доктор фармацевтических наук, профессор Профессор кафедры общей и органической химии Пермская государственная фармацевтическая академия, Россия, г. Пермь

DOI: 10.24411/2520-6990-2019-10818 МЕТОДЫ СИНТЕЗА И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА N-ЗАМЕЩЁННЫХ 3-ИМИНО(ГИДРАЗОНО)-3Н-ФУРАН-2-ОНОВ

Siutkina Alena Ivanovna

PhD student of the Department of General and Organic Chemistry Perm State Pharmaceutical Academy, Russia, Perm Igidov Nazim Musabekovich Doctor of Pharmaceutical Sciences, Professor Professor of the Department of General and Organic Chemistry Perm State Pharmaceutical Academy, Russia, Perm

SYNTHESIS METHODS AND CHEMICAL PROPERTIES OF N-SUBSTITUTED 3-IMINO

(HYDRAZONO^^FURAN^-ONES

Аннотация

Статья посвящена обзору известных к настоящему времени методов синтеза N-замещённых 3-имино(гидразоно)-3Н-фуран-2-онов. Исследование данного класса соединений берёт начало в прошлом столетии и продолжается до сих пор. Представляет интерес оценить разные подходы: основанные на уже имеющемся фурановом цикле в каркасе молекулы или соединениях ациклической структуры. Также в статье будет рассмотрена реакционная способность N-замещённых 3-имино(гидразоно)-3Н-фуран-2-онов на основе изученных для них химических реакций.

Abstract

The article is devoted to the review of currently known methods for the synthesis of N-substituted 3-imino(hy-drazono)-3H-furan-2-ones. The study of these compounds dates back to the last century and continues to this day. It is of interest to evaluate different approaches: based on the existing furan cycle in the molecular framework or compounds of an acyclic structure. In addition, the article considers the reactivity of N-substituted 3-imino(hy-drazono)-3H-furan-2-ones based on the chemical reactions studied for them.

Ключевые слова: гетероциклические соединения, производные фурана, 3-имино(гидразоно)фура-ноны, химические свойства фуранонов.

Key words: heterocyclic compounds, furan derivatives, 3-imino(hydrazono)furanones, chemical properties offuranones.

В начале прошлого века были опубликованы сведения о фурановом цикле, содержащем карбонильную и иминофункции во втором и третьем положениях соответственно [1]. Это и послужило началом изучения соединений данной структуры. Сегодня информация об имино- и гидразонопроиз-водных фурана более разнообразна, хотя до сих пор ограничена.

СИНТЕЗ Ж-ЗАМЕЩЁННЫХ 3-

ИМИНО(ГИДРАЗОНО)-3Я-ФУРАН-2-ОНОВ

Получая 3 -имино(гидразоно)-3Я-фуран-2-оны, можно пойти двумя путями: Во-первых, использовать методы, которые позволяют ввести имино- или гидразонофункцию в уже полученный фурановый цикл, во-вторых, создать фурановое

кольцо, в котором в 3 положении будет находиться имино(гидразоно)группа.

Методы на основе уже существующего фура-нового цикла также можно классифицировать в зависимости от точки приложения реагента: реакции, протекающие по активированной метиленовой группе фуранового цикла или по лактонному кар-бонилу.

Методы, основанные на активированной ме-тиленовой группе фуранового цикла

Воздействуя на фуран-2(3Я)-оны солями ди-азония, авторам удалось выделить 3-гидразоно-3Я-фуран-2-оны [1-4] (схема 1). Данный метод позволяет легко варьировать заместители в гидразо-нофункции фуранового цикла.

,r1

____N—NH

Rl4 /гЛ

R = Bu, Ph, 4-MePh, etc.

R1 = Ph, 4-MePh, 4-02NPh, 2-HOPh, 4-ClPh, 4-MeOPh, etc.

Схема 1. Взаимодействие фуран-2(3Н) -онов с солями диазония

Другой подход заключается во взаимодействии с нитрозосоединениями. В результате можно

получить как гидразоно- [2, 3], так и иминопроиз-водные [5] в зависимости от реагента (схема 2).

Ph

PhNO

R О 1

R1N(NO)COMe -►

О ЕЮН

N—NH

Л—#

ЛК

R, R1 = Ph, 4-MePh.

