CC BY
18%): 188 (M+, 32), 119 (100), 103 (14), 91 (27), 77 (12), 64 (14), 51 (9). 1Н ЯМР спектроскопия (5, м.д.; J, Гц): 1,35 (6Н м.); 3,25-3,30 (1Н, м. уш.); 7,52 (3Н, м.); 7,97 (2Н, м.).
По этой методике были получены следующие соединения.
5-Пентил-3-фенил-1,2,4-оксадиазол, желтая маслянистая жидкость, выход 6,2 г (78 %). ГХ-МС (m/z; 1оТн, %): 216 (M+, 39), 187 (17), 173 (48), 160 (82), 119 (100), 108 (95), 104 (14), 103 (21), 91 (40), 77 (22), 64 (25), 55 (48). 1Н ЯМР спектроскопия (5, м.д.; J, Гц): 0,90 (3Н, т., J = 7,0); 1,36 (4Н, м.); 1,81 (2Н, м.); 2,95 (2Н, т., J = 7,6); 7,53 (3Н, м) 8,00 (2Н, м.).
5-Циклогексил-3-фенил-1,2,4-оксадиазол, желтая маслянистая жидкость, выход 6,4 г (76 %). ГХ-МС (m/z; I^, %): 228 (M+, 35), 173 (20), 160 (64), 119 (100), 104 (38), 103 (21), 91 (44), 82 (73), 77 (22), 67 (67), 64 (29), 55 (67). !Н ЯМР спектроскопия (5, м.д.; J, Гц): 1,13-1,37 (3Н, м. уш.); 1,501,77 (6Н, м. уш.); 1,99 (2Н, м); 3,02 (1Н, м); 7,52 (3Н, м); 8,04 (2Н, м).
5-Циклопропил-3-фенил-1,2,4-оксадиазол, желтая маслянистая жидкость, выход 5,5 г (81 %). ГХ-МС (m/z; 1отн, %): 188 (M+, 5), 131 (16), 119 (100), 103 (10), 91 (30), 77 (19), 64 (14), 51 (15). 1Н ЯМР спектроскопия (5, м.д.; J, Гц): 1,20-1,31 (4Н, м. уш.); 2,37 (1Н, м); 7,51 (3Н, м); 7,96 (2Н, м).
Окисление 5-алкил- 5-циклоалкил-3-фенил-1,2,4-оксадиазолов и анализ продуктов реакции проводили согласно методикам, описанным в [3].
4-Метил-3-фенил-1,2,4-оксадиазол-5(4#)-он (m/z; 1отн, %): 176 (М+, 100), 131 (55), 119 (52), 103 (41), 91 (45), 77 (42), 64 (19), 51 (28).
5-Метокси-3-фенил-1,2,4-оксадиазол (m/z; 1отн, %): 176 (М+, 86), 131 (10), 119 (100), 103 (15), 91 (45), 77 (38), 64 (24), 51 (25).
2-(3-Фенил-1,2,4-оксадиазол-5-ил)пропан-2-ил ацетат (m/z; Un, %): 246 (М+, 67), 189 (26), 187 (22), 186 (33), 142 (6), 119 (100), 104 (23), 103 (32), 91 (17), 77 (26), 69 (82).
Метил 3 -фенил-1,2,4-оксадиазол-5-карбо-ксилат (m/z; U,, %): 204 (М+, 30), 189 (10), 146 (6), 119 (100), 104 (7), 103 (13), 91 (11), 77 (13), 59 (30).
Спектры 1Н ЯМР получали на приборе Bruker MSL 300. Образец готовили в виде раствора в дейтерированном ДМСО (стандарт тетраме-тилсилан).
Спектры электронного удара регистрировали на приборе GC/MS Perkin-Elmer «Clarus 500». Масс-спектрометр - квадрупольный, энергия ионизации 70 эВ, температура источника ионизации 180°С, частота сканирования - 5 ска-нов/с, диапазон масс 30-500 г/моль. Настройка масс-спектро-метра проводилась по перфтортри-бутиламину. Колонка газового хроматографа -капиллярная Elite 5MS, длина 30 м, диаметр 0,25 мм, толщина фазы 0,25 мкм.
ЛИТЕРАТУРА
1. Pace A., Piero P. // Org. Biomol. Chem. 2009. N 7. P. 43374348.
2. Katritzky A. R. Compr. heterocyclic chem. III. Elseiver Ltd 2008. V.5. 1087 p.
3. Байков С. В. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2012. Т. 55. Вып 7. С. 80-84;
Baikov S.V. // Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2012. V. 55. N 7. P. 80-84 (in Russian).
