CC BY
16Journal of Siberian Federal University. Chemistry 4 (2010 3) 362-368
УДК 547.655.1: 547.518
Синтез адамантильных производных 1,6- и 1,7-дигидроксинафталинов
И.В. Петерсона*, В.А. Соколенкоа, Н.М. Свирскаяа, А.И. Рубайлоаб
а Институт химии и химической технологии СО РАН Россия 660049, Красноярск, ул. К.Маркса, 42 б Сибирский федеральный университет Россия 660041, Красноярск, пр. Свободный, 79 1
Received 3.12.2010, received in revised form 10.12.2010, accepted 17.12.2010
Исследовано алкилирование адамантанолом-1 в среде трифторуксусной кислоты 1,6- и 1,7-дигидроксинафталинов. Разработан метод синтеза для соответствующих моно- и ди-адамантил производных.
Ключевые слова: дигидроксинафталины, адамантан, алкилирование.
Адамантан - простейший трицикличе-ский насыщенный мостиковый каркасный углеводород [1]. Главное свое применение находит в синтезе физиологически активных веществ [2].
Наибольшее количество лекарственных препаратов, содержащих адамантановый каркас, применяются как антивирусные и антимикробные препараты (ремантадин, ме-мантин), а также как эффективные средства против болезни Паркинсона. Многие лекарства с адамантановым каркасом часто включают ароматические фрагменты. Адаманти-лированием ароматических углеводородов получают также соединения, являющиеся удобными синтонами для направленного органического синтеза [3].
Пространственно затрудненные фенолы, в которых функциональная группа окружена
объемными адамантильными группами, являются активными антиоксидантами в модельной реакции окисления кумола [4] и для полимерных конденсаций на основе синтетического 1,4-цис-полиизо-пренового каучука [5]. Одним из основных способов введения адамантиль-ного заместителя в ароматическое ядро, считают проведение реакций в сильных протонных кислотах [6]. Применение гидроксипроизвод-ных адамантана позволяет проводить реакции алкилирования в более мягких условиях с с использованием трифторуксусной кислоты [7-8].
Производные 1,6-дигидроксинафталина (1) и 1,7-дигидроксинафталина (2) находят применение в производстве красителей, пигментов, флуоресцентных отбеливателей, дубильных веществ, антисептиков и антиокси-дантов [9-11].
* Corresponding author E-mail address: [email protected]
1 © Siberian Federal University. All rights reserved
Вышеописанные сведения свидетельствуют о том, что при введении адамантиль-ного заместителя в соединения 1 и 2 может произойти усиление их биологической и ан-тиоксидантной активности, а также других полезных свойств.
К настоящему времени реакции адаман-тилирования дигидроксинафталинов широко не изучены. Имеются данные об адаманти-лировании 2,3-дигидроксинафталина [12]. Ранее нами было исследовано алкилирование адамантанолом-1 1,4-дигидроксинафталина [13], а также 1- и 2-нафтолов в среде трифто-руксусной кислоты [14].
В данной работе изучено взаимодействие соединений 1 и 2 с адамантанолом-1 (3) в присутствии CFзCOOH. В зависимости от условий проведения реакции нами получены моноадамантил и диадамантил производные 1,6- и 1,7-дигидроксинафталинов.
Результаты и обсуждение
Адамантилирование
1,6-дигидроксинафталина
Общая схема адамантилирования 1 представлена на рис. 1. При соотношении реагентов 1:1 при комнатной температуре образуется 2-(1-адамантил)-1,6-дигидроксинафталин (4), который не растворяется в CFзCOOH и выпадает в осадок. При более длительном времени реакции или при повышении температуры получается 3-(1-адамантил)-1,6-дигидроксинафталин (5) и небольшое количество 3,7-ди(1-адамантил)-1,6-дигидроксинафталина (6).
Структуры соединений 4-6 определены на основании 'Н (рис. 2) и 13С ЯМР-спектров [15-16].
При соотношении реагентов 1 и 3 1:2 главным продуктом реакции является соединение 6. Кроме того, установлено, что 4 изо-меризуется в среде CFзCOOH с образовани-
ем соединения 5 и небольшого количества диадамантилпроизводного 6. Таким образом, первый продукт реакции - соединение 4, которое затем изомеризуется в соединение 5 и диспропорционирует в соединение 6. Из этих данных можно предположить, что изомеризация 4 в 5 происходит по межмолекулярному механизму.
Адамантилирование
1,7-дигидроксинафталина
Общая схема адамантилирования соединения 2 представлена на рис. 3. При взаимодействии 2 с 3 в CF3COOH при соотношении реагентов 1:1 и температуре 80 °С образуется 3 -(1-адамантил)-1,7-дигидроксинафталин (7).
