CC BY
22CHEMICAL SCIENCES
УДК 547.057+547.2/.4+547.7/.8
NEW WAY FOR THE SYNTHESIS OF 1,3-PYRAZOLE DERIVATIVES BY THE REACTION OF 1-ALKYL-2,3-DICHLOROPROPANONES WITH PHENYLHYDRAZINE
Mammadov E.
Doctor of Chemical Sciences, professor of the Department of "Chemical technology, recycling and ecology, " AzTU, Baku, Azerbaijan Huseynova V.
Dissertant, head of the laboratory of the Department "Chemical technology, recycling and ecology" AzTU,
Baku, Azerbaijan
Yusubov F.
Doctor of Technical Sciences, professor, head of the Department of "Chemical technology, recycling and
ecology ", AzTU, Baku, Azerbaijan Ismayilova S.
PhD in Chemistry, docent of the Department of "Chemical technology, recycling and ecology ", AzTU,
Baku, Azerbaijan
НОВЫЙ ПУТЬ СИНТЕЗА 1,3-ПРОИЗВОДНЫХ ПИРАЗОЛА РЕАКЦИЕЙ 1-АЛКИЛ-2,3-ДИХЛОРПРОПАНОНОВ С ФЕНИЛГИДРАЗИНОМ
Маммадов Э.И.
Доктор химических наук, профессор кафедры "Химическая технология, вторичная переработка и
экология " АзТУ, Баку, Азербайджан Гусейнова В.А.
Диссертант, заведующая лабораторией кафедры "Химическая технология, вторичная переработка и экология " АзТУ, Баку, Азербайджан
Юсубов Ф.В.
Доктор технических наук, профессор, заведующей кафедры «Химическая технология, вторичная
переработка и экология» АзТУ, Баку, Азербайджан
Исмайлова С.Г.
Кандидат химических наук, доцент кафедры «Химическая технология, вторичная переработка и
экология» АзТУ, Баку, Азербайджан https://doi.org/10.5281/zenodo.6992166
Absract
The reaction of carboxylic acid chlorides with ethylene in the presence of an AlCb catalyst at a temperature of -10 ^ -15°С in a dichloroethane medium, 1-alkyl-2-propen-1-ones were synthesized, which were converted by chlorination in a CCl4 medium at a temperature of 0 ^ -5°С to the corresponding 1-alkyl-2,3-dichloro-1-propanones. The resulting dichloroketones are thermally stable compounds and are identified by distillation under vacuum. 1-Alkyl-2,3-dichIoro-1-propanones with phenylhydrazine in toluene form 1-phenyl-3-alkylpyrazoles. The most probable mechanism for the formation of the pyrazole ring is proposed. The structure of the obtained pyrazoles was confirmed by the data of IR and NMR1H spectra and the determination of physicochemical constants. Thus, a preparative method for the synthesis of 1-phenyl-3-alkylpyrazoles was developed for the first time.
Аннотация
Реакцией хлорангидридов карбоновых кислот с этиленом в присутствии катализатора AlCl3 при температуре -10 ^ -15°С в среде дихлорэтана синтезированы 1-алкил-2-пропен-1-оны, которые хлорированием в среде CCl4 при температуре 0 ^ -5°С были превращены в соответствующие 1-алкил-2,3-дихлор-1-пропа-ноны. Полученные дихлоркетоны с фенилгидразином в толуоле образуют 1-фенил-3-алкилпиразолы. Строение полученных пиразолов подтверждены данными ИК и ЯМР1Н спектров и определением физико-химических констант.
Keywords: carboxylic acid chlorides; electrophilic addition reaction; chlorination of a,p-unsaturated ketones; 1 -alkyl-2-propen-1-ones; 1 -alkyl-2,3-dichloro-1-propanones; 1 -phenyl-3 -alkylpyrazoles.
Ключевые слова: реакция электрофильного присоединения; хлорирование оф-ненасыщенных кето-нов; 1-алкил-2,3-дихлор-1-пропаноны; 1-фенил-3-алкилпиразолы.