Схема 1. Взаимодействие фуран-2(3Н) -онов с нитрозосоединениями

Методы получения с атакой лактонного кар-бонила фуранового цикла

Благодаря наличию первичной аминогруппы в о-аминофеноле можно получить 3-имино(гидра-зоно)арено[6]фуран-2(ЗЯ) -оны (схема 3). Данная

реакция изучена в том числе и с замещёнными гидразинами [6].

f-Bu

RHN

f-Bu

MeO

H2N НО

X)

MeO

R = Ph, 4-MeOPh, 2-02N-4-Me0Ph, 2,4-(02N)2C6H3, 2,4-Cl2C6H3, 2-CF3Ph, 2-ClPh, etc.

Схема 2. Взаимодействие арено[Ь]фуран-2,3-дионов с о-аминофенолом и гидразинами

Построение фуранового цикла с имино(гидра-зоно)функцией в третьем положении

Построение 3 -имино(гидразоно)фуран-2-оно-вого цикла можно осуществить внутримолекулярной циклизацией соответствующих 2- имино(гид-разоно)карбоновых кислот, содержащих карбонильный заместитель в четвёртом положении от карбоксильной группы, а также таких соединений,

как 2-иминопроизводные эфиров 4-^-2,4-диоксобу-тановых кислот, азин 2-гидроксифенилглиоксале-вой кислоты и др. Реакция может протекать самопроизвольно, при нагревании, в результате катализа, а также под действием водоотнимающего агента, например, уксусного ангидрида [7-9] (схема 4).

ОН

Ас20

О ^N^ , Н R1

/

N

R = f-Bu, Ph, 4-MePh, 4-MeOPh, 4-FPh, 4-ClPh, 4-BrPh etc; R1 = Ph, 4-MePh, 4-MeOPh, 4-FPh, 4-ClPh, 4-BrPh etc.

Схема 3. Внутримолекулярная циклизация производных 2-имино(гидразоно)-4-оксобутановых кислот

/ chemical sciences

73

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА N

ЗАМЕЩЁННЫХ 3-ИМИНО(ГИДРАЗОНО)-3Н-ФУРАН-2-ОНОВ

Имино- и гидразонофураноны имеют в своей структуре несколько реакционных центров. В результате становится возможным протекание различных типов химических реакций: дециклизации, рециклизации, а также реакций с сохранением фу-ранового цикла. В данном обзоре будут освещены реакции взаимодействия с моно- и бинуклеофиль-ными реагентами.

Взаимодействие с мононуклеофильными реагентами

Как правило, при взаимодействии с мононук-леофилами фурановый цикл имино(гидразоно)фу-ранонов раскрывается, то есть происходит реакция дециклизации. В роли типичных мононуклеофиль-ных реагентов выступают вода, спирты и амины. Реакции с ними протекают легко, и в результате образуются кислоты, эфиры [10, 11] и амиды кислот [10-13] соответственно (Схема 5).

N

HNu

О

Nu

О ^N^ , Н R

R, R1 = Ph, 4-MePh, 4-MeOPh, 4-FPh, 4-ClPh, 4-BrPh etc; Nu = OH, OMe, OEt, NHPh etc.

Схема 4. Взаимодействие 3-имино(гидразоно)фуран-2(3Н) онов с мононуклеофилами

SH-нуклеофилы до сих пор мало изучены в отношении имино(гиразоно)производных фурано-нов, в их роли могут выступать тиолы и тиоглико-левая кислота. Однако характер их взаимодействия совпадает с характером ОН- и КН-нуклеофилов, схема которого отражена на схеме 5 [14-17].

Взаимодействие с бинуклеофильными реагентами

Под действием бинуклеофилов фурановый цикл имино(гидразоно)фуранонов преобразуется в новую гетероциклическую систему, то есть происходит реакция рециклизации. При этом продукты

могут быть различными при изменении условий реакций или даже в одинаковых на первый взгляд условиях у разных исследователей.

Реакция с о-фенилендиамином протекает более предсказуемо, однако структура продукта зависит от условий реакции. Таким образом, при проведении реакции в среде уксусной кислоты фурано-вый цикл рециклизуется в пиразольный, в среде толуола - в бензо[й?]пирроло[1,2-а]имидазольный [18] (схема 7).

К = РЬ, 4-МеРЬ;

К1 = 2-НОРЬ, 2-03КРЬ, 3-02КРЬ, 4-02КРЬ.

