Необычное направление реакции 3-амино-4-(5-хлорметил-1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразана с гидразином Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

DOI: 10.6060/tcct.2017604.5522 УДК: 547.743.2; 547.743.4

НЕОБЫЧНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ РЕАКЦИИ 3-АМИНО-4-(5-ХЛОРМЕТИЛ-1,2,4-ОКСАДИАЗОЛ-

3-ИЛ) ФУРАЗАНА С ГИДРАЗИНОМ

Е.В. Степанова, А.И. Степанов

Елена Владимировна Степанова

Российский государственный гидрометеорологический университет, Малоохтинский просп., 98, г. Санкт-Петербург 195196, Россия Е-mail: stepanoffev@yandex.ru

Андрей Игоревич Степанов *

Специальное конструкторско-технологическое бюро

бург 192076, Россия

Е-mail: stepanoffai@yandex.ru *

"Технолог", Советский просп., 33-А, Санкт-Петер-

В статье рассмотрены пути избирательной реакционной способности 3-амино-4-(5-хлорметил-1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразана по отношению к гидразину. Показано, что в ряду 5-Я-производных 3-амино-4-(5-Я-1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразана реакция с гидразин-гидратом 3-амино-4-(1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразана (Я = Н) приводит к восстановительному раскрытию 1,2,4-оксадиазольного цикла с образованием амидразона 4-аминофуразан-3-карбоновой кислоты, 3-амино-4-(5-трифторметил-1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразан (Я = €¥3) гидролизуется до амидоксима 4-аминофуразан-3-карбоновой кислоты, 3-амино-4-(5-метил-1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразан (Я = СН3) инертен к действию гидразина, а в случае 3-амино-4-(5-хлорметил-1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразана происходит гладкое окисление хлорметильной группы до химически связанной формильной группы. Продукт реакции 3-амино-4-(5-хлорметил-1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразана с гидразином выделен в форме соответствующего гидразонометильного производного - 3-амино-4-(5-гидразонометил-1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразана. Предложен возможный механизм реакции образования гидразонометильной группы при окислении хлорметильной группы в реакции с гидразином. 3-Амино-4-(5-гидразонометил-1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразан вступает в реакции пе-регидразинирования с семикарбазидом и тиосемикарбазидом, однако попытки его гидролиза с целью выделения свободного альдегида оказались неудачными. Так гидролиз гидразонометильного производного в уксусной кислоте в присутствии каталитического количества серной кислоты приводит к осаждению азина - Ы,Ы'-бис(3-(4-аминофуразан-3-ил)-1,2,4-оксадиазол-5-илметилиден)гидразина, продолжительное кипячение в соляной кислоте приводит к восстановлению карбонильной группы по Кижнеру-Вольфу с образованием 3-амино-4-(5-метил-1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразана, а гидролиз в щелочной среде - к раскрытию 1,2,4-оксадиазольного цикла с образованием амидоксима 4-аминофуразан-3-карбоновой кислоты. Синтез 3-амино-4-(5-хлорметил-1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразана осуществлен конденсацией амидоксима 4-аминофуразан-3-карбоновой кислоты с избытком хлорацетилхлорида в толуоле при повышенной температуре. Реакция протекает через образование промежуточного продукта - 3-хлорметиламино-4-(5-хлорметил-1,2,4-ок-садиазол-3-ил)фуразана. Снятие Ы-хлорацетильной группы полученного полупродуктаре-акции осуществлено гидролизом в кислой среде. Синтез целевого продукта допускает од-нореакторное исполнение без необходимости выделения и очистки промежуточных соединений. Полученные соединения охарактеризованы 1Ни 13СЯМР, ИКспектрами и масс-спектрометрическими методами анализа.

