CC BY
1
СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ЗАМЕЩЕННОГО ФЕНИЛАЗОРОДАНИНА
М.А. Куликов, канд. хим. наук, доцент
Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Берез-никовский филиал (Россия, г. Березники)
DOI:10.24412/2500-1000-2024-9-3-206-210
Аннотация. В работе рассмотрен синтез замещенного фенилазороданина, содержащего в бензольном фрагменте сульфамидную группу. Приведена методика и условия его синтеза, исследован ряд физико-химических свойств. Строение рассматриваемого соединения изучено по данным электронной и инфракрасной спектроскопии, а также по результатам квантовохимических расчетов. Проведен скрининг спектра биологической активности с использованием цифровых технологий. Полученные в работе результаты могут быть использованы при исследовании других производных роданина.
Ключевые слова: роданин, сульфаниламид, азосочетание, квантовохимический расчет, прогнозирование биологической активности.
Роданин (2-тиоксо-1,3 -тиазолидин-4-он) (I) привлекает внимание исследователей высокой реакционной способностью и ценными прикладными свойствами. На его основе получают фармацевтические субстанции [1, 2], материалы для сорбции ионов тяжелых металлов [3, 4] ингибиторы коррозии [5] и другие продукты. Также роданин используется в качестве субстрата при синтезе гетероциклических структур [6, 7]. Таким образом, комплексный анализ научной информации показывает
актуальность и перспективность исследований роданина и его производных.
Одним из путей модификации свойств роданина является синтез на его основе азосоединений. В представленной работе объектом исследования служит фенилазо-роданин (II), В его структуре присутствует сульфамидная группа, обладающая известной биологической активностью [8, 9]. Соединение (II) получено сочетанием ди-азосульфаниламида с роданином по схеме на рисунке 1.
O
NH2O2S—(/ V-NEN CГ +
O
II
Рис. 1. Химизм получения соединения (II)
Экспериментальная часть. Диазоти-рование сульфаниламида проводилось нитритом натрия в водном растворе соляной кислоты при охлаждении внесением льда в реакционную массу. Сочетание ди-азосульфаниламида с роданином осуществляли в щелочном растворе, поддерживая слабощелочную среду (рН 8-9) и охлаждая смесь внесением льда. Время сочетания составило 30 минут. Затем к реакционной массе добавили соляную кис-
лоту до слабокислой реакции, осадок отфильтровали, промыли водой и высушили при температуре 90 °С.
Продукт сочетания представляет собой твердое вещество темно-желтого цвета, слаборастворим в воде, хорошо растворим в водных растворах щелочей и полярных органических растворителях; плавится с разложением при температуре 235 °С. Выход продукта 80%.
S
Электронные спектры поглощения (ЭСП) соединения (II) получены в следующих растворителях: вода, изопропило-вый спирт, 0,1н водный раствор NaOH, концентрированная серная кислота. Для каждого использованного растворителя в области 300-550 нм в спектрах присутствует одна полоса поглощения, характеризующая п^п* электронные переходы в пределах хромофорной системы (рис. 2).
Еще большее батохромное смещение Л.max наблюдается в водном растворе гид-роксида натрия. Под действием щелочи кето-форма переходит в енольную, что способствует ионизации молекулы и приводит к изменениям основного хромофора.
В инфракрасном спектре продукта выделены и охарактеризованы по литературным данным [10] следующие полосы (в см-1): st N-H 3247, st С^ бензола 3045, st С-И роданина 2923, st С=О 1699, ar C=C, С-С 1600, 1489, st N=N 1409, st Ar-SO2-N
Положение полос определяется природой растворителя (табл. 1).
Положение ^max в воде и изопропило-вом спирте наблюдается вблизи 400 нм и различается незначительно. В среде концентрированной серной кислоты происходит протонирование молекулы по гетеро-атомам, в результате чего усиливается ее поляризация. Как результат - батохромное смещение ^max.
1327, 1153, ar С-H 5 ip 1226, 1047, st C=S 1097, ar С-H 5 oop 830, 5 NH 756.
Теоретическое исследование. Молекула соединения (II) может существовать в нескольких таутомерных формах, как представлено на рисунке 3. По данным ЭСП установлено, что в щелочной среде форма IIa переходит в форму IIb. Поэтому в теоретической части работы рассмотрим именно эти две формы.
Abs
0,0 -I-.-.-.-.-.-
300 350 400 450 500 550 К нм
Рис. 2. ЭСП: 1 - вода; 2 - изопропиловый спирт; 3 - конц. H2SO4; 4 - 0,1н NaOH
Таблица 1. Положение ^max в ЭСП
Растворитель Xmax, HM
вода 413
изопропиловый спирт 409
конц. H2SO4 432
0,1н NaOH 500
O
h2NO2S^^ Л—N=N
IIa
H2NO2S Л—N = N
NH S
HO
•N S Л
H2NO2S
\ //
X
IIb
HO
лт лт NH
N = N—<TX 1
S
H2NO2S N = N
S
IIc IId
Рис. 3. Таутомерные формы молекулы (II)
O
На первом этапе выполнен квантовохи-мический расчет молекул IIa и IIb полуэмпирическими методами. На рисунке 4 представлены 3D модели, построенные по результатам расчета, с указанием нумера-
ции атомов. Модели показывает, что обе формы подвержены определенным стери-ческим искажениям, затрагивающим остов молекул. Подтверждают это и рассчитанные величины торсионных углов (табл. 2).
