Синтез макрогетероциклического соединения на основе диамина р Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 54.057

МН НГ\

Соединения 2 может быть использовано в качестве исходного в синтезе Мс 4, которое также может быть получено и циклизацией 4-[3-[4-[[2,3-дигидро-3 -имино- 1//-ИЗОИНДОЛ-1 -илиден] амино] -фенокси]фенокси]-бензамина 3.

В этой связи нами целенаправленно было получено соединение 3 АВ-типа (схема 1):

Е.А. Данилова, Ю.В. Бутина, Т.В. Кудаярова, М.К. Исляйкин СИНТЕЗ МАКРОГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ НА ОСНОВЕ ДИАМИНА Р

(Ивановский государственный химико-технологический университет) e-mail: danilova@isuct.ru. islyaikin@isuct.ru

Осуществлен синтез макрогетероциклического соединения, состоящего из 8 малых циклов, взаимодействием димерного или трехзвенного продуктов, полученных из Диамина Р и фталонитрила. Строение полученных соединений установлено на основании данных масс-спектрометрии, электронной, ИК, Н1 ЯМР спектроскопии.

Ключевые слова: диамин Р, макрогетероциклические соединения, синтез, свойства

Одной из фундаментальных проблем органической химии является синтез и изучение закономерностей «структура-свойство» в ряду макро-гетероциклических соединений (Мс) с увеличенной макроциклической полостью [1,2]. Наличие увеличенной макроциклической полости обусловливает специфические координационные свойства таких соединений [3-5] для получения комплексов с лантанидами [6] и актинидами [7] для фотодинамической терапии и вирусологии - для аналитического определения радиоактивных ядов; для селективного координирования ионов тяжелых металлов Sr2+ и РЬ2+, содержащихся в водных растворах в низкой концентрации [8,9]; при избирательном транспорте ионов через мембраны [10] и т. д

Целью наших исследований является синтез и изучение свойств макрогетероциклических соединений на основе Диамина Р (1,3-бис(я-аминофенокси)бензола (1)), который, при включении в макроциклическую систему, позволит надеяться на возможность проявления у соединений практически полезных, например, антиоксидант-ных, жидко-кристаллических свойств.

Ранее нами сообщалось о синтезе и исследовании мезоморфных свойств нециклического соединения 2 ВАВ- типа (где А-остаток Диамина Р, В — изоиндольные фрагменты) [11].

Схема 1 Scheme 1

При выливании реакционной массы в воду выпадал желтый осадок, который очищали последовательной перекристаллизацией из хлороформа, дихлорметана с последующей очисткой на колонке, заполненной силикагелем, элюируя примеси

-

танол=1:3. Порошок желтого цвета легко растворяется в хлороформе, толуоле, ацетоне, метаноле. Данные элементного анализа и масс-спектрометрии подтверждают состав полученного соединения.

Циклизацию 3 с целью получения Мс 4 проводили в атмосфере аргона, перемешивая рас-

творенное в метаноле соединение 3 в течение 6 ч при 40-45 С, и при кипении в течение 8 ч (схема 2). По окончании синтеза массу выливали в воду, выпавший мелкодисперсный осадок отфильтровали и сушили под вакуумом. Целевой продукт выделяли с использованием колоночной хроматографии. Выход целевого продукта составил 27 %.

Схема 2 Scheme 2

В масс-спектре соединения зафиксирован молекулярный ион, отвечающий продукту 4. В спектре протонного магнитного резонанса (рисунок), измеренном в CDCI3, мы наблюдаем сигналы различных протонов, присутствующих в данной молекуле.

Дуплеты при 7.16 м.д и 7.00 м.д вызваны резонансом протонов, находящихся соответственно в мета- (Н4) и орт о - п о л ож с н и и (Н5) по отношению к атому азота фрагмента диамина. Химический сдвиг для двух протонов центрального бензольного кольца равен 6.66 м.д. (Н3), и 6.55 м.д. для протона (Hi), Мультиплеты в области 7.90-7.88 м.д. и 7.53-7.43 м.д. можно отнести к резонансу протонов изоиндольных фрагментов. Мультиплетность всех сигналов, вероятно, объясняется наличием пространственных изомеров в растворе.