Ключевые слова: 1,2,5-оксадиазол, 1,2,4-оксадиазол, фуразан, хлорметил, гидразин

UDC: 547.743.2; 547.743.4

UNUSUAL WAY OF REACTION OF 3-AMINO-4-(5-CHLOROMETHYL-1,2,4-OXADIAZOLE-3-YL)-

FURAZAN WITH HYDRAZINE

E.V. Stepanova, A.I. Stepanov

Elena V. Stepanova

Russian State Hydrometeorological University, Malookhtinsky prosp., 98, Saint-Petersburg, 195196, Russia

Е-mail: stepanoffev@yandex.ru

Andrei I. Stepanov *

Special Design-Technological Bureau "Tekhnolog", Sovetskyi prosp., 33A, Saint Petersburg, 192076, Russia

Е-mail: stepanoffai@yandex.ru *

The results of our study of the pathways of selective reactivity of 3-amino-4-(5-chlorome-thyl-1,2,4-oxadiazole-3-yl)furazan versus 5-unsubstituted or 5-methyl and 5-trifluoromethyl substituted 4-(5R-1,2,4-oxadiazole-3-yl)furazans (R = H, Me, CF3) towards the action of hydrazine are discussed. If the reductive opening of 1,2,4-oxadiazole ring in unsubstituted at the С-5 atom (1,2,4-oxadiazol-3-yl)furazan derivatives under the treatment with hydrazine can be used as a methodfor the preparation of a range of amidrazones of 4-R-furazan-3-carboxylic acid. 3-amino-4-(5-trifluo-romethyl-1,2,4-oxadiazol-3-yl)furazan with hydrazine gives amidoxime of 4-aminofurazan-3-car-boxylic acid. 3-amino-4-(5-methyl-1,2,4-oxadiazol-3-yl) furazan is inert to the action of hydrazine, on the contrary the reaction of 3-amino-4-(5-chloromethyl-1,2,4-oxadiazole-3-yl)furazan with hy-drazine leads to oxidation of chloromethyl group of titled compound to the carbonyl one. In this case the product of reaction of 3-amino-4-(5-chloromethyl-1,2,4-oxadiazole-3-yl)furazan with hy-drazine was isolated in a form of corresponding hydrazonomethyl derivative notably as 3-amino-4-(5-hydrazonomethyl-1,2,4-oxadiazole-3-yl)furazan. A possible reaction mechanism for the formation of hydrazonomethyl group by oxidation reaction of chloromethyl group by hydrazine is proposed. 3-Amino-4-(5-hydrazonomethyl-1,2,4-oxadiazol-3-yl)furazan undergoes a transhydrazi-nation reaction with semicarbazide and thiosemicarbazide. But our attempts to its hydrolysis for the purpose to obtain free aldehyde were unsuccessful. Thus, hydrolysis of hydrazonomethyl derivative in acetic acid in the presence of catalytic amount of sulfuric acid results in azine - N,N'-bis(3-(4-aminofurazan-3-yl)-1,2,4-oxadiazol-5-ylmethylyden)hydrazine - precipitation, long-duration boiling in hydrochloric acid leads to Kishner-Wolff reduction of the carbonyl group to 3-amino-4-(5-methyl-1,2,4-oxadiazol-3-yl)furazan, and hydrolysis in alkaline medium leads to 1,2,4-oxadia-zole ring opening to amidoxime of 4-aminofurazan-3-carboxylic acid. Synthesis of 3-amino-4-(5-chloromethyl-1,2,4-oxadiazole-3-yl)furazan (R = CH2Cl) was carried out by condensation of amidoxime of 4-aminofurazan-3-carboxylic acid with an excess of chloroacetyl chloride in toluene at elevated temperature. The reaction proceeds through formation of intermediate product - 3-chloro-methylamino-4-(5-chloromethyl-1,2,4-oxadiazol-3-yl)furazan. Removing of N-chloroacetyl group in such obtained intermediate was performed by hydrolysis in acidic media. One-pot synthesis without the need for isolation and purification of intermediate is allowed. The structures of obtained compounds were proved by modern methods of physical-chemical analysis (1H, 13C NMR, IR and MS spectroscopy).

Key words: 1,2,5-oxadiazole, 1,2,4-oxadiazole, furazan, chloromethyl, hydrazine Для цитирования:

Степанова Е.В., Степанов А.И. Необычное направление реакции 3-амино-4-(5-хлорметил-1,2,4-оксадиазол-3-

ил)фуразана с гидразином. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 4. С. 26-32. For citation:

Stepanova E.V., Stepanov A.I. Unusual way of reaction of 3-amino-4-(5-chloromethyl-1,2,4-oxadiazole-3-yl)furazan with

hydrazine. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2017. V. 60. N 4. P. 26-32.

