CC BY
10ВЕСТНИК ПЕРМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
2011
Химия
Вып. 4(4)
УДК 547.48 + 547.83
СИНТЕЗ И СВОЙСТВА 7,7-ДИМЕТИЛ-5-ОКСО-2-(2,4,5-ТРИМЕТИЛФЕНИЛ)-5,6,7,8-ТЕТРАГИДРОХИНОЛИН-4-КАРБОНОВОЙ КИСЛОТЫ Д.А. Руденко, С.Н. Шуров, В.И. Карманов, М.И. Вахрин, П. Т. Павлов
Пермский государственный национальный исследовательский университет 614990, г. Пермь, ул. Букире-ва, 15
E-mail: [email protected]
Статья посвящена синтезу 7,7-диметил-5-оксо-2-(2,4,5-триметил-фенил)-5,6,7,8-тетрагидрохинолин-4-карбоновой кислоты и исследованию ее взаимодействия с гидразином, этил-, фенил-, 2,4-динитро-фенил-, перфторфенил-, тозилгидразинами и гидроксиламином.
Ключевые слова: 3-амино-5,5-диметилциклогекс-2-енон, 4-(2,4,5-триметил-фенил)-2,4-диоксобурановая кислота, 7,7-диметил-5-оксо-2-(2,4,5-триметилфенил)-5,6,7,8-тетрагадрохинолин-4-карбоновая кислота, 8,8-диметил-5-(2,4,5-триметилфенил)-3,7,8,9-тетрагидро-2^-пиридо[4,3,2-й?е]циннолин-3-он
Известно, что 2-арил-7,7-диметил-5-оксо-5,6,7,8-тетрагидрохинолин-4 -карбоновые кислоты, получаемые взаимодействием ароилпи-ровиноградных кислот с 3-амино-5,5-
диметилциклогекс-2-еноном [1], являются удобны-
X
O
ми исходными для синтеза трициклических систем с несколькими гетероатомами [2-3]. Но в данную реакцию были введены только кислоты, содержащие один заместитель, находящийся в параположении бензольного кольца.
О СООН
OH + H3C OH H3C
NH,
-2H2O
H3C
H3C
X
X=H, CH3, CH3O, C2H5O, Br, Cl
С целью расширения ряда 2-арил-7,7- 2,4,5-триметилбензоилпировиноградная кислота (I)
диметил-5-оксо-5,6,7,8-тет-рагидрохинолин-4-
была получена конденсацией Кляйзена метил-2,4,5-
карбоновых кислот нами осуществлен синтез 7,7- триметилфенилкетона с диэтилоксалатом в присутст-
диметил-5-оксо-2-(2,4,5-триметил-фенил)-5,6,7,8- вии двухкратного избытка метилата натрия по стан-
тетрагидрохинолин-4-карбоновой кислоты (II). Необ- дартной методике [4].
ходимая для этих целей неописанная в литературе
© Руденко Д.А., Шуров С.Н., Карманов В.И., Вахрин М.И., Павлов П.Т., 2011
25
CH
COOC2H5
+ 1 25
COOC2H5
1) 2CH3ONa
2) H2O/H®
-2C2H5OH
H3C
OH
CH3 O OH I
Кислота I представляет собой желтое кристаллическое вещество, существующее в растворе ацетона, согласно данным спектроскопии 1Н ЯМР, в виде смеси енольной и кетонной форм в соотношении 70:30.
CH
H3C
O
При кипячении эквимолярных количеств кислоты I и 3-амино-5,5-диметилциклогекс-2-енона в ацето-нитриле в течение 1,5 ч была получена 7,7-диметил-5-оксо-2-(2,4,5-три-метилфенил)-5,6,7,8-тетрагидрохи-нолин-4-карбоновая кислота (II).
O COOH
OH + H3C OH H3C
NH2
Кислота II - бесцветное высокоплавкое кристаллическое вещество.
Являясь 1,2-биэлектрофилом, соединение II вступает во взаимодействие с такими бинуклео-фильными реагентами, как гидразин и N замещенные гидразины, а также взаимодействует с гидроксиламином.
Так, в результате реакции кислоты II с гидразином получен бесцветный 8,8-диметил-5-(2,4,5-
O COOH
-2H2O
триметилфенил)-3,7,8,9-дигидро -2^-пири-до [4,3,2-й?е]циннолин-3-он (III). Схема его образования, по-видимому, включает присоединение реагента к карбонилу С5=О (интермедиат Inti) и нуклеофильную атаку атома азота первичной аминогруппы на атом углерода карбокила (интермедиат Int2). Отщепление воды от интремедиата Int2 дает интермедиат Int3, дегидратация которого приводит к пири-доциннолину III.
