CC BY
17
ХИМИЯ
УДК 547.316+547.388.3+547.771+547.779+547.892
ПРЕВРАЩЕНИЯ 2-ПЕНТЕН-, ПЕНТАН-1,5-ДИОНОВ И ИХ ГАЛОГЕНЗАМЕЩЕННЫХ АНАЛОГОВ С ТИОАЦЕТАМ ИДОМ
Н. В. Пчелинцева, О. В. Федотова, Я. Г. Крылатова, М. А. Лунева, Д. Д. Кузнецова, С. Д. Баталин
Пчелинцева Нина Васильевна, доктор химических наук, профессор кафедры органической и биоорганической химии Института химии, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского, [email protected]
Федотова Ольга Васильевна, доктор химических наук, заведующий кафедрой органической и биоорганической химии, директор Института химии, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского, Fedotova_ov2rambler.ru
Крылатова Яна Георгиевна, кандидат химических наук, доцент кафедры органической и биоорганической химии Института химии, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г Чернышевского, [email protected]
Лунева Марина Анатольевна, кандидат химических наук, заведующий отделением «Фармация», Саратовский областной базовый медицинский колледж, [email protected]
Кузнецова Дарья Дмитриевна, инженер-химик, ООО «Экологический центр Сигма», Саратов, [email protected]
Баталин Сергей Дмитриевич, магистрант Института химии, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского, batalinsd@ bk.ru
Изучены реакции 2-пентен-, пентан-, 2,4-дихлор-2-пентен- и 2,4-дихлор(бром)пентан-1,5-дионов с тиоацетамидом. В зависимости от строения 1,5-дикетона имеет место конденсация при участии оксогруппы пропанонильного фрагмента 2-пентен-1,5-дионов с образованием 5-оксо-1,3,5-триарилпент-3-енилидентиоацетамидов, либо гетероциклизация при участии а-галогенкетонного фрагмента с образованием замещенных тиазолов. Ключевые слова: 2-пентен-1,5-дионы, пентан-1,5-дионы, а-хлор(бром)пентен(ан)-1,5-дионы, гетероциклизация, тиазолы.
DOI: 10.18500/1816-9775-2018-18-3-246-251
Учитывая способность 1,5-дикарбонильных соединений превращаться в присутствии аммиака, мочевины и их производных в К-содержащие гетероциклические соединения [1-3], нами впервые изучена возможность циклизации 2-пентен- и пентан-1,5-дионов, их дигалогензамещенных аналогов 1-5 с тиоамидами карбоновых кислот.
Круг выбранных нами 1,5-дикетонов подразделяется на а,в-непредельные 1а,б, 3 и насыщенные 2а,б, 4, 5а,б, хлор- и бромзаме-щенные аналоги, отличающиеся природой заместителей в арильном фрагменте и характером оксогрупп.
© Пчелинцева Н. В., Федотова О. В., Крылатова Я. Г., Лунева М. А., Кузнецова Д. Д., Баталин С. Д., 2018
РИ
Аг
1а,б
2а,б
О
3
С1 Вг РИ РИ
Вг
РИ
ба.б
Аг а - С6Н5; б - С6Н40СН3-4
Располагая разработанными ранее [4] методами синтеза пентен-, пентан-1,5-дионов, их дихлор-и дибромзамещенных аналогов, используя различные реакционные центры указанных субстратов: карбонильную функцию, а,в-непредельный кетонный фрагмент, а-галогенкарбонильный центр, осуществлены превращения с тиоацета-мидом.
Нами установлено, что циклизации пентендио-нов 1а,б под действием тиоацетамида в отсутствии катализатора не происходит, а имеет место конденсация при участии оксофункции, свободной от сопряжения, с образованием продуктов 6а,б—5-оксо-1,3,5-трифенил- и 5-оксо-3(4-метоксифенил)-1,5-дифенилпент-3-енилидентиоацетамидов с выходом 80 и 63% соответственно.
РИ
РИ
РИ
О
1а,б
Б
О
Ме
Аг
РИ ОН ин
Ме
РИ
-Н20
Б
РИ
Ме
В результате превращения арилзамещенных пентандионов 2а,б с тиоацетамидом были выделены продукты гетероциклизации при участии
пропанонильного фрагмента - замещенные 4,5-дигидротиазолы 7а,б с выходом 68 и 73% соответственно.
