О-циклизация галогензамещенных 1,5и оксо-1,5-дикетонов Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

Н. В. Пчелинцева и др. О-циклизация галогензамещенных 1,5- и оксо-1,5-дикетонов

ХИМИЯ

УДК 547.442+547.822.1

О-ЦИКЛИЗАЦИЯ ГАЛОГЕНЗАМЕЩЕННЫХ 1,5- И ОКСО-1,5-ДИКЕТОНОВ

Н. В. Пчелинцева, О. В. Федотова, Л. И. Маркова, Д. Н. Кумаргалиева, Д. Д. Аверченкова

Саратовский государственный университет E-mail: [email protected]

Выявлены особенности О-циклизации ненасыщенных и насыщенных галогензамещен-ных 1,5-дикетонов ациклического и полуциклического рядов в условиях кислотного и основного катализа с образованием замещенных (гидро)фуранов, в том числе спира-нового ряда.

Ключевые слова: 2-пентен-1,5-дионы, пентан-1,5-дионы, оксо-1,5-дикетоны, ароил(хлор)-фураны, спиродигидрофуран, О-циклизация.

O-cyclization of Halogen-substituted 1,5- and Oxo-1,5-diketones

N. V. Pchelintseva, O. V. Fedotova, L. I. Markova, D. N. Kumargalieva, D. D. Averchenkova

The peculiarities of O-cyclization of halogen-substituted saturated and unsaturated 1,5-diketones under acid or basic catalysis into substituted (hydro)furans, including their spiran series, have been discovered.

Key words: 2-penten-1,5-diones, pentan-1,5-diones, oxo-1,5-diketones, aroyl(chloro)furans spirodihydrofuran, O-cyclization.

Одним из важнейших направлений превращений галогензамещенных непредельных 1,5-дикетонов, их насыщенных и конденсированных аналогов является их гетероциклизация, приводящая к галогензамещенным гетероциклическим соединениям, синтез которых прямым галогенированием не всегда реализуется.

Ранее нами было показано, что 1,3,5-триарил-2,4-дихлор-2-пентен-1,5-дионы 1а-в при кипячении в уксусной кислоте количественно превращаются в 2-ароил-3,5-диарил-4-хлорфураны 2а-в [1,2], среди которых обнаружены вещества, обладающие фунгицид-ной активностью [3,4]. Введение 4-метоксифенильного заместителя в положение 3 2-пентен-1,5-диона 1г не изменяет направление реакции и приводит к образованию хлорфурана 2г с выходом 77%.

•Ar

AcOH

1180C

1 я-т

Ck /Ar1

Ar^O' ,, O

2 я-т

Ar

1,2 a Ar=Ar1=C6H5, б Ar=C6H5, Ar1=4-Cl-C6H4,

в Ar=4-Cl-C6H4, Ar=C6H5, г Ar=C6H5, Ar1=4-CH3O-C6H4

© Пчелинцева Н. В., Федотова О. В., Маркова Л. И., Кумаргалиева Д. Н., Аверченкова Д. Д.

Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Химия. Биология. Экология. 2014. Т. 14, вып. 4

Образование хлорзамещенных ароил-фуранов 2а-г, вероятно, протекает в результате атаки карбонильным кислородом электронодефицитного атома углерода за счет электроноакцепторного влияния атома хлора и карбонильной функции в а-положении

дикетонов 1а-г. Последующие превращения заключаются в отщеплении хлора из аллиль-ного положения и возникновении карбока-тиона 3, который преобразуется сначала в карбокатион 4, а затем в ароилхлорфуран 2а-г.

О

Н+

- НО!

1а-г

3

^О -Н+

О 2а-г

Подтверждение общего характера ге-тероциклизации галогензамещенных пен-тендионов получено введением в уксусную кислоту 4-бром-1,3,5-трифенил-2-пентен-

О

1,5-диона 5 при 25°С. Последний превращается в 2-бензоил-3,5-дифенилфуран 6, не содержащий атома галогена в фурановом цикле.

Вг

АсОН

О О 5

Образование бензоилфуранов 2а-г, 6 происходит при участии галогена в положении

250О

РИ

РИ

6

О

С-4 и карбонильной функции С1=О в 1,5-ди-кетонах 1а-г, 5 по следующей схеме:

Н

Я-

1,5

2,6

О

1,2 Я=Н а1=С1; 5,6 Я=Н; На1=Вг

В ИК спектрах 2-ароил-3,5-диарил-4-хлорфуранов 2а-г имеются полосы поглощения в области с V 1130, 1535-1545 и 1640-1650 см-1, относящиеся к колебанию связей С-О-С, С=С фуранового цикла и С=О группы, соответственно. Прослеживается аналогия в низкочастотном смещении полосы поглощения С=С связей фуранового кольца по сравнению с незамещенным ароилфураном 6 (V 1552 см-1), указывающая на присутствие атома хлора, что подтверждается появлением полосы при V 650 см-1.

