Особенности взаимодействия морфолинилсодержащих 4-нитро- и 4-аминобензофуразанов с этаноламином Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

УДК 547.793.1 + 547.863.1

Ф. С. Левинсон, В. А. Самсонов, Р. В. Варганов,

Д. Р. Ибрагимова, А. Н. Андреева, Д. Р. Шарафутдинова

ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МОРФОЛИНИЛСОДЕРЖАЩИХ 4-НИТРО- И 4-АМИНОБЕНЗОФУРАЗАНОВ С ЭТАНОЛАМИНОМ

Ключевые слова: морфолинилнитробензофуразаны, этаноламин, переаминирование, морфолиниламинобензофуразаны, трансформирование в морфолиниламинохиноксалины.

Мономорфолинил- и диморфолинил-4-нитробензофуразаны под действием избытка этаноламина при комнатной температуре подвергаются переаминированию. Соответствующие 4-аминосодержащие в присутствии каталитических количеств n-толуолсульфокислоты при 170оС превращаются в соответствующие морфолиниламинохиноксалины.

Keywords: Morpholinylnitrobenzofurazans, ethanolamine, transamination, morpholinylaminebenzofurazans,

transformation in morpholinylaminoquinoxalines.

Monomorpholinyl- and dimormpholinyl-4-nitrobenzofurazanes under action of an excess ethanolamine at room temperature are subjected to transamination. Amine-containings coumpounels derived from 4-nitrobenzofurazane in the presence of catalitic amounts p-toluenesulfonic acid at 1700 C are converted into the corresponding morpholinylaminoquinoxalines.

Гетерофрагмент в бензофуразанах проявляет высокую химическую устойчивость, поэтому случаи использования этих соединений в качестве сырья для получения иных веществ весьма редки [1].

Недавно было показано, что относительно простые по структуре бензофуразаны при обработке этаноламином в присутствии каталитических количеств n-толуолсульфокислоты при температурах 150-1700С превращаются в соответствующие хиноксалины. Нитросодержащие бензофуразаны в [2] не изучались. В развитие этой работы нами исследовано поведение в новой реакции объектов, полученных морфолинодехлорированием 5-хлор-4-нитро-, 7-хлор-4-нитробензофуразанов и 5,7-дихлор-4-нитробензофуразана, а также продуктов последующего восстановления нитрогруппы в этих соединениях в аминную:

Высокий уровень химической активности указанных субстратов и их доступность обусловливают возможность иметь большой массив как монозамещенных 4-нитробензофуразана с различными фрагментами нуклеофилов в позициях 5 и 7, так и дизамещенных в комбинированной системе. Вероятность получения из них по [2] соответствующих очень редких хиноксалинов как потенциально биологически активных веществ являлась весьма привлекательной.

n=1; поз.5 или 7 n=2; поз. 5 и 7

В работе с нитросодержащими бензофуразанами несколько неожиданно было установлено, что при смешении реактантов (катализатор еще не был введен) при комнатной температуре внесением навески соответствующего нитробензофуразана в реактор с этаноламином (4 мл. на 1 г., что соответствует 8-9 кратному мольному избытку аминоспирта) имеет место образование раствора и разогрев массы до 65-700С. Вскоре она загустевала, что вынуждало разбавлять ее изопропанолом и перемешивать до завершения реакции (их длительность, 35-50 минут, устанавливалась методом ТСХ по исчезновению пятна

бензофуразанового исходного).

Такие особенности, как довольно четкие температуры плавления сырцов выделенных продуктов, проявляющихся в ТСХ-анализе в виде индивидуальных пятен, отсутствие катализатора и высокотемпературного длительного нагрева реакционных масс свидетельствовали о том, что вряд ли в этих условиях имеет место трансформация фуразанового фрагмента в диазиновый.

Действительно, оказалось, что во всех трех случаях с выходами 80-90% протекает переаминирование, вытеснение морфолинового фрагмента остатком этаноламина. При этом на 5,7-диморфолинил-4-нитробензофуразане оно имеет место вначале по позиции 5, а затем по позиции 7 (показано встречными синтезами на основе 5,7-дихлор-4-нитробензофуразана, препаративные возможности которого отражены в [3]):

NO

NO

О

h2nch2ch2oh

Cl -2------2—2_^

Cl

H2NCH2CH2OH

OH

✓ O.

