CC BY
19
Боровлев И.В.
«К-Ацилирование перимидинов»
Хитич^сии^ шли
К-АЦИЛИРОВАНИЕ ПЕРИМИДИНОВ
И.В. Боровлев
Цель настоящей работы - изучение региоселективности реакции К-ацилиро-вания 4(9)- и 6(7)-ацетилперимидинов, а также исследование ацилирования пери-мидина в условиях реакции Шоттен-Баумана.
Ранее сообщалось о синтезе К-ацетил- и К-бензоилперимидинов 1Ь,с с одинаковым выходом 18 % при действии на перимидин 1а уксусного ангидрида или бензоилхлорида (1). Нам удалось существенно увеличить их выход, проводя реакцию с ацилхлоридами в бензоле в присутствии триэтиламина. В тех же условиях действием тозилхлорида впервые получен К-п-толуолсульфонилперимидин 1А
1а-с
а R=H
Ь R=MeCO (71%), с R=PhCO (77 %), а R=SO2C6H4Me-4 (65 %)
R
^н. Г
^ К О RCOa Me К^К О
Е^К СбНб О
Raoa
За (69 %), Ь (80 % R
СбНб
Ме О 4
Ме ^О 5а (60 %), Ь (57 %
3, 5: а, Я=Ме; Ь, Я=РЬ Как и ожидалось, К-ацилирование 4(9)-ацетилперимидина 2 протекает по Кз-атому с образованием 1,4-диацилпери-мидинов 3а,Ь. В отличие от К-алкили-рования 6(7)-ацетилперимидина 4 (2), его К-ацилирование протекает селективно и приводит к соответствующим 1,6-диацилперимидинам 5а,Ь. Иными словами, 4 реагирует в форме более нуклео-фильного 7-таутомера, образуя термодинамически более устойчивый продукт.
Мы нашли далее, что К-бен-зоилперимидин 1с перегруппировывается в ПФК, образуя в зависимости от температуры 4(9)- 6 или 6(7)-бензоилперимидины 7. Вероятно, перегруппировка протекает по диссоциативному механизму, а низкий выход 6 обусловлен наблюдающейся возгонкой бензойной кислоты из реакционной массы.
V ^ V
~ К-Н О
К'
РРА
РРА
1с
75-80 0С
О' 7 (50
При ацилировании перимидина относительно
малореакционноспособными бензоилхлоридом или этилхлорформиа-том в условиях реакции Шоттен-Баумана (диоксан/вода/Ка2СОз) получены К,К'-диацил-1,8-нафтилендиамины 8а,Ь:
+ 6
120-130 0С
2
34/2003
Вестник Ставропольского государственного университета
1a-
R R R h OHR
2RCOC1 O^N^N^ OH- O^N^N^O
10
RR RR
i cho г x x^
O^N H^O H2SO4
8a,b
Ph N N
R=Ph
R=Ph |
8а Я=РЬ; Ь Я=ОЕ1
Несомненно, реакция протекает через стадии образования катиона К,К'-диацилперимидиния 9, псевдооснования 10, его ациклической формы 11 с последующим гидролизом формильной группы. Разумеется, конкурентная нуклеофильная атака катиона 9 возможна и по карбонильной группе, однако 5-кратный избыток ацилхлорида компенсирует подобные гидролитические процессы. При действии на перимидин п-толуолсульфохлорида в тех же условиях был выделен лишь К-п-толуолсуль-фонилперимидин Ы с выходом 48 %.
При кипячении в 60%-ной ШЗО. К,К'-дибензоил-1,8-нафтилендиамин 8а циклизуется с образованием 2-фенилперимидина 12 (в щелочной среде циклизация сопровождается полным окислением К-аниона 12 (3)). Таким образом, К-бензоилирование перимидина по Шоттен-Бауману с последующей кислотной циклизацией 8а является первым примером рециклизации на К-незамещенном перимидине (о рециклизации 1Я-перимидинов см. обзор (4)).
