CC BY
26УДК 547.495.1
В.А. Ионова, С.И. Темирбулатова, А.В. Великородов, О.Л. Титова, Е.А. Мелентьева
ТИОСЕМИКАРБАЗОН И СЕМИКАРБАЗОН МЕТИЛ ]]-(4-АЦЕТИЛФЕНИЛ)КАРБАМАТА В СИНТЕЗЕ АЗОТИСТЫХ ГЕТЕРОЦИКЛОВ С ФЕНИЛКАРБАМАТНЫМ ФРАГМЕНТОМ
(Астраханский государственный университет) e-mail: [email protected]
Кипячением тиосемикарбазона метил Ы-(4-ацетилфенил)карбамата в уксусном ангидриде получен метил И-{4-[3-ацетил-5-(ацетиламино)-2-метил-2,3-дигидро-1,3,4-тиазол-2-ил]фенил}карбамат. Взаимодействие тиосемикарбазона метил Ы-(4-ацетил-фенил)карба-мата с фенацилбромидом и монохлоруксусной кислотой при кипячении в этаноле приводит к получению метил И-[4-(1-{2-[4-фенил-1,3-тиазол-2(3Н)-илиден]гид-разоно}этил)фенил]карба-мата и метил И-(4-{1-[2-(4-оксо-1,3-тиазолан-2-илиден)гидра-зоно]этил}фенил)карбамата соответственно. При действии на семикарбазон метил Ы-(4-ацетилфенил)карбамата диоксида селена и тионилхлорида получены производные 1,2,3-селена- и 1,2,3-тиадиазола. Строение новых соединений подтверждено ИК, ЯМР1Н спектроскопией и элементным анализом.
Ключевые слова: семи- и тиосемикарбазоны метил-К-(4-ацетилфенил)карбамата, реакции ге-тероциклизации, производные 1,3,4-тиазола, 1,3-тиазола, 1,2,3-селенодиазола и 1,2,3-тиадиазола
Разнообразные производные К-арилкарба-матов широко применяются в синтезе азотистых гетероциклов, обладающих значительным потенциалом биологической активности. Важнейшими методами получения К-гетероциклов с использованием К-арилкарбаматов являются реакции цик-лоприсоединения и замыкания цикла [1].
Целью настоящей работы является изучение возможности синтеза азагетероциклических соединений с фенилкарбаматным фрагментом на основе некоторых производных метил К-(4-аце-тилфенил)карбамата.
Ранее нами показана возможность получения метил-{4-[2-(2-оксо-2,3-дигидро-1#-индол-3 -илиден)ацетил] фенил }карбамата конденсацией метил К-(4-ацетилфенил)карбамата с изатином в присутствии триэтиламина с последующей дегидратацией продукта альдольной конценсации с помощью соляной кислоты в ледяной уксусной кислоте при нагревании [2], а также возможность получения некоторых новых азагетероциклических соединений с фенилкарбаматным фрагментом [3].
Значительный интерес в качестве полупродуктов в синтезе азагетероциклов представляют семи- и тиосемикарбазоны карбонильных соединений [4]. Авторами статьи [5] подробно исследованы закономерности синтеза оксимов, семи- и тиосемикарбазонов на основе ацетилпроиз-водных К-фенилкарбаматов. В то же время возможность синтеза на их основе новых К-гетеро-циклов с фенилкарбаматным фрагментом, в том числе серо- и селенсодержащих, не изучалась.
Интерес к синтезу полифункциональных селен- и серусодержащих органических соедине-
ний и их дальнейшему применению в органическом синтезе постоянно растет [6].
Производные 1,2,3-селенодиазола и 1,2,3-тиадиазола играют важную роль в решении многих теоретических и практических вопросов органической химии [7, 8], что обусловливает большой интерес исследователей к этим соединениям [9].
Органические соединения селена, в отличие от аналогичных соединений серы, являются менее стабильными соединениями по отношению к свету и нагреву, они легче окисляются, что объясняется большим размером атома селена и его более легкой поляризуемостью по сравнению с атомом серы.