Введение. Полихлоркетоны, содержащие активные функциональные группы, такие как атомы хлора и карбонильная группа являются важными и перспективными соединениями для синтеза большого числа полифункциональных соединений, в том числе, для построения пяти- и шестичленных гетероциклов с одним или двумя гетероатомами [16]. Возможным путем синтеза полигалогенкетонов является реакция электрофильного присоединения хлорангидридов карбоновых кислот с ненасыщенными углеводородами и их галогенпроизводными в присутствии катализаторов типа кислот Льюиса (реакция Кондакова-Крапивина) [1,5-8]. Использование в этих реакциях хлорангидридов галогенза-мещенных карбоновых кислот увеличивает функциональность полученных галогенкетонов [5,9-11].
Реакция р-хлорвинилкетонов с гидразином, ал-кил- и арилгидразинами известна как способ получения 3-алкилпиразолов и 1-арил(алкил)пиразолов, представителей важнейшего класса соединений, широко используемых в качестве полупродуктов для создания красителей, материалов для оптоэлек-троники, пестицидов, медицинских препаратов и др. [12-16]. Поэтому поиск новых реакционноспо-собных насыщенных и ненасыщенных галогенке-тонов для построения пиразольного цикла представляет, как научный, так и практический интерес.
Целью настоящей работы является синтез 1-фенил-3-алкилпиразолов путем взаимодействия 1-алкил-2,3-дихлор-1-пропанонов с фенилгидрази-ном.
Характеристики
Экспериментальная часть
ИК спектры сняты на спектрометре HR-20 в виде тонкого слоя, а спектры ЯМР:Н на приборе «Bruker AM-360» (360МГц), внутренний стандарт -ГМДС или ТМС.
Исходные хлорангидриды карбоновых кислот 1в-д были получены взаимодействием соответствующих карбоновых кислот с трёххлористым фосфором или хлористым тионилом по методике [17].
1-Алкил-2-пропен-1-оны 11б-д были синтезированы по методике [10], а метилвинилкетон (На) использован как продажный препарат с маркой "х.ч.".
1. Получение 3,4-дихлор-2-бутанона (IIIa). 7
г (0,1 моль) свежеперегнанного 3-бутен-2-она (IIa) и 20 мл CCl4 помещали в хлоратор и охлаждали до температуры 0 ^ -5°С. Через хлоратор пропускали слабый ток хлора, полученный взаимодействием концентрированной соляной кислоты с KMnO4. Обычно в конце реакции поглощение хлора резко уменьшается и появляется желтая окраска. Реакционную массу быстро обрабатывали 10%-ным раствором гипосульфата натрия, промывали водой и высушивали над безводным Na2SO4. Растворители удаляли водоструйным насосом, а остаток перегоняли под вакуумом. Некоторые характеристики и выход 3,4-дихлор-2-бутанона (IIIa) приведены в таблице 1.
По вышеуказанному методу получены 1,2-ди-хлор-3-пентанон (Шб), 1,2-дихлор-3-гексанон (Шв), 4-метил-1,2-дихлор-3-пентанон(Шг) и 1,2-дихлор-3-гептанон (Щд), характеристики и выходы которых приведены в таблице 1.
Таблица 1
лнений IIIa-д, IVa-д
Соединение R Т 0С Т кип, С (мм рт.ст) п20 d Г Выход, %
*IIIa Me 46-48(10) 1.4625 1.2921 95
III6 Et 64-66 (10) 1.4610 1.2262 96
IIIb Pr 76-78 (8) 1.4601 1.1771 92
IIIr i-Pr 73-74(7) 1.4585 1.1712 94
шд Bu 94-96 (10) 1.4570 1.1337 91
IVa Me 126-128(10) 1.5755 1.0971 62
IV6 Et 133-135(10) 1.5745 1.0612 64
IVb Pr 128-130(5) 1.5705 1.0542 65
IVr i-Pr 126-128(5) 1.5695 1.0422 66
ГУд Bu 137-139(5) 1.5670 1.0353 63
*Литературные данные [18]: Ткип=57(14); И0 =1.4628;
Элементный анализ дихлоркетонов Ша,б,д показаны в таблице 2.