Особенностью спектров ЯМР Щ К-ацетил- 1Ь, К-бензоилперимидина 1с, а также диацилпроизводных 3а,Ь является смещение сигнала протона в положении 9 в слабое поле за счет дезэкранирующего влияния кислорода К-СОЯ группы. В случае 5а,Ь подобному воздействию под-
вержены также протоны 7-Н. Эта особенность, а также мультиплетность сигналов позволили нам однозначно определить их строение как 1,6-изомеров. Действительно, в спектре, например, 5а наиболее сла-бопольные сигналы 7-Н и 9-Н проявляются как дублеты дублетов с одинаковой мета-константой ССВ (в случае 1,7-изомера сигнал 9-Н должен быть дублетом). В случае N-п-толуолсульфонилперимидина 1d сигнал пери-протона в положении 9 находится в более сильном поле по сравнению с N-ацилперимидинами (ср. с данными
(5)).
Экспериментальная часть
Спектры ЯМР 8Н записаны на приборе Bruker WP-200 с использованием ТМС в качестве внутреннего стандарта. Соотнесение сигналов производилось с помощью метода двойного резонанса. ИК спектры сняты на спектрометре UR-20. Контроль за протеканием реакций и индивидуальностью синтезированных соединений осуществляли на пластинках Silufol UV-254, колоночную хроматографию проводили на AI2O3 4-й степени активности по Брокману.
Общая методика N-ацилирования перимидинов. Смесь 2 ммоль соответствующего перимидина, 2.4 ммоль ацетилхлорида или бензоилхлорида, 4 ммоль триэтиламина и 5 мл бензола перемешивают при кипении в течение 1 часа, фильтруют горячей, осадок на фильтре промывают 3 мл бензола. После упаривания фильтрата получают продукт (часто в виде масла, которое быстро кристаллизуется при растирании с петролейным эфиром).
1-Ацетилперимидин 1Ь. Выход 71 %. Бледно-желтые кристаллы с т. пл. 196197 оС (из бензола). По данным (1), т. пл. 176-178 °С. Найдено, <%: С 74.44; Н 4.97; N 13.40. СвНю^О. Вычислено, %: С 74.27; Н 4.79; N 13.32. Спектр ЯМР 1Н (CDCI3), 5 , м.д., Жц: 2.55 (3Н, с, СН3); 7.12 (1Н, дд, J4-5=7.1, J4-6=1.3, 4-Н); 7.32 (2Н, м, 5-Н и 8-Н); 7.41 (1Н, дд, J6-5=8.3, Жб-4=1.3, 6-Н); 7.43 (1Н, дд, J7-8=8.4, J7-9=1.0, 7-Н); 7.99 (1Н, с, 2-Н); 8.21 (1Н, дд, J9-8=7.9, J9-7=1.0, 9-Н).
9
H2SO4
Г ^ Боровлев И.В.
|р|Ди1 «К-Ацилирование перимидинов»
1-Бензоилперимидин 1с. Выход 77 %. Желтые кристаллы с т. пл. 108-109 оС (из бензола с петр. эфиром). По данным (1) т. пл. 106-107 оС. Спектр ЯМР >Н (СОС1з), 5, м.д., Жц: 7.07 (1Н, дд, Я 5=7.0, 14-6=1.3, 4-Н); 7.29 (2Н, м, 5-Н и 8-Н); 7.39 (1Н, дд, 16-5=8.4, 16-4=1.3, 6-Н); 7.41 (1Н, дд, 17-8=8.4, 17-9=0.9, 7-Н); 7.52 (2Н, м, м-Н С6Н5); 7.59 (1Н, м, п-Н СвНз); 7.73 (1Н, дд, 19-8=7.9, 19-7=0.9, 9-Н); 7.77 (2Н, м, о-Н С6Н5); 7.81 (1Н, с, 2-Н).
