Окисление 5-алкили 5-циклоалкил-3-фенил-1,2,4-оксадиазолов Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

Ангидрид 4-метил-4-фенил-1-циклогек-сен-1,2-дикарбоновой кислоты (Нд): т. пл. 120-121°С (PhMe-CHCl3). Найдено, %: С 73,98; Н 6,86. С15Н16О3. Вычислено, %: С 73,77; Н 6,56. ИКС, см-1: 1846, 1772(C=O). Масс-спектр (ЭУ, 70 эВ), miz (/отн (%)):242 (13), 243 (1) [M++1]; 214 (10), 118 (100), 103 (10), 77 (11), 51 (8) [M++1].

Фталевый ангидрид (Ша): т. пл. 129-130 °C (лит. 131 °C [10]). Найдено, %: С 64,67; Н 2,87. С8Н4О3. Вычислено, %: С 64,86; Н 2,70.

4-Метилфталевый ангидрид (Шб): т. пл. 89-91 °C (лит. 92 °C [10]). Найдено, %: С 66,51; Н 3,61. С9Н6О3. Вычислено, %: С 66,67; Н 3,70; N 8,64

4-Метилфталимид (Ив): т. пл. 194-196 (лит. 196 °C [10]). Найдено, %: С 66,86; Н 4,55. С9Н7NО2. Вычислено, %: С 67,08; Н 4,35

Ангидрид 3,4-бифенилдикарбоновой кислоты (Шг): т. пл. (лит. 140-141 °C [10]). Найдено, %: С 74,89; Н 3,79. СцНО Вычислено, %: С 75,00; Н 3,57.

ЛИТЕРАТУРА

1. Колобов А. В. Вицинальные дикарбоновые кислоты: синтез, структура, свойства. Дис. ... д.х.н. Ярославль. ЯГХТУ. 2007. 281 с.;

Kolobov A.V. Vicinal dicarboxylic acids: synthesis, structure, properties. Dissertation for doctor degree on chemical sciences. Yaroslavl. YASTU. 2007. 281 р. (in Russian).

2. Wheeler T.R., Craig T.A., Morland R.B., Ray J.A. // Synthesis. 1987. N 10. P. 883-887.

3. Kates M.J., Schauble J.H. // J. Org. Chem. 1995. V. 60. N 21. P. 6676-6677.

4. Wilkening D., Mundy B.F. // Synt. Commun. 1984. V. 14. N 3. P. 227-238.

5. Bailey M.E., Amstutz E.D. // J. Am. Chem. Soc. 1956. V. 78. N 15. P. 3828-3830.

6. Li S., Fang X., Wang Z., Yang Y., Li Y. // Synth. Commun. 1993. V. 23. N 14. P. 2051-2054.

7. Шетнев А.А., Кулешова Е.С., Колобов А.В., Бобова Т.А., Овчинников К.Л., Плахтинский В.В. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2011. Т. 54. Вып. 11. C. 44-46; Shetnev A.A., Kuleshova E.S., Kolobov A.V., Bobova T.A., Ovchinnikov K.L., Plakhtinskiy V.V. // Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2011. V. 54. N 11. P. 44-46 (in Russian).

8. Шарунов B.C., Филимонов С.И., Маковкина О.В., Абрамов И.Г., Плахтинский В.В. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2010. Т. 53. Вып. 4. C. 94-95; Sharunov V.S., Filimonov S.I., Makovkina O.V., Abramov I.G., Plakhtinskiy V.V. // Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2010. V. 53. N 4. P. 94-95 (in Russian).

9. Wicks Z.W., Daly O.W., Lack H. // J. Org. Chem. 1947. V. 12. N 5. P. 713-717.

10. Словарь органических соединений. / Под. ред. Хейльб-рона И., Бэнбери Г.М. М.: Иностр. лит-ра. Т. I-III. 1949; с. 1072

Dictionary of organic compounds. / Ed. Heilbron I., Bunbury H.M. London. 1946. (in Russian).

Кафедра органической химии

УДК 547.239.2

С.В. Байков, Г.Г. Красовская, А.А. Баканова, Е.Р. Кофанов ОКИСЛЕНИЕ 5-АЛКИЛ- И 5-ЦИКЛОАЛКИЛ-3-ФЕНИЛ-1,2,4-ОКСАДИАЗОЛОВ

(Ярославский государственный технический университет) e-mail: [email protected]

Рассмотрено окисление 5-алкил-3-фенил-1,2,4-оксадиазолов и 5-циклоалкил-3-фенил-1,2,4-оксадиазолов. Алициклические и алифатические группы линейного строения устойчивы в реакциях окисления. Продукты окисления 5-изопропил-3-фенил-1,2,4-оксадиазола зависят от реагентов и условий.

Ключевые слова: 1,2,4-оксадиазол, окисление

В последние годы 1,2,4-оксадиазолы стали активно применяться в медицинской химии как биоизостеры амидов и эфиров, пиптидомиметики, защитные группы в синтезе амидинов. Известно, что многие физиологически активные молекулы содержат в своей структуре 1,2,4-оксадиазольный

цикл [1-2].