7,9 7,7 7,5 7,3 7,1 6,9 6,7 6,5 6,3 рргл

у -ЦГ X Г WXW

Рис. Фрагмент 'И ЯМР спектр соединения 4 в CDC1, Fig. 'H NMR spectrum fragment of compound 4 (CDCl3)

В электронном спектре наблюдается максимум поглощения в области 367 нм (ацетон), который гипсохромно смещается к 347 нм в хлороформе. Отсутствие поглощения в области 1553 см"1, отвечающее колебаниям связи NH терминальных групп, в ИК спектре свидетельствует о циклическом строении этого соединения.

Учитывая низкий выход целевого продукта, синтез Мс 4 вели взаимодействием эквимолекулярных количеств трехзвенного продукта 2 и 1,3-бис(и-аминофенокси)бензола 1 в среде фенола, нагревая реакционную массу до 120 С в течение 6 часов, со скоростью 15-17 С/час, и далее выдерживали при этой температуре 8 ч.

Осадок, отмытый от фенола горячей водой, очищали методом колоночной хроматографии. Однако, и в этом случае выход целевого продукта оказался невысоким и составил 17 %.

В масс-спектре этого соединения присутствует сигнал молекулярного иона с массой 806,3 [М]+, отвечающий продукту 4. Данные электронной, ИК спектроскопии совпадают с данными для соединения, полученного по схеме 2.

Низкий выход Мс 4 объясняется структурной нежесткостью исходных молекул, взятых для синтеза. Не исключено, что при циклизации в обоих случаях образуются линейные олигомерные продукты, которые были отделены перекристаллизацией из растворителей.

Таким образом, Мс 4, содержащий 8 малых циклов, был получен конденсацией продукта 2 или циклизацией 3 с Диамином Р.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Электронные спектры поглощения (ЭСП) в видимой и УФ-областях регистрировали на спектрофотометре HITACHI U-2001 при комнатной температуре, в кварцевых прямоугольных кюветах толщиной 1-10 мм. ИК спектры регист-

N

H

H

2

5

H

7

рировали на спектрометре AVATAR 360 FT-IR. Образцы для ИК спектров в виде таблеток готовили тщательным растиранием образца в КВг и прессованием.

MALDI-TOF масс-спектры получены на масс-спектрометре Ultraflex фирмы Bruker Dalto-nics в режиме положительных ионов. В качестве матрицы использован дитранол.

Спектры ядерного магнитного резонанса (Н'-ЯМР) растворов образцов в CDC13 записывали на спектрометре AVANCE с рабочей частотой 500 МГц. Химические сдвиги (5, м.д) измеряли при Т=295 К с использованием ГМДС (5=0,037 м.д.) в качестве внутреннего стандарта.

Определение содержания углерода, водорода, азота и серы в образцах синтезированных соединений было проведено на приборе FlashEA 1112 CHNS-0 Analyzer.

N-(3 -Иминоизоиндолин-1 -илиден)-4-(3 -(4-(3 -иминоизоиндолин-1 -илиденамино)фенокси)фе-нокси)бензамин (2) был получен в соответствии с методикой [9].

4-[3 - [4- [[2,3 -Дигидро-3 -имино- Ш-изоиндол-1 -илиден] амино] фенокси] фенокси] -бензамин (3). В раствор метанолята натрия, приготовленный из 0.179 г (7,8 мг-атом) металлического натрия и 30 мл метанола, после охлаждения до комнатной температуры добавляли 1.0 г (7,8 ммоль) фтало-нитрила и перемешивали в течение 2,5 ч. Затем вносили 0.41 г (7,8 ммоль) хлорида аммония, и

аминофенокси)бензола (1). Реакционную массу перемешивали при комнатной температуре в течение 2 ч. Ход реакции контролировали с помощью тонкослойной хроматографии. По окончании массу выливали в дистиллированную воду, образовавшийся желтый осадок отфильтровали, сушили на воздухе.

Продукт очищали перекристаллизацией из хлороформа, а затем из дихлометана. Порошок темно-желтого цвета далее очищали хроматографиро-ванием на колонке, заполненной силикагелем, элюируя примеси бензолом, затем смесью аце-тон:метанол=1:3 целевой продукт. Rf=0.9 (аце-тон:метанол=1:3). Порошок желтого цвета, растворим в хлороформе, толуоле, ацетоне, метаноле. Выход: 0.22 г (7 %). ЭСП, /.,„„,. нм (Ige) (с = 6.13-10"4 г-моль/л, ацетон): 391 (3.38). ИК спектр (табл. КВг), V , см"1: 3428 (N-H), 3066, 3033, 2920, 2924, 2851 (С-Н), 1654, 1505, 1477 (C=N). Найдено, %: С 72.58, H 5.11, N 11.65, О 9.32.C26H2oN402. Вычислено, %: С 72.27, H 4.79, N 13.32, О 8.61. Масс-спектр (MALDI-TOF), m/z: 421[М+Н]+ ММ420.16.

