Синтез соединений ряда 1,2,4-триазинонов Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 547.873

А. К. Мазитова, Е. А. Буйлова, Г. К. Аминова

Синтез соединений ряда 1,2,4-триазинонов

Уфимский государственный нефтяной технический университет 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1; тел. (3472) 28-25-11; факс: 42-07-34 Уфимский топливно-энергетический колледж 450064,г. Уфа, ул. Нежинскаяя, 4; тел.: (3472) 64-97-11

Приведены данные по синтезу замещенных и незамещенных несимметричных триазинов с оксог-руппами в положениях 3, 5, 6, или 3 и 5, 3 и 6. Ключевые слова: методы синтеза, 1,2,4-триази-нон-3, 1,2,4-триазинон-5, 1,2,4-триазинон-6, 1,2,4-триазиндион-3,5, 1,2,4-триазиндион-3,6.

Многие гетероциклические соединения обладают биологической активностью. В ряду азотсодержащих гетероциклов найдены вещества с различными пестицидными свойствами (гербициды, фунгициды, акарициды, инсектициды, стимуляторы и ингибиторы роста растений) и лекарственные вещества, проявляющие нейротропную, кардиотропную, бронхорасши-ряющую, сосудорасширяющую, противогрибковую, антигельминтную и другие виды активности. Особый интерес представляют производные несимметричных триазинов, обладающие широким спектром и высокой степенью биологической активности 1'2.

Нами синтезирован широкий ряд соединений несимметричных триазинов: с оксогруппа-ми в положениях 3, 5 и 6, а также 3 и 5, 3 и 6.

Производные 1,2,4-триазинона-3 (1-5) получены реакцией конденсации а-дикетонов с семикарбазидом3'4;

к2-с=о

И

и1—с=о

2 II 2

о

И

УТ

I

Н 1-5

где И1 = С6Н5, И2 = Н (1); И1 = И2 = С6Н5 (2);

ОДд (3); С8Н17 (4); С7Н15 (5).

Исследования показали, что максимальный выход целевых триазинонов достигается при проведении циклоконденсации в уксусной кислоте с применением 10% мас. избытка семи-карбазида. На протекание направленного синтеза значительно влияют температурный режим процесса и порядок загрузки исходных реагентов.

3,6-Дизамещенные 1, 2,4-триазиноны-5 (6-23) синтезированы взаимодействием а-ке-токарбоновых кислот с семикарбазидом, тио-семикарбазидом и аминогуанидином;

X II

и3сосоон—

о

II

H2NHNCNH2

Н I

Ж

6-23

где Х=Б; И3=СН3 (6); г-С3Н7 (7); г-С4Н9 (8);

(9); С6Н5 (10); С6Н5СН2 (11); И-СН3ОС6Н5 (12); о^Н^Щ (13); а-С4Н3ОСН2 (14); Х=ЫН; И3=СН3 (15);

(16); С6Н5 (17); С6Н5СН2 (18); и-СН3ОС6Н5 (19); а-С4Н3ОСН2 (20); СН3 (21); ¿-С4Н9 (22); С6Н5 (23).

Конденсацию а-кетокарбоновых кислот с семикарбазидом и тиосемикарбазидом проводили в слобощедочной среде. При проведении реакции а-кетокарбоновых кислот с аминогуа-нидинбикарбонатом необходимо строгое соблюдение температурного режима, т. к. при понижении температуры резко падает выход целевого триазина, а при повышении — разлагается бикарбонат аминогуанидина. Поэтому синтез проводили в два этапа: реакционную массу нагревали до 65—70 оС и добавляли расчетное количество аминогуанидинбикарбона-та, процесс вели в течение трех часов, затем поднимали температуру до 95 оС и перемешивали еще час.

3,5-Дизамещенные 1, 2,4-триазиноны-6 (24-29) были получены непродолжительным кипячением гидразидов а-ациламиноакрило-вых кислот в слабощелочной среде 3;

Дата поступления 13.02.06

^о

К4_СИ=С-С^

¿И ШИ2 I

С к

ГСИ2. N.

о

Я5

Я

5

N I

Н 24-29

где И4 = С6Н5; И5 = СН3 (24); И4 = а-С4Н3ОСН2;

И5 = СН3 (25); И4 = г-С3Н7; И5 = СН3 (26);

И4 = С6Н5; И5 = С6Н5 (27); И4 = а-С4Н3ОСН2;

И5 = С6Н5 (25); И4 = С6Н5; И5 = С6Н13 (29).