При соотношении исходных реагентов 2 и 3 1:2 и температуре 100 °С главным продуктом реакции является соединение 3,6-ди(1-адамантил)-1,7-дигидроксинафталин (8) c небольшим количеством соединения 7.
Структуры соединений 7-8 определены на основании 'Н (рис. 4) и 13С ЯМР-спектров [15,17].
Попытка получить соединение, в котором адамантильная группа была бы замещена в положении 2, как при реакции 1,6-дигидроксинафталина, не удалась. Видимо, гидроксильная группа в положении 7 направляет атаку адамантильного катиона в положение 3. Известно, что при реакции р-нафтола с соединением 3 адамантильная группа замещается в положении 6 [14].
Экспериментальная часть
'Н и 13С ЯМР-спектры были измерены на спектрометре Bruker Avance III 600. Внутренний стандарт - ТМС. Масс-спектры были измерены на хромато-масс-спектрометре Agilent 7890А с масс-селективным детектором 5975c. Точки плавления измерены на приборе Electrothernal IA9000. 1,6- и 1,7-
он
Рис. 1. Общая схема синтеза соединений 4-6 (Ad=адамантил-1)
Рис. 2. 'Н ЯМР -спектры (600 МГц, ацетон^6, ароматическая часть) соединений 4 (рис. 2а), 5 (рис. 2Ь), 6 (рис. 2с)
Рис. 4. 'Н ЯМР спектры (600 МГц, ацетон^6, ароматическая часть) соединений 7 (рис. 4а), 8 (рис. 4Ь)
дигидроксинафталин, адамантанол-1 и триф-торуксусная кислота производства Acros Organic.
2-(1-адамантил)-
1,6-дигидроксинафталин (4)
0,160 г (0,001 моль) 1, 0,152 г (0,001 моль) 3, 3 мл CF3COOH поместили в автоклав в атмосфере аргона и оставили при комнатной температуре на 72 ч. Осадок фильтровали, промывали CF3COOH и горячей водой, сушили под вакуумом и перекристаллизовы-вали из бензола. Выход: 0,23 г (80 %). Т.пл.: 225-227 0С.
щ ЯМР (600 МГц, 220 C, ацетон-й6), 5, ppm: 8.54 (уш. с, 1ОН), 8.14 (д, 1Нар0м, J=9.06 Гц), 7.94 (уш. с, 1ОН), 7.36 (д, Ш^м, J=8.70 Гц), 7.22 (д, 1НароМ, J=8.70 Гц), 7.12 (д, Ш^, J=2.40 Гц), 7.09 (дд, Ш^м, J=9.06 Гц, J=2.49 Гц), 2.29-1.84 (м, 15Н, адамантановый фрагмент). 13С (150.9 МГц, 220 C, ацетон-d,), 5, ppm: 154.80, 150.47, 134.87, 128.61, 125.45, 122.53, 121.17, 118.22, 117.12, 108.58, 40.84, 37.00, 36.50, 29.30. MS (EI): m/z=294 [M+]. Вычислено: C20H22O2 - 294.
3-(1-адамантил)-
1,6-дигидроксинафталин (5)
0,160 г (0,001 моль) 1, 0,152 г (0,001 моль) 3, 3 мл CF3COOH поместили в автоклав в атмосфере аргона и нагревали в термостате при 80 0С в течение 6 ч. Реакционную смесь выливали в воду. Выпавшие кристаллы фильтровали, промывали горячей водой, сушили под вакуумом и перекристаллизовы-вали из бензола. Выход: 0,2 г (69 %). Т.пл.: 175-177 0С.
1Н ЯМР (600 МГц, 220 C, ацетон-ds), 5, ppm: 8.60 (уш. с, 1ОН), 8.50 (уш. с, 1ОН), 8.04 (д, 1Наром, J=8.94 Гц), 7.13 (д, Ш^, J=2.40 Гц), 7.10 (д, 1Наром, J=168 Гц), 7.03 (дд, Ш^м, J=8.94 Гц, J=2.40 Гц), 6.85 (д, 1Наром, J=1.68 Гц),
2.11-1.82 (м, 15Н, адамантановый фрагмент). 13С ЯМР (150.9 МГц, 220 С, ацетон-d6), 5, ррт: 155.59, 152.97, 149.95, 136.68, 123.40, 118.31, 116.11, 112.87, 109.06, 103.73, 43.00, 36.68, 36.13, 29.02. MS (Е1): m/z=294 [М+]. Вычислено: C2oH22O2 - 294.