При сравнительном анализе спектров ЯМР 13С соединений 2а-г и 6 отмечается смещение в слабое поле (5 = 114.1-114.8 м.д.) сигналов углеродных атомов, при которых находится атом хлора.

При длительном кипячении в уксусной кислоте насыщенные дихлорзамещенные нециклические и полуциклические (оксо)дике-тоны - 1,3,5-трифенил-2,4-дихлорпентан-1,5-дион 7 и 5,5-диметил-2-хлор-2(1,3-дифенил-2-хлор-3-оксопропил)циклогексан-1,3-дион 8

4

Н. В. Пчелинцева и др. О-циклизация галогензамещенных 1,5- и оксо-1,5-дикетонов

каких-либо превращений не претерпевают. Их циклизация нами проведена в условиях основного катализа. При взаимодействии ди-

кетона 7 с триэтиламином в диоксане при 60°С выделен 2-бензоил-3,5-дифенил-4-хлор-2,3-дигидрофуран 9.

7

В ИК спектре соединения 9 положение полосы поглощения связи Vc=o в области V 1693 см-1 свидетельствует об отсутствии сопряжения карбонильной группы с двойной С=С связью, что подтверждает 2,3-дигидро-фурановую структуру. В спектре ЯМР 1Н имеются сигналы протонов Н2 и Н3 при 5,65 и

О

9

4,67 м.д. в виде дублетов (12 3 = 6.0 Гц). Данные ЯМР 13С спектроскопии представлены в таблице. Образование бензоилхлордигидро-фурана 9 можно представить как результат дегидрохлорирования енола 10 в основной среде, сопровождающегося гетероциклиза-цией.

Ph

а

О!

EtзN

dioxane, 6000

ph

7

Н+

О РЬ^

О!

-НО1 РГ ^о

7.

Н

О

10

ИК и ЯМР 13С спектры 2-ароил-3,5-диарил-4-хлорфуранов 2а-г, 2-бензоил-3,5-дифенил-4-хлор-2,3-дигидрофурана 9, 2-спиро-(3,5-дифенил-2,3-дигидрофуран)-2'-(5',5'-диметилциклогексан-1',3'-диона) 11

С!

р^5о2

1К1С \

РЬ

ри 5 о 2

О

о

Соединение ИК-спектр, V, см-1 ЯМР 13С спектр, 5, м.д.

С=С цикла С-О-С цикла С=О С1 С2 С3 С4 С5

2а 1540 1130 1643 182.71 149.76 135.00 114.40 145.32

2б 1535 1130 1648 182.34 149.72 134.64 114.18 145.22

2в 1540 1130 1650 181.36 148.90 135.23 114.87 145.12

2г 1545 1130 1640 182.64 149.51 137.24 114.26 144.68

6 1552 1130 1640 183.32 155.82 137.91 109.64 145.84

9 - 1135 1693 193.70 86.64 55.88 139.86 148.39

11 1635 1150 1678 1670 - 95.49 56.21 126.92 168.92

Известно, что монобромзамещенные бисдимедонилметаны способны к внутримолекулярной О-гетероциклизации с обра-

зованием спиросоединений в соответствии с работой [5, 6]. Нами впервые обнаружено, что 5,5-диметил-2-хлор-2(1,3-дифенил-2-

Химия

7

Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Химия. Биология. Экология. 2014. Т. 14, вып. 4

хлор-3-оксопропил)циклогексан-1,3-дион 8 при действии этилата натрия в этаноле при температуре 50°С преобразуется в 2-спиро-(3,5-дифенил-2,3-дигидрофуран)-2'-(5',5'-ди-метилциклогексан-1',3'-дион) 11 по не извест-

ному ранее для дигалогензамещенных дике-тонов направлению с участием карбонильной группы, находящейся в алифатической цепи ди-кетона и атома хлора при третичном атоме углерода.

М

Ме

О /рь

БЮЫа

БЮИ, 50оС

8

В спектре ЯМР 1Н соединения 11 имеются сигналы протонов Н3 при 5=4,45-4,42 м.д. и Н4 при 5 = 6,37-6,35 м.д. в виде дублетов, а также протонов метиленовых при 5=2,27-2,15 м.д. и метильных при 5=1,24-1,19 м.д. групп.

Таким образом, найдены новые подходы к синтезу замещенных (гидро)фуранов, в том числе спиранового ряда на основе галоген-замещенных насыщенных и ненасыщенных 1,5-дикетонов.

Строение синтезированных соединений подтверждено данными ИК и ЯМР 1Н и 13С спектроскопии (см. таблицу). 1Н и 13С ЯМР спектры зарегистрированы на приборе Бгцкег МБЬ-400. ИК спектры записаны на спектрометре БресоМ М-80.