ВВЕДЕНИЕ

Ранее нами было показано, что пути избирательной реакционной способности производных

3-амино-4-(1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразана (1) по отношению к действию гидразина определяются отсутствием или наличием 5-Я-заместителя в структуре 1,2,4-оксадиазольного цикла. Так, если обработка незамещенного производного 1а гидразином сопровождается восстановительным раскрытием 1,2,4-оксадиазольного цикла и приводит к образованию амидразона 4-аминофуразан-3-кар-боновой кислоты (2) [1], гидразинолиз трифторме-тильного производного 1Ь приводит к амидоксиму

4-аминофуразан-3-карбоновой кислоты (3) [1, 2] то, напротив, гетероциклическая система 5-ме-тилпроизводного 1с оказалась инертной по отношению к действию гидразина [3] (схема 1).

-N

N.

Y

I-O

R

O--N N-NH2 O \N_(/

NH

1a,b

N2H4, MeOH R = CF,

MeOH 40-45°C 30 min R = H

NH

NH

\\_//

N-OH

nh2 3

NH

Схема 1. Раскрытие 1,2,4-оксадиазольного цикла 3-амино-4-(1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразана (1a) и 3-амино-4-(5-трифтор-метил-1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразана (1b) в реакции с гидразином

Scheme 1. Ring opening reaction of 3-amino-4-(1,2,4-oxadiazole-3-yl)furazan (1a) and 3-amino-4-(5-trifluoromethyl-1,2,4-oxadia-zol-3-yl) furazane (1b) with hydrazine

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

ИК спектры записаны на инфракрасном Фурье-спектрометре ФСМ-1201 (таблетки с KBr). Спектры ЯМР и 13С зарегистрированы на спектрометрах Bruker DRX-400 при 400 и 100 МГц соответственно в ДМСО-de. Химические сдвиги :Н и 13С определены относительно сигнала растворителя (5 2,51 и 39,96 м.д. соответственно). Масс-спектры получены на спектрометре Finnigan MAT INCOS 50 (ЭУ, 70 эВ). Элементный анализ выполнен на элементном анализаторе Perkin Elmer 2400. Температуры плавления измерены на столике Коф-флера. Мониторинг протекания химических реакций и контроль чистоты полученных соединений

проводился на ВЭЖХ хроматографе Shimadzu серии 20 с диодноматричным детектором. Условия анализа: колонка Luna С18(2) 250*4,6 мм 5 ц Phenomenex, США. Подвижная фаза метанол -вода (3:1 об.). Температура термостата и детектора 40 °С. Детектирование осуществлялось на длинах волн 209, 230 и 254 нм. Соединение 3 было синтезировано согласно [3].

3-Амино-4-(5-хлорметил-1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразан (4) и 3-хлорацетиламино-4-(1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразан (5). К 100 мл толуола при интенсивном перемешивании присыпают 28,6 г (0,2 моль) амидоксима 4-аминофуразан-3-карбоно-вой кислоты (3). К полученной суспензии добавляют по каплям в течение 15-20 мин 50 мл (71 г, 0,63 моль) хлорацетилхлорида, поддерживая температуру в реакционной смеси не выше 90-95 °С (внешнее охлаждение на водяной бане). Реакционную массу медленно нагревают до кипения и далее кипятят при интенсивном перемешивании с обратным холодильником около 24 ч до полного перехода в раствор исходного соединения 3 и прекращения выделения хлороводорода. Затем реакционную массу охлаждают до комнатной температуры. Отгоняют растворитель и избыток хлорацетилхлорида в вакууме, к остатку добавляют 50 мл уксусной кислоты, нагревают до кипения и добавляют 50 мл (0,28 моль) воды. Реакционную массу кипятят с обратным холодильником 2 ч, разбавляют 100 мл горячей воды и охлаждают до комнатной температуры. Выпавший осадок отделяют фильтрованием, промывают 100 мл этанола и затем водой. Выход 36,9 г (91%). Белые пластинчатые кристаллы. Тпл = = 108-109 °С (АсОН). !Н ЯМР, 5, м.д.: 6,40 (2H, уш.с., NH2); 5,26 (2H, c. CH2). 13С ЯМР, 5, м.д.: 177,0; 159,8; 155,9; 137,3; 33,98 (СН2). Масс-спектр, m/z, /оТн.: 203 (11) [M(37Cl)]+; 202 (2); 201 (35) [M(35Cl)]+; 146 (30); 144 (100) [M - NO - HCN]+; 108 (14); 79 (12); 77 (33); 69 (37); 68 (14); 58 (95) [CH2N2O] ; 54 (18); 53 (40); 51 (23); 49 (57); 42 (32); 30 (78) [CH2O; NO]+. ИК спектр, v, см-1: 3469; 3013; 2963; 2921; 1629; 1605; 1587; 1551; 1465; 1428; 1388; 1294; 1273; 1145; 1014; 977; 943; 905; 763; 703; 641; 575; 567; 441; 413; 402. Для выделения аналитического образца 3-хлорацетиламино-4-(1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразана (5) отбирают после завершения конденсации соединения 3 с хлора-цетилхлоридом до стадии охлаждения пробу реакционной массы 2-3 мл, отделяют выпавший при