Исходные гидразиды получали на основе оксазолонов-5, которые синтезировали из а-ациламиноакриловых кислот: ацетуро-вой, гиппуровой и энантиламинокоричной.

Азлактоны получали взаимодействием вышеперечисленных кислот с альдегидами в уксусном ангидриде при комнатной температуре, в качестве катализатора добавляли ацетат свинца. Затем азлактоны подвергали гидрази-нолизу в вводно-спиртовой среде.

Нами разработаны методы получения ал-кил- и арилзамещенных 1,2,4-триазинонов-6 (30-34) из гидразидов замещенных аминоук-сусных кислот, синтезированных на основе различных превращений монохлоруксусной кислоты 5:

Яь—NCH2CONHNH2-Я7

о'

N I

И 30-34

-Яй

где И6=Н; И7=С6Н5 (30); И6=СН3; И7 =С6Н5 (31);

И6=С6Н5; И7=С6Н5 (32); И6 =С6Н5; И7=Н (33);

И6=С6Н5; И7=СН3 (34).

При получении триазинонов (30-32) мо-нохлоруксусную кислоту этерифицировали бутанолом, полученный эфир конденсировали с анилином в бутиловый эфир фенилглицина, взаимодействием последнего с гидразином получали гидразид фенилглицина. Предложенная нами схема синтеза гидразида была осуществлена по известным методикам 6. Затем конденсировали гидразид фенилглицина с карбо-новыми кислотами или бензоилхлоридом.

Синтез 3-фенил- и 4-метил-3-фенил-1,4,5,6-тетрагидро-1,2,4триазинонов-6 (33-34) осуществляли по следующей схеме: монохло-руксусную кислоту конденсировали с аммиаком или метиламином и получали гиппуровую и Ы-метилгиппуровую кислоты, которые переводили в их бутиловые эфиры, далее синтезировали гидразиды соответствующих кислот.

В дальнейшем при синтезе производных 1,2,4-триазинонов нами был использован хло-рангидрид монохлоруксусной кислоты (хлора-цетилхлорид) и получены три ряда соединений.

Так, конденсацией хлорацетилхлорида с незамещенным аминогуанидином нами был получен 3-амино-1,2,5,6-тетрагидро-1,2,4-три-азинон-6 (35)7.

С1СН2СОС1 + H2NHNCNH2-NH

О

N ЫН2

Ж

I

И 35

Реакцию проводили в ледяной уксусной кислоте при эквимолярном соотношении исходных реагентов, в присутствии циклизующе-го агента — ацетата натрия. Выход целевого триазина составил 75%.

Полностью насыщенные производные 1,2,4-триазина с оксогруппами в положениях 3 и 6 или 3 и 5 (36-45) синтезированы конденсацией хлорацетилхлорида с незамещенным и замещенными семикарбазидами:

К8КНСОКНКН2

Я8 I

ж

С1СН2СОСТ-

г ^

I

И 36-41

И I

ж

И^СОКИКИК9

9 V ^

где

И

N9

42-45

И8=Н (36); С6Н5 (37); И-СН3С6Н4 (35);

СвНи (39); (40); ^Ни (41);

И9 = С6Н5 (42); И-СН3С6Н4 (43);

И-О2ЫС6Н4 (44); С6НИ (45).

Целевые триазины с высоким выходом получены при проведении синтеза в следующих условиях: эквимолярные количества исходных реагентов нагревали до 60—70 оС и получали промежуточные продукты — хлораце-тилсемикарбазиды, которые легко циклизова-лись в 1,2,4-триазиндионы при кипячении их в слабощелочной среде.

Нами разработан новый путь синтеза 3-мер-капто-1,2,4-триазинона-5 (14) на основе тиазо-лидиндиона-2,4. Первоначально конденсировали монохлоруксусную кислоту с тиомочевин-ной, затем продукт подвергали гидролизу в кислой среде и получали тиазолидиндион-2,4, который конденсировали с фурфуролом в спиртовой среде. Синтезированный 5-фурфурили-

7

Башкирский химический журнал. 2006. Том 13. №2

Физико-химические свойства и спектральные характеристики несимметричных триазинонов

Таблица

Dl

Q

Е

*

S

"о

о *

S St X S ä s

-с

CD

0 *

s

St *

1 Q ä

fO О

0

01

о

fO

№ соед. Название соединения Выход, % Температура плавления, °С ИК-спектр, см 1 УФ-спектр, нм Масс-спектр, т е

i 2 3 4 5 6 7

i 6-фенил-1,2,4-триазинон-З 70 234-235 3200, 1650, 1550, 740 210, 240, 395 173, 172, 102, 77