Соединения, содержащие селенодиазоль-ное ядро, проявляют ароматический характер, но они имеют выраженную способность к элиминированию молекул азота и селена с раскрытием кольца и образованием, как ациклических соединений, так и новых гетероциклов [8, 10]. Они являются перспективными объектами изучения механизмов некоторых реакций и синтеза многих соединений, представляющих значительный практический интерес [11].
Несмотря на привлекательность 8е- и 8-ге-тероциклов, описано лишь несколько препаративных методов их синтеза [12-14].
Нами установлено, что кипячение в течение 4 ч тиосемикарбазона метил К-(4-ацетилфе-нил)карбамата (1) в уксусном ангидриде сопровождается гетероциклизацией в результате нуклео-фильной атаки атомом серы С=8 группы по атому углерода иминогруппы с образованием производного 1,3,4-тиазола (2).
НзС
Б
х
I 2
N
Ас20, А, 4 ч
NHCO2Me
Ас20, А, 4 ч
МеОС^м
Н3С
NHCOMe
NHCO2Me
2
Н3С
HN I
N
Б
Л
NH,
РИСОСН2Бг
ЕЮН, А, 8 ч
NHCO2Me
РИСОСН2Бг
ЕЮН, А, 8 ч
НзС
-РИ
NHCO2Me
3
Вовлечение в эту реакцию монохлоуксус-ной кислоты позволило получить метил N-(4^1-[2-(4-оксо-1,3-тиазолан-2-илиден) гидразоно] этил } фенил)карбамат (4).
Б
х
Н^ ^Н2
I 2
N
НзС
Отметим, что в условиях проведения гете-роциклизации одновременно происходит ацили-рование NH и NH2-групп продукта реакции.
Структура соединения (2) подтверждена методами ИК, ЯМР :Н спектроскопии, масс-спектрометрии и элементным анализом.
Так, в спектре ЯМР :Н метил ^{4-[3-аце-тил-5-(ацетиламино)-2-метил-2,3-дигидро-1,3,4-тиазол-2-ил] фенил} карбамата (2), наряду с другими сигналами, присутствуют синглетные сигналы протонов в области 2,10, 2,19, 2,28 и 3,67 м.д., отвечающие, соответственно, NHCOMe, CHз, COMe и NHCO2Me группам.
Нами изучена возможность получения производного тиазола взаимодействием тиосеми-карбазона (1) с фенацилбромидом в присутствии слабого основания.
Установлено, что кипячение эквимолярной смеси реагентов в абсолютном этаноле в присутствии безводного ацетата натрия в течение 8 ч приводит к получению метил ^[4-(1-{2-[4-фенил-1,3-тиазол-2(3#)-илиден] гидразоно }этил)фенил]-карбамата (3).
С1СН2СО2Н
ЕЮН, А, 7 ч
NHCO2Me
Н С
С1СН2СО2Н 3
ЕЮН, А, 7 ч
N
Н
О
NHCO2Me
4
Структура соединений (3,4) подтверждена методами ИК, ЯМР 1Н спектроскопии и элементным анализом.
Как отмечалось выше, производные 1,2,3-селенодиазола и 1,2,3-тиадиазола представляют значительный практический интерес, что обусловлено, в частности, растущим признанием ключевой роли серо- и селеноорганических соединений в биологических процессах, и не только из-за их потенциальной возможности подавлять канцерогены. Среди них найдены вещества, проявляющие противогрибковую [15], антибактериальную [16], инсектицидную [17] и другие виды активности.
В этой связи актуальным является синтез новых функционально-замещенных производных 1,2,3-тиа- и 1,2,3-селена-диазолов, в том числе с фенилкарбаматным фрагментом, среди которых могут быть найдены вещества с практически полезными свойствами.
N
1
1
1
Нами изучено взаимодействие семикарба-зона метил К-(4-ацетилфенил)карбамата (5) с диоксидом селена в ледяной уксусной кислоте. Реакцию осуществляли посредством выдержки реакционной массы при интенсивном перемешивании при 60 °С в течение 1 ч. О
Л.
SeCL
H3C
NHL
AcCH
SeN
Л
\\
SCO!,
s-
N
Л
NHOC2Me
■N
5 7
На основании изучения строения продукта реакции методами ИК, ЯМР :Н спектроскопии установлено, что данное превращение приводит к получению метил ^[4-(1,2,3-селенадиазол-4-ил)фенил]карбамата (6) с выходом 78%.