N2H4

2

N

O

охлаждении осадок фильтрованием и перекристал-лизовывают из толуола. Мелкие бежевые иглы. Тпл.= 84-85 °С. 1Н ЯМР, 5, м.д.: 11,43(1H, c., NH); 5,27 (2H, c., CH2); 4,46 (2H, c., CH2). 13С ЯМР, 5, м.д.: 177,1 (C-5); 166,3 (C=O); 159,1; 150,0; 141,5; 42,86; 33,92. Масс-спектр, m/z, /отн.: 279 (2,4) [M(37Cl + 35Cl)]+; 277 (3,7) [M(235Cl)]+; 230 (14); 228 (42); 201 (15) [H2N(C2N2ObCH235Cl]+; 144 (13); 79 (25); 78 (13); 77 (83) [OCCH235Cl)]+; 53 (11); 51 (34); 49 (100) [N35Cl)]+; 42 (43); 30 (64) [CH2O; NO]+. ИК спектр, v, см-1: 3340; 3005; 2950; 1704 (C=O); 1619; 1587; 1555; 1538; 1429; 1404; 1328; 1310; 1302; 1275; 1229; 1153;1014; 970;930;906;869;820; 784; 770; 636; 619; 599; 566; 490.

3-Амино-4-(5-гидразонометил-1,2,4-окса-диазол-3-ил)фуразан (6). В 70 мл метанола растворяют 10 г (0,05 моль) соединения 3. Раствор нагревают до 40 °С и при перемешивании добавляют 6 г (0,115 моль) гидразингидрата. После протекания экзотермической реакции реакционную массу разбавляют 100 мл воды и охлаждают до комнатной температуры. Осадок отделяют фильтрованием, промывают 2^50 мл воды и перекри-сталлизовывают из уксусной кислоты. Выход 8,13 г (83%). Белый аморфный порошок. Тпл.= 231-232 °С. 1Н ЯМР, 5, м.д.: 8,93 (2H, с, NH2); 7,67 (1H, с, CH); 6,39 (2H, с, NH2). 13С ЯМР, 5, м.д.: 174,9; 159,3; 155,9; 137,6; 117,3. Масс-спектр, m/z, /о™.: 196 (1) [M + 1]+; 195 (22) [M]+; 138 (47); 69 (14); 53 (16); 43 (100) [CH=NNH2]+; 42 (30); 30 (26). ИК спектр, v, см-1: 3469; 3367; 1633; 1599; 1553; 1465; 1385; 1367; 1309; 1262; 1151; 970; 928; 900; 862; 829; 769; 738; 575; 444. ESI-MS (pos.) [M + H] вычислено 196,0577, получено 196,0585; [M + Na] вычислено 218,0397, получено 196,0587. Вычислено, %: C 30,77, H 2,58, N 50,24. C5H5N7O2. Найдено, %: C 30,62, H 2,64, N 50,43.

Гидролиз соединения 6 в щелочной среде, образование амидоксима 4-аминофура-зан-3-карбоновой кислоты (3). В 10 мл метанола добавляют 0,8 г (0,02 моль) раствора гидроксида натрия в 5 мл воды и 2 г (0,01 моль) гидразона 6. Реакционную массу перемешивают при 25-30 °С в течение 2 ч. Отгоняют растворители в вакууме, к остатку добавляют 3 мл воды и подкисляют конц. HCl до рН1. Отфильтровывают осадок и перекри-сталлизовывают из воды. Выход 1,8 г (63%). Белые игольчатые кристаллы, Тпл.= 190-191 °С. ИК спектр полученного соединения идентичен ИК спектру амидоксима 3 [4].

