CC BY
25
СТРУКТУРА ВЕЩЕСТВА И ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
УДК 547.562:547.327
Л. И. Мусин, Т. А. Кутузова, А. В. Богданов
ОСОБЕННОСТИ СИНТЕЗА 1-АЛКОКСИАЛКИЛИЗАТИНОВ
Ключевые слова: гетероциклы, изатин, алкилирование, синтез, строение.
Осуществлен синтез алкоксиалкил-производных изатина. Выявлено влияние строения алкилирующего агента на синтетический результат реакции. Структура полученных соединений установлена методами ЯМР- и ИК-спектроскопии, состав - масс-спектроскопией и элементным анализом.
Keywords: heterocycles, isatin, alkylation, synthesis, structure.
The synthesis of alkoxyalkyl derivatives of isatin was performed. The influence of the structure of alkylating agent on the synthetic result of the reaction was revealed. The structure of compounds were characterized by NMR- and IR-spectroscopy, mass-spectrometry and elemental analysis.
Введение
На сегодняшний день известно много препаратов и соединений, полученных на основе производных изатина и обладающих определенной биологической активностью [1-4]. Последние исследования показали значительную эффективность этих соединений по отношению к таким болезням, как туберкулез, раковые заболевания, проявляя также противовоспалительную, антимикробную, анти-ВИЧ, противовирусную, противосудорожную и противогрибковую активность [5-8]. Кроме того, производные изатина используются в синтезе компонентов активных слоев солнечных элементов, органических полевых транзисторов и антиоксидантов [914]. В то же время, одной из проблем широкого применения производных изатина в научных исследованиях стала их недостаточная растворимость в наиболее используемых растворителях.
С целью повышения растворимости производных изатина в органических растворителях в настоящей работе была предпринята попытка введения в молекулу данного гетероцикла алкоксиал-кильных заместителей. Так, в результате реакции алкилирования натриевой соли изатина, получаемой in situ из изатина и гидрида натрия, моноалкоксиал-килбромидами (метоксиметил- и этоксиэтилброми-дами) с высокими выходами были получены целевые производные (IIIa, b). На рисунках 1, 2 представлены ЯМР :Н- и масс-спектр соединения (IIIa).
Необычный результат был получен в результате обработки натриевой соли изатина 1-бром-2-(2-этоксиэтокси)этаном. В данном случае было получено соединение, которое по данным спектроскопии ЯМР 1Н содержало только два сильнопольных сигнала и четыре сигнала в области ароматических протонов (рис. 3). К тому же, масс-спектр электронного удара показал наличие пика с массой 364.20. Учитывая эти данные, полученному соединению (IV) была приписана структура бис-изатина, в котором два гетероцикла соединены через оксапентиле-новый мостик. По-видимому, в данном случае помимо тривиального процесса алкилирования изатина бромметильным фрагментом, реализуется атака
нуклеофильного атома азота по достаточно элек-трофильной метиленовой группе с образованием связи C-N и элиминацией этилата натрия, который в результате разработки реакционной массы полностью гидролизовался до этанола.
R = МеОСН2 (а), ЕЮСН2СН2 (Ь)
Строение соединений (III) и (IV) установлено методами ЯМР :Н-, 13С- и ИК-спектроскопии, состав - масс - спектрометрией (ЭУ) и элементного анализа.
Экспериментальная часть
Растворители и реагенты перед применением очищали по известным методикам.
Чистоту веществ контролировали методом ТСХ на пластинках "Silufol UV 254" с использованием ультрафиолетовой лампы. Спектры ЯМР 1Н и
С записывали на приборе Вгикег Луапсе-400 с рабочей частотой 400 и 100.6 МГц соответственно. В качестве стандартов использовали сигналы остаточных протонов хлороформа.
