CC BY
53
А. И. Ситкин, С. П. Дмитриев
СИНТЕЗ И СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА ОСНОВЕ 5-НИТРОФУРИЛФЕНИЛПРОПЕНОНА
Нитрованием четырехокисью азота 5-нитро- и 5-
галоидфурилфенилпропенонов получен 1-(5-нитро-2-фурил)-2-нитро-3-
фенилпропен-3-он. Реакция последнего с гидразинами и азидом натрия приводит к образованию соответствующих продуктов конденсации по карбонильной группе и присоединения по этиленовой связи молекулы. Первичные испытания биологической активности синтезированных соединений показали их умеренно выраженный антимикробный и противогрибковый эффект.
Из литературы [1] известно, что 1-(5-нитро-2-фурил)-3-фенилпропен-3-он обладает сильными бактерицидными и бактериостатическими свойствами. Логично предположить, что замещенные производные этого соединения также могут проявлять биологическую активность. Цель настоящей работы - синтез и исследование свойств ряда соединений на основе указанного нитрофурилпропенона. В качестве первичной реакции выбрано его взаимодействие с жидкой четырехокисью азота при охлаждении в растворе эфира.
Оказалось, что продуктом нитрования изучаемого пропенона (1а) является соединение (II) с нитрогруппой в боковой цепи. Ненасыщенный динитрокетон (II) получается также и при взаимодействии четырехокиси азота с 5-галоидфурилпропенонами (Еб-г). Так, при нитровании 5-хлорфурилпропенона (^) наблюдается образование смеси 5-нитро-и 5-хлорфурилнитро-пропенонов (II,III). В этой реакции наряду с нитрованием субстрата по этиленовой связи протекает и частичное замещение на нитрогруппу атома хлора в фурановом кольце. При увеличении молярного соотношения четырехокись азота -соединение (!б) выход динитро-кетона (II) возрастает. При 10-и кратном избытке четырехокиси азота и температуре 00С пропенон (II) является единственным нитропродуктом реакции. При замене атома хлора (!б) бромом (Ц) или йодом ([г) удается выделить только динитрокетон (II). Очевидно, большая поляризуемость этих заместителей по сравнению с хлором приводит к тому, что образующиеся галогеннитрокетоны немедленно превращаются в динитропродукт (II) путем замещения атома брома или йода нитрогруппой.
■О
+М204
ІиЩ: 02ы^. СН=С(№2)-С°С6Н5
о"
II
I, R=N02(а), а(б), Br(в), Кг)
ИК спектры исходных соединений (I) свидетельствуют о наличии сопряжения между п - электронными системами двойных связей в их молекулах: ис=с 1640-1605 см "1, ис=о 1675-1660 см-1. В спектре пропенона (II), в сравнении с исходными (I), полоса группы С=О смещается в сторону более высоких частот на 5-20 см -1 , что указывает на ослабление сопряжения её с этиленовой связью. Частота полосы последней также несколько повышается. Асимметричные и симметричные валентные колебания сопряжённой нитрогруппы характеризуются интенсивными полосами при 1540 и 1350 см-1 . И в
исходных соединениях (I), и в динитрокетоне (II) проявляются характерные для фурана полосы поглощения в области 3155 - 3120, 1035 - 1015 и 890 - 868 см-1. Полосы в интервале 1230 - 1070 и 850 - 812 см-1 относятся к плоскостным и внеплоскостным деформационным колебания С-Н фенильного кольца. Ароматические валентные колебания С-Н выделяются в области 3072 - 3010 см-1. В соответствующих спектрах имеются характеристические частоты поглощения связей С — СІ (740-700 см-1) и С — Вг (560 см-1).