СН
РИ
РИ
Б
РИ
О
О Аг
Аг О
2а.б ]
Ме
Установлено, что взаимодействие дихлор-дикетонов с тиоацетамидом завершается образованием продуктов конденсации при участии карбонильной функции и галогена в а-положении. Однако, учитывая различную подвижность галогена при атоме углерода в 8р2-гибридизации в ди-
РИ ОН ИН
РИ
\\
N
РИ
С1 РИ
О О
С1
РИ
+ Н3С ^
Б
/
1ЧН
Ме Б
-Н2О О Аг РИ
7а.6
хлорпентендионе 3, 8р3-гибридизации в дихлор-4 и дибромпентандионах 5а,б, выделены моно-8,9а либо бисметиларилтиазолы 10а,б.
При взаимодействии 1,3,5-трифенил-2,4-дихлор-2-пентен-1,5-диона 3 с тиоацетамидом был получен продукт 8.
РИ
60°С
О
РБ СН
Показано, что в реакциях с а-галогенкетонами тиоацетамид, участвуя в иминотиольной форме, приводит к гетероциклизации [5-7], образуя тиазолы. Обнаружено, что при взаимодействии дихлорпентен-3 и пентан-(4)-1,5-дионов с тиоацетамидом в соотношении субстрат : реагент = 1 : 2 возникают замещенные тиазолы: 3-(2-метил-4-фенилтиазол-5-ил)-2-хлоро-1,3-
дифенилпропенон 8 и ди-(2-метил-4-фенилтиа-золил-5)-фенилметан 10а.
Галоген при кратной С=С связи и в реакции с тиоацетамидом по-прежнему остается неактивным вне зависимости от соотношения реагентов.
В зависимости от соотношения субстрат : реагент реакция дихлорпентандиона 4 протекает с образованием продуктов 9а и 10а.
РИ
О
О
С1 С1
1:1
СН3-С
1:2
С1
РИ
СН
РИ
О РИ
9а
СН
РИ РИ
СН3
10а
Превращения дибромпентандионов 5а.б с тиоацетамидом проходят аналогично взаимодействию с ним 1,3,5-трифенил-2,4-дихлорпентан-1,5-диона 4, при участии
двух а-галогенкарбонильных фрагментов, давая биспродукты - 4-((4-арил)(2-метил-5-фенилтиазол-4-ил)метил)-2-метил-5-енил-тиазолы 10а,б.
ОМе-4 Вг^ ^-Вг
+ Н3С ^
РИ ЪО РИ
56
Б
60°С
1ЧН2 1:2
Н3С
ОМе-4 I
РИ СН РИ
N Т Т /И
\\ -Б Б- ч
106 СНз
3
В отличие от дигалогенпентандионов 4.5а.б. образующих бистиазолы 10а.б с тиоацетамидом, при нагревании 2,4-дихлор-1,3,5-трифенил-2-пентен-1,5-диона 3 с последним в п-ксилоле биспродукт не образуется; возникает тиазол 8. а,в-Непредельный фрагмент или малоподвижный атом хлора при двойной связи не принимают участия в реакции с тиоацетамидом; дезактивированная атомом хлора кратная связь в противо-
положность таковой в рассмотренных выше незамещенных аналогах нереакционноспособна.
Строение продуктов установлено на основании данных ЯМР- и ИК-спектроскопии.
В спектре ЯМР 1Н бистиазола 10а.б присутствуют мультиплеты ароматических протонов при 5 7,32-6,52 м.д. и метинового Н3 при 5 4,99-4,93 м.д., сигналы метильных протонов при 5 2,04 и 2,47 м.д. (таблица).