Рис. 1 - Спектр ЯМР 1Н (CDCl3) соединения (IIIa)
Рис. 2 - Масс-спектр (ЭУ) соединения (IIIa)
Рис. 3 - Спектр ЯМР 1Н (CDCl3) соединения (IV)
Общая методика синтеза соединений (IIIa, b, IV)
В раствор 1.47 г изатина (0,01 моль ) в 20 мл ДМФА при 10 °С при перемешивании добавляли 0.42 г (0.001 моль) гидрида натрия (в виде 60 % суспензии в минеральном масле). Через 30 мин. в полу-
ченный темно-фиолетовый раствор добавляли по каплям алкилгалогенид (0.01 моль), перемешивали в течение 4 часов. Полученный раствор выливали в смесь воды со льдом, образовавшийся осадок отфильтровывали, промывали водой и гексаном, сушили на воздухе до постоянной массы.
1-Метоксиметилизатин (IIIa). Красный порошок, выход 95 %, т. пл. 88°С. ИК спектр, v/см-1: 1730 (С=О), 1610 (С=О), 1356 (С=С), 1300 (С-N), 1192 1160, 1116, 1093, 1061, 1047, 970, 950, 922, 870, 820, 757, 584, 470. Спектр ЯМР 1Н (CDCl3), 5, м.д.: 3.38 с (3H, CH3), 5.16 с (2H, CH2), 7.12 д (1H, Н4, 3J=7.9 Гц), 7.18 т (1H, Н6, 3J=7.5 Гц), 7.60-7.67 м (2H, Н5, H7). Масс-спектр, m/z: 190.90 [M+], (C10H9NO3). Элементный анализ: вычислено C, 61.02; H, 3.98; N, 7.91; найдено C, 60.91; H, 3.87; N, 7.78.
1-(2-Этоксиэтил)изатин (IIIb) Оранжевый порошок, выход 83 %, т. пл. 68°С. ИК спектр, v/см-1: 1731 (С=О), 1608 (С=О), 1366 (С=С), 1294 (С-N), 1193, 1161, 1114, 1091, 1063, 1046, 970, 950, 920, 871, 819, 759, 581, 469. Спектр ЯМР 1Н (CDCl3), 5, м.д.: 1.09 т (3H, CH3, 3J=7.0 Гц), 3.45 к (2H, OCH2, 3J=7.0 Гц), 3.65 т (2H, NCH2, 3J=5.3 Гц), 3.87 т (2H, OCH2, 3J=5.3 Гц), 7.04-7.08 м (2H, Н4, H5), 7.52-7.55 м (2H, Н6, H7). Спектр ЯМР 13С (CDCl3), 5, м.д.: 157.72 м (с) (С2), 183.65 м (с) (С3), 117.64 м (с) (С3а), 123.53 д. д (с) (С4, %с 165.79-167.26, %ссс 6.6), 125.19 д. д (с) (С5, %с 158.7-165.06, %ссс 7.98.4), 138.18 д. д (с) (С6, %с 160.7, 3Jнccc 6.6-6.97), 110.62 д. д (с) (С7, %с 163.96-164.32, %ссс 7.78.06), 150.94 м (с) (С7а), 38.16 т (с) (С8, %с 139.01139.39), 116.96 м (с) (С9), 138.14 м (с) (С10) 18.14 кв. (с) (С11), 25.59 кв. (с) (С12). Масс-спектр, m/z: 219.13 [M+], (С12Н13Ш3). Элементный анализ: вычислено C, 65.74; H, 5.98; N, 6.39; найдено C, 65.61; H, 5.75; N, 6.25.
1,1'-(2,2'-Оксибис(этан-2,1-диил))-диизатин (IV)
Оранжевый кристаллический порошок, выход 97 %, т. пл. 118°С. ИК спектр, v/см-1: 1731 (С=О), 1608 (С=О), 1366 (С=С), 1294 (С-N), 1193, 1161, 1114, 1091, 1063, 1046, 970, 950, 920, 871, 819, 759, 581, 469. Спектр ЯМР 1Н (CDCl3), 5, м.д.: 3.74 т (2H, NCH2, 3J=5.0 Гц), 3.87 т (2H, OCH2, 3J=5.0 Гц), 6.91 д (1H, 3J=7.9 Гц), 7.08 д. т (1H, 3J=7.5 Гц, 4J=0.6 Гц), 7.52 д. т (1H, 3J=7.8 Гц, 4J=1.3 Гц), 7.54 д (1H, 3J=7.4 Гц). Масс-спектр, m/z: 364.20 [M+], (C20H16N2O5). Элементный анализ: вычислено C, 65.93; H, 4.43; N, 7.69; найдено C, 65.83; H, 4.35; N, 7.48.