В спектрах ЯМР 1Н исходных соединений (I) в ацетоне - Ьб наблюдаются два дублета транс - этиленовых протонов Н1 и Н2 с КССВ 16 Гц (система АА1 ) и дублеты протонов Н3 и Н4 фураного кольца с ^3 Н4 = 3.8 Гц. В спектре ЯМР 1Н пропенона (II) отсутствует сигнал, соответствующий в исходных кетонах (I) протону Н , а сигналы остальных протонов из-за электроноакцепторных свойств нитрогруппы в боковой цепи смещаются в более слабое поле. Наибольший дезэкранирующий эффект испытывает протон Н (Д6н1 0.47 - 0.61 м.д.), который ввиду отсутствия протона Н проявляется как синглет. В спектре имеются также два дублета протонов Н3 и Н4 Сигналы ароматических протонов молекул ([,П) проявляются как мультиплеты.
При переходе от растворов веществ (^П) в ацетоне -Ьб к растворам в ДМСО характер спектров ЯМР 1Н сохраняется, однако сигналы протонов молекул смещаются в более слабое поле (Дб 0.10 - 0.37 м.д.). В сравнении с исходными соединениями (I) смещение сигналов протонов молекул динитропродукта (II) в ДМСО также несколько выше, чем в ацетоне -Ьб. Так, для протона Н1 эта величина составляет 0.67 - 0.82 м.д.
Из химических свойств пропенона (II) исследованы его реакции по карбонильной группе и этиленовой связи. Перемешивание пропенона (II) с гидразингидратом и фенилгидразином с последующей обработкой реакционных смесей 10% -ным раствором едкого кали приводит к образованию соответствующих пиразолов (ГУ,У). Очевидно, схема указанных реакций включает изомеризацию промежуточных гидразонов А в нитропиразолины Б, которые при действии щелочи отщепляют элементы азотистой кислоты и переходят в вещества (IV,V). Из пропенона (II) и фенилгидразина наряду с пиразолом (У) удается выделить также промежуточное соединение типа Б -нитропиразолин [VI, (Р'=СбИ5)].
При взаимодействии пропенона (II) с 2,4-динитрофенилгидразином первоначально образующееся соединение типа А - гидразон [У!!а( РГ=СбН3(Ы02)2 )] - легко выпадает в осадок и не подвергается в условиях реакции дальнейшим превращениям, что объясняется его стабилизацией электроноакцепторными нитрогруппами, содержащимися в бензольном ядре. Аналогично из пропенона (III) и 2,4-динитрофенилгидразина получается гидразон (УПб).
В ИК спектрах соединений (IV - УП) отсутствует полоса валентных колебаний карбонильной группы и имеются частоты поглощения, характерные для связей С=Ы (1630,
1615, 1610 см-1), ЫН (3450, 3400, 3275, 3200 см-1), Саром.-Ы (1326, 1320 см-1). Кетон (II) также легко взаимодействует с азидом натрия в среде апротонного диполярного (ДМФА) или протонного (ЕЮН) растворителя с образованием триазола (VIII). Реакция заключается, вероятно, в 1,3-циклоприсоединении азид-иона и отщеплении азотистой кислоты.
В ИК спектре вещества (VIII) наблюдаются полосы поглощения в области 1650 (С=О), 3100 (NH), 1520 и 1350 (No2), 1020-990 (триазольное кольцо), 1500, 1030, 890, 775 (фуран), 1600, 1240, 1155 см-1(аром.). В спектре ЯМР 1Н триазола (VIII) в сравнении с исходным (II) отсутствует сигнал олефинового протона.
Первичные испытания биологической активности синтезированных соединений проведены в НИИ по БИХС. Пропенон (II) показал умеренную активность в отношении стафилококка и антрокоида (МБсК 6,25-12,5 мкг/мл), слабую- в отношении пневмококка, стрептококка (МБсК 200 мкг/мл), и кишечной палочки (МБсК 50 мкг/мл). Препарат умеренно активен в отношении патогенного грибка микроспорона (ММсК 50 мкг/мл) и слабоактивен в отношении аспергиллуса и кандиды (ММсК 100-200 мкг/мл). Процент подавления роста мицелия грибов по сравнению с ТМТД - эталоном составляет: Bot.cinerea -50; Fus.monilif -74; Vent.inaequal -59; Asp.niger -25; Vert.dahliae -50.