Ранее мы изучили окисление 3-арил-5-метил-1,2,4-оксадиазолов [3]. Было установлено, что метильная группа в 5-положении 1,2,4-окса-диазольного цикла крайне устойчива к действию окисляющих агентов и взаимодействует только с

концентрированными водными растворами пер-манганата калия при высоких (около 100 °С) температурах. Даже в подобных условиях конверсия исходного 1,2,4-оксадиазола за 10 часов не превышала 50 %.

В настоящей работе мы сообщаем об окислении 1,2,4-оксадиазолов, в пятом положении которых находятся алкильные и циклоалкильные заместители.

Синтез 5-этил-3-фенил-1,2,4-оксадиазола 3 проводили нагреванием бензамидоксима 2 в избытке пропионового ангидрида. Остальные 1,2,4-оксадиазолы 4-7 получали взаимодействием 2 с хло-рангидридами соответствующих карбоновых кислот в пиридине.

N—О

i = NH2OH HCI, Na2C03 ЕЮН, Н20;

ii - (EtC0)20; iii - RCOCI, Py

Scheme 1

Были использованы три окислительных метода: водный раствор перманганата калия с добавлением гидроксида калия, бихромат калия в присутствии серной кислоты и жидкофазное окисление кислородом с применением смешанного катализатора, состоящего из ацетата кобальта (II) и бромида натрия.

Из пяти рассмотренных субстратов только 5-изопропил-3-фенил-1,2,4-оксадиазол 4 подвергался окислению. В водном растворе перманганата калия образовывалась смесь бензойной кислоты 9 и 3-фенил-1,2,4-оксадиазол-(4Н)-она 8 аналогично 5-метилзамещенным (схема 2) [3]. Однако в остальных случаях активность существенно отличалась: соединение 4 легко окислялось бихроматом калия в присутствии серной кислоты. Реакцию первоначально проводили в растворе уксусной кислоты при 80°С. Продуктами реакции, согласно данным хроматомасс-спектрометрии, являлись соединение 8 и кислота 10, а также был зафиксирован сложный эфир 11, который, вероятно, образуется в результате этерификации промежуточного спирта уксусной кислотой (схема 2). Замена уксусной кислоты избытком серной позволила избежать образования эфира 11, однако в остальном состав продуктов окисления не изменился.

Остальные субстраты (соединения 3, 5-7) были инертны к действию всех трех окислительных систем.

8 Ю

Схема 2 Scheme 2

Поскольку алкильные и циклоалкильные группы за редким исключением (изопропильная группа) в пятом положении 1,2,4-оксадиазольного цикла устойчивы к действию разнообразных окислительных реагентов, можно сделать вывод, что метод окисления не пригоден для синтеза 1,2,4-оксадиазол-5-ил карбоновых кислот.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Бензамидоксим 2 получали по методике [4]. Синтез 5-алкил-3-фенил-1,2,4-оксадиазолов 3-7

Методика синтеза 5-этил-3-фенил-1,2,4-оксадиазола. В колбе, снабженной обратным водяным холодильником, растворяли 5 г (0,037 моль) амидоксима бензойной кислоты в 11 см3 пропионового ангидрида. Раствор нагревали при 110-120°С в течение 5 ч, затем реакционную смесь выливали в воду. Экстрагировали 3x10 см3 хлористого метилена, сушили сульфатом магния, растворитель удаляли при пониженном давлении. Выход 5-этил-3-фенил-1,2,4-оксадиазола, желтой маслянистой жидкости, составил 5,9 г (92 %). ГХ-МС (m/z; 1оТн, %): 174 (M+, 40 ), 119 (100), 103 (16), 91 (29), 77 (10), 64 (11), 51 (10). 1Н ЯМР спектроскопия (5, м.д.; J, Гц): 1,36 (3H, т., J = ); 2,94 (2H, м.); 7,52 (3Н, м) 8,01 (2Н, м.).

Методика синтеза 5-изопропил-3-фенил-1,2,4-оксадиазола. В колбе, снабженной обратным водяным холодильником, растворяли 5 г (0,037 моль) амидоксима бензойной кислоты в 20 см3 пиридина и приливали 4,8 см3 (0,0445 моль) хло-рангидрида 2-метилпропановой кислоты. Реакционную смесь кипятили в течение 5 ч, затем разбавляли 80 см3 1 N раствора соляной кислоты. Экстрагировали 3 х 10 см3 хлористого метилена, сушили сульфатом магния, растворитель удаляли при пониженном давлении. Выход 5-изопропил-3-фенил-1,2,4-оксадиазола, желтой маслянистой жидкости составил 5,1 г (73 %). ГХ-МС (m/z; 1отн,

%): 188 (M+, 32), 119 (100), 103 (14), 91 (27), 77 (12), 64 (14), 51 (9). 1Н ЯМР спектроскопия (5, м.д.; J, Гц): 1,35 (6Н м.); 3,25-3,30 (1Н, м. уш.); 7,52 (3Н, м.); 7,97 (2Н, м.).

По этой методике были получены следующие соединения.