Гидролиз соединения 6 в кислой среде, получение ЛЛ-Бис(3-(4-аминофуразан-3-ил)-1,2,4-оксадиазол-5-илметилиден)гидразина (7).

В 10 мл уксусной кислоты растворяют 2,03 г (0,01 моль) соединения 6. К раствору добавляют 0,05 г (1 ммоль) конц. серной кислоты и кипятят с обратным холодильником 2 ч. Охлаждают до комнатной температуры, отфильтровывают осадок и перекри-сталлизовывают из уксусной кислоты. Выход 0,93 г (52%). Светло-бежевый аморфный порошок. Тпл.= = 286-287 °С (с разл.). 1Н ЯМР, 5, м.д.: 1H 8,10 (2H, c, 2CH); 6,51 (4H, c, 2NH2). 13С ЯМР, 5, м.д.: 173,3; 159,9; 155,9; 137,3; 126,4. Масс-спектр, m/z, /отн.: 358(1) [M]+; 328 (0,5) [M - NO]+; 194 (60); 43 (100); 28 (29); 18 (25). ИК спектр, v, см-1: 3454; 3326; 3296; 3216; 1630; 1535; 1519; 1424; 1387; 1373; 1351; 1303; 1236; 1175; 1153; 1006; 969; 810; 578; 561; 467; 418. Вычислено, %: C 33,53, H 1,69, N 46,92. C10H6N12O4. Найдено, %: C 33,67, H 1,95, N 46,75.

Восстановление 3-амино-4-(5-гидразономе-тил-1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразана (6) до 3-амино-4-(5-метил-1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразана (1с). К смеси 10 мл конц. HCl и 2 мл EtOH присыпают 1 г (4,9 ммоль) соединения 6, реакционную массу кипятят с обратным холодильником 8 ч. Охлаждают до -5°С и отделяют выпавший осадок фильтрованием. Выход 0,37 г (46%). Соединение идентично по данным ВЭЖХ, а также по ИК спектру полученному согласно [3] образцу соединения 1с.

3-Л-Ацетиламино-4-(5-гидразонометил-1,2,4-оксадиазол-3-ил)-фуразан (8). К 2 мл (2,16 г, 0,021 моль) уксусного ангидрида последовательно при перемешивании добавляют 1 г (0,005 моль) соединения 6 и 0,05 г (0,001 моль) конц. серной кислоты. Реакция сопровождается заметным экзотермическим эффектом и через 5 мин. наблюдается выпадение осадка. Реакционную массу перемешивают при 45-50 °С 30 мин., охлаждают до 5 °С и отделяют осадок фильтрованием. Перекристаллизо-вывают из метанола. Выход 0,90 г (76%). Белый аморфный порошок. Тпл= 226-227 °С. :Н ЯМР, 5, м.д.: 12,1 (1H, c, NH); 11,2 (2H, c, NH2); 8,08 (1H, с, CH); 2,12 (3H, c, CH3). 13С ЯМР, 5, м.д.: 173,3; 169,8; 159,4; 150,5; 141,7; 126,3; 23,2. Масс-спектр, m/z, /отн.: 237 (12) [M]+; 236 (100) [M - 1]+; 194 (62); 167 (10); 111 (10); 43 (48) [CftCOf. ИК спектр, v, см-1: 3398; 3222; 3166; 3033; 2934; 1698; 1592; 1531; 1369; 1315; 1254; 1158; 1129; 968; 910; 690; 660; 596; 583. Вычислено, %: C 35,45, H 2,97, N 41,34. C7H7N7O3. Найдено, %: C 35,21, H 3,08, N 41,62.