Контроль за ходом реакций и индивидуальностью выделенных соединений осуществлялся методом тонкослойной хроматографии на пластинках БИиМ ИУ-254 (элюент-гексан : эфир : хлороформ = 4:1:1).

Синтез соединений 1а-г, 5, 7 описан ранее [2, 7, 8]. Кетон 8 получен по известному методу [9].

2-Бензоил-3(4-метоксифенил)-5-фенил-4-хлорфуран (2г). Раствор 1г (2,5 ммоль) 1,5-дифенил-3(4-метоксифенил)-2,4-дихлор-2-пентен-1,5-диона (1г) в 15 мл ледяной уксусной кислоты нагревали при 100°С в течение 2 ч. Кристаллический продукт отделяли, промывали этиловым спиртом, сушили. Выход 2г (77%), бесцветные кристаллы, т. пл.121-123°С (этиловый спирт). Найдено, %: С, 73.4, Н, 4.5, С1, 9.0. С24Н17С1О3. Вычислено, %: С-74.1, Н-4.4, С1-9.1. ИК-спектр, V, см-1: 1640 (С=О), 1545 (С=С), 1130 (С-О-С). Спектр 13С ЯМР, 5, м.д.: 182.64 (С=О, Bz), 149.51 (2-С), 137.24 (3-С), 114.26 (4-С), 144.68 (5-С).

2-Бензоил-3,5-дифенилфуран (6). Раствор 1.0 г (2,5 ммоль) 1,3,5-трифенил-2-пентен-1,5-

РИ

диона (5) в 15 мл АсОН выдерживали в течение 6 ч при комнатной температуре. Кристаллический продукт отделяли, промывали этиловым спиртом, сушили. Выход 0,63 г (78%), т.пл. 116-117°С (БЮН).

2-Бензоил-3,5-дифенил-4-хлор-2,3-дигидрофуран (9). Раствор 9,6 г (25 ммоль) 1,3,5-трифенил-2,4-дихлорпентан-1,5-диона (7) и 0.5 мл (36 ммоль) триэтиламина в 6 мл диоксана нагревали в течение 6 ч при 60°С, прибавляли 0.5 мл (36 ммоль) триэтиламина и продолжали нагревание в течение 5 ч. Реакционную массу разбавляли смесью гексана и бензола (2:1, 30 мл), промывали водой, сушили над безводным Ка2БО4, упаривали. Кристаллический продукт промывали гексаном, сушили. Выход 0.38 г (41%), бесцветные кристаллы, т. пл. 96-97°С (гексан). Найдено, %: С-76.2, Н-5.1, С1-10.5. С23Н17С1О2. Вычислено, %: С-76.6, Н-4.8, С1-10.8. ИК спектр, V, см-1: 1693 (С=О), 1135 (С - О-С. Спектр 1Н ЯМР, 5, м.д.: 5.65 (д, 1Н, 2-Н), 4.67 (д, 1Н, 3-Н), 12 3=6.0 Гц. Спектр 13С ЯМР, 5, м.д.: 193.70 (С=О^), 148.39 (5-С), 139.86 (4-С), 86.64 (2-С), 55.88 (3-С).

2-Спиро(3,5-дифенил-2,3-дигидрофуран)-2'-(5',5'-диметилциклогексан-1',3'-дион) (11). К 20 мл раствора этилата натрия при перемешивании добавляли 2.0 г (5.4 ммоль) дихлортрике-тона (8) при температуре не выше 30°С. Реакционную смесь выдерживали при температуре 50°С 3-4 ч, охлаждали. Кристаллический продукт отделяли, промывали этанолом, сушили. Выход 0.8 г (88%), бесцветные кристаллы, т. пл. 168-170°С (БЮН). Найдено, %: С-79.2, Н-6.4. С23Н22О3. Вычислено, %: С-79.4, Н-6.4. ИК спектр, V, см-1: 1678, 1670 (С=О), 1635 (С=С), 1150 (с-О). Спектр 1Н ЯМР, 5, м.д.: 7.96-7.04 (м, 10Н, Аг), 6.37-6.35 (д, 1Н, 4-Н), 4.45-4.42 (д, 1Н, 3-Н), 2.27-2.15 (м, 4Н, СН2), 1.24-1.19 (д,

И. Е. Камнева и др. Взаимодействие 3н-фуран-2-онов с азометинами и бензальдоксимом

6Н, СН3).Спектр 13С ЯМР, S, м.д.: 206.75 (3'-C), 192.18 (1'-C), 168.92 (5-C), 141.04-128.31 (Ar), 126.92 (4-С), 95.49 (2-C), 56.21(3-C), 49.53(6'-C), 43.86 (4'-C), 38.32 (5'-C), 27.88, 27.71(5'-CH3).