Выявленная очередность замещения фрагментов морфолина является неожиданной, поскольку в той же самой последовательности проходит замещение ими атомов хлора в 5,7-дихлор-4-нитробензофуразане.

К сказанному следует добавить, что в реакции с этаноламином соответствующих пиперидинилсодержащих 4-нитробензофуразанов наблюдалась та же картина замены фрагмента алициклического амина фрагментом этаноламина. По-видимому, однотипные объекты с фрагментами других аминов должны реагировать с этаноламином подобным же образом.

Направить реакцию в желаемое русло нам все же удалось изменением структуры исходных соединений за счет перевода в них нитрогруппы в аминогруппу действием двухлористого олова в соляной кислоте, не затрагивающего гетероцикл [4]:

[И]

П=1; поз.5 или 7 П=2; поз. 5 и 7

Недавно открыта возможность синтеза 5, 7 - диморфолинил- 4 - аминобензофуразана и ряда подобных соединений непосредственно из 4 - нитробензофуразана [5], легко получаемого нитрованием доступного бензофуразана [6].

В новых объектах, во-первых, исключена тенденция к нуклеофильной замене фрагментов алициклических аминов (ранее к действию на них нитрогруппы как сильного электроноакцептора добавлялось то же по знаку и сравнимое по силе влияние фуразанового фрагмента). Во-вторых, подлежащий трансформации гетерофрагмент испытывает, по-видимому, способствующее целевой реакции влияние лишь сильных аминных электронодоноров. При 165-1700С взаимодействие морфолиниламинобензофуразанов с этаноламином проходит за 10-12 часов.

Таблица 1 - Информация о синтезированных морфолиниламинохиноксалинах

П

П

\ Объекты Выход и\ свойства \ продуктов \ N N 5-амино-8- морфолинилхиноксалин о" э—' 5-амино-6- морфолинилхиноксалин ¿"Л N N О ^ э—' 5-амино-6,8- диморфолинилхиноксалин

Выход, % 40 60 47

Тпл., оС 169-170 167-168 175-176

Кг (этилацетат) 0,38 0,42 0,30

Исследованная реакция и результаты [2] открывают доступ к хиноксалинам с заранее намеченной структурой, синтез которых известным путем (из о-фенилендиаминов и глиоксаля) затруднителен из-за необеспеченности сырьевой базы.

Установление структур фигурирующих в работе соединений осуществлялось использованием результатов масс-спектрометрии, ЯМР 1Н-спектроскопии. В случае диморфолинилсодержащего, кроме того, данных РСА.

Литература

1. Хмельницкий Л.И., Новиков С.С., Годовикова Т.И. Химия фуроксанов. Реакции и применение. - М.: Наука, 1996.

2. Самсонов В.А. Известия АН, серия химическая 2007 (12) 2424.

3. Ефимов С.И. Замещенные бензофуразана и бензодифуразана: синтез, строение, свойства, дисс. канд., 2001.

4. Левинсон Ф.С., Ермолаева Е.А., Калимулина Н.И., Васютина Е.А., Варганов Р. В. 4-

аминобензофуразаны с фрагментом вторичных аминов. Сб.: «Азотсодержащие гетероциклы». - М., 2006. т.2 . С.172-173.

5. Levinson F. S., Varganov R. V., ZakievM. M., Shakirova I. M., Sheremetev A. B. et. all. Unusual reaction of 4 - nitrobenzofurazan with amines. Mendeleev Communications, 2008, 18, 329 - 331.

6. Левинсон, Ф.С. Бензофуразан по реакции орто - нитрохлорбензола с азидом натрия / Ф.С. Левинсон и др.// Вестник Казан. технол. ун-та. - 2010. - №6. - С. 35 - 41.

© Ф. С. Левинсон - канд. хим. наук, доц. каф. химии и технологии органических соединений азота КНИТУ, руководитель группы синтеза органических реактивов лаборатории инновационных технологий КНИТУ, [email protected]; В. А. Самсонов - канд. хим. наук, старший научный сотрудник ИОХ СО АН, г. Новосибирск; Р. В. Варганов - научный сотрудник лаборатории инновационных технологий КНИТУ; Д. Р. Ибрагимова - студ. каф. химии и технологии органических соединений азота КНИТУ; А. Н. Андреева - студ. той же кафедры; Д. Р. Шарафутдинова - научный сотрудник ИОФХ КНЦ РАН.