3-Амино-4-(5-(карбамотиоилгидразоно)-метил-1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразан (9). К смеси 20 мл уксусной кислоты и 10 мл конц. соляной кислоты добавляют 1 г (0,005 моль) гидразона 6, 0,6 г (0,0065 моль) тиосемикарбазида. Реакционную массу кипятят при перемешивании с обратным холодильником 8 ч. Разбавляют 50 мл воды и охлаждают до комнатной температуры. Осадок отфильтровывают и перекристаллизовывают из уксусной кислоты. Выход 0,88 г (69%). Светло-бежевый аморфный порошок. Тпл. 286-287°С (с разл.). 1Н ЯМР, 5, м.д.: 12,27 (1H, c, NH); 8,81(1H, c, CH); 8,16 (2H, c, NH2); 6,49 (2H, c, NH2). 13С ЯМР, 5, м.д.: 179,6 (C=S); 173,0; 159,8; 156,0; 137,3; 125,2 (N=CH). Масс-спектр, m/z, /Отн.: 254 (100) [M]+; 199 (32); 194 (45) [M - CNS]+; 164 (26) [M - CNS - NO]+; 154 (19); 138 (29); 116(40); 102 (27) [HNCSNHN=CH]+; 85(26); 60(48) [CNS]+; 53 (26); 42(15). ИК спектр, v, см-1: 3445; 3394; 3320; 3279; 3173; 1633; 1615; 1597; 1511;1469;1428;1355;1275;1176;1127;1061;999; 968; 904; 875; 853; 788; 767; 629; 574; 482; 403. Вычислено, %: C 28,35, H 2,38, N 44,08. C6H6N8O2S. Найдено, %: C 28,52, H 2,84, N 43,87.

3-Амино-4-(5-(карбамоилгидразоно)ме-тил-1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразан (10). К смеси 20 мл уксусной кислоты и 10 мл конц. соляной кислоты добавляют 1 г (0,005 моль) соединения 6, 0,8 г (0,0072 моль) семикарбазида гидрохлорида. Реакционную массу кипятят при перемешивании с обратным холодильником 8 ч. Разбавляют 50 мл воды и охлаждают до комнатной температуры. Осадок отфильтровывают и перекристаллизовывают из уксусной кислоты. Выход 0,8 74 г (62%). Белые мелкие иглы. Тпл. 282-283°С (с разл.). 1Н ЯМР, 5, м.д. 11,33 (1H, c, NH); 7,99 (1H, c, CH); 6,80 (2H, c, NH2) 6,51 (2H, c, NH2). 13С ЯМР, 5, м.д.: 173,2; 159,7 156,0; 155,7; 137,3; 123,0. Масс-спектр, m/z, Z 238(4) [M]+; 195(13); 194(100) [M - CONH2] 138(26); 44(32); 43(37); 42(13). ИК спектр, v, см-1 3488; 3438; 3373; 3287; 3231; 3194; 3103; 3013 2921; 1707; 1639; 1619; 1586; 1439; 1421; 1356 1307; 1192; 1000; 972; 919; 802; 736; 586; 508; 472. Вычислено, %: C 30,26, H 2,54, N 47,05. C6H6N8O3. Найдено, %: C 30,41, H 2,68, N 46,91.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В продолжение исследований в области изучения химических свойств сопряженной с фу-разановым циклом 1,2,4-оксадиазольной гетероциклической системы в настоящей публикации нами приводятся результаты изучения некоторых

отн.

+

особенностей реакционной способности 5-хлорме-тильного аналога соединения 1с - 3-амино-4-(5-хлорметил-1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразана (4) - по отношению к гидразину.

В основу синтеза соединения 4 положена реакция конденсации амидоксима 4-аминофура-зан-3-карбоновой кислоты (3) с избытком хлораце-тилхлорида при использовании толуола в качестве растворителя (схема 2).

В отличие от незамещенного по атому С-5 оксадиазола 1а реакция соединения 4 с гидразином затрагивает только хлорметильную группу, приводя к достаточно редкому в химии галогенметиль-ных соединений [5-8] окислению гидразином хлор-метильной группы до карбонильной группы с образованием соответствующего азометильного производного 6 (схема 3).

i-N N-O

PhCH,

-OH

NH,

CH2Cl NHCOCH2Cl 2

H+

AcOH

NH

-N N-O

^ ^ N^O

NH 4

CH2Cl

'2 4

Схема 2. Получение 3-амино-4-(5-хлорметил-1,2,4-оксадиа-

зол-3-ил)фуразана (4) Scheme 2. Synthetic route to 3-amino-4-(5-chloromethyl-1,2,4-oxadiazole-3-yl)furazan (4)

O

-N

N-

r\

i-PrOH 70-75oC

N

N

r\

H-N \

H

N

H VN

H-N'

■ NH3 H

N.

