CC BY
37
УДК 547.562:547.327
Л. И. Мусин, Т. А. Кутузова, А. В. Богданов
и-НИТРОБЕНЗИЛОВЫЙ ЭФИР ИЗАТИНУКСУСНОЙ КИСЛОТЫ: СИНТЕЗ И РЕАКЦИЯ С ГЕКСАЭТИЛТРИАМИДОФОСФИТОМ
Ключевые слова: гетероциклы, изатин, дезоксигенирование, синтез, изоиндиго.
Осуществлен синтез п-нитробензилового эфира изатин-1-илуксусной кислоты. Определена хемоселективность его дезоксигенирования под действием трис(диэтиламида) фосфористой кислоты, протекающая исключительно по карбонильной группе гетероцикла. Структура полученных соединений установлена методами ЯМР- и ИК-спектроскопии, состав - масс-спектрометрией и элементным анализом.
Keywords: heterocycles, isatin, deoxygenation, synthesis, isoindigo.
The synthesis ofp-nitrobenzyl isatin-1-ylacetate was performed. A chemoselectivity of it's deoxygenation under the action of tris(diethylamido) phosphite exclusively at the carbonyl group was determined. The structure of compounds were characterized by NMR- and IR-spectroscopy, mass-spectrometry and elemental analysis.
Введение
Реакция дезоксигенирования под действием производных Р(111) находит широкое применение в органической химии [1, 2]. Среди всего многообразия процессов в отдельную группу следует отнести дезоксигенирование нитро-соединений под действием производных Р(Ш), приводящее к образованию азотистых гетероциклов различного строения [3]. В качестве производных Р(111) чаще всего используются третичные фосфиты и фосфины. Одной из наиболее исследованных реакций такого типа является циклизация нитроаренов в соответствующие азотистые гетероциклы (индолы, пирролопиримидины, карбазолы, хинолины) под действием полных эфиров фосфористой кислоты. Предполагается, что процесс включает промежуточное образование нитренов. При использовании 2-нитробиарилов нитрен встраивается по связи С-Н соседнего арильного фрагмента с образованием соответствующих карбазолов [4, 5] или 5-карболинов [6]. К этому же типу реакций можно отнести и взаимодействие 2-
нитрофенилфенилсульфида с избытком
триэтилфосфита, приводящее к образованию фенотиазина [7, 8]. Если же в орто-положении к нитро-группе присутствует двойная связь (о-нитростиролы), то образующийся нитрен встраивается по Р-связи С-Н винильного заместителя с образованием замещенных индолов [9-11]. Из описываемых реакций особо стоит выделить взаимодействие о-динитробензола с производными Р(Ш). В то же время, восстановление 2,2'-динитробифенила газообразным РН3 останавливается на стадии образования бензоциннолин-2,2'-диоксида [12].
Ранее нами было показано, что 4,5-динитроаценафтенхинон способен подвергаться дезоксигенированию под действием
гексаэтилтриамидофосфита в мягких условиях с образованием продукта восстановления одной из нитро-групп [13]. Применительно к некоторым производным другого представителя а-дикетонов -изатина, широко применяемого в органическом
синтезе [14, 15], было установлено, что дезоксигенированию подвергается исключительно карбонильная группа в положении 3 [16-18].
В данной работе впервые описан синтез п-нитробензилового эфира изатин-1-илуксусной кислоты (I) и исследована хемоселективность его реакции с гексаэтилтриамидофосфитом.
Для получения соединения (III) была использована реакция алкилирования натриевой соли изатина п-нитробензилбромацетатом, протекающая с образованием целевого производного изатина с выходом 80 %. Следует отметить, что в данном случае образования возможного продукта реакции Дарзена (IV) не наблюдалось.
O O
^^-N ДМФА ^-^N
ON-f\J
\=/ IV
На рисунке 1 представлен ЯМР :Н-спектр соединения (III). Данный спектр содержит два сигнала протонов двух метиленовых групп и шесть сигналов соответствующей мультиплетности в области проявления ароматических протонов. Следует отметить, что два дублета (при 7.47 и 8.21 м.д.) имеют двойную интенсивность, что говорит о наличии в молекуле соединения (III) только одного п-нитробензильного заместителя. Масс-спектр продукта реакции (III) содержит пик с массой 340.08, соответствующий его молекулярному иону.
O
Na
II
Рис. 1 - Спектр ЯМР JH (CDCl3) соединения (III)
Далее нами была осуществлена реакция полученного изатина (III) с
гексаэтилтриамидофосфитом. Реакция протекает в дихлорметане при -60°С и приводит к образованию единственного продукта реакции - производного изоиндиго (IV).
и
Ч
Факт дезоксигенирования изатина (III) именно по карбонильной, а не по нитро-группе, однозначно доказывается наличием в масс-спектре (ЭУ) выделенного продукта пика с массой 648.01. Данные элементного анализа также хорошо согласуются с составом, соответствующим брутто-формуле соединения (V).
Строение соединений (III) и (V) установлено методами ЯМР 1Н-, 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 Bruker Avance-400 с рабочей частотой 400 и 100.6 МГц соответственно. В качестве стандартов использовали сигналы остаточных протонов хлороформа.