4. Tietze L., Eicher T. Reactions and syntheses in the organic chemistry laboratory. Wiley-VCH. 2007. 582 p.
УДК 547.327
С.С. Рожков, К.Л. Овчинников, А.В. Колобов СИНТЕЗ N-АРИЛМАЛЕИНИМИДОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭТИЛХЛОРФОРМИАТА
(Ярославский государственный технический университет) e-mail: [email protected]
Разработана универсальная методика получения N-арилмалеинимидов в мягких условиях. Рассмотрено влияние заместителей в ароматическом кольце N-арил-малеинамидов на процесс их циклизации в соответствующие N-арилмалеинимиды.
Ключевые слова: вицинальная дикарбоновая кислота, N-арилмалеинамид, N-арилмалеинимид, этилхлорформиат
Современный органический синтез требу- тупного сырья. Соединения, имеющие малеини-ет разработки простых и эффективных методов мидный фрагмент в своей основе, используются получения различных соединений на основе дос- при производстве гербицидов, красящих веществ,
лекарственных препаратов, а также полимерных материалов. Такие материалы используются в машиностроении, электронике и электротехнике, авиационной и космической технике, медицине, производстве изоляционных материалов [1].
Обычно пятичленные циклические имиды получают взаимодействием ангидридов вици-нальных дикарбоновых кислот с аминами. Эта реакция протекает через образование соответствующих моноамидов. Для большинства моноамидов замыкание в имидный цикл происходит достаточно легко, например, при кипячении в растворе уксусной кислоты или просто при нагревании. В случае моноамидов на основе малеиновой кислоты 1 процесс циклизации при нагревании, как в растворе, так и в твердом состоянии, не происходит. Для осуществления этой реакции используются специальные методы, требующие применения дополнительных реагентов. Чаще всего используется уксусный ангидрид в комбинации с ацетатом натрия, калия или цинка [2] (схема 1).
Аг
/° 0 Н
Ас20
^°Ас
// ^ / ^ С2Н5°С°С1 V-NH Ч
°
Ъ^ V—МН
И + С2Н5°С°°Н Ъ = Н, СНз, С1, N02
Схема 2 БЛете 2
В процессе разработки методики синтеза К-арилмалеинимидов нами было обнаружено с помощью хроматомасс-спектрометрии протекание конкурирующей реакции - образование 5-арил-иминофуран-2-она (в литературе распространено название - изо-малеинимид) 3, который при дальнейшем нагревании изомеризовался в соответствующий малеинимид 2 (схема 3). В литературе имеются примеры аналогичной изомеризации К-замещенных маленимидов [3, 4].
°Н ____—- || Аг
0
1 2
Схема 1 БсИете 1
Также возможно применение и-толуол-сульфоновой кислоты и кислот Льюиса. Общим недостатком указанных методов является их неуниверсальность, а в случае использования уксусного ангидрида - значительный его расход. Для циклизации К-арилмалеинамидов с различными заместителями в ароматическом кольце нередко требуется подбор индивидуальных условий проведения реакции (температура, время реакции).
Ранее мы использовали этилхлорформиат для синтеза амидов из карбоновых кислот и аминов. Реакции протекали в очень мягких условиях, поэтому для синтеза малеинимидов была опробована аналогичная методика. В результате нами был разработан достаточно универсальный и удобный способ получения К-арилмалеинимидов в мягких условиях с применением этилхлорфор-миата в присутствии основания. Предположительно, в ходе реакции исходный моноамид ма-леиновой кислоты 1 взаимодействует с этилхлор-формиатом с образованием смешанного ангидрида, который затем легко замыкается в соответствующий имид 2 (схема 2).
Схема 3 БсИете 3
Было установлено, что практически во всех случаях реакция образования смеси изо-ма-леинимида и малеинимида проходит в течение нескольких минут при комнатной температуре. При этом исходный моноамид полностью расходуется. Для получения целевого малеинимида необходимо дальнейшее нагревание реакционной смеси. Чтобы оценить влияние заместителей в ароматическом кольце на процесс циклизации моноамидов нами были проанализированы смеси продуктов описываемой реакции, полученные без нагревания. Реакции проводились в среде ацетона при комнатной температуре. Смесь перемешивали 10 минут, затем продукт выделяли и анализировали методом ЯМР 1Н спектроскопии и хромато-масс-спектрометрии. Влияние заместителей оценивалось по соотношению продуктов реакции (таблица).