1,4-Диацетилперимидин 3а. Выход 69 %. Желто-зеленые кристаллы с т. пл. 139-140 оС (из петролейного эфира). Найдено, %: С 71.24; Н 4.56; К 11.21. С15Н12К2О2. Вычислено, %: С 71.42; Н 4.79; К 11.10. Спектр ЯМР 1Н (С03СК), 5, м.д., Жц: 2.62 (3Н, с, К-СОСН3); 2.77 (3Н, с, 4-СОСН3); 7.07 (1Н, дд, Ж7-8=8.6, /-9=1.1, 7-Н); 7.10 (1Н, д, /-5=9.2, 6-Н); 7.35 (1Н, дд, /-8=8.2, /-7=1.1, 9-Н); 7.57 (1Н, дд, /-9=8.2, /-7=8.6, 8-Н); 7.64 (1Н, д, /-6=9.2, 5-Н); 8.27 (1Н, с, 2-Н).
1-Бензоил-4-ацетилперимидин 3Ь. Выход 80 %. Желто-зеленые кристаллы с т. пл. 156-157 оС (из бензола с петр. эфиром). Найдено, %: С 76.08; Н 4.51; К 8.77. С18Н12К2О. Вычислено, %: С 76.42; Н 4.49; К 8.91. Спектр ЯМР 1Н (С03СК), 5, м.д., Жц: 2.72 (3Н, с, СН3); 7.45 (1Н, д, /-5=8.9, 6-Н); 7.46 (1Н, дд, /-7=8.2, /-9=7.9, 8-Н); 7.53 (1Н, дд, /-8=8.2, /-9=1.2, 7-Н); 7.61 (2Н, м, м-Н С6Н5); 7.63 (1Н, д, /-6=8.9, 5-Н); 7.74 (1Н, м, п-Н СвНз); 7.77 (1Н, дд, /-8=7.9, /-7=1.2, 9-Н); 7.89 (2Н, м, о-Н СвНз); 7.96 (1Н, с, 2-Н).
1,6-Диацетилперимидин 5а. Выход 60 %. Блестящие желто-зеленые кристаллы с т. пл. 192-193 оС (из бензола). Найдено, %: С 71.24; Н 4.56; К 11.21. С15Н12К2О2. Вычислено, %: С 71.42; Н 4.79; К 11.10. Спектр ЯМР 1Н (СОСЬ3), 5, м.д., Жц: 2.62 (3Н, с, К-СОСН3); 2.67 (3Н, с, 6-СОСН3); 7.13 (1Н, д, /-5=7.8, 4-Н); 7.50 (1Н, дд, /-7=8.8, /-9=8.1, 8-Н); 7.93 (1Н, д, /_4=7.8, 5-Н); 8.13 (1Н, с, 2-Н); 8.25 (1Н, дд, /-8=8.1, /-7=0.8, 9-Н); 8.65 (1Н, дд, 8=8.8, /-9=0.8, 7-Н). ИК спектр (вазелиновое масло) V, см1: 1713 (К-СОСН3), 1660 (6-СОСН3), 1647, 1620 (кольцо).
1-Бензоил-6-ацетилперимидин 5Ь.
Выход 57 %. Желто-зеленые кристаллы с т. пл. 141-143 оС (из бензола с петр. эфиром). Найдено, %: С 76.22; Н 4.27; К 8.60. С18Н12К2О. Вычислено, %: С 76.42; Н 4.49; К 8.91. Спектр ЯМР 1Н (С03СК), 5, м.д., Жц: 2.64 (3Н, с, СН3); 7.22 (1Н, дд, /-8=7.2, /-7=1.1, 9-Н); 7.57 (1Н, дд, /-9=7.2, /-7=8.8, 8-Н); 7.61 (3Н, м, 4-Н и м-Н СвНз); 7.74 (1Н, м, п-Н С6Н5); 7.86 (1Н, с, 2-Н); 7.89 (2Н, м, о-Н С6Н5); 8.02 (1Н, д, /-4=8.3, 5-Н); 8.68 (1Н, дд, 17-8=8.8, 17-9=1.1, 7-Н).