6

'NH,

NH3

Схема 3. Реакция 3-амино-4-(5-хлорметил-1,2,4-оксадиазол-3-

ил)фуразана (4) с гидразином Scheme 3. Reaction of 3-amino-4-(5-chloromethyl-1,2,4-oxadia-zole-3-yl)furazan (4) with hydrazine

В результате сильного электроноакцептор-ного влияния системы двух оксадиазольных циклов, А-аминогруппа соединения 6 характеризуется значительно сниженной нуклеофильностью. Смещение в спектре ЯМР :Н сигналов атомов водорода аминогруппы соединения 6 в область слабого поля в результате p-п взаимодействия свидетельствует о

ClCH2COCl

N

N

O

N

3

N2H4

4

N

N

N2H4

N

N

значительном проявлении отрицательного мезо-мерного эффекта гетероциклической системы на неподеленную электронную пару КН2-группы. Действительно, соединение 6 даже при длительном кипячении в этаноле в присутствии каталитических количеств уксусной кислоты не вступает в реакцию образования соответствующих азометино-вых производных с бензальдегидом и ацетоном. Проведение реакции конденсации соединения 6 с карбонильными соединениями в присутствии каталитических количеств серной кислоты сопровождается частичным гидролизом азометинового фраг-

N-r

CHO NH2

+ N2H4"H2SO4 "

O'V/NOH NaO

N

'N NH2

N N-N

H2NyN

H2SO4

Ac2O

л-N

NH

NH

MeOH/H2O

NHAc

C=NNH,

Схема 4. Химические свойства гидразона 6 Scheme 4. Chemical properties of hydrazone 6

-n n-^

^ o'ch=nnh. nh 2

\ h+

X

^n n-o

ch2-n=nh

■j^N n-o 4

nh 3

1c

Схема 5. Восстановление 3-амино-4-(5-гидразонометил-1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразана (6) в HCl Scheme 5. Reduction of 3-amino-4-(5-hydrazonomethyl-1,2,4-oxadiazole-3-yl)furazan (6) in HCl

мента. При этом независимо от используемого карбонильного соединения (а также без его добавления) гидролиз приводит к осаждению из реакционной смеси наименее растворимого в среде проведения реакции бис-гидразона (азина) 7. В щелочной среде происходит деструкция молекулы исходного соединения с раскрытием 1,2,4-оксадиазольного цикла с образованием в конечном итоге амидоксима 4- аминофуразан-3-карбоновой кислоты (1). Ацили-рование соединения 6 также затрагивает только аминогруппу при фуразановом цикле (схема 4).

Длительное кипячение раствора соединения 6 в соляной кислоте приводит к весьма необычному варианту протекания реакции восстановления карбонильной группы по Кижнеру-Вольфу и образованию 3 -амино-4-(5 -метил-1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразана (1с) (схема 5).

Наличие химически связанной карбонильной группы в гидразоне 6 подтверждено реакцией перегидразинирования с семикарбазидом и тиосе-микарбазидом (схема 6).

h2n

H

Y

X

r\

N

H+, AcOH

N

O

X

NH2 H NH2

9, 10

Схема 6. Переаминирование гидразона 6 тиосемикарбазидом

и семикарбазидом (X = S (9), O (10)) Scheme 6. Transamination of hydrazone 6 by thiosemicarbazide and semicarbazide (X = S (9), O (10))

ВЫВОДЫ

Проведенные нами эксперименты по изучению избирательной реакционной способности 5-R-производных 3 -амино-4-( 1,2,4-оксадиазол-3 -ил)фу-разана по отношению к действию гидразина указывают на зависимость результата реакции от наличия и характера заместителя в 5-м положении 1,2,4-оксадиазольного цикла.

O

N

N

N

O

7

N

N

6

N

N

H

+

8

6

6

2

n

2

ЛИТЕРАТУРА

1. Степанов А.И., Санников В. С., Дашко, Д.В., Росляков А.Г., Астратьев А.А., Степанова Е.В. Новый способ получения и некоторые химические свойства амидразо-нов 4-Я-фуразан-3-карбоновой кислоты. Хим. гетеро-цикл. соед. 2015. Т. 51. С. 350-360.

2. Андрианов В.Г., Еремеев А.В., Шеремет Ю.В. Перегруппировки 5-трифторметил-1,2,4-оксадиазолов под действием аммиака и аминов. Хим. гетероцикл. соед. 1988. № 6. С.856-857.