2 5,6-дифенил-1,2,4-триазинон-З 80 225-226 3190, 1660, 1560, 710 210, 249, 293 249, 248, 178, 77

3 5,6-динонил-1,2,4-триазинон-З 75 172-174 3195, 1660, 1550 215, 252, 295 349, 348, 278, 127

4 5,6-диоктил-1,2,4-триазинон-З 72 194-196 3190, 1660, 1560 215, 250, 290 321, 320, 250, 113

5 5,6-дигексил-1,2,4-триазинон-З 75 208-210 3190, 1660, 1560 210, 252, 290 293, 292, 222, 99

6 З-меркапто-6-метил-1,2,4-триазинон-5 80 217-219 1670, 1270, 1520 190, 275, 310 143, 100, 83, 60, 43

7 З-меркапто-6-изопропил-1,2,4-триазинон-5 80 132-134 1675, 1270, 1540 195, 280, 319 171, 128, 111, 60, 43

8 3-меркапто-6-изобутилил-1,2,4-триазинон-5 74 160-162 1690, 1260, 1390 190, 270, 315 185, 142, 83, 82, 60

9 З-меркапто-б/ире/и-бутил-1,2,4-триазинон-5 79 280-282 1675, 1250, 3210, 1520 192, 270, 320 185, 142, 83, 82, 60

iO З-меркапто-6-фенил-1,2,4-триазинон-5 80 255-257 1670, 1260, 3210, 1540 220, 290, 330 205, 162, 145, 60, 43

ii З-меркапто-6-бензил-1,2,4-триазинон-5 83 193-195 1670, 1255, 3320, 1550 194, 270, 290 219, 176, 159, 60, 43

12 3-меркапто-6-и-метоксифенил-1,2,4-триазинон-5 80 172-174 1700, 1270, 1540 190, 280, 310 249, 206, 189, 60, 43

13 3-меркапто-6-о-аминофенил-1,2,4-триазинон-5 85 330 1680, 1280, 3300, 1570 220, 280, 325 220, 177, 160, 60, 43

14 З-меркапто-6-фурфурил-1,2,4-триазинон-5 80 145-147 1700, 1270, 1550 200, 290, 320 209, 166, 149, 60, 43

15 З-амино-6-метил-1,2,4-триазинон-5 75 345-346 1620, 1680, 1570 222 126, 83, 66, 60, 28

16 .'i амиио 6 трет бутил 1,2,4 Tpim.iiiiioii 5 70 255 (разл.) 1620, 1690, 1570 241 168, 125, 108, 60

17 З-амино-6-фенил-1,2,4-триазинон-5 80 317-318 1625, 1680, 1580 275, 220 187, 144, 127, 60

18 З-амино-6-бензил-1,2,4-триазинон-5 82 270-272 1630, 1680, 1580 230

19 3-амино-6-и-метоксифенил-1,2,4-триазинон-5 83 192 1700, 3320, 1580 240

20 З-амино-6-фурфурил-1,2,4-триазинон-5 75 240-241 1630, 1690, 1590 235

21 6-метил-1,2,4-тиразиндион-3,5 90 258 (разл.) 1690, 3200, 1550 221 94, 51, 34

22 6- трет-бутил-1,2,4-триазиндион-3,5 90 172-173 1700, 3250, 1600 2530 169, 126, 109

23 6-фенил-1,2,4-триазиндион-3,5 90 280 (разл.) 1690, 1600 264 189, 146, 129

24 5-бензил-З-метил-1,2,4-триазинон-6 67 163-164 1640, 1625 306 201, 200, 131, 117, 91

25 З-метил-5-фурфурил-1,2,4-триазинон-6 72 140-142 1625, 1640 300 231, 230, 161, 147, 121

26 5-изобутил-З-метил-1,2,4-триазинон-6 75 202-204 1625, 1620 280 167, 166, 109, 107

27 5-бензил-З-фенил-1,2,4-триазинон-6 94 187-188 1660, 1600 228 263, 262, 131, 117, 91

28 З-фенил-5-фурфурил-1,2,4-триазинон-6 74 252-253 1640, 1620 290 253, 252, 121, 81

29 5-бензил-З-гексил-1,2,4-триазинон-6 67 128-130 1640, 1625 280 271, 270, 131, 117, 91

