CC BY
20
ПРИКЛАДНАЯ ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
УДК 547.26'118
П. А. Гуревич, В. И. Босяков, Н. А. Фанюк, Б. П. Струнин, Ф. Х. Каратаева
СИНТЕЗ НОВОЙ 1,2,4-ТРИАЗОЛЬНОЙ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ 2-ХЛОР-3Н-ИНДОЛ-3-ОНА
Ключевые слова: 2-хлор-3Н-индол-3-он, триазолы, аннелирование, гидразинозамещённыегетероциклы, спектр ЯМР, химический сдвиг.
Взаимодействием 2-хлор-3Н-индол-3-она с гидразингидратом получен 2-гидразинил-3Н-индол-3-он, который реагирует с уксусной кислотой (уксусным ангидридом) с образованием 1-(3-оксо-3Н-индол-2-ил)семикарбазида, циклизующегося под действием хлорокиси фосфора в 3-метил-9Н-[1,2,4]триазоло[4,3-а]индол-9-он.
Keywords: 2-chloro-3H-indole-3-one, triazoles, annulation, hydrazine-substituted heterocycles, NMR, chemical shift.
The interaction of 2-chloro-3H-indole-3-one with hydrazine hydrate gives us a result of 2-hydrazino-3H-indol-3-one which reacts with acetic acid (acetic anhydride) to give 1 - (3-oxo-3H-indol-2 -yl) semicarbazide, which cyclized under the action of phosphorus oxychloride in 3-methyl-9H-[1,2,4] triazolo [4,3-a]indol-9-one.
Ранее нами показано, что 2-хлор-3Н-индол-3-он является удобным синтоном для получения различного типа гетероциклических соединений [1-4].
Согласно литературным данным, 1,2,4-триазольные системы составляют основу ряда биологически активных соединений [5]. Основными субстратами в аннелировании подобных систем являются 2-гидразинозамещённые гетероциклы. Имеющиеся в литературе данные по аннелированию 1,2,4-триазольных систем на основе 2-гидразинозамещённых гетероциклов разноплановы по характеру.
В одном случае успешное протекание циклизации зависит от природы и местоположения заместителей [6]; в другом - от циклизующего реагента [7]. Иногда необходимо кипячение промежуточно образующихся гидразидов в высококипящих растворителях с хлорокисью фосфора или полифосфорной кислотой [8].
,NH2 -H2O Py
N
CH3COOH; (CH3CO)2O; Py| 2
POCl3
NH2 t 2 NH
O O
H,N4
fl—NH x N
N
N I
CH3 4
2-Гидразино-3Н-индол-3-он (2), необходимый для синтеза целевого соединения (4) - 1,2,4-триазоло[1,2а]индолин-3-она, получают взаимодействием 2-хлор-3Н-индол-3-она (1) с гидразингидратом в кипящем растворе этилацетата. Соединение (2) легко реагирует с уксусной кислотой или уксусным ангидридом в присутствии пиридина с образованием К-ацетил-№-(2-3Н-индол-3-он-ил) гидрази-
на (3).
Структура гидразина (3) подтверждена данными ИК- и ЯМР ^-спектроскопии и результатами элементного анализа. В ИК-спектре имеются полосы валентных колебаний КИ-групп - 3085, 3170, 3290 см-1 (характеризуют КИ-группу, связанную внутримолекулярной водородной связью), полосы колебаний С=О групп (1720 см-1, относящейся к карбонильной группе индольного цикла, связанной внутримолекулярной водородной связью; 1670 см-1, характеризующей С=О группу ацильного фрагмента), а также полосой при 1585 см-1, свидетельствующей о наличии группы С=К.
Спектр ЯМР 1Н (ё6-ДМСО, ГМДС), кроме двух двойных дублетов от четырёх протонов ароматической части 3Н-индольного кольца при 7.2-7.8 м.д., характеризуется синглетом от трёх протонов ацильной группы при 2.35 м.д. и двумя уширенными синглетами КИ-фрагментов при 9.7 м.д. (КИ-К) и 10.5 м.д. (КИ-С(О)-).
Превращение ацетилпроизводного (3) в соответствующий 3-метил-1,2,4-триазоло[1,2а]индолин-3-он (4) реализуется под действием РОС13 в кипящем диоксане.