Условия реакций (галоген)арилзамещенных пентан-, 2-пентен-1,5-дионов с тиоацетамидом при кипячении и характеристики продуктов
№ соединения Растворитель Соотношение реагентов Время реакции № продукта Выход, % Т ,°С пл ' (растворитель)
1а БЮН(абс) 1:1 9,5 ч 6а 80 92-93(БЮН)
1б БЮН(абс) 1:1 32,5 ч 6б 63 182-183(БЮН)
2а п-ксилол 1:1 20 мин 7а 68 89-90(ьРг0Н)
2б п-ксилол 1:1 35 мин 7б 73 98-100(ьРг0Н)
1:1 1,5 ч 8 74 106-107(кРг0Н)
3 п-ксилол 1:2 1,5 ч 8 81 -
4 п-ксилол 1:1 1,5 ч 9а 60 118-119(кРг0Н)
4 п-ксилол 1:2 1,5 ч 10а 54 123-124(кРг0Н)
5а п-ксилол 1:2 1,5 ч 10а 80 -
5б п-ксилол 1:2 40 мин 10б 61 106-108(кРг0Н)
В спектре ЯМР 13С соединения 10а имеются сигналы при 5 170,83 (С2), 136,75 (С4), 134,06 (С5) м.д. тиазольного цикла [8], 132,24127,52 м.д. (атомы углерода бензольных колец, 19,57 м.д и 57,23 м.д. углеродов метильных групп.
В ИК-спектрах 5-оксопентенилидентио-ацетамидов 6а,б в области поглощения оксо-групп сохраняются только полосы в области с V 1683-1684 см-1, относящиеся к колебанию связей С=О групп, сопряженных с С=С (16481646 см-1) связью и фенильным фрагментом. Появление полос в области 1676-1650 (С=К) и 1512-1482 см-1 (С=Б) свидетельствует об участии свободного карбонила в превращении с тиоацетамидом. Напротив, в дигидротиазолах 7а,б сохраняются полосы свободного от сопряжения карбонила (1728-1726 см-1) и имеются полосы при 1586-1580 см-1 (С=Щ 1262-1210 см-1 (С-Б) дигидротиазольного цикла [9]. Набор полос в области 1675-1660см-1 (С=С), 1560-1552 см-1 (С=К) и 1285-1190 см-1 (С-Б) в спектрах соединений 8.9а.б.10а.б указывает на присутствие тиазольного цикла в их структуре [10].
Реакция а-галоген-1,5-дикетонов с тиоацета-мидом представляет интерес как удобный метод синтеза ранее труднодоступных замещенных тиазолов.
Синтез субстратов 1а.б. 2а.б. 3. 4, 5а.б описан ранее [4]. Строение синтезированных соединений подтверждено данными ИК и ЯМР 1Н- и 13С-спектроскопии. 1Н и 13С ЯМР-спектры зарегистрированы на приборе Бгикег МБЬ-400. ИК-спектры записаны на спектрометре Брееога М-80.
Контроль за ходом реакций и индивидуальностью выделенных соединений осуществлялся методом тонкослойной хроматографии на пластинках 8Пи:£Ы ИУ-254 (элюент-гексан:эфир:хлороформ=4:1:1).
Общая методика проведения реакции ди-кетонов 1а.б. 2а.б.3.4.5а.б с тиоацетамидом заключается в следующем: в круглодонную колбу ёмкостью 50 мл помещают раствор 0,025 моль дикетона в 20 мл растворителя, 0,025-0,05 моль тиоацетамида. Смесь нагревают. Выпавшие кристаллы отфильтровывают, сушат.
5-оксо-1,3,5-трифенилпент-3-енил-идентиоацетамид (6а). Раствор 8,2 г (0,025 моль) 1,3,5-трифенил-2-пентен-1,5-диона (1а) в 20 мл абсолютного этилового спирта, 1,9 г (0,025 моль) тиоацетамида кипятят в течение
9.5 часов. Кристаллический продукт отделяют, промывают этиловым спиртом, сушат. Выход
7.6 г (80%), бесцветные кристаллы, т.пл. 92-93°С (этанол). Найдено, %: С-78.6, Н-5.3, N-3.6, Б-8.2. С25Н21КОБ. Вычислено, %: С-78.3, Н-5.5, N-3.7, Б-8А ИК-спектр, V, см-1: 1683 (С=О), 1648 (С=С), 1676 (С=К), 1512 (С=Б).
