N-цианоизомочевины в реакциях с 5-арилфуран-2,3-дионами Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 547.741+547.867.2

Д. Д. Некрасов (д.х.н., проф.), Н. Ю. Лисовенко (к.х.н., доц.), А. С. Обухова (соиск.)

N-цианоизомочевины в реакциях с 5-арилфуран-2,3-дионами

Пермский государственный университет кафедра природных и биологически активных соединений 614990, г. Пермь, 15, тел (342)2396862, e-mail: [email protected]

D. D. Nekrasov, N. Yu. Lisovenko, A. S. Obukhova

N-cyanoisoureas in the reactions with 5-arylphuran-2,3-diones

Perm State University 15, Bukireva Str, 614990, Perm, Russia, ph. (342)2396862, e-mail: [email protected]

Термолизом 5-арилфуран-2,3-дионов в присутствии Ы-циано-Ы'-фенил^ензил^О-фенилизо-мочевин были получены Ы'-(4-оксо-6-арил-4Я-1,3-оксазин-2-ил)-Ы-фенил(бензил)-О-фенилкарбамимидоаты. При рециклизации 5-арилфуран-2,3-дионов под действием Ы-2-аминофенил-Ы-циано-О-фенилизомочеви-ны образуются [2-(2-арил-2-оксоэтилиден)-3-оксо-3,4-дигидрохиноксалин-1-ил]-О-фенил-Ы-цианокарбоксимидоаты.

Ключевые слова: [2-(2-арил-2-оксоэтилиден)-3-оксо-3,4-дигидро-1-хиноксалин-1-ил]-О-фе-нил-Ы-цианокарбоксимидоаты; 5-арилфуран-2,3-дионы; ароилкетены; Ы'-(4-оксо-6-арил-4Я-1,3-оксазин-2-ил)-Ы-фенил(бензил)-О-фенил-карбамимидоаты; рециклизация; Ы-циано-Ы'-фе-нил(бензил)- О -фенилизомочевины; [4+2]цик-лоприсоединение.

Реакция 5-арилфуран-2,3-дионов с Ы-циа-носоединениями очень чувствительна к стери-ческим и электронным факторам заместителей, связанных с цианогруппой в реагенте. Так, например, взаимодействие фенилциана-мида с 5-ариларилфуран-2,3-дионами приводит к рециклизации фуранового цикла с образованием 5-фенацилиден-2-имино-4-оксазоли-донов, а с т^ет-бутилцианамидом — к 6-арил-2-трет-бутиламино-1,3-оксазин-4-онам 1. При взаимодействии Ы-циано-Ы-фенилгидразина с 5-арилфуран-2,3-дионами из реакционной среды выделены 2-имино-3-фенил-6-фенаци-лиден-2,3,5,6-тетрагидро-1,3,4-оксадиазин-5-оны 2. Ы-цианоамидины в данной реакции образуют 2-ариламинометиленамино-6-арил-1,3-оксазин-4-оны 3. Дальнейшее изучение химического поведения 5-арилфуран-2,3-дионов на примере S-метил-N -фенил-Ы-цианоизотио-мочевины показало, что несмотря на наличие в указанном реагенте С=Ы и Са=Ы связей, до-

Дата поступления 12.02.10

N'-(6-aryl-4-oxo-4H-1,3-oxazine-2-yl)-N-phenyl(benzyl)-O-phenylcarbamimidoates were obtained by the thermolisys of 5-aryl-furan-2,3-diones with N-cyano-N'-phenyl(benzyl)-O-phenylisoureas. Recyclization of 5-arylfuran-2,3-diones by the action of N-(2-aminophenyl)-N-cyano-O-phenylisourea affods to N-[2-(2-aryl-2-oxoethilidene)-3-oxo-3,4-dihydroquinoxalin-1-yl]-O-phenyl-N-cyanocarboximidoates.

Key words: aroylketenes; 5-arylfuran-2,3-diones, N-[2-(2-aryl-2-oxoethilidene)-3-oxo-3,4-dihydroquinoxalin-1-yl]-O-phenyl-N-cyanocarboximidoates; N'-(6-aryl-4-oxo-4H-1,3-oxazine-2-yl)-N-phenyl(benzyl)-O-phenylcarbamimidoates; N-cyano-N'-phenyl(benzyl)-O-phenylisoureas; [4+2]cycloaddition; recyclization.

минирующей является реакция [4+2]цикло-присоединения цианогруппы с промежуточно образующимися ароилкетенами с образованием 6-арил-2-[(метилтио)(фениламино)мети-лен]-амино-4Н-1,3-оксазин-4-онов 4 5. Полученные экспериментальные данные подтверждены квантово-химическими расчетами 4' 6 и РСА 6.

Как показали наши исследования, реакция арилфурандионов ^,Ь с Ы-фенил- и Ы-бензил-Ы-циано-О-фенилизомочевинами протекает аналогично указанной выше реакции с Ы-цианоизотиомочевиной. Продуктами реакции являются Ы'-(4-оксо-6-арил-4#-1,3-окса-зин-2-ил)-Ы-фенил(бензил)-О-фенилкарбами-мидоаты 2a-d.