Литература
Bangladesh
M. M. Hossain, S. K. Shaha, F. Aziz. Med.Res.Counc.Bull., 35, P. 49-52 (2009). M. R. Islam, M. Mohsin. Bangladesh J.Pharmacol., 2, 1, P. 7-12 (2007).
P. Singh, Sh. Kaur, V. Kumar, P. M. S. Bedi, M. P. Mahajan, I. Sehar, H. Ch. Pal, A. K. Saxena. Bioorg.Med.Chem.Lett., 21, 10, P. 3017-3020 (2011). M. R. P. de Oliveira, J. C. Torres, S. J. Garden, C. V. B. dos Santos, T. R. Alves, A. C. Pinto, H. de S. Pereira, L. R. L. Ferreira, N. Moussatche, I. Ch. de P. P. Frugulhetti, V. F. Ferreira, M. C. B. V. de Souza. Nucleosides, Nucleo-tides, Nucl.Acids, 21, 11-12, P. 825-835 (2002).
4
5. J. Lee, T. Bansal, A. Jayaraman, W. E. Bentley, T. K. Wood. Appl.EnvironMicrobiol., 73, 13, P. 4100-4109 (2007).
6. M. Sassatelli, E. Saab, F. Anizon, M. Prudhomme, P. Mo-reau. Tetrahedron Lett., 45, 25, P. 4827-4830 (2004).
7. M. Sassatelli, F. Bouchikhi, B. Aboab, F. Anizon, D. Fabbro, M. Prudhomme, P. Moreau. Anti-Cancer Drugs, 18, 9, P. 1069-1074 (2007).
8. M. Sassatelli, F. Bouchikhi, M. Messaoudi, F. Anizon, E. Debiton, C. Barthomeuf, M. Prudhomme, P. Moreau. Eur.J.Med.Chem., 41, 1, P.88-100 (2006).
9. Ch. Hu, Y. Fu, Sh. Li, Zh. Xie, Q. Zhang. Polym.Chem., 3, P. 10, 2949-2955 (2012).
10. F. Grenier, Ph. Berrouard, J.-R. Pouliot, H.-R. Tseng, A. J. Heeger, M. Leclerc. Polym.Chem., 4, 6, P. 1836-1841 (2013).
11. N. Allard, A. Najari, J.-R. Pouliot, A. Pron, F. Grenier, M. Leclerc. Polym.Chem., 3, 10, P. 2875-2879 (2012).
12. Г.Н. Нугуманова, С.В. Бухаров, Р.Г. Тагашева, В.С.Попова. Вестник КГТУ, 15, 7. С. 26-28, (2012).
13. Р.Г. Тагашева, С.В. Бухаров, Л.В. Мавромати, П.А. Гуревич. Вестник КГТУ, 13, 7, С. 70-72, (2010).
14. Ю.Н. Олудина, Е.Ф. Ахметова, Э.Д. Ибатуллина, Г.Н. Нугуманова, С.В. Бухаров. Вестник КГТУ, 17, 5, С. 79, (2014).
© Л. И. Мусин - к.х.н., м.н.с. ИОФХ им. А.Е.Арбузова КазНЦ РАН, 777lenar@list.ru; А. В. Богданов - к.х.н., доц. каф. технологии основного органического и нефтехимического синтеза КНИТУ, abogdanov@inbox.ru; Т. А. Кутузова - магистр той же кафедры, tanusha_09_09@mail.ru.
© L. I. Musin - Dr. sci., junior research fellow of A.E.Arbuzov Institute of organic and physical chemistry of RAS, 777lenar@list.ru; A. V. Bogdanov - Dr. sci., associate professor at the department of basic organic and petrochemical synthesis of KNRTU, abogdanov@inbox.ru; T. A. Kutuzova - master of the same department, tanusha_09_09@mail.ru.