4-Нитробензил-2-(2,3-диоксоиндолин-1-ил)ацетат (III)
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 полученный темно-фиолетовый раствор добавляли порциями 2.73 г (0.01 моль) п-нитробензилбромацетата, 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. Светло-оранжевый порошок, выход 89 %, т. пл. 171-173°С. ИК спектр (вазелиновое масло, vmax, см-1): 1742 (С=О), 1615 (С=О), 1530 (N=0), 1380 (С=С), 1276 (С-N), 1209, 1097, 954, 859, 814, 765, 736, 470. Спектр ЯМР 1Н (CDCl3), 5, м.д.: 4.58 с (2H, 0CH2), 5.30 с (2H, NCH2), 6.76 д (1H, 3J=7.9 Гц), 7.18 т (1H, 3J=7.5 Гц), 7.47 д (2H, 3J=8.7 Гц), 7.58 т (1H, 3J=7.8 Гц), 7.66 д. д (1H, 3J=7.5 Гц, 4J=0.6 Гц), 8.21 д (2H, 3J=8.7 Гц). Спектр ЯМР 13С (CDCl3), 5, м.д.: 41.25 (СН2), 66.17 (СН2), 109.91, 117.74, 123.93, 124.37, 125.76, 128.58, 138.39, 141.69, 148.03, 150.00, 158.04, 166.49, 182.06. Масс-спектр, m/z: 340.08 [M]+. Элементный анализ: вычислено C, 60.00; H, 3.55; N, 8.23; найдено C, 59.73; H, 3.32; N, 8.02.
1,1'-Ди(4-нитробензилокси-карбонил)-
IH,1'Н-[3,3']дииндолинилиден-2, 2'-дион (IV)
К раствору 0.71 г (2.38 ммоль) изатина (III) в 10 мл сухого дихлорметана в токе аргона при -60 °С добавили по каплям 0.66 мл (2.38 ммоль) гексаэтилтриамидофосфита. После окончания добавления реакционную массу оставили самопроизвольно нагреваться до комнатной температуры в течение 2 ч, после чего выпавший осадок фильтровали и сушили на воздухе. Темно-бордовый порошок, выход 80 %, т. пл. > 300°С. ИК спектр (вазелиновое масло, vmax, см-1): 1740 (С=0), 1690 (С=0), 1612 (С=С), 1540 (N=0), 1207, 1105, 960, 859, 587, 464, 405. Низкая растворимость полученного соединения в органических растворителях не позволила зарегистрировать спектры ЯМР 1H и 13С. Масс-спектр, m/z: 648.01 [M]+. Элементный анализ: вычислено C, 65.31; H, 3.43; N, 9.52; найдено C, 65.13; H, 3.35; N, 9.28.
Литература
1. R.H. Holm. Chem.Rev., 87, 6, P. 1401-1449, (1987).
2. H. Firouzabadi, A. Jamalian. J.SulfurChem., 29, 1, P. 53-97. (2008).
3. J.I.G. Cadogan. Organophosphorous Reagents in Organic Synthesis. Academic Press, London, N.-Y., Toronto, Sydney, San Francisco, 1979, 608 p.
4. W. Freeman, M. Urvoy, M.E. Criswell. J.Org.Chem., 70, 13, P. 5014-5019, (2005).
5. H. Peng, X. Chen, Y. Chen, Q. He, Y. Xie, C. Yang. Tetrahedron, 67, 32, P. 5725-5731, (2011).
6. J.I.G.Cadogan, R.K. Mackie, M.J. Todd. Chem.Commun., P. 491, (1966).
7. J.I.G. Cadogan, S. Kulik, C. Thompson, M.J. Todd. J.Chem.Soc.(C), P. 2437-2441, (1970).
8. R.J. Sundberg. J.Org.Chem., 30, 11, P. 3604-3610, (1965).
9. J.T. Kuethe, A. Wang, I.W. Davies. Org.Lett, 5, 20, P. 3721-3723, (2003).
10. J.T. Kuethe, A. Wang, I.W. Davies. Org.Lett., 5, 21, P. 3975-3978, (2003).
II. J.I.G. Cadogan, D.J. Sears, D.M. Smith. J.Chem.Soc.(C), P. 1314-1318, (1969).
12. A.C. Bellaart. Tetrahedron, 21, P. 3285-3288, (1965).
13. А.В. Богданов, В.Ф. Миронов. ЖОХ, 83, 2, С. 349-350, (2013).
14. Г.Н. Нугуманова, С.В. Бухаров, Р.Г. Тагашева, В.С.Попова. Вестник КГТУ, 15, 7. С. 26-28, (2012).
15. Ю.Н. Олудина, Е.Ф. Ахметова, Э.Д. Ибатуллина, Г.Н. Нугуманова, С.В. Бухаров. Вестник КГТУ, 17, 5, С. 7-9, (2014).
16. А.В. Богданов, В.Ф. Миронов, Л.И. Мусин, Б.И. Бузыкин, А.И. Коновалов. ЖОХ, 78, 10. С. 1977-1979, (2008).
17. A.V. Bogdanov, V.F. Mironov, L.I. Musin, R.Z. Musin. Synthesis, 19, Р. 3268-3270, (2010).
18. A.V. Bogdanov, S.V. Bukharov, Yu.N. Oludina, L.I. Musin, G.N. Nugumanova, V.V. Syakaev, V.F. Mironov. Arkivoc, iii, Р. 424-435, (2013).
© Л. И. Мусин - к.х.н., м.н.с. ИОФХ им. А.Е.Арбузова КазНЦ РАН [email protected]; А. В. Богданов - к.х.н., доц. каф. технологии основного органического и нефтехимического синтеза КНИТУ [email protected]; Т. А. Кутузова - магистр той же кафедры [email protected].
© L. I. Musin - Dr. sci., junior research fellow of A.E.Arbuzov Institute of organic and physical chemistry of RAS, [email protected]; A. V. Bogdanov - Dr. sci., associate professor at the department of basic organic and petrochemical synthesis of KNRTU, [email protected]; T. A Kutuzova - master of the same department, [email protected].