2.Синтез 1-фенил-3-метилпиразола (IVa). К раствору 17.3 г (0.1моль) фенилгидразина в 50 мл толуола при комнатной температуре и перемешивании прибавляли 7.1 г (0.05 моль) 3,4-дихлор-2-бу-танона (Ша) растворенного в 10 мл толуола, нагревали при температуре 85-90°С в течение 5-6 часов, охлаждали, промывали водой, смешивали с эфирными вытяжками (2х50мл) и сушат над безводным
d 18 = 1.2930
Na2SO4. Растворители отгоняли, а остаток перегоняли в вакууме в токе азота и получили пиразол ^а (таблица 1).
По методу синтеза IVa получены 1-фенил-3-этилпиразол (^б), 1-фенил-3-пропилпиразол (IVв), 1-фенил-3-изопропилпиразол (IVг) и 1-фе-нил-3-бутилпиразол (IVд), некоторые характеристики и выходы которых приведены в таблице 1.
Данные элементного анализа пиразолов IVa,б,д показаны в таблице 2.
Таблица 2
Элементный анализ соединений Ша,б,д, IVa,6^_
Соединение Брутто -формула C, % Н, % Cl, % N, %
Найд. Выч. Найд. Выч. Найд. Выч. Найд. Выч.
IIIa C4H6Cl2O 34.01 34.04 4.22 4.26 50.29 50.35 - -
III6 C6H10Q2O 42.55 42.60 5.96 5.92 42.08 42.011 - -
Шд C7H12Q2O 45.94 45.90 6.51 6.56 38.86 38.80 - -
IVa C10H10N2 75.89 75.95 6.38 6.33 - - 17.68 17.72
IV6 C12H14N2 77.38 77.42 7.55 7.53 - - 15.01 15.05
IVд C13H16N2 78.06 78.00 7.96 8.01 - - 13.94 14.00
Результаты и их обсуждение. Взаимодействие гидразина и его производных с а,Р-ненасы-щенными кетонами приводят к получению производных пиразолина, а с р-хлорвинилкетонами образуются пиразольные соединения [3-5,19-24]. В этих реакциях использование а,Р-ненасыщенных кето-нов более приемлемым, так как они по сравнению с Р-хлорвинилкетонами синтезируются доступными методами [25].
Нами для синтеза производных пиразола, как исходные соединения, были использованы 1 -алкил-2-пропен-1-оны (Па-д), полученные электрофиль-ным присоединением хлорангидридов карбоновых кислот (1б-д) к этилену в присутствии AlCl3 при температуре
-10^-15°С в среде дихлорэтана или хлористого метилена (схема 1) [10], а также продажный 3-бу-тен-2-он (IIa).
Схема 1.
R= Et(6); Pr(B); i-Pr(r); Bu(д).
Ненасыщенные кетоны Ш-д хлорированием в среде CQ4 при температуре -5°С превращены в соответствующие 1-алкил -2,3-дихлор-1-пропаноны (Шa-д, схема 2) [6,10].
Схема 2.
R=Me(a); Et(6); Pr(B); /-Pr(r); Bu(д)
Cинтезированные дихлоркетоны Ша-д явля- объяснить относительной устойчивостью промежу-ются весьма термически устойчивыми соединени- точного соединения-энола, стабилизированного за ями и идентифицируются перегонкой под вакуу- счет р,л-эффекта атома хлора, находящего у а-угле-мом. Стабильность дихлоркетонов П^-д можно родного атома (схема 3).
Схема 3.
R - С — сн - СН2 С1 «-►
,-II
С1: © !
R - С — Cll-Cl bCI 10
о
:С1:
■+.R-C = C-CH2C1 о-н
Дихлоркетоны Ша-д с фенилгидразином в толуоле при нагревании образуют соответствующие 1-фенил-3-алкилпиразолы (IVa-д, схема 2).