Перегруппировка К
бензоилперимидина 1с. а). При перемешивании 0.68 г (2.5 ммоль) 1с в среде ПФК (~7 г) в течение 3 часов при 130-140 °С и последующей хроматографической очистки (А12О3, хлороформ) выделяют 0.14 г (21 %) 4(9)-бензоилперимидина 6. Желтые кристаллы с т. пл. 208-209 оС (из бензола с петролейным эфиром), что отвечает данным (6). ИК спектр (СНСЬ), V, см -1: 3200 (КН). Спектр ЯМР 1Н фМ8О-ё6), 5, м.д., /(Гц): 7.03 (1Н, д, /-8=8.8, 7-Н); 7.07 (1Н, д, 14-5=8.2, 4-Н); 7.25 (1Н, д, 16-5= 7.7, 6-Н); 7.36 (1Н, дд, 15-4=8.2, 15-6=7.7, 5-Н); 7.5-7.7 (5Н, м, СвНз); 7.71 (1Н, д, /-7=8.8, 8-Н); 12.37 (1Н, уш. с, КН...О=).
б). При перемешивании 0.68 г (2.5 ммоль) 1с в среде ПФК (~7 г) в течение 3 часов при 80—85 °С и последующем разделении хроматографическим путем получают 0.03 г (4 %) 4(9)-бензоилперимидина 6 (А12О3, хлороформ, первая фракция) и 0.34 г (50 %) 6(7)-бензоилперимидина 7 (А12О3, хлороформ-спирт 20:1, вторая фракция). Темно-желтые кристаллы с т. пл. 227-229 оС (разл., из бензола), что соответствует данным (6). ИК спектр (СНСЬ), V, см1: 3426 (КН). Спектр ЯМР 1Н (С03СК), 5, м.д., /Гц: 6.48 (1Н, уш. д, /»-5(8)= 8.3, 4(9)-Н); 6.78 (1Н, уш. д, /9(4)-8(5)=7.6, 9(4)-Н); 7.38 (1Н, дд, /8(5)-9(4)=7.6, /8(5)-7(6)=8.8, 8(5)-Н); 7.43 (1Н, д, /5(8)-4(9)=8.3, 5(8)-Н); 7.44 (1Н, с, 2-Н); 7.52 (2Н, м, м-Н СвНз); 7.63 (1Н, м, пН С6Н5); 7.75 (2Н, м, о-Н С6Н5); 8.00 (1Н, уш. д, /(6)-8(5)=8.8, 7(6)-Н).
Примечание: в ходе реакции наблюдалась возгонка кристаллов бензойной кислоты.
34/2003 В
Вестник Ставропольского государственного университета ¡щ ■ ц)
N-п-толуолсульфонилперимидин (N-тозилперимидин) Id. Смесь 0.34 г (2 ммоль) перимидина, 0.46 г (2.4 ммоль) п-толуолсульфохлорида, 0.56 мл (4 ммоль) триэтиламина и 10 мл бензола перемешивают 1 час при комнатной температуре, затем при кипении еще 1.5 часа. Реакционную массу переносят в хроматографическую колонку с небольшим количеством AI2O3, вымывая бензолом первую фракцию бледно-желтого цвета. После упаривания растворителя получают 0.42 г (65 %) N-п-толуолсульфонилперимидина. Желто-зеленые кристаллы с т. пл. 163-164 оС (из этанола). Найдено, %>: С 67.28; H 4.65; N 8.59. C18H14N2O2S. Вычислено, %: С 67.06; H 4.38; N 8.69. Спектр ЯМР 1H (CDCI3), 5, м.д., /(Гц): 2.38 (3H, с, CH3); 7.03 (1H, дд, J4-5=6.2, J4-6=2.2, H-4); 7.13 (1H, т, J8-7=J8-9=8.1, H-8); 7.22-7.28 (4H, м, H-5,6,7,9); 7.32 (2H, д, J3'(5')- 2'(6')=8.5, H-3',5'); 7.84 (2H, д, J2'(6')- 3(5) =8.5, H-2',6'); 8.25 (1H, с, H-2).