В ИК спектре соединения (6) в отличие от исходного семикарбазона (5) появляется полоса поглощения в области 830 см-1, обусловленная валентными колебаниями С-Se-N [4].
Нагревание семикарбазона (5) со свежепе-регнанным тионилхлоридом приводит к образованию метил ^[4-(1,2,3-тиадиазол-4-ил)фенил]кар-бамата (7) с выходом 82%, структура которого подтверждена методами ИК и ЯМР 1Н спектроскопии.
Таким образом, тиосемикарбазон и семи-карбазон метил ^(4-ацетилфенил)карбамата служат удобными полупродуктами в синтезе азотистых ге-тероциклов с фенилкарбаматным фрагментом.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Спектры ЯМР 1Н получены на спектрометре Bruker DRX-500 (500.13 МГц) в ДМСО-de, внутренний стандарт - ТМС. ИК спектры измерены на ИК Фурье-спектрофотометре InfraLUM FT-02 в интервале 4000-400 см-1 в KBr. Масс-спектр записан на приборе Finigan MAT INCOS 50 при энергии ионизирующих электронов 70 эВ. Контроль за чистотой полученных соединений осуществляли методом ТСХ на пластинках Silufol UV-254, проявление - в парах иода.
Метил N- {4- [3-ацетил-5-(ацетиламино)-2-метил-2,3-дигидро-1,3,4-тиазол-2-ил] фенил }-карбамат (2). Смесь 0,53 г (0,002 моль) тиосеми-карбазона метил ^(4-ацетилфенил)карбамата (1) в 5 мл уксусного ангидрида кипятили 4 ч, охлаждали до 20 °С, выливали в воду со льдом, уксусную кислоту нейтрализовали твердым гидрокар-
бонатом натрия. Выпавший осадок отфильтровывали, промывали на фильтре водой, сушили на воздухе и очищали методом колоночной жидкостной хроматографии, сорбент - активированный силика-гель марки Silicagel 100/400 мкм, элюент - хлороформ. Получили 0.62 г (89%), бесцветные кристаллы, т.пл. 137-138 °С. Спектр ЯМР
,—NHCO Ме 1Н, 5 м.д.: 2,10 с (3Н, ШГОСН3), '/ 2 2,19 с (3Н СН3), 2,28 с (3Н,
NCOCH3), 3.67 с (3Н, NHCO2Me), 7,27 д (2Н, Нар0м., J 8,5 Гц), 7,41 д (2Н, Наром., J 8,5 Гц), 9,65 с (1Н, NHCO2Me), 11,59 c (1H,NHCOMe). ß NHCO2Me Масс-спектр, m/z (1отн.,%): 351 (2) [M+1]+, 350 (8) [M]+, 335 (3), 308
(5), 293 (43), 249 (11), 234 (3), 219 (3), 191 (14), 177 (8), 159 (9), 145
(6), 132 (6), 118 (5), 91 (8), 59 (12), 43 (100). ИК спектр, к, см-1: 3330-3310 (NH), 1710 (C=O), 1640 (C=N), 1610, 1585, 1575 (C—^ром.).
Найдено, %: С 51,27; Н 4,93; N 15,89. C^N^S. Вычислено, %: С 51,43; Н 5,14; N 16,00.
Метил N- [4-(1- {2- [4-фенил-1,3-тиазол-2(3#)-илиден]гидразоно}этил)фенил]карбамат (3). Кипятили в течение 8 ч смесь 1,33 г (0,005 моль) тиосемикарбазона (1), 1,0 г (0,005 моль) фенацилбромида и 0,82 г (0,01 моль) безводного ацетата натрия в 30 мл абсолютного этанола, осуществляя контроль за ходом реакции методом тонкослойной хроматографии. По завершении реакции смесь охлаждали до комнатной температуры, выпавший кристаллический продукт отфильтровывали, промывали на фильтре водой (20 мл), сушили на воздухе и перекристаллизовывали из диоксана. Получили 1,37 г (75%) соединения (3), бесцветные кристаллы, т.пл. 189-190 °С. Спектр ЯМР :Н, 5, м.д.: 2,35 с (3Н, СН3), 3,69 с (3Н, NHCO2Me), 7,06 с (1Н, Нтиазола), 7,43-7,49 м (3Н, Наром.), 7,57-7,62 м (2Н, Наром.), 7,81-7,84 м (4Н, На_ ром), 9,56 с (1Н, NHCO2Me), 10,12 c (1H,NH). ИК спектр, к, см-1: 3390-3310 (NH), 1710 (C=O), 1635 (C=N), 1610, 1585, 1575 (C—^ром.).