Строение пиразолов IVa-д подтверждены данными ИК, ЯМР:Н спектров и элементным анализом.
Norwegian Journal of development of the International Science No 90/2022 В ИК спектрах пиразолов IVa-д обнаружены Н), а протоны бензольного кольца появляются в
следующие характерные для пиразольного кольца полосы поглощения (см-1): 3040-3080 (усн ); 15501560 (ус=с,с=^); 820-830 (5сн), а валентные колебания двойных связей бензольного кольца появляются в области 1500-1600 см-1.
ЯМР1Н спектры пиразолов ^а,б,д содержат сигналы протонов пиразольного кольца в областях (5, м.д.): 6.10-6.14 (1Н, д, С4-Н); 6.8-7.0 (1Н, с, С5-
виде мультиплетов в области 7.2-7.5 м.д.
Элементный анализ пиразолов ^а,б,д (таблица 2) показывает, что в этих соединениях отсутствует атом хлора.
Основываясь на литературные данные [21] и, по нашему мнению, образование пиразольного цикла начинается с получением промежуточного гидразона дихлоркетонов Ша-д, которые в дальнейшем гетероциклизируется в производные пиразола (схема 4).
Схема 4.
Таким образом, впервые разработан метод синтеза 1-фенил-3-алкилпиразолов взаимодействием 1-алкил-2,3-дихлор-1-пропанонов с фенил-гидразином.
Список литературы:
1. Боженков Г.В., Левковская Г.Г., Ларина Л.И., Ушаков П.Е., Долгушин Г.В., Мирскова А.Н. Синтез, строение и свойства 1,2-дихлорви-нилалкилкетонов. ЖОрХ, 2004, Т.40, Вып.11, с.1632-1640.
2. Боженков Г.В., Фролов Ю.Л., Торяшинова Д.С., Левковская Г.Г., Мирскова А.Н. Строение и свойства 2,2-дибромвинилтрифторметилкетона. ЖОрХ, 2003, Т.39, Вып.12, с.857-863.
3. Петкевич С.К., Поткин В.И., Кабердин Р.В. Синтез 3 -арил-5 -дихлорметил-М-карбамоилпиразо-лов на основе 1-арил-3,4,4-трихлор-3-бутен-1-онов. ЖОрХ, 2006, Т.42, Вып.10, с.1496-1499.
4. Левковская Г.Г., Боженков Г.В., Ларина Л.И., Мирскова А.Н. Новый путь получения и свойства 3-алкил-, хлоралкил-, перфторалкил-, арил-1-метил-5-Н(Вг)(С1)пиразолов из хлор(бром)винил-кетонов и ^^диметилгидразина. ЖОрХ, 2002, Т.38, Вып.10, с.1554-1559.
5. Боженков Г.В., Савосик В.А., Рудякова Е.В., Хань Ха Куок, Албанов А.И., Клыба Л.В., Мирскова А.Н., Левковская Г.Г. Необычная реакция хлорацетилхлорида с 1,2-дихлорэтиленом. Синтез и свойства 2-хлорвинилдихлорметилкетона. ЖОрХ, 2008, Т.44, Вып.12, с.1772-1777.
6. Исмаилов А.Г., Мамедов Э.И. Синтез моно- и полигалоидциклоалкилвинил- и этилкето-нов. Ученые записки БГУ, Сер. хим. наук, 1973, №3, с.61-65.
7. Mammadov E., Mammadov A., Huseynova V., Zaidova Q., Gasimova F. Temperature Dependence of the Reaction of Elektrophilic Addition of Acyl Chlorides to Allyl Chloride. 6th International Conferencе: Thermophysical and Mechanical Properties of Advanced Materials (Thermam 2019), izmir, Turkey, 22-24 september 2019, pp. 54-55.