3,7-ди(1-адамантил)-
1.6-дигидроксинафталин (6)
0,160 г (0,001 моль) 1, 0,304 г (0,002 моль) 3, 4 мл CF3COOH поместили в автоклав в атмосфере аргона и оставили в термостате при 80 0С на 6 ч. Осадок фильтровали, промывали CF3COOH и горячей водой, сушили под вакуумом и перекристаллизовывали из смеси этиловый спирт-вода. Выход: 0,31 г (73 %). Т.пл.: 334-336 0С.
1Н ЯМР (600 МГц, 220 С, ацетон^), 5, ррт: 8.58 (уш. с, 1ОН), 8.52 (уш. с, 1ОН), 7.98 (с, 1Наром), 7.10 (с, 1Наром), 7.02 (д, 1Наром, J=1.62 Гц), 6.83 (д, 1Наром, J=1.62 Гц), 2.30-1.79 (м, 30Н, два адамантановых фрагмента). 13С ЯМР (150.9 МГц, 220 С, ацетон-d6), 5, ррт: 155.36, 153.02, 149.40, 136.73, 134.79, 119.55, 118.21, 111.81, 110.48, 103.76, 43.06, 40.66, 37.16, 37.00, 36.70, 36.06, 29.15, 29.03. MS (Е1): m/z=428 [М+]. Вычислено: С^^^ - 428.
3-(1-адамантил)-
1.7-дигидроксинафталин (7)
0,160 г (0,001 моль) 2, 0,152 г (0,001 моль) 3, 3 мл CF3COOH поместили в автоклав в атмосфере аргона и оставили в термостате при 80 0С на 6 ч. Осадок фильтровали, промыли CF3COOH и горячей водой, сушили под вакуумом и перекристаллизовывали из смеси этиловый спирт-вода. Выход: 0,22 г (76 %). Т.пл.: 211-213 0С.
1Н ЯМР (600 МГц, 220 С, ацетон^6) 5, ррт: 8.48 (уш. с, 2ОН), 7.69 (д, 1Наром, J=8.76 Гц), 7.51, (д, 1Наром, J=2.52 Гц), 7.22 (д, 1Наром, J=1.76 Гц), 7.09 (дд, 1Наром, J=8.76 Гц, J=2.52
Гц), 7.00 (д, 1Наром, J=1.76 Гц), 2.11-1.82 (м, 15Н, адамантановый фрагмент). 13С ЯМР (150.9 МГц, 220 С, ацетон-d6), 5, ррт: 154.20, 151.61, 146.10, 129.76, 129.21, 124.79, 118.17, 114.05, 106.45, 103.55, 43.09, 36.68, 35.87, 29.03. MS (Е1): т^=294 [М+]. Вычислено: С20Н22О2 - 294.
3,7-ди(1-адамантил)-
1,7-дигидроксинафталин (8)
0,160 г (0,001 моль) 2, 0,304 г (0,002 моль) 3, 4 мл CFзCOOH поместили в автоклав в атмосфере аргона и оставили в термостате при 100 0С на 6 ч. Осадок фильтровали, промывали CFзCOOH и горячей
водой, су шили под вакуумом. Полученную реакционную смесь, состоящую из продуктов 8 и 7 (соотношение 3:1), делили с помощью ТСХ (элюент - бензол/ацетон=9:1). Т.пл.: 328-331 0С.
'Н ЯМР (600 МГц, 220 С, ацетон^), 5, ррт: 8.55 (уш.с, 1ОН), 8.49 (уш.с, 1ОН), 7.57 (с, 1Наром), 7.46 (с, 1Наром), 7.21 (д, 1Наром, J=1.68 Гц), 6.92 (д, 1Наром, J=1.68 Гц), 2.29-1.82 (м, 30Н, два адамантановых фрагмента). 13С ЯМР (150.9 МГц, 220 С, ацетон-d6), 5, ррт: 153.90, 151.00, 145.96, 138.61, 130.07, 125.52, 122.94, 114.40, 105.85, 105.03, 43.20, 40.55, 40.34, 37.02, 36.74, 36.56, 29.09, 28.62. MS (Е1): m/z=428 [М+]. Вычислено: С30Н36О2 - 428.
Авторы выражают благодарность Е.Г. Струковой (ЦКП СФУ) за съемку масс-спектров.
Список литературы
1. Багрий А. Е. Адамантаны: получение, свойства, применения. - М.: Наука, 1989.
2. Морозов И. С., Петров В. И., Сергеева С. А. Фармакология адамантанов. - Волгоград, 2001.
3. Аверин А. Д., Улановская М. А., Ковалев В. В., Буряк А. К., Орлинсон Б. С., Новаков И. А., Белецкая И. П. Палладий-катализируемое аминирование адамантан-1 и -2-аминами изомерных дигалогенбензолов // ЖОрХ. - 2010. - Т. 46. №1. - С. 64-72 и ссылки в данной статье.