Найдено, %: С 62,15; Н 4,90; N 15,15. C19H18N4O2S. Вычислено, %: С 62,30; Н 4,92; N 15,30.
Метил ^(4-{1-[2-(4-оксо-1,3-тиазолан-2-илиден)гидразоно]этил}фенил)карбамат (4) получали по приведенной выше методике кипячением в течение 7 ч смеси 1,33 г (0,005 моль) тиосе-микарбазона (1) и 0,53 г (0,005 моль) монохлорук-сусной кислоты в 30 мл этанола в присутствии 0,82 г (0,01 моль) безводного ацетата натрия. Получили 1,29 г (84%) соединения (4), бесцветные
6
кристаллы, т.пл. 252-254 °С (из смеси ацетон -вода, 3 : 1). Спектр ЯМР 1Н, 8, м.д.: 2,35 с (3Н, СН3), 3.69 с (3Н, КНС02Ме), 3,90 д. д (1Н, СН2, J 4,5, 16 Гц), 4,04 д. д (1Н, СН2, J 4,5, 16 Гц), 7,44 д (2Н, Наром., J 8,2 Гц), 7,78 д (2Н, Наром., J 8,2 Гц), 9,57 с (1Н, КНС02Ме), 10,26 с (1Н,КН). ИК спектр, к, см-1: 3390-3310 (ЧН), 1710 (С=0), 1635 (С=К), 1610, 1585, 1575 (С—Саром).
Найдено, %: С 50,84; Н 4,60; К 18,26. С^Н^^. Вычислено, %: С 50,98; Н 4,58; К 18,30.
Метил ^[4-(1,2,3-селенадиазол-4-ил)фе-нил]карбамат (6). К перемешиваемому и нагретому до 60 °С раствору 1,25 г (0,005 моль) семи-карбазона (5) в 20 мл ледяной уксусной кислоте добавляли порциями 0,56 г (0,005 моль) порошкообразного диоксида селена. Реакционную массу после добавления последней порции диоксида селена выдерживали при 60 °С и при перемешивании в течение 1 ч фильтровали в горячем состоянии, фильтрат выливали в 50 мл воды, образующийся осадок отфильтровывали, промывали на фильтре водой, сушили на воздухе и очищали методом колоночной жидкостной хроматографии, сорбент - активированный силикагель марки 8Шса§е1 100/400 мкм, элюент - гексан - этилаце-тат, 4:1. Получили 1,1 г (78%), кристаллы светло-желтого цвета, т.пл. 126-128 °С. Спектр ЯМР !Н, 8, м.д.: 3.69 с (3Н, КНС0?Ме), 7,36 д (2Н, Наром, J 8,6 Гц), 7,81 д (2Н, Наром., J 8,6 Гц), 8,93 с (1Н, Н5), 9,54 уш. с (1Н, ]ЧНС02Ме). ИК спектр, к, см-1: 3310 (КН), 1710 (С=0), 1610, 1575 (С—Саром), 830 (С^е-К).
Найдено, %: С 42,52; Н 3,17; К 14,80. СюН^^е. Вычислено, %: С 42,56; Н 3,19; К 14,90.