Общая методика ацилирования перимидина в условиях реакции Шоттен-Баумана. Смесь 0.34 г (2 ммоль) перимидина, 1 мл (8.5 ммоль) бензоилхлорида или 0.81 мл (8.5 ммоль) этилхлорформиа-та, 2 г Na2CO3, 6 мл диоксана и 2 мл воды перемешивают при комнатной температуре в течение 5 часов, затем при 90-95 оС еще в течение 2 часов. По охлаждении реакционную массу разбавляют вдвое водой, осадок отфильтровывают, промывают водой, сушат.
N.N'-Дибензоил-1,8-диаминонаф-талин 8a. Выход 67 %. Бесцветные кристаллы с т. пл. 310-312 оС (из ДМФА), что отвечает данным (1).
N.N'-Диэтоксикарбонил-1,8-диами-нонафталин 8Ь. Выход 91 %. Бесцветные кристаллы с т. пл. 175-176 оС (из этанола). Найдено, %: C 63.80; H 6.15; N 9.49. C16H18N2O4. Вычислено, %: C 63.57; H 6.00; N 9.27. Спектр ЯМР 1H (CDCI3), 5, м.д., J (Гц): 1.28 (6H, т, J=7.1, CH3CH7); 4.22 (4H,
кв, 1=7.1, СН3СН2); 7.41(2Н, т, 1з(6)-2(7)=1з(6)-4(5)=7.9, Н-3,6); 7.60 (2Н, уш. с, 2КН); 7.70 (4Н, уш. д, 1= 7.9, Н-2,4,5,7).
2-Фенилперимидин 12. Суспензию
0.37.г (1 ммоль) К,К'-дибензоил-1,8-нафтилендиамина в 4 мл 60%-ной Ш8О4 кипятят 1.5 часа. При этом осадок постепенно растворяется, образуя красный раствор. По охлаждении смесь разбавляют вчетверо водой, подщелачивают аммиаком до рН~8-9, осадок отделяют фильтрованием, промывают водой, сушат. После хроматографической очистки (АЬОз, элюент - хлороформ, первая фракция) получают 0.16 г (66 %) 2-фенилперимидина. Оранжевые кристаллы с т. пл. 183-184 оС, что соответствует данным (7, 8). Соединение не дает депрессии температуры плавления с заведомым образцом 12.
ЛИТЕРАТУРА
1. Пожарский А. Ф, Дальниковская В. В., Пожарская С. С., Шейнкман А. К. // ХГС, 1980. -№>10. - С. 1398.
2. Боровлев И. В., Пожарский А. Ф., Королева В. Н //ХГС, 1975. - № 12. - С. 1692.
3. Пожарский А. Ф., Кашпаров И. С. //ХГС, 1970. -№>1.-С. 111.
4. Шейнкман А. К., Пожарский А. Ф., Соколов В. И., Ступникова Т. В. //ДАН, 1976. -Т.226. - С. 1094.
5. Боровлев И. В., Пожарский А. Ф., Филатова Е. А. //ХГС, 2002. -№°9. - С. 1240.
6. Пожарский А. Ф, Боровлев И. В., Каш-паров И. С. //ХГС, 1975. -№ 4. - С. 543.
7. агЫгеЬиШ I. Б. //I. СИет. Бос., 1951. - № 1. -Р. 226.
8. Старшиков Н. М, Пожарский А. Ф. // ХГС, 1980. -№ 1. - С. 96.
Об авторе
Боровлев Иван Васильевич, заведующий кафедрой химии гетероциклических соединений Ставропольского государственного университета, доцент, доктор химических наук. Область научных интересов - химия азотсодержащих гетероциклических соединений. Автор более 80 научных работ.