5-Пентил-3-фенил-1,2,4-оксадиазол, желтая маслянистая жидкость, выход 6,2 г (78 %). ГХ-МС (m/z; 1оТн, %): 216 (M+, 39), 187 (17), 173 (48), 160 (82), 119 (100), 108 (95), 104 (14), 103 (21), 91 (40), 77 (22), 64 (25), 55 (48). 1Н ЯМР спектроскопия (5, м.д.; J, Гц): 0,90 (3Н, т., J = 7,0); 1,36 (4Н, м.); 1,81 (2Н, м.); 2,95 (2Н, т., J = 7,6); 7,53 (3Н, м) 8,00 (2Н, м.).

5-Циклогексил-3-фенил-1,2,4-оксадиазол, желтая маслянистая жидкость, выход 6,4 г (76 %). ГХ-МС (m/z; I^, %): 228 (M+, 35), 173 (20), 160 (64), 119 (100), 104 (38), 103 (21), 91 (44), 82 (73), 77 (22), 67 (67), 64 (29), 55 (67). !Н ЯМР спектроскопия (5, м.д.; J, Гц): 1,13-1,37 (3Н, м. уш.); 1,501,77 (6Н, м. уш.); 1,99 (2Н, м); 3,02 (1Н, м); 7,52 (3Н, м); 8,04 (2Н, м).

5-Циклопропил-3-фенил-1,2,4-оксадиазол, желтая маслянистая жидкость, выход 5,5 г (81 %). ГХ-МС (m/z; 1отн, %): 188 (M+, 5), 131 (16), 119 (100), 103 (10), 91 (30), 77 (19), 64 (14), 51 (15). 1Н ЯМР спектроскопия (5, м.д.; J, Гц): 1,20-1,31 (4Н, м. уш.); 2,37 (1Н, м); 7,51 (3Н, м); 7,96 (2Н, м).

Окисление 5-алкил- 5-циклоалкил-3-фенил-1,2,4-оксадиазолов и анализ продуктов реакции проводили согласно методикам, описанным в [3].

4-Метил-3-фенил-1,2,4-оксадиазол-5(4#)-он (m/z; 1отн, %): 176 (М+, 100), 131 (55), 119 (52), 103 (41), 91 (45), 77 (42), 64 (19), 51 (28).

5-Метокси-3-фенил-1,2,4-оксадиазол (m/z; Un, %): 176 (М+, 86), 131 (10), 119 (100), 103 (15), 91 (45), 77 (38), 64 (24), 51 (25).

2-(3-Фенил-1,2,4-оксадиазол-5-ил)пропан-2-ил ацетат (m/z; Un, %): 246 (М+, 67), 189 (26), 187 (22), 186 (33), 142 (6), 119 (100), 104 (23), 103 (32), 91 (17), 77 (26), 69 (82).

Метил 3 -фенил-1,2,4-оксадиазол-5-карбо-ксилат (m/z; Un, %): 204 (М+, 30), 189 (10), 146 (6), 119 (100), 104 (7), 103 (13), 91 (11), 77 (13), 59 (30).

Спектры 1Н ЯМР получали на приборе Bruker MSL 300. Образец готовили в виде раствора в дейтерированном ДМСО (стандарт тетраме-тилсилан).

Спектры электронного удара регистрировали на приборе GC/MS Perkin-Elmer «Clarus 500». Масс-спектрометр - квадрупольный, энергия ионизации 70 эВ, температура источника ионизации 180°С, частота сканирования - 5 ска-нов/с, диапазон масс 30-500 г/моль. Настройка масс-спектро-метра проводилась по перфтортри-бутиламину. Колонка газового хроматографа -капиллярная Elite 5MS, длина 30 м, диаметр 0,25 мм, толщина фазы 0,25 мкм.

ЛИТЕРАТУРА

1. Pace A., Piero P. // Org. Biomol. Chem. 2009. N 7. P. 43374348.

2. Katritzky A. R. Compr. heterocyclic chem. III. Elseiver Ltd 2008. V.5. 1087 p.

3. Байков С.В. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2012. Т. 55. Вып 7. С. 80-84;

Baikov S.V. // Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2012. V. 55. N 7. P. 80-84 (in Russian).

4. Tietze L., Eicher T. Reactions and syntheses in the organic chemistry laboratory. Wiley-VCH. 2007. 582 p.

УДК 547.327

С.С. Рожков, К.Л. Овчинников, А.В. Колобов СИНТЕЗ N-АРИЛМАЛЕИНИМИДОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭТИЛХЛОРФОРМИАТА

(Ярославский государственный технический университет) e-mail: [email protected]

Разработана универсальная методика получения N-арилмалеинимидов в мягких условиях. Рассмотрено влияние заместителей в ароматическом кольце N-арил-малеинамидов на процесс их циклизации в соответствующие N-арилмалеинимиды.

Ключевые слова: вицинальная дикарбоновая кислота, N-арилмалеинамид, N-арилмалеинимид, этилхлорформиат

Современный органический синтез требу- тупного сырья. Соединения, имеющие малеини-ет разработки простых и эффективных методов мидный фрагмент в своей основе, используются получения различных соединений на основе дос- при производстве гербицидов, красящих веществ,