R
HN
HO NH COQH
H2N-NH-R
H3C
H3C
CH3
CH3
R = H (III), C2H5 (IV), 2,4-(O2N)2C6H3 (V), C6F5 (VI), 4-CH3C6H4SO2 (VII)
Введение заместителя к атому азота не пре- термедиата типа Inti в интремедиат типа Int2, даже в пятствует замыканию цикла, т.е. превращению ин- случае 2,4-динитрофенил-, пентафторфенил- и то-
3
3
3
зилгидразинов, в которых нуклеофильность атома Продуктом данного взаимодействия оказалась 5-
азота, связанного с заместителями, существенно понижена.
Интересно отметить, что кислота II, в отличие от ранее исследованных кислот [2], в реакции с 2,4-динитрофенилгидразином дает трицикличе-ский продукт V.
Неожиданный результат получен при изучении реакции кислоты II с гидроксиламином.
гидроксиимино -7,7 -диметил-2-(2,4,5-триметил-фенил)-5,6,7,8-тетрагидрохинолин-4-карбоновая кислота (VIII), в то время как описанные ранее кислоты дают в данной реакции 5-арил-8,8-диметил-
3,7,8,9-тетрагидро [1,2]оксазино [5,4,3- й?е]хинолин-3 -оны [3].
О СООН
НО>
N
СООН
НзС
НзС
N НзС'
СН3
СНз
H2N-OH
-Н2О
НзС
НзС
НзС
СНз СНз
Строение всех синтезированных соединений II-VIII подтверждено спектральными характеристиками (таблица).
Таблица
ИК и ЯМР 1Н спектры соединений Н-УШ
Соединение ИК спектр, V, см"1 Спектр ЯМР 'Н, 5, м.д. (./, Гц)
О II 1Л О К О О II о Л С=С + С=М Я 1 О о т В 2 ,И 6 о 2 И Г' 00 С ,И 2 о 2 сР ^5 С ,И 2 о ОП С ,1И о К О ,1И 'о' т И о 2 ,И 6 )(' т К о ,И 3 )(' 2 О ,И 2 Другие сигналы
II 1683 1717 — 2423 3350 1.07 3.07 2.60 7.42 12.40 2.24 2.31 7.09 7.27 -
III 1657 — 1587 3162 (М-И) 1.06 3.01 2.73 7.88 12.71 (М-И) 2.25 2.32 7.09 7.30 -
IV 1653 — 1588 1.06 3.01 2.77 7.91 - 2.25 2.31 7.10 7.30 4.16 (2И, к, СИ2СИ3) 1.31 (3И, т, СИ2СИз)
У 1686 — 1599 1300 (- N02) 1.21 3.11 2.84 7.99 - 2.26 2.34 7.13 7.34 8.14 (1И, д, С6ДНФГ) 8.76, 8.73 (1И, дд, С5ДНФГ) 8.85 (1И, д, С3ДНФГ)
VI 1695 — 1596 998 (С-Б) 1.17 3.14 2.86 8.05 - 2.29 2.39 7.11 7.37 -
VII 1687 1584 1379 1191 (802) 1.09 3.01 2.82 7.86 - 2.22 2.23 2.28 7.08 7.27 7.49, 7.98 (2Н, д, СйН4СН3) 2.41 (3Н, с, СН3)
VIII 1634 (С5=М) — 3169 (0-И) 1.07 2.82 2.59 7.41 11.51 (М-И) 13.40 (О-Н) 2.23 2.29 7.06 7.24 -
Экспериментальная часть
ИК спектры соединений I-VIII сняты на ИК-Фурье спектрометре IFS 66ps «Bruker» (в суспензии вазелинового масла). Спектры ЯМР :Н соединений I-VIII записаны на приборе Varian MERCURY+300 при 300 МГц в растворах ДМСО-d6, внутренний стандарт - ГМДС (5 = 0.059 м. д.). Спектр ЯМР 19F соединения VI снят на приборе Varian MERCURY+300 при 282 МГц в растворе ацетон-dfe внутренний стандарт - гексафторбензол (5 = -162.90 м. д.). Элементный анализ соединения VII выполнен на анализаторе углерода, водорода, азота и серы CHNS-932 LECO Corporation (США).