У соединений (II, V-VIII) обнаружен умеренный противогрибковый эффект.
Первичные испытания пиразола (IV) показали, что он активен в отношении грам-положительных бактерий. Углублённые исследования его антибактериального действия подтвердили ранее обнаруженный эффект.
Экспериментальная часть
ИК спектры записаны на спектрофотометре UR-20 в вазелиновом масле. Спектры ЯМР 1Н сняты в ацетоне -d6 на спектрометре Varian CFT -20 (рабочая частота 80МГц) и в ДМСО на радиоспектрометре Tesla BS 487C (80 МГц). Химические сдвиги определялись относительно ТМС. Индивидуальность полученных продуктов устанавливали методом ТСХ (пластины Silufol UV-254, элюент - бензол, проявление в УФ свете). Исходные соединения (Ia_r) синтезировали и очищали по известным методикам [2-4].
1-(5-Нитро-2-фурил)-2-нитро-3-фенилпропен-3-он (II)
К раствору 10 ммоль производного фурана (Ia) в 100 мл эфира прибавляли 40 ммоль четырехокиси азота при -100С. Смесь перемешивали 2ч при -100С и 3ч при 00С, затем выливали на 100г тонкоизмельченного льда. Через 3ч эфирный слой отделяли, и эфир испаряли, осадок последовательно промывали водой и спиртом и перекристаллизовывали из уксусной кислоты. Выход 47%, т.пл. 140-141 0С.
Аналогично получали динитрокетон (II) из соединений (IB,r) с выходами 32 и 33% соответственно. ИК спектр, см-1: 1655 (С=С), 1680 (С=О), 1540, 1350 (NO2). Спектр ЯМР 1Н, 5, м.д.: в (СДэЬСО - 7.45 д (1Н, Н3, J 3.8Гц), 7.55д (1Н, Н4, J 3.8Гц), 7.64 - 8.08 м (5Наром), 8.39с(1 Н,
Н1); в ДМСО - 7.65д (1Н, Н4, Л 3.8Мг), 7.70д(1Н, Н3, Л 3.8Гц), 7.87 - 8.22 м (5Наром.), 8.76 с (1Н, Н1). Найдено, %: С 54.38; Н 2.83; N ^О.С^На^Оа. Вычислено,%: С 54.18; Н 2.79; N 9.72.
1-(5-Хлор-2-фурил)-2-нитро-3-фенилпропен-3-он (III)
К раствору 4ммоль вещества (1б) в 50мл эфира при -5 0С прибавляли 20 ммоль четырехокиси азота. Смесь перемешивали 2ч при -5 0С, затем выливали на тонкоизмельченный лед. Через 3ч эфирный слой отделяли, эфир испаряли. Осадок промывали спиртом и дробной перекристаллизацией из метанола выделяли соединения (II, III) с выходами 27% и 12% соответственно. Продукт (III): т.пл. 127-1280С. Найдено, %: С 56.30; Н 3.08; С1 12.62; N 5.13. 01зНзС^04. Вычислено, %: С 56.23; Н 2.90; С1 12.78; N 5.04 3-Фенил-5-(5-нитро-2-фурил)пиразол (IV)
К 1.7 ммоль пропенона (II) в 5мл ледяной уксусной кислоты при охлаждении до 50С добавляли 3.5 ммоль гидразингидрата и перемешивали до полного растворения исходного кетона, затем еще 12 ч. при 180С. К реакционной смеси дополнительно приливали 10%-ный раствор едкого кали до рН=6, выпавшие желтые кристаллы отфильтровывали, промывали холодным спиртом и перекристаллизовывали из метанола. Выход 18%, т.пл. 212-213 0С (с разл.). ИК спектр, см-1: 1630 (С=^, 3275 ^Н). Найдено, %: С 60.93; Н 3.75; N16.70. С^Нд^Оз. Вычислено, %: 061.18; Н3.53; N16.48.