Синтез макрогетероциклического соединения 4 из димера 3. Раствор, состоящий из

соединения 3 (0,22 г, 0,5 ммоль) в 10 мл метанола, нагревали при температуре 40 - 45 °С в течение 6 ч; при кипении реакционной массы 8 ч над слоем аргона. Охлажденную массу вылили в дистиллированную воду. Мелкодисперсный осадок, отфильтровали и высушили под вакуумом. Продукт -порошок темно-желтого цвета, хорошо растворимый в хлороформе, дихлорметане и ацетоне.

Очистку целевого продукта проводили хроматографированием на колонке, заполненной силикагелем, элюируя димер 3 смесью ацетон : метанол = 1:3, а затем смесью СНС1з:МеОН=Ю:1 целевой продукт. Rf =0.82 (ацетон:метанол=1:3). Выход: 57 мг (27 %). ЭСП, /-,„„,,. нм (Ige) (с = 8.4-10"4 г-моль/л, ацетон): 367 (3.20). ЭСП, /..,„„,. нм (Ige) (с = 2.4-10"5 г-моль/л, хлороформ): 349 (4.07). !Н ЯМР 8Н (CDC13, 300 МГц) м.д.: 6,55 (НЬ2Н, е.); 7,16 (Н2, 2Н, е.); 6,66 (Н3, 4Н, м.); 7,00 (Н4, 4Н, м.); 6,90-7,00 (Н4, 8Н, м.); 7,18 (Hs, 8Н, м.); 7,88-7,90 (Н6, 4Н, д.); 7,50-7,60 (Н7, 4Н, м.); 8,45 (NH, 2Н, с.) (рис). ИК спектр (табл. КВг), v, см_1:3439, 2923, 2853 (C-H), 1656, 1502, 1478 (C=N), 1210, 1120, 969.

Найдено, %: С 75.31, Н 4.75; N 9.93, О 7.45. C52H34N604. Вычислено, %: С 77.41, Н 4.25, N 10.42, О 7.93. Масс-спектр, m/z: 807.3 [М+Н]+. ММ 806.26.

Макрогетероциклическое соединение 3. Смесь, состоящую из 1.72 г (3,1 ммоль), соединения 1, 0.40 г (3,1 ммоль) фталонитрила и 2.72 г (2,9 ммоль) фенола постепенно нагревали в течение 6 ч до 120 С и выдерживали при этой температуре в течение 8 ч. Реакционную массу отмывали от избытка фенола горячей водой, затем промыли гексаном, метанолом.

Продукт очищали хроматографированием на колонке, заполненной силикагелем, элюируя вначале бензолом примеси, затем смесью аце-тон:ацетонитрил=10:1 целевой продукт. Rj=0.82 (ацетон:метанол= 1:3). Выход: 0.44 г (17 %). ЭСП, /.,„„;,. нм (Ige) (с = 9.03-10"5 г-моль/л, хлороформ): 347 (3.76). Масс-спектр (MALDI-TOF, DHB), m/z: 806,3 [М]+ ММ 806.26. ИК спектр (табл. КВг), v, см_1:3439, 2923, 2853 (С-Н), 1656, 1502, 1478 (C=N), 1210, 1120, 969.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ № 12-03-00364а.

ЛИТЕРАТУРА

1. Исляйкин М.К., Хелевина О.Г., Данилова Е.А., Ломова Т.Н. // Изв. вузов. Химия и хим. технол. 2004. Т. 47. Вып. 5. С. 35-45;

Islyaikin M.K., Khelevina O.G., Danilova E.A., Lomova T.N. // Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2004. V. 47. N 5. P. 35-45.

2. Danilova E.A., Melenchuk T.V., Trukhina O.N., Zakharov A.V., Islyaikin M.K. // Macroheterocycles. 2010. V. 3. N 1. P. 33-37.

3. Shimizu S., Osuka A. // Eur. J. Inorg. Chem. 2006. P. 1319 -1335.

4. Sessler J.L., Tomat E. // Acc. Chem. Res. 2007. V. 40. P. 371-379.

5. Trukhina O.N., Rodréguez-Morgade M.S., Wolfrum S., Caballero E., Snejko N., Danilova E.A., Gutiérrez-Puebla E., Islyaikin M.K., Guldi D.M., T. Tomas. // J. Am. Chem. Soc. 2004. V. 126. P. 12280 - 12281.

