CC BY
0СПЕКТРОСКОПИЯ И ВОЛНОВАЯ ОПТИКА
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТРОЕНИЯ И РАЗДЕЛЕНИЕ РЕГИОИЗОМЕРНЫХ ПИРИДИЛСОДЕРЖАЩИХ АМИНОХРОМЕНКАРБОНИТРИЛОВ СПЕКТРАЛЬНЫМИ И ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ
А.В. Никулин, А.П. Кривенько
Саратовский государственный университет имени. Н.Г. Чернышевского, Саратов, Россия
С использованием ИК-, ЯМР одномерных (1Н, 13С) и двумерных (HSQC, HMBC) спектров установлены строение и соотношение региоизомеров пиридилзамещенных 2-амино-5,6,7,8-тетрагидро-4Н-хромен-3-карбонитрилов и их иодметилатов. Методом колоночной и ВЭЖ хроматографии разделены региоизомерные 2-аминохромен-3-карбонитрилы и их иодметилаты.
DOI:
Химия 2-аминохромен-3-карбонитрилов в настоящее время динамично развивается в направлении разработки синтетических подходов, получения новых веществ с практически полезными свойствами и прежде всего биологически активных.
Нами осуществлен синтез 2-амино-5,6,7,8-тетрагидро-4Н-хромен-3-карбонитрилов и изучено их строение и свойства [1-3], и в продолжение этих исследований получены новые представители этого ряда на основе моно- и дипиридилсодержащих диенонов в виде индивидуального соединения 1а и смеси изомеров 1Ь,с.
З-Ру
80%
Строение продуктов и соотношение изомеров установлены с использованием ИК-,
1 13
ЯМР *Н, 1X спектров, двумерных корреляций НБОС, HMBC.
В ИК-спектрах аминохроменкарбонитрилов присутствуют полосы валентных колебаний первичных ЫН2 групп (3426, 3352 см-1), С=К (2190 см-1), сопряженных С-О-С
связей (1267 - 1253 см-1), а также базовый набор частот, характерный для алицикла, фенильного и пиридильного заместителей.
В ЯМР 1Н спектрах ключевыми являются сигналы протонов Н4 (с., 4.03 (1a), 4.01 (1b), 3.98 (1c) м.д.), аминогруппы (с., 4.70 (1a), 4.65 (1b), 4.59 (1c) м.д.) и винильного фрагмента (с., 7.30 (1a), 6.80 (1b), 6.89 (1c) м.д.). Отнесение сигналов этих протонов к изомерам 1b,c осуществлено на основании электронной природы терминальных заместителей при в, в'-центрах диенона: электроноакцепторный заместитель вызывает смещение сигналов ключевых протонов в слабопольную область.
По интегральной интенсивности удвоенных сигналов ключевых протонов 2-амино-4Н-хромен-3-карбонитрилов 1b,c установлено соотношение региоизомеров 1b : 1c, равное 1.1 : 1.0.
В спектрах ЯМР 13С выделены сигналы атомов углерода С4 (41.32 (1b), 43.62 (1c) м.д.) и CN группы (113.43 (1b), 116.57 (1c) м.д.).
В двумерных спектрах HSQC (1H/13C) присутствуют корреляции метинового протона пиранового цикла с sp3 гибридным атомом углерода H4/C4 (4.20/41.30 м.д./м.д.), винильного протона с sp2 гибридным атомом углерода (6.80/118.80 м.д./м.д.) (рис. 1). Особенностью НМВС 1Н/13С спектров являются корреляции метинового протона Н4 с атомом углерода циано группы (4.01 м.д./113.95 м.д./м.д.).
JLJÍ1
_аЛ
lALL
ÍISQC,« И.пЫп.С па -1
V
м С }
/ ^ S I ' 34 í Ж >
1 3 ji
сг- 1Ь С H,
F с
th.¿ мл mj.: 1С, й. ы д и д
itmii шт.* 1 Ш6С6) 5 ais'cs; i i L.óJ'22.ll (H<5«>, 2M27tó{H5m
4JXHI-H CHTCI] t L lAVim <HT'C?X
W ч Í.ív liení—w-Q-v-ri.i, 739' 12».«. $.J2'W?.]5 (Ai СцС хрсышыи) * 7,2942» IM52/J« 15 (Árt Citó* «».«>}
*
* и
Рис. 1. ЯМР HSQC (1H/13C) спектр 2-амино-4-пиридин-3-ил-8-бензилиден-5,6,7,8-тетрагидро-4Н-хромен-3-карбонитрила (1b) и 2-амино-4-фенил-8-пиридин-3-илметилииден-5,6,7,8-тетрагидро-4Н-хромен-3-
карбонитрила (1с) (Varian-400; CDCl3)
С целью изучения биологической активности индивидуальных соединений нами
осуществлено разделение региоизомеров 1Ь и 1с методом колоночной хроматографии с
46
использованием активированного силикагеля и неполярного элюента (хлороформ:этилацетат = 1:1). Строение изомеров подтверждено ЯМР 1Н спектрами по ключевым сигналам (синглеты Н4 (3.98 (1с), 4.01 (1Ь) м.д.) и ЫН2 (4.59 (1с), 4.65 (1Ь) м.д.), положение которых совпало с отнесением в спектре смеси (рис. 2, а-в). Определены температуры плавления (239-241 оС (1Ь), 243-245 0С (1с)).