1.3-Дифенил-5-(5-нитро-2-фурил)пиразол (V)
1.7 ммоль тщательно измельченного кетона (II) в 3мл спирта и 2 мл ледяной уксусной кислоты смешивали с 1.7 ммоль фенилгидразина в 1мл спирта при -100С. Реакционную смесь выдерживали 4ч при -100С и 12ч при 180С. Выпавший осадок разделяли дробной кристаллизацией из метанола. Получали соединения (V, VI). Пиразол (V): выход 28%, т.пл.146-147 0С. ИК спектр, см-1: 1630 (С=^, 1563 (С=С), 1325 (Саром.^). Найдено, %: С 68.73; Н 3.88; N 12.61. С1дН13^03. Вычислено, %: С68.88; Н 3.98; N 12.69. 1,3-Дифенил-4-нитро-5-(5-нитро-2-фурил)пиразолин (VI). Выход 37%, т.пл. 99-100 0С (с разл.). ИК спектр, см-1: 1595 (С=^, 1320 (Саром-^, 1520, 1340 (N02). Найдено, %: С 60.26; Н 3.83; Ш4.69.С1дН14^05. Вычислено, %: С 60.32; Н 3.70; N 14.81.
2.4-Динитрофенилгидразоны (VII)
1 Ммоль кетонов (II, III) растворяли при нагревании в 15 мл этилового спирта и прибавляли горячий раствор 1ммоль 2,4-динитрофенилгидразина в 10 мл спирта, подкис-ленного конц. НС1 (1 мл). Нагревание продолжали 40 мин. Осадок отфильтровывали, про-мывали последовательно водой, спиртом, эфиром и перекристаллизовывали из уксусной кис-лоты. 1-(5-Нитро-2-фурил)-2-нитро-3-фенил-3-[(2,4-динитрофенил)гидразоно]пропен (V.Иа). Выход 82%, т.пл. 257-258 0С. Найдено, %: N 17.87.С1дН12^0д. Вычислено, %: N 17.95. 1-(5-Хлор-2-фурил)-2-нитро-3-фенил-3-[(2,4-динитрофенил)гидразоно]пропен (КИе). Выход 87%, т.пл. 244-245 0С. Найдено, %: С1 7.72; N 15.25. С1дН12Ш507. Вычислено, %: С1 7.76; N 15.30.
5-Бензоил-4-(5-нитро-2-фурил)-1,2,3-триазол (VIII).
Смесь 5 ммоль соединения (II) и 5 ммоль азида натрия в 20 мл ДМФА перемешивали 3ч при 60-700С, затем охлаждали, разбавляли водой и подкисляли 10%-ной НС1 до рН=1. Выпавший осадок извлекали эфиром, эфир испаряли и остаток перекристаллизовывали из ледяной уксусной кислоты. Выход 59%, т.пл. 184-185 0С. Найдено, %: С 54.90; Н 2.81; N 19.90. С13Н^404. Вычислено, %: С 54.93; Н 2.83; N 19.71.
Литература
1. Назаров З.Н., Устименко Т.В. Синтез а, в - ненасыщенных кетонов фуранового ряда и изучение их превращений// ЖОХ. 1960. Т.30. Вып.6. С.2017-2021.
2. Пономарев А.А. Синтезы и реакции фурановых веществ. Саратов: Изд.-во Сарат. ун-та, 1959. С.52.
3. Лаврушин В.Ф., Цукерман С.В., Артеменко А.И. Синтез нитропроизводных а, в - ненасыщенных кетонов, содержащих ядра бензола и фурана// ЖОХ. 1962. Т.32 Вып.4. С.1324-1329.
4. Успехи химии фурана/ Под ред. Э.Я. Лукевицы. Рига: Зинатне, 1978. С.146.
© А. И. Ситкин - канд. хим.наук, доц. каф. оборудования химических заводов КГТУ; С. П. Дмитриев - зав. лабораторией кафедры инженерной экологии КГТУ.