2,4,5-Триметилбензоилпи-ровиноградная кислота (I). К раствору метилата натрия, полученному из 65 мл метанола и 4.60 г (0.2 моль) металлического натрия по каплям при перемешивании добавляют предварительно приготовленную смесь 14.60 г (0.1 моль) диэтилокса-лата и 16.20 г (0.1 моль) метил-2,4,5-триметил-фенилкетона. Через 12 ч к получившейся желтой твердой массе приливают 100 мл воды и тщательно растирают комки, затем подкисляют ледяной уксусной кислотой до pH = 6. Нерастворив-шийся осадок отфильтровывают. Фильтрат подкисляют 20%-ной серной кислотой и добавляют воду до тех пор, пока не прекратит выделяться осадок. Отфильтрованный и высушенный осадок перекристаллизовывают из ацетонитрила. Нерас-творившийся осадок после высушивания растворяют в ледяной уксусной кислоте при нагревании.
В охлажденный раствор добавляют 20%-ную серную кислоту. Выпавший осадок отфильтровают, промывают водой и после высушивания перекри-сталлизовают из ацетонитрила [4]. Выход 8.33 г (36 %). Желтые кристаллы, т. пл. 156-157 °С. ИК спектр, v, см-1: 1708 (О=С-ОН), 1616 (С4=О). Спектр ЯМР 'Н, 5, м д. (ацетон-d^): 6.88 (1Н, с, С3Н) енольная форма, 3.88 (2Н, с, С3Н2) кетонная
форма, 2.29 (6Н, с, 2СН3), 2.48 (3Н, с, СН3), 7.57 (1Н, с, С6НМе3), 7.12 (1Н, с, С6Н2Ме3).
7.7-Диметил-5-оксо-2-(2,4,5-триметил-фенил)-5,6,7,8-тетрагидрохинолин-4-карбоно-вая кислота (II). Смесь 1.68 г (7 ммоль) (2,4,5-триметилбензоил)пировиноградной кислоты (I) и
1.00 г (7 ммоль) 3-амино-5,5-диметилциклогекс-2-енона кипятят в 30 мл ацетонитрила в течение 1.5 ч. Реакционную массу охлаждают до 0 °С, выпавший осадок отфильтровывают и перекристал-лизовывают из ацетонитрила. Выход 1.26 г (52 %), т. пл. 246-247 °С.
8.8-Диметил-5-(2,4,5-триметилфенил)-
3,7,8,9-тетрагидро-2Н-пиридо[4,3,2-^е]цинно-лин-3-он (III). Смесь 0.50 г (1.5 ммоль) кислоты (II) и 0.15 г (3 ммоль) 64%-ого гидразингидрата кипятят в 30 мл этилового спирта в течение 2 ч, реакционную смесь охлаждают, выпавший осадок отфильтровывают. Промывают на фильтре горячим этиловым спиртом. Выход 0.45 г (92 %), т. пл. 231-233°С.
8.8-Диметил-5-(2,4,5-триме-тилфенил)-2-этил-3,7,8,9-тетра-гидропиридо[4,3,2-^е]цин-нолин-3-он (IV). Смесь 0.50 г (1.5 ммоль) кислоты (II) и 0.20 г (3 ммоль) этилгидразина кипятят в 30 мл этилового спирта в течение 2 ч, реакционную смесь охлаждают, выпавший осадок отфильтровывают, промывают на фильтре горячим этанолом. Выход 0.40 г (74 %), т. пл. 123-124 °С.
8.8-Диметил-2-(2,4-динитрофенил)-5-(2,4,5-триметилфенил)-3,7,8,9-тетрагидропири-до[4,3,2-^е]циннолин-3-он (V). Смесь 0.50 г (1.5 ммоль) кислоты (II) и 0.30 г (1.5 ммоль) 2,4-динитрофенилгидразина кипятят в 30 мл бутилового спирта в течение 2 ч. Выпавший осадок отфильтровывают и перекристаллизовывают из бу-
тилового спирта. Выход 0.30 г (41 %), т. пл. 231232 °С.
8.8-Диметил-2-пентафторфенил-5-(2,4,5-триметилфенил)-3,7,8,9-тетрагидропири-до[4,3,2-^е]циннолин-3-он (VI). Смесь 0.50 г (1.5 ммоль) кислоты (II) и 0.30 г (1.5 ммоль) пентаф-торфенилгидразина кипятят в 30 мл этилового спирта в течение 2 ч, реакционную смесь охлаждают, выпавший осадок отфильтровывают и пере-кристаллизовывают из бутилового спирта. Выход
0.63 г (85 %), т. пл. 192-193 °С. Спектр ЯМР 19Б, 5, м д. (ацетон-йб): -145.89 (2Б0, д, С6Б5), -152.64 (№„ т, С6Бз), -162.01 (2Бт, гр. с., С6рз).