Метил ^[4-(1,2,3-тиадиазол-4-ил)фенил]-карбамат (7). При охлаждении в бане со льдом к 1,25 г (0.005 моль) семикарбазона (5) постепенно добавляли 10 мл тионилхлорида, затем смесь нагревали на водяной бане 3 ч, охлаждали, добавляли 50 мл хлороформа, охлажденный насыщенный раствор карбоната натрия. Органический слой отделяли, промывали водой (50 мл), сушили безводным сульфатом натрия, растворитель удаляли, остаток перекристаллизовывали из хлоформа. Получили 0,96 г (82%) соединения (7), кристаллы бежевого цвета, т.пл. 144-146 °С. Спектр ЯМР :Н, 8, м.д.: 3.69 с (3Н, КНСР^Ме), 7,67 д (2Н, Наром, J 8,5 Гц), 7,75 д (2Н, Наром., J 8,5 Гц), 8,89 с (1Н, Н5),
9,65 уш. с (1Н, NHCÜ2Me). ИК спектр, к, см-1: 3310 (NH), 1710 (C=O), 1610, 1575 (С—Саром).
Найдено, %: С 50,93; Н 3,79; N 17,65. C10H9N3O2S. Вычислено, %: С 51,06; Н 3,83; N 17,87.
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ (грант № 01201259085)
ЛИТЕРАТУРА
1. Великородов А.В. Избранные методы синтеза и модификации гетероциклов. / Под ред. В.Г. Карцева. М.: IBS PRESS. 2003. Т. 2. С. 36-62;
Velikorodov A.V. Selected methods for synthesis and modification of heterocycles. / Ed. V.G. Kartsev. M.: IBS PRESS. 2003. V. 2. P. 438-463 (in Russian).
2. Великородов А.В., Имашева Н.М., Куанчалиева А.К., Поддубный О.Ю. // ЖОрХ. 2010. Т. 46. Вып. 7. С. 975979;
Velikorodov A.V., Imasheva N.M., Kuanchalieva A.K., Poddubnyi O.Yu. // Zh. Org. Khim. 2010. V. 46. N 7. P. 975-979 (in Russian).
3. Ионова В.А., Темирбулатова С.И., Великородов А.В., Титова О.Л., Тихонов Д.А. // Изв. вузов. Химия и хим. технол. 2013. Т. 56. Вып. 2. С. 26-29
Ionova V.A., Temirbulatova S.I., Velikorodov A.V., Titova O.L., Tikhonov D.A. // Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2013. V. 56. N 2. P. 26-29(in Russian).
4. Saravanan S., Nithya A., Muthusubramanian S. // J. He-
terocycl. Chem. 2006. V. 43. P. 149-155.
5. Witek S., Bielawski J., Bielawska A. // Polish. J. Chem.1981. V. 55. P. 2589-2600.
6. Ando W., Tokitoh N. // Heteroatom Chem. 1991. P. 1-15.
7. Arsenyan P., Pudova O., Lukevics E. // Tetrahedron Lett. 2002. V. 43. N 27. P.4817-4819.
8. Regitz M., Krill S. // Phosphorus, Sulfur, Silicon, Relat. Elem. 1996. V. 99. P. 15-34.
9. Arsenyan P., Oberte K., Pudova O., Lukevics E. // Chem. Heterocycl. Comp. 2002. V. 38. N 12. P. 1437-1447.
10. Reid D.H. Comp. Heterocycl. Chem. Pergamon. Oxford. 1996. V. 4. P. 743-777.
11. Mugesh R., Du Momt W.-W., Sies U. // Chem. Rev. 2001. V. 101. N 7. P. 2125-2179.
12. Lalezari I., Shafiee A., Yalpani M. // Tetrahedron Lett. 1969. V. 58. P. 5105-5106.
13. Lalezari L, Shafiee A. // J. Org. Chem. 1971. V. 36. N 19. P. 2836-2838.
14. Lalezari L, Shafiee A., Yalpani M. // J. Org. Chem. 1973. V. 38. N 2. P. 338-340.
15. Kandeel M.M., El-Meligie S., Omar R.H., Roshdy S.A., Youssef K.M. // Chem. J. Pharm. Sci. 1994. N 3. P. 197205.
16. Patil B.M., Badami B.V., Puranik G.S. // Indian J. Heterocycl. Chem. 1994. N 3. P. 193-196.
17. Padmavathi V., Sumathi R.P., Padmaja A. // J. Ecobiol. 2002. N 14. P. 9-12.
Кафедра органической и фармацевтической химии