Исчезновение в ИК-спектре соединения (4) полос поглощения валентных колебаний групп КИ при 3085-3290 см-1 и связанной внутримолекулярной водородной связью карбонильной группы при 1720 см-1, свидетельствует об образовании конденсированного 1,2,4-триазольного цикла. Это согласуется с наличием в спектре ЯМР 1Н этого соединения синглета протонов метильной группы при 1.85 м.д., отсутствием резонансного синглета ацильной группы в области 2.35 м.д. и, наконец, исчезновением уширенных синглетов КИ-фрагментов.
O
о
+
1
O
3
Таблица 1 - Физико-химические и спектральные характеристики синтезированныхсоединений
№ Выход, Т. Спектр ЯМР 1Н (СДС13, ИК-спектр Найдено/вычислено, % Формула
Соединения % пл., 0С ТМС, ё6_ДМСО, ГМДС), о, м.д. (КВг), V, см-1 С Н N
2 70 7.1-7.2 (2Н,д.д. Н-5+Н-6); 7.5-7.7 (2Н,д.д., Н-4+Н-7); 9.0 (1Н, уш.с., Ж); 11.2 (2Н, уш.с., КИ2 ) - 59.36/ 59.63 4.11/ 4.32 26.28/ 26.09 С8Н7 ^О
3 206- 2.35 (3Н, с, СН3); 7.2- 1585 (С=Щ 59.43/ 4.68/ 20.62/ С10Й^3О2
а 62 208 7.3 (2Н,д.д. Н-5+Н-6); 1670 (С=0); 59.11 4.43 20.39
б 51 7.6-7.8 (2Н,д.д., Н-4+Н-7); 9.7 (1Н, уш.с., Ж); 10.5 (1Н, уш.с., Ж ) 1720 (С=0); 3985; 3170; 3290
4 102- 1.83 (3Н, с, СН3); 7.1- 1580 (С=Щ 64.52/ 6.02/ 22.51/ СюНу^О
а 32 104 7.25 (2Н,д.д. Н-5+Н-6); 1685 (С=0). 64.86 5.83 22.75
б 54 7.5-7.75 (2Н,д.д., Н-4+Н-7).
Из литературы известно, что конденсированные системы, содержащие триазольное кольцо, в кислой среде в жёстких условиях подвергаются перегруппировке Димрота [5] с образованием [2,1-в]триазолопроизводных. В ряде случаев продукты этой перегруппировки получаются наряду с основным аннелированным соединением. В связи с этим изучено поведение 3-метил-1,2,4-
триазоло[1,2а]индолин-3-она (4) по отношению к органическим кислотам в присутствии И2804 с целью выяснения во возможности протекания перегруппировки Димрота. Проведённые эксперименты свидетельствую, что длительное кипячение соединения (4) в СБ3С00И или ИС00И в присутствии 0.2 мл И2804 не приводят к ожидаемым результатам.
Поскольку нельзя исключить, что перегруппировка [1,2а] ^ [2,1в] происходит в момент образования соединения 4 в кислой среде, для выяснения структуры конечного продукта в качестве аннели-рующего реагента был использован триэтиловый эфир ортоуксусной кислоты, в котором перегруппировка с образованием [2,1в] невозможна. Эксперимент свидетельствует, что взаимодействие соединения 2 с ортоэфиром протекает гладко и приводит к продукту 4, а не к структуре 5, о чём свидетельствуют идентичность спектральных данных продукта этой реакции и соединения 4 и отсутствие депрессии температуры плавления смешанной пробы полученного продукта и соединения 4.
Экспериментальная часть
Спектры ЯМР 1Н записаны на многофункциональном импульсном спектрометре ЯМР с Фурье-преобразованием «Шку-300» фирмы «VarianAssociatesInc» (США) с рабочей частотой 299.94 МГц на ядре 1Н. При записи спектров использовались 10° - 15° импульсы и задержки между сканами 2 с. Ширина спектра до 15 м.д., число накоплений от 16 до 150 в зависимости от растворимости объекта.
Стабилизация магнитного поля осуществлялась по сигналам дейтерия растворителя.
Образцы представляли собой растворы с концентрацией 3 - 5 мас%. Отсчет химических сдвигов производили от линий резонанса эталонных жидкостей, растворенных в образцах (внутренний стандарт).