8.8-Диметил-2-тозил-5-(2,4,5-триметил-фенил)-3,7,8,9-тетрагидропиридо[4,3,2-^е]цин-нолин-3-он (VII). Смесь 0.50 г (1.5 ммоль) кислоты (II) и 0.30 г (1.5 ммоль) тозилгидразина кипятят в 30 мл этилового спирта в течение 2 ч, реакционную смесь охлаждают. Выход 0.49 г (68 %), т. пл. 155-156 °С.
Список литературы
1. С. Н. Шуров, Д. А. Руденко, А. С. Шуров, Ю.
А. Щуров, О. В. Винокурова, М. П. Колобова, Л. А. Шурова. Синтез и противомикробная активность 2-замещенных 7,7-диметил-
5,6,7,8-тетрагидрохинолин-4-карбоновых кислот. Сб. тр. междунар. науч. конф. «Инновационный потенциал естественных наук», Пермь, 2006, Т.1, С.236.
2. С. Н. Шуров, Д. А. Руденко, В. И. Карманов,
Я. А. Наймушина. Взаимодействие 2-арил-7,7-ди-метил-5-оксо-5,6,7,8-тетрагидрохинолин-
4-карбоновых кислот с гидразинами. Синтез
5-арил-8,8 -диметил-8,9 -дигидро -2Н-пири-
до[4,3,2-йе]циннолин-3(7Н)-онов. Сб. тез.
5-Гидроксиимино-7,7-диметил-2-(2,4,5-триметилфенил)-5,6,7,8-тетрагидрохинолин-4-кар-боновая кислота (VII). Растирают в ступке
1.00 г (9 ммоль) солянокислого гидроксиламина с 1.18 г (14 ммоль) безводного ацетата натрия. Смесь кипятят в 10 мл этилового спирта в течение 1 мин. Раствор фильтруют горячим. К фильтрату добавляют 0.50 г (1.5 ммоль) кислоты (II). Кипятят с обратным холодильником в течение 3 ч. Реакционную смесь охлаждают, выпавший осадок отфильтровывают. Выход 0.45 г (90 %), т. пл. 226227 °С. Найдено, %: С 71.70; Н 7.01; N 7.55. С21И24М203. Вычислено, %: С 71.57; Н 6.86; N 7.95.
докл. III Международной конференции «Химия гетероциклических соединений», посвященная 95-ле-тию со дня рождения профессора А. Н. Коста. Москва, 2010. С. 175.
3. Д. А. Руденко, П. А. Слепухин, В. И. Карманов, С. Н. Шуров. Взаимодействие 2-арил-7,7-диме-тил-5-оксо-5,6,7,8-тетрагидрохинолин-4-карбоновых кислот с гидроксиламином. Синтез и строение 5-арил-8,8-диметил-8,9-дигидро [1,2]оксазино [5,4,3 - йе] хинолин-3(7Н)-онов. Тез. докл. конф. «Успехи синтеза и комплексообразования», М.: РУДН, 2011. С. 123.
4. Ю. С. Андрейчиков. Методы синтеза биологически активных гетероциклических соединений. Пермь. Изд. ПГУ. 1989. С. 9
SYNTHESIS AND PROPERTIES OF 7,7-DIMETHYL-5-OXO-2-(2,4,5-TRIMETHYLPHENYL)-5,6,7,8-TETRAHYDROQUINOLINE-4-CARBOXYLIC ACID
D.A.Rudenko, S.N.Shurov, V.I.Karmanov, M.I.Vakhrin, P.T.Pavlov
Perm State University. 15, Bukirev st., Perm, 614990 E-mail: [email protected]
Article is about synthesis of 7,7-dimethyl-5-oxo-2-(2,4,5-trimethylphenyl)-5,6,7,8-tetrahydroquinoline-4-carboxylic acid and it reaction with hydra-zine, ethyl-, phenyl-, 2,4-dinitrophenyl-, perfluorophenyl-, tosylhydrazines and hydroxylamine.
Keywords: 3-amino-5,5-dimethylcyclohex-2-enone; 4-(2,4,5-trimethylphenyl)-2,4-dioxobutane acid; 7,7-dimethyl-5-oxo-2-(2,4,5-trimethylphenyl)-5,6,7,8-tetrahydroquinoline-4-carboxylic acid; 8,8-dimethyl-5-(2,4,5-trimethylphenyl)-3,7,8,9-tetrahydro-2^-pyrido[4,3,2-de]cinnoline-3-one.