Известно, что кватернизация аминов проводится для увеличения их растворимости в полярных растворителях и выявления биологической активности [4]. Нами при взаимодействии 2-аминохромен-3-карбонитрилов 1а-с с иодметаном получены 3-хроменил-1-метилпиридиний иодид 2а и смесь изомеров 2Ь,с как результат избирательного алкилирования с участием атома азота пиридинового заместителя с сохранением первичной аминогруппы, что установлено с помощью ИК- и ЯМР спектров.
1 1
Б
I ftfM.fr. и.. II* (2Ш
Й I я II10! II" (310.
V -4 и] V .1ЩШ.4»! : <211 >.6.80,*..
Г .1 1 -С-11ИН), 7 25-Н.Я,
Чу н
Г
"Иг Н"
•с-*
ч
КГ и
1 1 1
1 1
_/и^ —1 _/ л 1 1 " ' ^ —1 V ч
Рис. 2. ЯМР 1Н спектры (5, м.д.): а) смеси 2-амино-4-пиридин-3-ил-8-бензилиден-5,6,7,8-тетрагидро-4Н-хромен-3-карбонитрила (1Ь) и 2-амино-4-фенил-8-пиридин-3-илметилииден-5,6,7,8-тетрагидро-4Н-хромен-3-карбонитрила (1с); б) 2-амино-4-пиридин-3-ил-8-бензилиден-5,6,7,8-тетрагидро-4Н-хромен-3-карбонитрила (1Ь); в) 2-амино-4-фенил-8-пиридин-3-илметилииден-5,6,7,8-тетрагидро-4Н-хромен-3-карбонитрила (1с) (Уапаи-400; СБ03)
В ИК-спектрах присутствуют полосы валентных колебаний аминогруппы (3428, 3259 см-1) и метильной группы (2955-2905 см-1).
В ЯМР 1Н спектрах соединений при сохранении сигналов протонов аминогруппы (6.82-7.13 м.д.) появляются удвоенные синглеты протонов метильных групп (4.32-4.37
м.д.) (рис. 3). По интегральной интенсивности этих протонов установлено соотношение изомеров 2Ь:2е = 1.1 : 1.0 , равное соотношению исходных соединений 1Ь:1е.
гг *
vL
ссх
г
С
ЗР L, 2а, 5. ид.: Н' lJ5-1.73,u.,H'<2H).
2 07 - 2 15, и, Н! (2Н). ^ 2.52-2 ¡9. и. НЧ2Н).
1 4.34.4.37, с, CHj (ЗН), 4.46, е., Н*(1Н), H' >f
1 1 697. с, =С-Н(1Н), 7.19.C,NH;<m H
1 L J 1 t lt-S.98,u.,Ar(9H) 11. La 1 J LJL- У ) A Mi
Рис. 3. ЯМР 1Н спектр (5, м.д.) 3-(2-амино-3-циано-4-(1 -метилпиридин-3-ил)-5,6,7,8-тетрагидро-4Н-хромен-8-илиденметил)-1-метилпиридиния иодида (2a) (Varian-400; DMSO-d6)
В двумерных спектрах HSQC (1Н/13С) присутствуют удвоенные корреляции метильной группы СН3/СН3 (4.32/48.58 и 4.37/48.62 м.д.). Согласно НМВС спектрам, протоны метильных групп коррелируют с атомами углерода пиридиновых колец (4.35/144.94 м.д./м.д.) (рис. 4).