30 4-фенил-1,4,5,6-тетрагидро-1,2,4-триазинон-6 87 188 1610, 1480, 1330, 740 242, 292 175, 174, 146, 105, 42

N

Продолжение табл

01

а

Е

*

х "О

о *

X X X X

ф

0 *

X

X *

"О

1 а ь

о о

05

н

о

1 2 3 4 5 6 7

31 З-метил-4-феиил-1,4,5,6-тетрагидро-1,2,4-триазииои-б 54 204 1620, 1520, 1350, 740 236, 274 189, 188, 160, 105, 42

32 3,4-дифеиил-1,4,5,6-тетрагидро-1,2,4-триазинон-6 49 190 1650, 1500, 1330, 730 228, 280 251, 250, 222, 105, 42

33 3-феиил-1,4,5,6-тетрагидро-1,2,4-триазииои-б 69 184 1620, 1500, 1330, 730 240, 292 175, 174, 146, 42, 29

34 4-метил-З-фенил-1,4,5,6-тетрагидро-1,2,4-триазииои-б 66 118 1625, 1500, 720 228, 276 189, 188, 160, 43, 42

35 3-амиио-1,2,5,6-тетрагидро-1,2,4-триазииои 75 105-106 1520, 1680, 1710, 3240 114, 84, 68, 42, 30

36 гексагидро-1,2,4-триазиидои-3,6 86 190-191 1460, 1550, 1660, 3320 230 115, 87, 28

37 4-феиил-гексагидро-1,2,4-триазиндон-3,6 58 227-228 1440, 1500, 1580, 1630, 3330 225, 260 191, 163, 86, 28

38 4-и-толуил-гексагидро-1,2,4-триазиндон-3,6 61 215-216 1445, 1510, 1590, 1630, 3320 230, 250 205, 177, 28

39 4-гексил-гексагидро-1,2,4-триазиндон-3,6 74 169-170 1470, 1560, 1670, 3310 235, 250 185, 157, 86, 28

40 4- трет—бутил-гексагидро-1,2,4-триазиндон-3,6 72 200-201 1470, 1555, 1665, 3360 230, 250 171, 143, 86, 28

41 4- трет—иеитил-гексагидро-1,2,4-триазиндон-3,6 74 145-146 1475, 1560, 1680, 3340 235, 250 185, 157, 86, 28

42 1 -феиил-гексагидро-1,2,4-триазиидои-3,5 76 189-190 1465, 1595, 1685, 3400 220, 260 191, 114, 86, 28

43 1 -и-толуил-гексагидро-1,2,4-триазиидои-3,5 79 177-178 1455, 1585, 1680, 3400 230, 260 205, 91, 86, 28

44 1 - и-нитрофенил-гексагидро-1,2,4-триазиидои-3,5 71 230 (разл.) 840, 1430, 1500, 1585, 1690, 3465 210, 255 236, 212, 166, 46

45 1 -гексил-гексагидро-1,2,4-триазиндон-3,5 78 151-153 1470, 1590, 1690, 3380 250 197, 154, 111, 42, 31

46 3-гидрокси-1,4,5,6-тетрагидро-1,2,4-триазиндон-5,6 69 218 700, 1460, 1560, 1660, 3320 210 129, 128, 101, 58, 56, 29

47 3-меркапто-1,4,5,6-тетрагидро-1,2,4-триазиидои-5,6 19 240 650, 1480, 1600, 1250 236 145, 144, 116, 102, 45, 29

48 З-амино-1,4,5,6-тетрагидро-1,2,4-триазиидои-5,6 42 выше 300 720, 1460, 1680, 3440 210 128, 127, 100, 99, 85, 29

дентиазолидиндион-2,4 кипятили с тиосемикар-базидом в щелочной среде, выход 3-меркапто-6-ФурФурил-1,2,4-триазинона-5 составил 80% 4. /о

о

СН

о

о

N

БН

С4НзоСН2'

14

Следующий этап исследований был посвящен изучению реакции диэтилового эфира щавелевой кислоты с семикарбазидом, тиосемикарба-зидом и аминогуанидином, в результате которых были получены соединения (46-48)8;

соос2Н5

I 2 5 +H2NH^—^ —NH2-

соос2Н5 II

X

о

о

Н

N I

Н 46-48

где X = О (46); Б (47); N (48).

С максимальным выходом 3-замещенные-1,4,5,6-тетрагидро-1,2,4-триазиндионы-5,6 были получены при кипячении эквимолярных количеств исходных реагентов в среде метанола, в присутствии метилата натрия.Физико-химические свойства и спектральные характеристики синтезированных несимметричных триазинонов представлены в табл.