Список литературы

1. Харченко В. Г., Чалая С. Н., Пчелинцева Н. В. Нуклеофильные реакции 2,4-дихлор-2-пентен-1,5-дионов // Журн. орг. химии. 1990. Т. 26, вып. 9. С.1904-1908.

2. Пчелинцева Н. В., Степанова Е. В., Николаева Е. А., Харченко В. Г. Взаимодействие 1,3,5-триарил-2-пентен-1,5-дионов с бромом // Журн. орг. химии. 1997. Т. 33, вып. 2. С. 295-298.

3. ПчелинцеваН. В. 2-Пентен-1,5-дионы в синтезе галогензамещенных аналогов и О,8-гетероциклических соединений // Федотова О. В., Харченко В. Г. Биологически активные О,8,8е-содержащие гете-роорганические соединения (база данных) : в 2 т. Саратов : Изд-во «Научная книга», 2004. Т. 2. С. 40-41, 61-63, 75, 91-92, 116-118, 138-141.

4. Харченко В. Г., Чалая С. Н., Куликова Л. К., Литвинов О. В. Синтез и биологическая активность

хлорзамещенных 1,5-дикетонов и продуктов их гетероциклизации // Хим.-фарм. журн. 1987. № 7. С. 824-826.

5. Пчелинцева Н. В., Колеватова Я. Г., Панин Г. И., МеньшоваМ. А. Синтез и исследование 2-бензоил-3-(4-Ы,К-диметиламинофенил)-5-фенил-4-хлорфурана в качестве регулятора роста растений // Вопросы биологии, экологии, химии и методики обучения : сб. науч. статей. Вып. 9. Саратов : Изд-во «Научная книга», 2006. С.166-168.

6. Лиелбриедис И. Э., Гудриниеус Э. Ю. Гетероциклические соединения на базе дикетонов // Изв. АН Латв. ССР. Серия Химия. 1968. № 2. С. 192-195.

7. Харченко В. Г., Чалая С. Н., ПчелинцеваН. В. Синтез 2,4-дихлор-2- пентен-1,5-дионов // Журн. орг. химии. 1990. Т. 26, вып. 9. С. 1854-1856.

8. Харченко В. Г., Чалая С. Н., Литвинов О. В., Юдо-вич Л. М., Промоненков В. К. О реакциях 1,5-дикетонов с галогенами // Журн. орган. химии. 1984. Т. 20, вып. 6. С. 1208-1212.

9. Маркова Л. И., Казаринова Т. Д., Коробочкина Н. Г., Харченко В. Г. Трикетоны ряда 2-(3-оксопропил)-циклогександиона-1,3 в реакциях хлорирования // Журн. орг. химии. 1995. Т. 31, вып. 6. С. 887-890.

УДК 547.8W.44W.335.2

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ 3Н-ФУРАН-2-ОНОВ С АЗОМЕТИНАМИ И БЕНЗАЛЬДОКСИМОМ

И. Е. Камнева, А. А. Веревочкин, А. Ю. Егорова

Саратовский государственный университет E-mail: [email protected]

Разработаны условия и впервые осуществлены реакции 3Н-фуран-2-онов с бензальдоксимом и азометинами, имеющими ароматические и гетероароматические фрагменты, позволяющие переходить к азотсодержащим системам. Строение впервые полученных соединений доказано с привлечением данных ИК- и ЯМР 1Н-спектроскопии. Ключевые слова: 3Н-фуран-2-оны, азометины, бензальдок-сим, гетероциклизация.

Interaction of 3H-furan-2-ones with Azomethine and Benzaldoxime

I. E. Kamneva, A. A. Verevochkin, A. Yu. Yegorova

The conditions for the first time carried out the reaction of 3H-furan-2-ones with benzaldoxime and azomethine having aromatic and heteroaromatic moieties allows passage to a nitrogen-containing systems. The structure of the obtained compounds was proved for the first time with the involvement of IR and 1H NMR spectroscopy.

Key words: 3H-furan-2-ones, azomethine benzaldoxime, hetero-cyclisation.

Азометины широко применяются в синтезе различных классов органических соединений, особенно азотсодержащих гетероциклов, проявляющих высокую биологическую активность.

Принимая во внимание многоцентровость исследуемых нами 3Н-фуран-2-онов, наличие карбонильного фрагмента, двойной связи, активной метиленовой группы, подвижность атомов водородов которой определяется влиянием С=О группы, интересным было ввести их в реакцию с азометинами.

Азометины были получены по известной методике при перемешивании ароматических и гетероциклических аминов с альдегидами.

© Камнева И. Е., Веревочкин А. А., Егорова А. Ю., 2014