REFERENCES

1. Stepanov A.I., Sannikov V.S., Dashko D.V., Roslyakov AG., Astrat'ev A.A., Stepanova E.V. A new preparative method and some chemical properties of 4-R-furazan-3-carboxylic acid amidrazones. Chem. Heterocycl. Comp. 2015. V. 51. P. 350360 (in Russian). DOI: 10.1007/s10593-015-1707-4.

2. Andrianov, V.G., Eremeev, A.V., Sheremet, Y.B. Rearrangements of 5-trifluoromethyl-1,2,4-oxadiazoles by action of ammonia and amines. Chem. Heterocycl. Comp. 1988. V. 24. P.707. DOI: 10.1007/BF00475617.

3. Степанов А.И., Санников В.С., Дашко, Д.В. Астра-тьев А.А. Получение и некоторые химические свойства 3-амино-4-(5-метил-1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразана Изв. СПбГТИ (ТУ). 2014. Т. 52. С. 42-47.

4. Степанов А.И., Санников В.С., Дашко, Д.В. Астра-тьев А.А. Использование амидоксима 4-аминофуразан-3-карбоновой кислоты в органическом синтезе (обзор). Изв. СПбГТИ (ТУ). 2014. Т. 51. С.32-46.

5. Giner-Sorolla A., Bendich A. A Novel Reaction of Substituted Purines and Pyrimidines. J. Org. Chem. 1966. V. 31. P. 4239-4240. DOI: 10.1021/jo01350a507.

6. Hauptmann S., Kluge M., Seidig K.-D., Wilde H. Synthesis of Diazomethyl Ketones without Using Diazome-thane. Angew. Chem. Int. Edn. 1965. V. 4. P. 688-689. DOI: 10.1002/anie.196506882.

7. Шагун Л.Г., Шагун В.А., Ермолюк Л.П., Шапулова Г.И., Воронков М.Г. Неожиданное направление реакции 2-хлор-1-фенилэтан-1,1-дитиола с гидразином. Журн. орг. хим. 2003. Т. 39. № 19. С. 1568-1572.

8. Baciu-Atudosie L., Ghinet A., Belei D., Gautret P., Rigo B., Bicu E. An efficient one-pot reaction for the synthesis of pyrazolones bearing a phenothiazine unit. Tetr. Lett. 2012. V. 53. P. 6127-6131. DOI: 10.1016/j.tetlet.2012.08.152.

3. Stepanov A.I., Sannikov V.S., Dashko D.V., Astrat'ev A.A.

Synthesis and some chemical properties of 3-amino-4-(5-me-thyl-1,2,4-oxadiazole-3-yl)furazan. Isvestiya SPbGTI(TU). 2014. V. 52. P. 42-47 (in Russian).

4. Stepanov A.I., Sannikov V.S., Dashko D.V., Astrat'ev A.A. Amidoxime 4-aminofurazan-3carboxylic acid in organic synthesis (review). Isvestiya SPbGTI(TU). 2014. V. 51. P. 32-46 (in Russian). DOI: 10.15217/issn1998984-9.2014.25.32.

5. Giner-Sorolla A., Bendich A. A Novel Reaction of Substituted Purines and Pyrimidines. J. Org. Chem. 1966. V. 31. P. 4239-4240. DOI: 10.1021/jo01350a507.

6. Hauptmann S., Kluge M., Seidig K.-D., Wilde H. Synthesis of Diazomethyl Ketones without Using Diazome-thane. Angew. Chem. Int. Edn. 1965. V. 4. P. 688-689. DOI: 10.1002/anie.196506882.

7. Shagun L.G., Shagun V.A., Ermolyuk L.P., Shapulova G.I., Voronkov M.G. Unexpected Reaction of 2-Chloro-1-Phe-nylethane-1, 1 -dithiol with Hydrazine A New Route to 4,5-Dihy-dro-1,2,3-thiadiazoles. Russ. J. Org. Chem. 2003. V. 39. N 10. P. 1501-1506 DOI: 10.1023/B:RUJ0.0000010570.89655.28.

8. Baciu-Atudosie L., Ghinet A., Belei D., Gautret P., Rigo B., Bicu E. An efficient one-pot reaction for the synthesis of py-razolones bearing a phenothiazine unit. Tetr. Lett. 2012. V. 53. P. 6127-6131. DOI: 10.1016/j.tetlet.2012.08.152.

Поступила в редакцию 07.11.2016 Принята к опубликованию 28.02.2017

Received 07.11.2016 Accepted 28.02.2017