В настоящее время продолжаются работы по поиску новых методов получения производных 1,2,4-триазинонов на основе доступного сырья.

Экспериментальная часть

Синтезированные соединения идентифицировали с помощью ИК-, УФ- и масс-спектров. ИК-спектры веществ записаны на спектрофотометре БресоЫ 75 1И в вазелиновом масле. УФ-спектры сняты на спектрофотометре БресоЫ М-400 в этиловом спирте в кювете с толщиной поглощающего слоя 1 см. Масс-спектры записаны на хромато-масс-спектрометре-80 фирмы «КИАТОС». Чистоту синтезированных соединений контролировали методом ВЭЖХ на жидкостном хроматографе СЬгош-6, колонка 14,4x0,38, неподвижная фаза Берагоп SGX, элю-ент — этанол, расход 0.5 мл/мин.

Синтез 5,6-дизамещеннъж 1,2,4-триазино-нов-3 (1-5). В трехгорлую колбу, снабженную механической мешалкой, обратным холодильником и капельной воронкой загружали 0,1 моль а-дикетона, уксусную кислоту. При температуре 80 оС небольшими порциями добавляли 10%

мас. избыток семикарбазида, постепенно повышали температуру до 110 оС и перемешивании один час. Выпавший после охлаждения осадок отфильтровывали, промывали водой и сушили на воздухе. Выход триазинов не менее 65 %.

Синтез 3'6-дизамещеннъ х 1'2'4-триази-нонов-5 (6-23). В трехгорлую колбу, снабженную механической мешалкой, обратным холодильником и капельной воронкой, в 1 н. раствор №НСО3 мелкими порциями вносили 0,1 моль а-кетокислоты, после растворения которой добавляли 7,5 г (0,1 моль) семикарбазида (тиосемикарбазида). Реакционную смесь кипятили 3 ч, охлаждали до 10 оС и нейтрализовы-вали раствором соляной кислоты до рН=6, отфильтровывали выпавший целевой триазин, промывали водой и сушили на воздухе. Выход полученных триазинов не менее 72 %.

Синтез 3,4-дизамещеннъж 1,2,4-триази-нонов-6 (30-34). В реактор с обратным холодильником загружали 16,5 г (0,1 моль) гидра-зида фенилглицина, этанол и 3.4 мл (0,09 моль) муравьиной кислоты. Раствор кипятили 5 ч, после охлаждения отфильтровывали выпавший осадок, который промывали водой и перекристаллизовывали из этанола. Выход триазинонов-6 не менее 60 %.

Несимметричные триазины (33-34) получали циклизацией замещенных гидразидов гиппуровой кислоты. Гидразид ^метилгиппу-ровой кислоты циклизовали кипячением в толуоле, а гидразид гипуровой кислоты — кипячением в вводно-щелочной среде. Выпавшие при охлаждении осадки промывали водой и полученные триазиноны перекристаллизовы-вали из этилового спирта.

Литература

1. Мельников Н. Н. Пестициды. Химия, технология и применение. — М.: Химия, 1987.— 547 с.

2. Пат. 46147999 США ^МеШПо1-4-ашто-1,2,4-Ша7те-5-опе8/Тоскег//РЖХ.-1987.- 13О66П.

3. Мазитова А. К., Хамаев В. Х. Несимметричные триазины. Получение, свойства и применение.-Уфа: изд-во «Реактив», 1999.- 112 с.

4. Мазитова А. К., Хамаев В. Х., Улямаева Э. Ш., Сухарева И. А. // Баш. хим.ж.- 1999.- Т.6, вып.4.- С. 4.

5. Хамаев В.Х., Лазина Е.В., Мазитова А.К. // Баш. хим.ж.- 2000.- Т.9, вып.2.- С. 5.

6. Вейганд-Хильгетаг. Методы эксперимента в органической химии.- М.: Химия, 1968.- 944 с.

7. Хамаев В. Х., Сэйнт-Клэр Э. Ш., Сухарева И. А., Лазина Е. В., Мазитова А. К. // Баш. хим.ж.- 2000.- Т. 9, вып.1. — С. 29.

8. Аминова Г. К., Кудаярова Р. Р., Булгаков А. К., Мазитова А. К.//Баш. хим.ж.- 2004.Т. 11, вып. 4.- С. 16.

Башкирский химический журнал. 2006. Том 13. №2

9