В случае К-4-нитрофенилмалеинимида происходит образование только одного целевого продукта - малеинимида. В остальных случаях были получены смеси изомеров. Таким образом, наличие заместителя в ароматическом кольце ус-
о
1
2
коряет образование целевого малеинимида, особенно если заместитель проявляет электроноак-цепторные свойства.
Таблица
Влияние заместителей в ароматическом кольце на процесс циклизации N-арилмалеинамидов (t = 23°C, 10 мин, ацетон) Table. The effect of substituents in the aromatic ring on the cyclization process of N-aryl maleinamides (t = 23°C, 10 min, acetone)
Для анализа синтезированных соединений использовались методы ЯМР :Н спектроскопии, масс- и ИК-спектрометрии. Спектры ЯМР :Н растворов соединений в ДМСО-de записывали на приборе «Bruker MSL-300». Спектры электронной ионизации записывали на приборе GC/MS Perkin-Elmer «Clarus 500». ИК спектры записывались на приборе ИК-Фурье «Spectrum RX1» на пластинах KBr в виде суспензии в вазелиновом масле.
Получение N-арилмалеинимидов 2. Растворяли 0,185 моль соответствующей (2)-4-оксо-4-(ариламино)-2-бутеновой кислоты 1 в 150 мл ацетона и добавляли 33,5 мл (0,241 моль) триэти-ламина. При этом амидокислота растворяется. При интенсивном перемешивании по каплям добавляли 19,4 мл (0,203 моль) этилхлорформиата, затем реакционную смесь кипятили при интенсивном перемешивании в течение 3-х часов (за исключением (2)-4-оксо-4-(4-нитрофенил)-2-буте-новой кислоты). Далее к охлажденной реакцион-
ной смеси добавляли 800 мл воды. Образовавшийся осадок фильтровали, промывали холодной водой.
N-Фенилмалеинимид. Выход 68 %. Т пл. =
89 - 91 °C., 1H ЯМР ([2Нб] ДМСО) 5, J (Гц): 7,48 (2H, t, J = 7,6); 7,39 (1H, t, J = 7,4); 7,31 (2H, d, J = 7,4); 7,12 (2H, s). ИК, см-1: 1773, 1710 (C=O), 1508 (Ar), 697 (моно-замещение Ar).
N-я-Толилмалеинимид. Выход 79 %. Т пл. = =150 - 152 °C. :H ЯМР ([2Нб] ДМСО) 5, J (Гц): 7,27 (2H, d, J = 8,2); 7,17 (2H, d, J = 8,2); 7,1 (2H, s); 2,38 (3H, s). ИК, см-1: 1780, 1708 (С=О), 1503 (Ar), 835 (1,4-замещение Ar).
N-4-Хлорфенилмалеинимид. Выход 75 %. Т пл. = 115 - 117 °C. :H ЯМР ([2Нб] ДМСО) 5, J (Гц): 7,51 (2H, d, J = 8,8); 7,36 (2H, d, J = 8,8); 7,14 (2H, s). ИК, см-1: 1775, 1712 (C=O), 1584 (Ar), 836 (1,4-замещение Ar).
N-4-Нитрофенилмалеинимид. Выход 86 %. Т пл. = 148 - 151 °C. :H ЯМР ([2Щ ДМСО) 5, J (Гц): 8,36 (2H, d, J = 8,8); 7,69 (2H, d, J=8,8); 7,26 (2H, s). ИК, см-1: 1780, 1720 (С=О), 1599 (Ar), 1505, 1346 (NO2), 854 (1,4-замещение Ar).
ЛИТЕРАТУРА
1. Исаев P.H. Методы количественного определения ма-леинимидов. Монография. Барнаул: Изд-во Алт. ун-та. 2001. 145 с.;
Isaev R.N. Methods of quantitative analyses of maleinimi-des. Monograph. Barnaul: Publishing house Altaiy University. 2001. 145 p.
2. Wayland E. Noland, Nicholas P. Lanzatella, Lakshmanan Venkatraman // Journal of Heterocyclic Chemistry. 2009. V. 46. P. 1154.
3. Conley N.R., Hung R.J., Wilson C.G. // J. Org. Chem. 2005. V. 70. P. 4553-4555.
4. William R. Roderick // J. Am. Chem. Soc. 1957. V. 79. N 7. 1710-1712.
Соотношение продуктов (малеинимидизо -малеинимид)
для различных заместителей R
H CH3 Cl NO2
65:35 75:25 82:18 100:0
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Кафедра аналитической химии и контроля качества продукции
