Синтез 2-(индол-1-ил)метили 2-(морфолин-1-ил)метил-2-метил-1,3-диоксоланов Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 547.057; 547:541.427

Э. Р. Миндиярова (магистрант), С. С. Вершинин (к.х.н., доц.), В. В. Зорин (чл.-корр. АН РБ, д.х.н., проф., зав. каф.)

Синтез 2-(индол-1-ил)метил-и 2-(морфолин-1-ил)метил-2-метил-1,3-диоксоланов

Уфимский государственный нефтяной технический университет, кафедра биохимии и технологии микробиологических производств 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1; тел. (347) 2431935, e-mail: [email protected]

E. R. Mindiyarova, S. S. Vershinin, V. V. Zorin

Synthesis of 2-(indol-1-yl)methyl-and 2-(morpholin-1-yl)methyl-2-methyl-1,3-dioxolanes

Ufa State Petroleum Technological University 1, Kosmonavtov Str, 450062 Ufa, Russia; ph. (347) 2431935, e-mail: [email protected]

Исследовано нуклеофильное замещение брома в 2-бромметил-2-метил-1,3-диоксолане на Ы-ин-дольный и Ы-морфолиновый остатки. Установлено, что при взаимодействии 2-бромметил-2-метил-1,3-диоксолана (1) с индолом 2 в присутствии КОН в ДМСО при мольном соотношении реагентов 1 и 2, равном 2 : 1, при температуре 115—120 оС в течение 4 ч образуется 2-(индол-1-ил)метил-2-метил-1,3-диоксолан (4) с практически количественным выходом. Взаимодействие диоксолана 1 с морфолином 3 протекает с количественным выходом 2-метил-2-(мор-фолин-1-ил)метил-1,3-диоксолана (5) при мольном соотношении реагентов 1 и 3, равном 1 : 5, в течение 5 ч при прочих равных условиях.

Ключевые слова: 2-бромметил-2-метил-1,3-диоксолан; индол; 2-(индол-1-ил)метил-2-метил-1,3-диоксолан; 2-метил-2-(морфолин-1-ил)ме-тил-1,3-диоксолан; морфолин; нуклеофильное замещение.

2,2-Дизамещенные 1,3-диоксациклоалканы и их гетероаналоги являются доступными соединениями, обладают высоким синтетическим потенциалом и широко используются в органическом синтезе 1-4. В частности, они могут быть использованы в качестве промежуточных продуктов в синтезе функциональных карбонильных соединений, получение которых другими путями малоэффективно или невозможно.

В работе 5 была показана возможность получения 2-бромалкилкеталей прямым бро-мированием кеталей молекулярным бромом.

Нами разработаны методы синтеза 2-(ин-дол-1-ил)метил- и 2-(морфолин-1-ил)метил-2-метил-1,3-диоксоланов функционализацией доступного 2-бромметил-2-метил-1,3-диоксолана индолом и морфолином. В результате исследований были найдены условия, позволяющие эффективно осуществлять нуклеофильное заме-

Дата поступления 20.12.13

The nucleophilic substitution of brome in 2-bromomethyl-2-methyl-1,3-dioxolane to N-indole and N-morpholine residues was studied. It is shown that reaction between 2-brommethyl-2-methyl-1,3-dioxolane (1) and indole 2 with molar ratio 2 : 1 in presence of KOH in DMSO at 115— 120 0C in 4 hours leads to almost quanti-tative yield of 2-(indol-1-yl)methyl-2-methyl-1,3-dioxo-lane (4). The reaction between dioxolane 1 with morpholine 3 almost quantitative yield of 2-(morpholin-1-yl)methyl-1,3-dioxolane (5) is obtained at molar ratio of (1) and (3) 1 : 5 in 5 hours under other conditions being equal.

Key words: 2-bromomethyl-2-methyl-1,3-dioxolane; indole; 2-(indol-1-yl)methyl-2-methyl-1,3-dioxolane; 2-methyl-2-(morpholin-1-yl)methyl-1,3-dioxolane; morpholine; nucleophilic substitution.

щение брома в 2-бромметил-2-метил-1,3-диоксо-лане на Ы-индольный и Ы-морфолиновый остатки.

Установлено, что при взаимодействии 2-бромметил-2-метил-1,3-диоксолана (1) с индолом 2 в присутствии гидроксида калия в ДМСО при мольном соотношении реагентов 1 : 2, равном 2 : 1, при температуре 115—120 оС в течение 4 ч образуется 2-(индол-1-ил)метил-2-метил-1,3-диоксолан (4) с практически количественным выходом. Взаимодействие диоксо-лана (1) с морфолином 3 протекает с образованием 2-метил-2-(морфолин-1-ил)метил-1,3-ди-оксолана (5) с количественным выходом при мольном соотношении реагентов 1 : 3, равном 1: 5 в течение 5 ч при прочих равных условиях.

Таким образом, реакция нуклеофильного замещения брома в 2-бромалкил-1,3-диоксола-нах может быть использована для получения 2-(Ы-гетерил)метил-1,3-диоксоланов — синтонов -функциональнозамещенных карбонильных соединений, труднодоступных иными методами.

on?