Механизм реакции образования соединений 2а-d включает, по-видимому, термическое декарбонилирование арилфурандионов 1а,Ь с генерированием промежуточных ароилкете-нов А, которые далее вступают в реакцию [4+2]циклоприсоединения по Са=Ы связи реагента.

ОРЬ

1: Н (а), СН3 (Ь).

2: И1=СН3; И2=С6Н5 (а); И1=Н, И2=С6Н5 (Ь); И1=СН3, И2=СН2С6Н5 (с); И1=Н, И2=СН2С6Н5 (а)

Спектральные данные соединений 2a-d (см. экспериментальную часть) хорошо согласуются с характеристиками близких по структуре оксазин-4-онов 4-6. Продуктов циклопри-соединения ароилкетенов по связи С=Ы из реакционной массы не выделено.

При исследовании этой реакции на примере Ы-2-аминофенил-Ы -циано-О-фенилизомо-чевины неожиданно были выделены [2-(2-арил-2-оксоэтилиден)-3-оксо-3,4-дигидро-1-хиноксалин-1-ил]-О-фенил-Ы-цианокарбокси-мидоаты (3а,Ь).

CN

N H2N

р-Я^Н,

О

1а,Ь

Я1=Ы (а), СЫз (Ъ)

NCN

^—ОРЬ

р-Я1СбН4

-Н,О

О

в

NH ^О ,

СбН4^-р

О

РЬ О NCN

з а,Ъ

По-видимому, на первой стадии реакции происходит раскрытие фуранового цикла по связи О1-С2 первичной аминогруппой реагента с промежуточным образованием соответствующих амидов ароилпировиноград-

ных кислот, которые на второй стадии спонтанно циклизуются в конечные продукты 3а,Ь. Аналогичные рециклизации арилфурандионов наблюдались с о-фенилендиамином и виц-гете-роциклическими диаминами 7 ^.Спектральные характеристики соединений 3а,Ь представлены в экспериментальной части и хорошо согласуются с литературными данными 7 8.

Отличие в реакционной способности рассмотренных изомочевин в реакциях с арилфу-рандионами, по-видимому, связано с их структурными особенностями, что приводит к принципиальному изменению механизма реакции и, в конечном счете, иным продуктам 2a-d и 3а,Ь.

Экспериментальная часть

ИК спектры записаны на приборе ФСМ-1201 в вазелиновой пасте. Спектры ЯМР 1Н записаны на приборе Уапап-Мегсигу Р1ш-300 (рабочая частота 300 МГц) в ДМСО-^6, внутренний стандарт — ГМДС. Элементный анализ сделан на автоматическом анализаторе элементного состава LECO СН^-932. Химическую чистоту соединений и протекание реакций контролировали методом ТСХ на пластинах Si1ufo1 иУ-254 в системе гексан : этилацетат= 5 : 1.

№'-(4-оксо-6-п-толил-4И-1,3-оксазин-2-ил)-№-фенил-О-фенилкарбамимидоат (2а)

1.19 г (5 ммоль) Ы-фенил-Ы'-циано-О-фенили-зомочевины и 0.94 г (5 ммоль) фурандиона 1Ь растворяли в 20 мл безводного п-ксилола, кипятили 30 мин, осадок промывали на фильтре диэтиловым эфиром и перекристаллизовывали из смеси ацетон—этанол 2 : 1, 1пл = 209—210 оС, выход: 52%. ИК спектр, V, см-1: 1683 (С=О), 3260 (ЫН). Спектр ЯМР *Н, 8, м.д.: 2.42 с (3Н,СН3), 6.76 с (1Н, СН=), 7.29-7.99 м (14Н, 2С6Н5, С6Н4), 11.12 с (1Н, ЫН). Найдено, %: С 72.60, Н 4.87, N 10.52. С24Н19Ы3О3. Вычислено, %: С 72.53, Н 4.82, N 10.57

N-(4-оксо-6-фенил-4Н-1,3-оксазин-2-ил)-№-фенил-О-фенилкарбамимидоаты (2Ь)

Синтезирован аналогично из 1а и Ы-фенил-Ы'-циано-О-фенилизомочевины. Тпл = 190-191 оС (ацетон-этанол), выход: 63%. ИК спектр, V, см-1: 1666 (С=О), 3387 (ЫН). Спектр ЯМР *Н, 8, м.д. 6.35 с (1Н,СН=), 6.57-7.78 м (15Н, 3С6Н5), 12.20 с (1Н, ЫН). Найдено, %: С 71.97, Н 4.33, Ы 10.90. С23Н17Ы3О3. Вычислено, %: С 72.05, Н 4.47, Ы 10.96