Схема 7. Взаимодействие 3-гидразонофуран-2(3Н)онов с о-фенилендиамином

Реакции 3-имино-3Н-фуран-2-онов с произ- протекания реакции необходимо наличие катализа-водными цианоуксусной кислоты приводят к пре- тора - триэтиламина [9, 19] (схема 8). образованию фуранового цикла в пиррольный. Для

NR1

<

CN

Et3N

H,N

R2

//

N I

R1

R = t-Bu, Ph, 4-MePh, 4-ClPh, 4-FPh etc.;

R1 = Ph, 2-ClPh, 3-ClPh, 4-BrPh, 2-HOPh, 3-N02Ph, 4-N02Ph etc.; R2 = CN, CONH2, COOEt.

Схема 8. Взаимодействие 3-иминофуран-2(3Н)онов с производными цианоуксусной кислоты

Исследования Ж-замещённых 3-имино(гидра-зоно)фуран-2(3Н) онов продолжаются уже более сотни лет. Однако поле для изучения данной темы до сих пор остаётся достаточно обширным. В литературных источниках можно найти несколько методов получения соединений данной структуры, поэтому исследователь может выбрать наиболее подходящий для себя.

Химические свойства N-замещённых 3-имино(гидразоно)фуран-2(3Н) онов описаны не широко. В основном, это взаимодействие с моно- и бинуклеофилами, при этом значительно преобладают сведения по дециклизации под действием мо-нонуклеофилов. Данные по взаимодействию с другими, нетипичными реагентами до сих пор остаются малоисследованными.

Использованные источники:

1. Гавкус, Д. Н. Азосочетание 5-Я-фуран-2(3Н) -онов и 5-Я-2Н-пиррол-2-онов с солями арил(гета-рил)диазония / Д. Н. Гавкус, О. А. Майорова, М. Ю. Борисов, А. Ю. Егорова. // Журнал органической химии. — 2012. — Т. 48, № 9. — С. 1230-1233.

2. Elkholy, Y.M. Convenient synthesis of some new substituted pyrazolyl-1,3,4-oxadiazoles and pyra-zolyl-1,2,4-triazoles / Y. M. Elkholy, K. A. Ali, A. M. Farag. // Letters in Organic Chemistry. — 2006. — Vol. 3, № 3. — P. 195-200.

3. Elkholy, Y.M. Studies with pyrazol-3-carbox-ylic acid hydrazide: the synthesis of new pyrazolylox-adiazole and pyrazolyltriazole derivatives / Y. M. Elkholy, K. A. Ali, A. M. Farag. // Phosphorus, Sulfur, and Silicon and the Related Elements. — 2006. — №

9. - P. 2037-2049.

4. Mayorova, O. A. 13C and 1H NMR study of azo coupling products from diazonium salts and furan-2-(3H)-ones / O. A. Mayorova, A. Y. Yegorova. // Magnetic Resonance in Chemistry. — 2015. — Vol. 53, №

10. — P. 853-856.

5. Patel, R. N. Study and synthesis of some organic spiro derivatives using Schiff base reaction / R. N. Patel, P. V. Patel, K. R. Desai, K. S. Nimavat, K. V. Vyas. // Heterocyclic Letters. — 2012. — № 3. — P. 327-332.

6. Benzofuran-2-ones as colorants for organic materials: пат. EP1159276. № EP009092941.1; заявл. 02.03.00; опубл. 22.10.03, Bull. 2003/43. 81 p.

7. Пулина, Н. А. Химия иминофуранов. IX. Синтез и циклизация (2Z)-2-{(2Z-2-[2-(3-R-адамантан-1 -ил) -2 -оксоэтилиден] гидразинил }-4-(гет)арил-4-оксобут-2-еновых кислот / Н. А. Пулина, А. С. Кузнецов, А. Е. Рубцов. // Журнал Органической Химии. — 2015. — Т. 51, №7. — С. 986990.

8. Тюнева, А. В. Химия иминофуранов VII. Внутримолекулярная циклизация 2-Ы-арилзаме-щённых производных 2-амино-4-арил-4-оксобут-2-еновых и 2-амино-5,5-диметил-4-оксогекс-2-ено-вых кислот / А. В. Тюнева, Н. М. Игидов, Н. Н. Ко-рягина, А. Ю. Бородин, А. В. Захматов, А. С. Макаров, Ю. С. Токсарова, А. Е. Рубцов. // Журнал Органической Химии. — 2011. — Т. 47, №2. — С. 266272.