Контроль за ходом реакции и индивидуальностью синтезированных соединений осуществляли методом ТСХ на пластинках БПиМ UV-254 в системе растворителей бензол-этанол (1:3), проявитель 2 г КМп04 + 3 мл И2804 + 97 мл Н2О, а также в системе ацетон-хлороформ (3:1), проявитель - раствор, приготовленный из 2 г СоС12'6И2О, 2 г К2Сг207, 15 мл ледяной СН3СООН и 100 мл Н2О.
2-Гидразино-3Н-индол-3-он (2).
Смесь 3.31 г (0.02 моль) 2-хлор-3Н-индол-3-она (1), 0.1 г. гидразингидрата (0.05 моль) и 5 мл пиридина в 50 мл этилацетата кипятят 3 часа. Растворитель удаляют при пониженном давлении и затем добавляют к остатку 30 мл этилового эфира. Выпавший осадок отфильтровывают. Фильтрат упаривают и получают 2.25 г. (70 %) соединения 2 в виде жёлтого масла. ^ацетил-№-(2-3Н-индол-3-он-ил) гидразин (3).
а) Раствор 1.61 г. (0.01 моль) соединения 2 в 15 мл уксусной кислоты кипятят 4 часа, кислоту упаривают при пониженном давлении, остаток промывают водой и сушат на воздухе. Перекристалли-зовывают из метанола и получают 1,26 г. (62 %) соединения 3 (Таблица).
4
б) Смесь 1.61.г. (0.01 моль) соединения 2 и 1.02 г. (0.01 моль) уксусного ангидрида в 10 мл сухого пиридина выдерживают 6 часов при комнатной температуре. Выпавшие кристаллы отфильтровывают и сушат на воздухе. Перекристаллизовывают из метанола и получают 1,04 г. (51 %) соединения 3 (табл. 1).
3-метил-1,2,4-триазоло [ 1,2а]индолин-3-он (4)
а) К раствору 2.03 г. (0.01 моль) соединения 3 в 70 мл абсолютного диоксана добавляют 40 мл свежеперегнанной РОС13, кипятят 4 часа, охлаждают до комнатной температуры, осторожно выливают на лёд и оставляют на ночь. Выпавшие кристаллы отфильтровывают и перекристаллизовывают из гек-сана. Получают 0.59 г. (32 %) соединение 4 (табл. 1).
б) Кипятят 1.61 г. (0.01 моль) соединения 2 в 30 мл триэтилового эфира ортоуксусной кислоты 72 часа. Избыток эфира удаляют при пониженном давлении. Остаток перекристаллизовывают из 2-пропанола и получают 1.0 г. (54 %) соединения 4 (табл.1).
Литература
2. П.А. Гуревич, А.С. Петровский, О.М. Лаврова, М.Ф. Писцов Вестник Казанского технол. ун-та, 11, 125 (2011).
3. П.А. Гуревич, Л.Ф. Саттарова, В.И. Босяков, В.А. Си-дельникова, Ф.Х. Каратаева,Вестник Казан.технол. унта, 16, 26 (2012).
4.П.А.Гуревич, В.К. Османов,Л.Ф. Саттарова,А.С. Петровский, Тезисы III Международной конференции по Химии гетероциклических соед. памяти профессора А.Н. Коста(Москва, МГУ,
18-21.10.2010) С.70.
5. Э.М. Гизатуллина, В.Т. Карцев, Химия гетероцикл. соед., 1587 (1993).
6. K.Shirakawa, Т.РкаттЯос.Тарап, 79,1487 (1959).
7. ОуИа^, А. Ме88шег, 1. Иегегосус1, 15, 463 (1978).
8. В.И. Валеева, В.А. Мамедов, Л.А. Антохина, Химия гетероцикл. Соед.,406 (1995).
9. К.В. Вацуро, Г.Л. Мищенко, Именные реакции в органической химии. Химия. Москва. 1976. С. 180.
1. Л.Ф. Саттарова, А.С. Петровский, В.К. Османов, Ф.Х. Каратаева, П.А. Гуревич, Вестник Казанского технол. ун-та,10, 96 (2010).
© П. А. Гуревич - д-р хим. наук, проф. каф. органической химии КНИТУ, [email protected]; В. И. Босяков - аспирант каф. органической химии КНИТУ; Н. А. Фанюк - аспирант каф. органической химии КНИТУ; Б. П. Струнин - д-р тех. наук, проф. каф. ОПП КНИТУ; Ф. Х. Каратаева - д-р хим. наук, проф. К(П)ФУ.