5-оксо-3(4-метоксифенил)-1,5-дифенил-пент-3-енилидентиоацет-амид (6б). Раствор 8,9 г (0,025 моль) 1,5-дифенил-3(4-метоксифенил)-2-пентен-1,5-диона (1 б) в 20 мл абсолютного этилового спирта, 1,9 г (0,025 моль) тиоацетамида кипятят в течение 32,5 часов. Кристаллический продукт отделяют, промывают этиловым спиртом, сушат. Выход 6,3 г (63%), бесцветные кристаллы, т.пл.182-183°С (этанол). Найдено, %: С- 74.6, Н-5.3, N-3.6,
8-8.2. С25Н23Ш28. Вычислено, %: С-74.8, Н-5.7, N-3.5, 8-8.0.ИК-спектр, V, см-1: 1684 (С=О), 1646 (С=С), 1650 (C=N), 1482 (С=8).
2-метил-4-фенил-5(1,3-дифенилпропанон-3-ил)-4,5-дигидротиазол (7а). Раствор 8,2 г (0,025 моль) 1,3,5-трифенилпентан-1,5-диона (2а) в 20 мл п-ксилола, 1,9 г (0,025 моль) тиоа-цетамида кипятят в течение 20 мин. Кристаллический продукт отделяют, промывают этиловым спиртом, сушат. Выход 6,6 г (68%), бесцветные кристаллы, т.пл.89-90°С (пропанол-2). Найдено, %: С- 78.1, Н-5.9, N-3.5, 8-8.4. С25Н23Ш8. Вычислено, %: С-77.9, Н-6.0, N-3.6, 8-8.3. ИК-спектр, V, см-1: 1728 (С=О), 1586 (C=N -кольца), 1262 (С-8- кольца).
2-метил-4-фенил-5(1(4-метоксифенил)-3-фенилпропанон-3-ил)-4,5-дигидротиазол (7б). Раствор 8,9 г (0,025 моль) 1,5-дифенил-3(4-метоксифенил)пентан-1,5-диона (2б) в 20 мл п-ксилола, 1,9 г (0,025 моль) тиоацетамида кипятят в течение 35 мин. Кристаллический продукт отделяют, промывают этиловым спиртом, сушат. Выход 7,6 г (73%), бесцветные кристаллы, т.пл. 98-100°С (пропанол-2). Найдено, %: С-75.4, Н-5.9, N-3.5. С26Н25NО28. Вычислено, %: С-75.1, Н-6.1, N-3.4. ИК-спектр, V, см-1: 1726 (С=О), 1580 (C=N -кольца), 1190 (С-8- кольца).
3(2-метил-4-фенилтиазол-5-ил)-2-хлор-1,3-дифенилпропенон (8). Раствор 9.9 г (0,025 моль) 1,3,5-трифенил-2,4-дихлор-2-пентен-1,5-диона (3) в 20 мл п-ксилола, 1,9 г (0,025 моль) тиоацетамида кипятят в течение 1,5 час. Кристаллический продукт отделяют, промывают этиловым спиртом, сушат. Выход 7,7 г (74%), бесцветные кристаллы, т.пл.106-107°С (пропанол-2). Найдено, %: С- 72.1, Н-4.6, N 3.5. С25Н18СШО8. Вычислено, %: С-72.2, Н-4.4, N-3.4. ИК спектр, V, см-1: 1675 (С=С), 1560 (C=N -кольца), 1285 (С-8- кольца). Исходя из 0.025 моль 3 и 0.05 моль тиоацетамида, получено 8.4 г (81%) 8.
3(2-метил-4-фенилтиазол-5-ил)-2-хлор-1,3-дифенилпропанон(9а). Раствор 10.0 г (0,025 моль) 1,3,5-трифенил-2,4-дихлорпентан-1,5-диона (4) в 20 мл п-ксилола, 1,9 г (0,025 моль) тиоацетамида кипятят в течение 1,5 час. Кристаллический продукт отделяют, промывают этиловым спиртом, сушат. Выход 6.3 г (60%), бесцветные кристаллы, т.пл. 118-119°С (пропанол-2). Найдено, %: С-72.0, Н-4.7, N-3.6. С25Н20СШО8.
Вычислено, %: С-71.8, Н-4.8, N-3.4. ИК-спектр, V, см-1: 1672 (С=С-кольца), 1555 (C=N -кольца), 1280 (C-S- кольца).