N-(4-оксо-6-п-толил-4Н-1,3-оксазин-2-ил)-№-бензил-О-фенилкарбамимидоат (2с). Синтезирован аналогично из 1Ь и Ы-бензил-Ы'-циано-О-фенилизомочевины. Тпл=195-196 оС, выход 57% (этанол). ИК спектр, V, см-1: 1665(С=О), 3341(ЫН). Спектр ЯМР *Н, 8, м.д.: 2.43 с (3Н, СН3), 4.72 с (2Н, СН2), 6.95 с (1Н, СН=), 7.35-8.01 м (14Н, 2С6Н5, С6Н4), 11.42 с (1Н, ЫН). Найдено, %: С 72.87, Н 5.20, Ы 10.19. С25Н21Ы3О3. Вычислено, %: С 72.98, Н 5.14, Ы 10.21

N-(4-оксо-6-фенил-4Н-1,3-оксазин-2-ил)-№-бензил-О-фенилкарбамимидоат (2d). Синтезирован аналогично из 1а и Ы-бензил-Ы'-циано-О-фенилизомочевины. Тпл = 179-180 оС (этанол), выход 62%. ИК спектр, V, м-1: 1664(С=О), 3276 (ЫН). Спектр ЯМР *Н, 8, м.д.: 4.75 с (2Н, СН2), 6.40 с (1Н, СН=), 7.04-7.69 м (15Н,3С6Н5 ), 10.88 с (1Н, ЫН). Найдено, %: С 72.48, Н 4.65, Ы 10.49. С24Н19Ы3О3. Вычислено, %: С 72.53, Н 4.82, Ы 10.57.

[2-(2-фенил-2-оксоэтилиден)-3-оксо-3,4-дигидрохиноксалин-1-ил]-О-фенил-^-циано-карбоксимидоат (3а). 1.26 г (5 ммоль) Ы-2-аминофенил-Ы -циано-О-фенилизомочевины и 0.9 г (5 ммоль) фурандиона 1а и растворяли в 30 мл диоксана, перемешивали 40 мин при 50-60 оС, выпавший желтый осадок пе-рекристаллизовывали из изопропанола, ^ = 180-181 оС, выход 63 %. ИК спектр, V,

см-1: 1675 (С=О), 1665 (С=О), 2200 (Са^Ы), 3386 (ЫН). Спектр ЯМР *Н, 8, м.д.: 7.05-8.10 (14Н, м, 2РЬ, С6Н4), 6.90 (1Н, с, =СН-), 12.28 (1Н, с, ЫН). Найдено, %: С 70.29, Н 3.80, Ы 13.65. С24Н16Ы4О3 Вычислено, %: С 70.58, Н 3.95, Ы 13.72

[2-(2-п-толил-2-оксоэтилиден)-3-оксо-3,4-дигидрохиноксалин-1-ил]-О-фенил-М-цианокарбоксимидоат(3Ь). Синтезирован аналогично из 1Ь и Ы-2-аминофенил-Ы -циано-О-фенилизомочевины. ТПЛ = 195-197 оС (изоп-ропанол), выход: 75%. ИК спектр, V, см-1: 1670 (С=О), 1660 (С=О), 2195 (Са^Ы), 3380(ЫН). Спектр ЯМР *Н, 8, м.д.: (м.д.): 2.36 (3Н, с, СН3), 7.05-8.10 (13Н, м, РЬ, 2С6Н4), 6.90 (1Н, с, =СН-), 12.28 (1Н, с, ЫН). Найдено, %: С 70.26, Н 4.24, Ы 13.20. С25Н18Ы4О3. Вычислено, %: С 71.08, Н 4.29, Ы 13.26

Литература

1. Андрейчиков Ю. С., Некрасов Д. Д., Закс А. С., Коршенинникова М. И., Колла В. Э., Никулина С. Н. // Хим. фарм. ж.- 1989.- №2.-С. 157.

2. Андрейчиков Ю. С., Некрасов Д. Д. // ЖОрХ.- 1985.- Т.21.- Вып.3.- С. 684.

3. Андрейчиков Ю. С., Некрасов Д. Д., Руденко М. А., Колла В. Э., Трегубов А. Л. // Хим. фарм. ж.- 1991.- №9.- С. 38.

4. Некрасов Д. Д., Шуров С. Н. // ХГС.- 2005.-№ 10.- С. 1490.

5. Андрейчиков Ю. С., Масливец А. Н., Некрасов Д. Д., Шуров С. Н. // Баш. хим. ж.-1996.- Т.3.- № 1-2.- С. 107.

6. Некрасов Д. Д., Шуров С. Н., Стручков Ю. Т. // ХГС.- 2004.- № 12.- 1873.

7. Андрейчиков Ю. С., Некрасов Д. Д., Питири-мова С. Г. // Хим. фарм. ж.- 1989.- № 8.-С. 946.

8. Некрасов Д. Д., Шуров С. Н., Иваненко О. И., Андрейчиков Ю. С. // ЖОрХ.- 1994.- Т.30, вып. 1.- С. 126.