г

(2)

KOH, DMSO

HN O (3)

DMSO

4 Br

■N O

5

Экспериментальная часть

Спектры ЯМР *Н и С зарегистрированы в CDCI3 на приборе Tesla BS 587A (рабочая частота 80 и 20 МГц соответственно), внутренний стандарт — ТМС. Хроматографический и масс-спектральный анализ проводили на хро-матомасс-спектрометре GCMS-QP2010S SHI-MADZU (электронная ионизация при 70 эВ, диапазон детектируемых масс 33—500 Да). Использовали капиллярную колонку HP-1MS (30 м х 0.25 мм х 0.25 мкм), температура испарителя 280 оС, температура ионизационной камеры 200 оС. Анализ проводили в режиме программирования температуры от 50 до 280 оС со скоростью 10 оС/мин, газ-носитель — гелий (1.1 мл/мин). Анализ методом ГЖХ проведен на хроматографе Chrom-5, детектор — пламенно-ионизационный, газ-носитель — гелий, скорость газа 30 мл/мин, колонка 3500 х 3 мм, неподвижная фаза — 5% SE-30 на носителе Chromaton N-AW (0.25—0.315), программирование температуры в интервале 100—210 оС, 20 °0/мин, изотерма 210 оС 4 мин. 2-Бромметил-2-метил-1,3-диоксолан (1) получен по методике 5.

2-(Индол-1-ил)метил-2-метил-1,3-диок-солан (4). В (15.6 г, 0.2 моль) сухого ДМСО при перемешивании вносили (2.24 г, 0.04 моль) тонко измельченного гидроксида калия и добавляли порциями (1.17 г, 0.01 моль) индола. Смесь нагревали до 115—120 оС, затем в нее прикапывали (3.62 г, 0.02 моль) бромдиоксо-лана 1 и перемешивали в течение 4 ч. Реакционную смесь охлаждали до 20—25 оС, промывали двукратным количеством дистиллирован-Литература

1. Рахманкулов Д. Л., Зорин В. В., Латыпова Ф. Н., Злотский С. С., Караханов Р. А. // ХГС.—

1982.- Т.4.— С.435.

2. Рахманкулов Д. Л., Зорин В. В., Латыпова Ф. Н., Злотский С. С., Караханов Р.А. / / Усп. хим.—

1983.— Т.52, №6.— С.619.

3. Пат. №2128177 РФ / Вершинин С. С., Макаева Р. М., Зорин В. В., Рахманкулов Д. Л.// Опубл. 27.03.1999.

4. Котлов В. М., Вершинин С. С., Бондарева О. А., Зорин В. В. // Баш. хим. ж.— 2009.— Т.16, №4.— С.55.

5. Вершинин С. С., Макаева Р. М., Зорина Л. Н., Зорин В. В., Рахманкулов Д. Л. // ЖОХ.— 1996.— Т.66, №7.— С.1177.

ной воды и дважды экстрагировали этиловым эфиром. Экстракт сушили над Na2SO4, эфир отгоняли на роторном испарителе. Продукт очищали методом колоночной хроматографии. Выход 2.17 г (99%). Спектр ЯМР *Н, 5, м. д.: 1.27 с (3Н, СН3), 3.32-3.85 м (4Н, 2CH2O), 4.07 с (2Н, CH2N), 6.37 д (Н, Ar), 6.95-7.57м (5Н, Ar). Спектр ЯМР 13C, 5С, м. д.: 22.8 (СН3), 52.8 (CH2N), 64.8 (2CH2O), 100.8 (С3), 108.4 (ОСО), 109.6 (С7), 118.8 (С6), 120.0 (С4), 121.2 (С5), 127.8 (С8), 128.8 (С2), 136.8 (С9).

2-Метил-2-(морфолин-1-ил)метил-1,3-ди-оксолан (5). К (15.6 г, 0.2 моль) сухого ДМСО добавляли (4.35 г, 0.05 моль) свежеперегнанно-го морфолина и (1.81 г, 0.01 моль) бромдиоксо-лана (1). Смесь нагревали до 115-120 оС при перемешивании в течение 5 ч. По окончании реакции смесь охлаждали, вливали в нее 40 мл 1.5 М раствора гидроксида натрия и перемешивали 1 ч, затем промывали двукратным количеством дистиллированной воды и дважды экстрагировали этиловым эфиром. Экстракт сушили над Na2SO4, эфир отгоняли на роторном испарителе. Продукт очищали методом колоночной хроматографии. Продукт очищали методом колоночной хроматографии. Выход 1.87 г (99%). Спектр ЯМР *Н, 5, м. д.: 1.3 с (3Н, СН3), 2.36 с (2Н, СН2Ю, 2.51 м (4Н, OT2NCH2), 3.6 м (4H, СН^Ш^, 3.85 c (4H, 2CH2O). Спектр ЯМР 13С, 5С, м. д.: 22.8 (СН3), 54.6 (OH2N), 54.8 (С3'^5'), 64.4 (2Ш2О), 66.8 (C2', C6'), 110.0 c (OCO). Масс-спектр (m/z, I отн, %): 187 (0.83) M+-, 172 (0.5) [M-CH3] +•, 100 (50) [M-C4H7 О2 ]+•, 87 (100) [M-C5H10NO] +•.

References

1. Rakhmankulov D. L., Zorin V. V., Latypova F. N., Zlotskii S. S., Karahanov R. A. Khimiya Geterotsiklicheskikh Soedinenii [Chemistry of heterocyclic compounds]. 1982. V.4. P.435.

2. Rakhmankulov D. L., Zorin V. V., Latypova F. N., Zlotskii S. S., Karakhanov R.A. Uspekhi khimii [Russian Chemical Reviews]. 1983. V.52, no.6. P.619.

Vershinin S. S., Makaeva R. M., Zorin V. V., Rakhmankulov D. L. Method of preparing 2-methyl-2-thiocyanatemethyl-1,3-dioxolane. Patent RF no. 2128177, 1999.

3.

4.

5.

Kotlov V. M., Vershinin S. S., Bondareva O. A., Zorin V. V. Bash. khim. zh. 2009. V.16, no.4. P.55.

Vershinin S. S., Makaeva R. M., Zorina L. N., Zorin V. V., Rakhmankulov D. L. Zhurnal obschei khimii [J. General Chem]. 1996. V.66, no.7. P.1177.

4

1