Ди-(2-метил-4-фенилтиазол-5-ил)фе-нилметан (10а). Раствор 10.0 г (0,025 моль) 1,3,5-трифенил-2,4-дихлорпентан-1,5-диона (4) в 20 мл п-ксилола, 3.8 г (0,05 моль) тиоацетамида кипятят в течение 1,5 часов. Кристаллический продукт отделяют, промывают этиловым спиртом, сушат. Выход 5.9 г (54%), бесцветные кристаллы, т.пл. 123-124°С (пропанол-2). Найдено, %: С-74.0, Н-4.9, N-6.3. C27H22N2S2. Вычислено, %: С-73.9, Н-5.1, N-6.4. ИК-спектр, V, см-1: 1662 (С=С-кольца), 1558 (С=^кольца), 1280 (C-S-кольца). Спектр ЯМР 1Н, 5, м.д.: 7.30-6.52 (15H, Ar), 4.99 (метиновый Н3). Спектр ЯМР 13С, 5, м.д.: 170,83 (С2), 136,75 (С4), 134,06 (С5) тиазоль-ного цикла, 132,24-127,52 (Ar), 19,57 (CH3), 57,23 (OCH3). При использовании 1,3,5-трифенил-2,4-дибромпентан-1,5-диона (5а) выход 10а - 80%.
Ди-(2-метил-4-фенилтиазол-5-ил)(4-ме-токсифенил)метан (10б). Раствор 10.0 г (0,025 моль) 1,5-дифенил-3(4-метоксифенил)-2,4-дибромпентан-1,5-диона (5б) в 20 мл п-ксилола,
3.8 г (0,05 моль) тиоацетамида кипятят в течение 40 мин. Кристаллический продукт отделяют, промывают этиловым спиртом, сушат. Выход
6.9 г (61%), бесцветные кристаллы, т.пл. 106-108°С (пропанол-2). Найдено, %: С-74.0, Н-4.9, N-6.3. С28Н2^^2. Вычислено, %: С-74.3, Н-5.3, N-6.2. ИК-спектр, V, см-1: 1660 (С^-кольца), 1552 (C=N -кольца), 1190 (C-S- кольца). Спектр ЯМР 1Н, 5, м.д.: 7.32-6.50 (14H, Ar), 4.93 (метиновый Н3), 2,04 (3H, CH3), 2.47 (3H, OCH3).
Список литературы
1. Московкина Т. В., Тиличенко М. Н. Синтез гетероци-клов на основе гидразонов 1,5-дикетонов // Химия гетероцикл. соед. 1983. № 5. С. 821-830.
2. DonchakL. N., Zabolotnova T. V., Kaminsky V. A. Chemistry of Dicarbonyl Compounds. Riga, 1981. P. 69-71.
3. Пчелинцева Н. В., Харченко В. Г., Маркова Л. И., Федотова О. В. Реакции 1,5-дикетонов с аммиаком и его замещенными // Химия гетероцикл. соед. 2003. № 9. С. 1283-1304.
4. Харченко В. Г., Пчелинцева Н. В. Способы получения 1,5-дикетонов. Саратов, 1997. 104 с.
5. ShaferH., GewaldK. Reaktionen mit 4-amino-5-benzoyl-
thiazolen // J. Prakt. Chem. 1974. № 19. P. 684-692.
6. Шкляренко А. А., Наследов Д. Г., Яковлев В. В. [(2,3-дибромпропил)-сульфонил] арены в S,N-
тандемных реакциях гетероциклизации. Новый путь синтеза триазолотиазолидинов // ЖОрХ. 2005. Т. 41, вып. 4. С. 636-637.
7. Hashemi M. M., Asabollahi H., Mostaghirn R. Синтез производных битиазола в условиях микроволнового облучения в отсутствии растворителя // ЖОРХ. 2005. Т. 41, вып. 7. С. 632-633.
8. Лякина A. Ю., Михура И. В., Попова И. С., Форма-новский А. А. Особенности синтеза замещенных и конденсированных 2-метил-1,3-тиазолов // ХГС.
2005. № 8. С. 1244-1249.
9. Куватов З. Х., Сафаров М. Г., Мурза М. М. Новые производные тиазола с мезоморфными свойствами // ХГС. 2004. № 4. С. 596.