8. Ибрагимов И.И., Мамедов Э.И., Исмайлов А.Т., Алиев А.Г., Мехтиева Ш.З., Джафаров В.Г., Беляева В.И. Химия систем аллильного типа. II. Ацилирование 3-бром- и 2-метил-1-пропенов. ЖОрХ, 1990, Т.26, Вып.8, с.1648-1654.
9. Guseinova V.A., Zaidova Q.A., Mammadov E.i. Reaction of chloroanhydrides of cycloalkanecarboxiliс acids with some allylic chlorides. Chemical Problems, 2021, №3 (19), pp.179185.
10. Гусейнова В.А., Маммадов Э.И., Касимова Ф.А. Синтез и хлорирование циклоалкилвинилкетонов. Ученые записки АзТУ, 2019, №2, с.111-114.
11. Боженков Г.В., Савосик В.А, Клыба Л.В., Жанчипова Е.Р., Мирскова А.Н., Левковская Г.Г. 1-Алкилпиразолы и 1-алкил-5-хлорпиразолы из галогенвинилкетонов и 1,1-диалкилгидразинов. ЖОрХ, 2008, Т.44, Вып.8, с.1207-1212.
12. Ancari A., Ali A., Asif M. Biologically pyrazole derivatives. New-Chem., 2017, V.41, p. 16-41.
13. Грапов А.Ф. Новые инсектициды и акарициды. Усп. химии, 1999, Т.68 (8), с.773-784.
14. Ткаченко П.В., Ткаченко Е.В., Журавель И.А., Казмирчук В.В., Дербискова У.Б. Синтез и противомикробная активность 3 -арилсульфо-нилпроизводных 5-аминопиразолов. Вестник КазНМУ, 2017, №2, с.307-311.
15. Паперная Л.К., Шатрова А.А., Левковская Г.Г. Синтез и компьютерное прогнозирование биологической активности O,S-, S,S-, O,Se-, Se,Se- аце-талей пиразольного ряда. Вестник ИрГТУ, 2013, №8 (79), с.152-158.
16. Котямкина А.И., Жабинский В.Н., Хрипач В.А. Реакция 1,3-диполярного циклоприсоедине-ния нитрилоксидов в синтезе природных соединений и их аналогов. Усп. химии, 2001, Т.70 (8), с.730-743.
17. Бюлер К., Пирсон Д. Органические синтезы. 1973, М., Мир, II часть, с.348-351.
18. Свойства органических соединений. Справочник / Под ред. А.А.Потехина. Л.: Химия,1984, с.162.
19. Кочетков Н.К. Химия р-хлорвинилкето-нов. Усп. химии, 1955, Т.24, Вып.1, с.32-51
20. Мещеряков А.П. О реакционной способности а^-непредельных кетонов и ß-галоидкетонов в реакции Кижнера. ЖОХ, 1958, Т.28, Вып.5, с.2588-2591.
21. Боженков Г.В., Савосик В.А., Ларина Л.И., Клыба Л.В., Жанчипова Е.Р., Мирскова А.Н., Левковская Г.Г. Особенности реакций 2-хлор- и 2,2-ди-хлор(бром)винилкетонов с алкил- и арилгидрази-нами. ЖОрХ, 2008, Т.44, Вып.7, с.1024-1033.
22. Петкевич С.К., Поткин В.И., Кабердин Р.В. Синтез замещенных изоксазолов и пиразолов на основе 1-арил-3,4,4-трихлор-3-бутен-1-онов. ЖОрХ, 2004, Т.40, Вып.8, с.1194-1197.
23. Гаджилы Р.А., Дикусар Е.А., Алиев А.Г., Караева А.Р., Нагиева Ш.Ф., Поткин В.И. Синтез и свойства 3-алкил(арил)-5-(диметиламинометил)пи-разолов. ЖОрХ, 2015, Т.51, Вып.5, с.547-550.
24. Karayeva A.R. Synthesis and conversion of pyrazole derivatives. Chemical Problems, 2019, №4, pp.584-590.
25. Общая органическая химия / Под ред. Д.Бартона и В.Д.Оллиса. М., Химия, 1982, Т.2, с.643-650.