9. Харитонова, С. С. Химия иминофуранов VIII. Рециклизация 5-арил-3-арилимино-3H-фуран-2-онов под действием производных цианоуксусной

кислоты / С. С. Харитонова, Н. М. Игидов, А. В. За-хматов, А. Е. Рубцов. // Журнал Органической Химии. — 2013. — Т. 49, №2. — С. 252-261.

10. Пулина, Н. А. Синтез и биологическая активность замещённых 4-арил-2-метиленгидразино-

4-оксобут-2-еновых кислот и их производных / Н. А. Пулина, В. В. Залесов, О. А. Быстрицкая, А. Е. Рубцов, Н. В. Кутковая. // Химико-фармацевтический журнал. — 2009. — Т. 43, № 8. — С. 17-20.

11. Рубцов, А. Е. Химия иминофуранов. I. Де-циклизация N-замещённых 5-арил-3-имино-3Н-фу-ран-2-онов под действием OH- и NH-нуклеофилов / А. Е. Рубцов, В. В. Залесов. // Журнал Органической Химии. — 2007. — Т. 43, № 5. — С. 739-744.

12. Пулина, Н. А. Синтез и анальгетическая активность гетариламидов 4-арил-2-ариламино-4-оксо-2-бутеновых кислот / Н. А. Пулина, Ф. В. Со-бин, В. Ю. Кожухарь, Р. Р. Махмудов, А. Е. Рубцов, Е. А. Наугольных. // Химико-фармацевтический журнал. — 2014. — Т. 48, № 1. — С. 14-17.

13. Siutkina, A. I. Synthesis and Biological Activity of N-Aryl(alkyl)-2-[2-(9H-fluoren-9-ylidene)hy-drazone]-5,5-dimethyl-4oxohexanoic Acids Amides / A. I. Siutkina, N. M. Igidov, M. V. Dmitriev, R. R. Makhmudov, V. V Novikova // Russian Journal of General Chemistry. — 2019. — 89(7). — P. 13881393.

14. Кожухарь В. Ю. Изучение анальгетической активности продуктов взаимодействия 5-арил-3-арилимино-3Н-фуран-2-онов с тиолами / В. Ю. Кожухарь, Н. А. Пулина, А. Е. Рубцов // Фармацевтическая наука и практика: достижения, инновации, перспективы: материалы науч. -практ. Конф. С меж-дунар. уч. — Пермь, ПГФА. — 2015. — №16. — С. 60-62.

15. Кожухарь, В. Ю. Изучение взаимодействия

5-арил-3-арилимино-3Н-фуран-2-онов с тиоспир-тами / В. Ю. Кожухарь, А. Е. Рубцов, Н. А. Пулина // Вестник Перм. гос.фарм. акад. — 2015. — №15. — С. 140-141.

16. Пулина, Н. А. Взаимодействие 5-арил-3-арилимино-3Н-фуран-2-онов с тиоспиртами / Н. А. Пулина, В. Ю. Кожухарь, А. Е. Рубцов // Развитие науки в XXI веке: сб. тез. и статей III междунар. конф. — Харьков, Научно-информационный центр «Знание». — 2015. — С. 107-108.

17. Kuznetsov, A. Synthesis and studying of biological activity of 2-[2-(3-R-adamanthane-1-yl)-2-ox-oethylidenhydrazino] -4-(het) aryl-4-oxobut-2-enoic acids / A. Kuznetsov, N. Pulina, A. Krasnova // 2nd Russian conference on medicinal chemistry MedChem 2015: Book of Abstracts. - Novosibirsk, 2015. - P.257.

18. Майорова, О. А. Взаимодействие 3-арил-гидразоно-3Н-фуран-2-онов с о-фенилендиамином в различных условиях / Майорова О. А., Егорова А. Ю. // Журнал Органической Химии. — 2013. — Т. 49, № 9. — С. 1363-1366.

19. Зыкова, С. С. Синтез и биологическая активность 2-амино-1 -арил-5-(3,3-диметил-2-оксобу-тилиден) -4-оксо-Ы-(тиазол-5-ил) -4,5-дигидро-Ш-пиррол-3-карбоксамидов / Зыкова С. С., Игидов Н. М., Захматов А. В., Киселев М. А., Галембикова А. Р., Хуснутдинов Р. Р., Дунаев П. Д., Бойчук С. В., Чернов И. Н., Родин И. А. / Химико-фармацевтический журнал. — 2018. — Т. 52, № 3. — С. 10-16.