10. Некрасов Д. Д., Обухова А. С. Синтез и химические свойства 2-замещенных тиазолин-4,5-дионов // ХГС.
2006. № 9. С. 1283..
Some Transformation 2-Pentene-, Pentane-1,5-Diones and Their Halogen-Substituted Analogues with Thioacetamide
N. V. Pchelintseva, O. V. Fedotova, Y. G. Krylatova, M. A. Lunyova, D. D. Kuznetsova, S. D. Batalin
Nina V. Pchelintseva, ORCID 0000-0002-5830-9807, Saratov State University, 83, Astrakhanskaya Str., Saratov, 410012, Russia, [email protected]
Olga V. Fedotova, ORCID 0000-0003-3941-4027, Saratov State University, 83, Astrakhanskaya Str., Saratov, 410012, Russia, Fedotova_ [email protected]
Jana G. Krylatova, ORCID 0000-0002-9486-6774, Saratov State University, 83, Astrakhanskaya Str., Saratov, 410012, Russia, [email protected]
Marina A. Lunyova, ORCID 0000-0001-9476-4658, Saratov Regional Base Medical College, 151, Chernyshevskya Str., Saratov, 410028, Russia, [email protected]
Daria D. Kuznetsova, ORCID 0000-0001-6625-2532, "Ecological Center Sigma", 22, Michurina Str., Saratov, 410012, Russia, [email protected]
Sergey D. Batalin, ORCID 0000-0001-6771-230X, Saratov State University, 83, Astrakhanskaya Str., Saratov, 410012, Russia, batalinsd@ bk.ru
Given the ability of 1,5-dicarbonyl compounds to emerge in the presence of ammonia, urea and its derivatives of N-containing heterocyclic compounds, possibility of cyclization 2-pentene- and pentane-1,5-diones and their dihalogensubstituted analogues with thioacetamide. When boiling pentenedions with thioacetamide in ethanol occurs condensation with the participation of oxo-function, free of the pairing, with the formation of 5-oxo-1,3,5-triarylpent-3-enilidenthioacetamide with access 63-80%; pentanedions when heated in xylene for 20-35 minutes give heterocyclic products with the participation of the propanonilic fragment - substituted 4.5-dihydrothiazoles with access 68-73%.Unlike dichloro(bromine) pentanedions forming bisthiazoles with thioacetamide, when heated, 2,4-dichloro-1,3,5-triphenyl-2-pentene-1,5-dione with the latest in p-xylene bisproduct is not formed; occurs 3(2-methyl-4-phenylthi-azol-5-yl)-2-chloro-1,3-diphenylpropenone with the release of 81%. a,p-Unsaturated fragment or sedentary chlorine atom with the double bond did not participate in the reaction with thioacetamide; a chlorine atom form a multiple relationship as opposed to such, discussed above unsubstituted analogues, has low reactivity. Structure of products installed on the basis of the data of the NMR and IR spectroscopy. The reaction of a-halogen-1,5-diketones with thioacetamide is of interest as a convenient method for the synthesis of previously hard-to-substituted thiazoles.
Key words: 2-pentene-1,5-diones, pentane-1,5-diones, a-chloro(bromine)pentene(ane)-1,5-diones, heterocyclization, thiazoles.
Образец для цитирования:
Пчелинцева Н. В., Федотова О. В., Крътатова Я. Г., Лунева М. А., Кузнецова Д. Д., Баталин С. Д. Превращения 2-пентен-, пентан-1,5-дионов и их галогензамещенных аналогов с тиоацетамидом // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Химия. Биология. Экология. 2018. Т. 18, вып. 3. С. 246-251. DOI: 10.18500/1816-9775-2018-18-3-246-251
Сite this article as:
Pchelintseva N. V., Fedotova O. V., Krylatova Y. G., Lunyova M. A., Kuznetsova D. D., Batalin S. D. Some Transformation 2-Pentene-, Pentane-1,5-Diones and Their Halogen-Substituted Analogues with Thioacetamide. Izv. Saratov Univ. (N. S.), Ser. Chemistry. Biology. Ecology, 2018, vol. 18, iss. 3, pp. 246-251 (in Russian). DOI: 10.18500/1816-9775-2018-18-3246-251