При использовании жидкостного хроматографа Shimadzu LC-20 Prominence, оснащенного спектрофотометрическим диодно-матричным детектором, колонкой, заполненной силикагелем, химически модифицированным аминопропильными группами, и элюента (ацетонитрил: водный раствор ацетата аммония 0.4 % = 9:1) были выделены изомеры 2b,c, имеющие времена удерживания 6,705 и 8,063 мин соответственно (рис. 5), измерены их физические константы: Rf (элюент ацетонитрил: вода 9:1) = 0.50 , 0.58; Т.пл. = 223-226, 209-212 оС.
Рис. 4. Корреляции в ЯМР НМВС спектре (1Н/13С) 3-(2-амино-3-циано-4-(1-метилпиридин-3-ил)-5,6,7,8-тетрагвдро-4Н-хромен-8-илвденметил)-1-метилпиридиния иодида (2a) (Varian-400; DMSO-d6)
min
Рис. 5. ВЭЖХ хроматограмма 3-(2-амино-8-бензилиден-3-циано-5,6,7,8-тетрагидро-4Н-хромен-4-ил)-1-метилпиридиния иодида (2b) и 3-(2-амино-4-фенил-3-циано-5,6,7,8-тетрагидро-4Н-хромен-8-метилиден)-1-метилпиридиния иодида (2c) (Shimadzu LC-20 Prominence)
Все полученные соединения были направлены на изучение антимикробной биоактивности в лаборатории ИБФРМ РАН.
Литература
1. Ивонин М. А., Василькова Н. О., Никулин А. В., Мещерякова А. А., Тюлькина И. Р., Сорокин В. В., Кривенько А.П. Определение строения региоизомеров и таутомеров полифункциональных гетероциклических соединений ряда гидрохинолина, гидрохромена, хроменопиридопиримидина // Проблемы оптической физики и биофотоники SFM-2019: Материалы 7го Междунар. симпозиума и 23й Междунар. молодежной науч. шк. Saratov Fall Meeting-2019. Саратов: Издательство Саратовского университета, 2020. С. 44-50.
2. Никулин А.В., Мещерякова А А., Скляр А.Е., Василькова Н.О., Сорокин В.В., Кривенько А. П. Журнал органической химии. 2021; 57 (10), 1466-1473.
3. Никулин А.В., Кулиева В.Р., Бурыгин Г.Л., Кривенько А.П. Исследование цитотоксической активности новых соединений ряда 2-аминохромен-3-карбонитрилов // Фундаментальная и прикладная медицина: Материалы Всероссийской конференции молодых ученых. Саратов, 29-30 ноября 2022 г. C. 102.
4. Damukam N., Kammari K., Potshangbam A.M., Rathore R.S., Kondapi A.K., Vindal V. Pharm. Reports. 2019; 72 (3), 705-718.
КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ И ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЗНАЧИМЫХ МОЛЕКУЛЯРНЫХ
СОЕДИНЕНИЙ
П.М. Элькин1, В.Ф. Пулин1, ЕВ. Рыжова2, Т.Ю. Суринская2, О.В. Пулин1 Саратовский государственный технический университет им. Ю.А. Гагарина, Саратов, Россия Саратовского государственного университета генетики, биотехнологии и инженерии
им. Н. И. Вавилова, Саратов, Россия
Впервые проведены квантово-химические исследования динамики экологически значимых органических молекулярных соединений в ангармоническом приближении полихлорзамещенных дибензо-п-диоксина.
Б01:
ВВЕДЕНИЕ
Как известно, шестичленные циклические соединения (сопряжённые) - это известные экотоксиканты, очень токсичные. Они представляют большую опасность для биологических объектов. Анализ их адиабатических потенциалов весьма затруднителен и связан с отнесением фундаментальных колебаний, которые имеют сходство с дейтерозамещенными. Теоретические исследования с использованием полуэмпирических методов при анализе электронной структуры дают только качественную оценку, а квантовые методы расчета адиабатического потенциала в ангармоническом приближении в публикациях отсутствуют. Высокая степень опасности токсичного вещества позволила заострить внимание исследователей на решении актуальных задач при разработке надежных методов обнаружения и количественного анализа токсичных соединений на молекулярном уровне. При идентификации токсичных соединений, фрагменты которых содержатся в различных средах, спектроскопические методы исследования незаменимы, а также очень важны при установлении связи их строения с их физико-химическими свойствами. Базовыми молекулами являются шестичленный циклический диоксин (С4Н4О2) и дибензо-п-диоксин (рис. 1), состоящий из двух бензольных колец, соединенных кислородными мостиками. Имеется ограниченная информация (экспериментальная по ИК и КР) по колебательным спектрам [1] в гармоническом