6. Бумбина H.B. Синтез и свойства замещенных макроге-тероциклических соединений АВАВАВ - типа и их комплексов с лантанидами. Дис. ... к.х.н. Иваново: ИГХТУ. 2008. 105 c.;

Bumbina N.V. Synthesis and properties of the substituted compounds of ABABAB - type and their complexes with lanthanides. Dissertation for kandidat degree on chemical sciences. Ivanovo: ISUCT. 2008. 105 p. (in Russian).

7. Sessler J.L. Melfi G.D. // Coord. Chem. Rev. 2006. V. 250. P. 816-843.

8. Кудрик E.R, Исляйкин M.K., Смирнов Р.П. // ЖОХ. 1996. Т. 66. Вып. 9. С. 1564-1566;

Kudrik E.V., Islyaikin M.K., Smirnov R.P. // Zhurn. Obshcheiy Khimii. 1996. V. 66. N 9. P. 1564 - 1566 (in Russian).

9. Кудрик E.R, Исляйкин M.K., Смирнов Р.П., Кузьми-ченко A.R Патент РФ № 2134270. 1999;

Kudrik E.V., Islyaikin M.K, Smirnov R.P., Kuzmichenko A.V. RF Pat. N 2134270. 1999 (in Russian).

10. Gale, P.A. Anion Recognition in Supramolecular Chemistry / P.A. Gale, W. Dehaen — Series: Topics in Heterocyclic Chemistry. Springer. 1st Ed. 2010. V. 24. 365 p.

11. Данилова E.A., Воронцова А.А,, Меленчук T.B., Исляйкин M.K., Ананьева Г. А., Быкова В.В., Усольцева Н.В. // Жидкие кристаллы и их практическое использование. 2011. Вып. 1 (35). С. 17-25;

Danilova E.A., Vorontsova A.A., Melenchuk T.V., Islyaikin М.К., Anan'eva G.A., Bykova V.V., Usol'tseva

N.V. // Liquid crystals and their application. 2011. V. 35. N 1. P. 17 -25 (in Russian).

НИИ макрогетероциклических соединений, кафедра технологии тонкого органического синтеза

УДК 547.341+547.725 А.Н. Виноградов*, В.О. Козьминых*'**, E.H. Козьминых***

ПОЛУЧЕНИЕ И ТАУТОМЕРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ ЭФИРОВ 5,5-ДИМЕТИЛ-2-КАРБАМОИЛГИДРАЗОНО-4-ОКСОГЕКСАНОВОЙ КИСЛОТЫ

(*Оренбургский государственный университет, **Пермский государственный педагогический университет, ***Пермский филиал Московского государственного университета технологий и управления) e-mail: asdl0xcvl2@yandex.ru. kvoncstu@yahoo.com

Изучена однореакторная трехкомпонентная конденсация пинаколина с диалки-локсалатами и гидрохлоридом семикарбазида, приводящая к эфиром 5,5-диметил-2-карбамоилгидразоно-4-оксогексаноеой кислоты. Обсуждается кольчато-цепная таутомерия синтезированных соединений на основании данных ИК и ЯМР1Н спектроскопии.

Ключевые слова: кольчато-цепная таутомерия, эфиры 5,5-диметил-2-карбамоилгидразоно-4-оксогексановой кислоты, пинаколин, гидрохлорид семикарбазида

Бензоилгидразоны ароилпируватов в растворах существуют в виде равновесной смеси трех таутомерных форм: 2- и ¿-кетогидра зонов и 5-гидроксипиразолина, относительное содержание которых зависит от структуры соединений и используемого растворителя [1]. Описана минорная кольчатая прототропная форма 2-ароилгидразоно-5,5-диметил-4-оксогексановых кислот — 1-ароил-5-от/>еот-бутил-5-гидроксипиразолин-3-карбоно-

вые кислоты [2]. Прототропные равновесия в растворах семикарбазонов (гет)ароилпиру-ватов ранее не изучались.

Нами впервые проведена однореакторная трехкомпонентная конденсация пинаколина с ди-алкилоксалатами и гидрохлоридом семикарбазида, в результате которой с препаративным выходом выделены эфиры 5,5-диметил-2-карбамоил-гидразоно-4-оксогексановой кислоты (I а-(1). В