11а IIb
Торсионный угол Величина, ° Торсионный угол Величина, °
C3-C1-N11-N12 -33 C3-C1-N11-N12 34
C2-C1-N11-N12 150 C2-C1-N11-N12 -149
C1-N11-N12-C13 180 C1-N11-N12-C13 180
C14-C13-N12-N11 -131 C14-C13-N12-N11 -180
S16-C13-N12-N11 114 S16-C13-N12-N11 -1
O18-C14-C13-N12 65 O19-C14-C13-N12 -1
Рис. 4. 3D модели по результатам расчета
На следующем этапе проведен скрининг спектра биологического действия та-утомерных форм IIa и IIb на интернет-платформе PASS Online. Результаты скри-
нинга представлены вероятностями наличия (Pa) активности определенного вида (табл. 3 для Pa > 0,5).
Таблица 3. Результаты прогнозирования биологического действия
Активность Ра (IIa) Pa (IIb)
Cl - транспортирующий ингибитор АТФазы 0,825 0,806
Ингибитор хлоридпероксидазы 0,792 0,724
Ингибитор фосфолипид-транслоцирующей АТФазы 0,743 0,715
Ингибитор НАДФН-пероксидазы 0,593 0,723
Ингибитор фталат-4,5-диоксигеназы 0,531 0,588
Ингибитор тиоловой протеазы 0,506 0,604
Полученные данные показывают, что ства темно-желтого цвета. Определена его обе формы с большей долей вероятности температура плавления, изучен ряд физи-проявляют себя как ингибиторы фермен- ко-химических свойств. Получены данные тативных процессов различной направ- по электронным и инфракрасным спек-ленности. Поэтому их можно рекомендо- трам соединения. С использованием циф-вать для дальнейших лабораторных иссле- ровых технологий выполнен расчет моле-дований. кулярной геометрии и сделан прогноз от-
Заключение. В работе представлен носительно потенциальной биологической синтез азосоединения на основе роданина активности. Результаты, приведенные в и диазосульфаниламида. Продукт получен работе, рекомендуется использовать при с высоким выходом в виде твердого веще- изучении других производных роданина.
Библиографический список
1. Synthesis, Antidiabetic, Antimicrobial, and Molecular Docking Studies of Some New Rhodanine Acetic Acid Derivatives / Honavar P.M. [et al.] // Indian Journal of heterocyclic Chemistry. - 2020. - Vol. 30. - Iss. 2. - P. 211-216.
2. Синтез и противовирусная активность бис-спироциклических производных роданина / С.В. Курбатов [и др.] // Известия Академии наук. Серия химическая. - 2014. - № 5. -С. 1130-1136.
3. Увайсова С.М., Бабуев М.А. Концентрирование ионов кадмия модифицированным сорбентом на основе анионита АН-31 и п-карбоксибензолазороданина // Известия Дагестанского государственного педагогического университета. Естественные и точные науки. - 2019. - Т. 13. - № 3. - С. 101-105. - DOI: 10.31161/1995-0675-2019-13-3-101-105.
4. Увайсова С. М., Бабуев М. А. Определение условий модификации анионитов АН-31 и АРА-8п иммобилизацией 5-(4-карбоксифенил-азо)-роданина // Сорбционные и хромато-графические процессы. - 2019. - Т. 19. - № 3. - С. 344-351. -DOI: 10.17308/sorpchrom.2019.19/751.
5. Бережная А.Г., Чернявина В.В., Астахова Л.М. Новые ингибиторы для защиты низкоуглеродистой стали в солянокислых средах // Коррозия: материалы, защита. - 2020. -№ 2. - С. 33-38.
6. Synthesis, characterization and DFT calculations of linear and NLO properties of novel (Z)-5-benzylidene-3-N(4-methylphenyl)-2-thioxothiazolidin-4-one / Bensafi T. [et al.] // Journal of sulfur Chemistry. - 2021. - Vol. 42. - Iss. 6. - P. 645-663. -DOI: 10.1080/17415993.2021.1951729.
7. Синтез и и спектральные свойства новых фотохромных дитиенилперфторциклопен-тенов с роданиновыми фрагментами / М.М. Краюшкин [и др.] // Известия Академии наук. Серия химическая. - 2010. - № 11. - С. 2072-2074.
8. Прошин С.Н., Михайлов И.Б. Фармакология. - Санкт-Петербург: СпецЛит, 2018. -541 с.
9. Синтез и исследование антибактериальной активности полуаминалей и оснований Шиффа на основе сульфаниламида / С.Г. Степин [и др.] // Вестник фармации. - 2019. -№ 3 (85). - С. 88-93.
10. Tasumi M., Sakamoto A. Introduction to Experimental Infrared Spectroscopy. Fundamentals and Practical Methods. - Wiley, 2015. - 389 p.
SYNTHESIS AND STUDY OF THE PROPERTIES OF SUBSTITUTED
PHENYLAZORHODANINE
M.A. Kulikov, Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor Perm National Research Polytechnic University, Berezniki Branch (Russia, Berezniki)
Abstract. The paper considers the synthesis of substituted phenylazorhodanine containing a sulfamide group in the benzene fragment. The method and conditions of its synthesis are given, a number of physicochemical properties are studied. The structure of the compound under consideration is studied using electronic and infrared spectroscopy data, as well as the results of quantum chemical calculations. Screening of the biological activity spectrum is carried out using digital technologies. The results obtained in the work can be used in the study of other rhodanine derivatives.
Keywords: rhodanine, sulfanilamide, azo coupling, quantum chemical calculation, prediction of biological activity.