4. Соколенко В. А., Свирская Н. М., Великов А. А., Сизова Н. В. Антиокислительная активность адамантилфенолов // Кинетика и катализ. 2002. Т. 43. №2. С. 205-208.
5. Ворончихин В. М., Гончаров В. М., Ватаманюк О. М., Кондрасенко А. А., Соколенко В. А. Изучение антиокислительной активности 2,6-ди(адамантил-1)-4-метилфенола // Изв. ВУЗов. Химия и хим. техн. - 2005. - Т. 48. №8. - С. 144-145.
6. Цыпин В. Г., Голод Е. Л. Адамантилирование мезитилена в серной кислоте // ЖОрХ. -1998. - Т. 34. №7. - С. 1110-1111.
7. Ковалев В. В., Шокова Е. А. Взаимодействие адамантанола-1 с а-олефинами в трифторук-сусной кислоте // ЖОрХ. - 1981. - Т.17. №1. - С. 109-116; Ковалев В. В., Шокова E. A. 1-(трифторокси) адамантан и синтезы на его основе // ЖОрХ. - 1985. - Т. 21. №10. - С. 2085-2089.
8. Khomich A. N., Shokova E. A., Kovalev V. V. Synthesis of p-(1-adamanthyl)calix[4]arene and p-(3-substituted-1-adamathyl) calix[4]arene // Synlett. 1994. №12. p.1027-1028; Shokova E. A., Khomich A. N., Kovalev V. V. Selective adamantylation of p-H-calix[4]arene in trifluoroacetic acid // Tetrahedron Lett. - 1996. - V. 37. №4. - P. 543-546.
9. Доналдсон Н. Химия и технология соединений нафталинового ряда. М.: 1963.
10. Эктова Л. В. Окислительное ар(ил) аминирование 1,7-дигидроксинафталина // Изв. акад. наук. Сер. Хим. - 1999. - Т. 48, №2. - С.347-350.
11. El-Halawany A. M., Chung M. H., N. Nakamura N and etc. Estrogenic and anti-estrogenic activities of Cassia tora phenolic constituents // Chem. Pharm. Bull. 2007. v. 55. №10. p. 1476-1482; Jacobsson M., Ellervik U., Belting M., Mani K. Selective antiproliferative activity of hydroxynaphthyl-P-D-xylosides // J. Med. Chem. 2006. V. 49. №6. p. 1932-1938; Koltunov K. Yu. Condensation of naph-thalenediols with benzene in the presence of aluminum bromide: an efficient synthesis of 5-, 6-, and 7-hydroxy-4-phenyl-1- and 2-tetralones // Tetrahedron Lett. 2008. V.49. №24. P. 3891-3894.
12. Степаков А.В., Молчанов А.П., Костиков Р.Р. Об алкилировании ароматических соединений адамантанолом-1 // ЖОрХ. - 2007. - Т. 43. №4. - С. 540-544.
13. Петерсон И.В., Соколенко В.А., Свирская Н.М., Рубайло А.И. С-алкилирование 1,4-дигидроксинафталина третичными спиртами // Журнал СФУ. Серия: Химия. - 2010. - Т. 3. - №3. С. 253-259.
14. Соколенко В.А., Свирская Н.М., Павленко Н.И. Адамантилирование 1- и 2-нафтолов адамантанолом-1 в трифторуксусной кислоте // ЖОрХ. - 2007. - Т. 43. №5. - С. 783-784.
15. Fort, Jr. R., Schleyer P.R. The Proton Magnetic resonance spectra of adamantane and its derivatives // J. Org. Chem. 1965. v. 30. №3. P. 789-796.
16. SDBS №3249. Spectral database of organic compounds. http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/
17. SDBS №3312. Spectral database of organic compounds. http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/
Synthesis of Adamantane Derivatives of 1,6- and 1,7-dyhydroxynaphthalenes
Ivan V. Peterson", William A. Sokolenkoa, Nadezhda M. Svirskayaa and Anatoliy I. Rubailoa,b
a Institute of Chemistry and Chemical Technology 42 Karl Marx st., Krasnoyarsk, 660049 Russia b Siberian Federal University 79 Svobodny, Krasnoyarsk, 660041 Russia
The interaction of 1,6- and 1,7-dyhydroxynaphthalenes with adamantanole-1 in trifluoroacetic acid was investigated. The method of synthetic procedure for corresponding mono- and di-adamantile derivatives was developed.
Keywords: dihydroxynapthalenes, adamantane, alkylation.
