CC BY
12
УДК 547.772.2:542.942.4
ВОССТАНОВЛЕНИЕ БОРФТОРИДОВ 1-АРИЛИДЕНПИРАЗОЛИНОВ-2 КОМПЛЕКСНЫМИ ГИДРИДАМИ МЕТАЛЛОВ
Н.И. Ворожцов, М.В. Герасимов, Г.А. Голубева, Л.А. Свиридова
(кафедра органической химии, ГНЦ «НИОПИК»)
Восстановление борфторидов 1-арилиденпиразолинов-2 происходит исчерпывающе при действии алюмогидрида лития до соответствующих ^арилметилпиразолиди-нов, или селективно при действии боргидрида натрия до ^арилметилпиразолинов-2. Наряду с замещенными 1-бензилпиразолинами-2 синтезированы 1-гетарилметилпи-разолины-2.
Ранее было показано, что в отличие от нециклических гидразонов низкая поляризация связи С=К в пиразолинах-2 делает ее инертной практически во всех реакциях нуклеофильного присоединения, в том числе присоединения гидрид-иона под действием алюмогидрида лития [1]. Активация этих соединений про-тонированием или кватернизацией по атому N [2] или N [3] позволяет осуществить восстановление пи-разолинов-2 в пиразолидины. Хорошими моделями активированных форм производных этого класса являются соли 1-алкилиден- [4] или 1-арилиденпиразоли-нов-2 [5]. Ранее принципиальная возможность восстановления таких солей алюмогидридом лития была показана нами на двух примерах [3, 5].
В настоящей работе синтезирован большой ряд борфторидов 1-арилиденпиразолинов-2 (I). Образующиеся с хорошими выходами (85-95%) соли включают в свою структуру заместители различной природы. Арилиденовые соли содержат две сопряженные связи С=К разной степени активации. В ИК-спектрах солей I (а-с, присутствуют полосы поглощения связей С=К и С=К при 1620 и 1660 см- , для солей 3-арил-производных I (с1-Н) полосы поглощения смещаются в область 1570 и 1660 см-1. В спектрах ЯМР 'Н солей I сигналы всех протонов пиразолинового кольца претерпевают сдвиг в слабые поля на -0.5-1.0 м.д. по сравнению с основаниями пиразолинов, в полном соответствии с литературными данными [5], что подтверждает сильную поляризацию связей в солях (I).
Мы исследовали превращения борфторидов 1-ари-лиденпиразолинов-2 под действием комплексных гидридов металлов (схема).
Восстановление солей I (a-g, к) алюмогидри-дом лития в эфире приводит к получению соответствующих 1-арилпиразолидинов, которые, как и в предыдущих работах, выделяют в виде соответству-
ющих фенилтиокарбамоильных производных с выходами 40-70% (см. табл. 1).
В ИК-спектрах полученных соединений (II) отсутствуют полосы поглощения С=К и С=К при 1630 и 1660 см \ появляются полосы поглощения при 3270-3320 см , характерные для колебаний групп КН (см. табл. 2). В спектрах ЯМР Н появляются сигналы неэквивалентных бензильных протонов 1-СН2 при 3.8-4.0 м.д. (ЦАВ = 12,5 Гц) и протона при атоме С5 (бывшем С3) пиразолидинового кольца в области 4.8 м.д. для соединений II (а-с, ]) и 6,1 м.д. для соединений II (а—/). Протоны при атоме С4 пиразолидинового кольца также неэквивалентны и имеют вид двух мультиплетов, смещенных в сильное поле, протоны группы 5-СН3 расщепляются в дублет ( = 6,5 Гц.), такой вид спектра характерен для пиразолидинов [3, 5] (см. табл. 2). Таким образом, нами показано, что при действии алюмогидрида лития на соли I происходит исчерпывающее восстановление обеих связей С=К Исключением является восстановление алюмогидридом лития в тех же условиях борфторида 1-бензилиден-3,5-дифенилпиразоли-ния-2 (I g), где была получена трудноразделимая смесь пиразолина (III g) и фенилтиокарбамоильного производного соответствующего пиразолидина (II g) в соотношении 2:1 (данные ПМР спектроскопии). Разделение реакционной смеси методом хроматографии на сухой колонке привело только к чистому 1-бензил-3,5-дифенилпиразолину-2 (III g).
Соединение III g было получено также при восстановлении соли I g боргидридом натрия в спирте с выходом 75%. Образцы этого соединения, выделенные в обеих реакциях, по физико-химическим характеристикам (Т ИК-спектр, ЯМР Н-спектр) были идентичны.
Действие боргидрида натрия в этиловом спирте при комнатной температуре на все другие получен-
14"
"Ч1 « 1 -
Я'
¿и
т. ■
Аг
I АгСНО, НВР4, СН2С12
II иА1Н41 Е^О, РЫЧСБ
III №ВН4, ЕЮН
ГС
} вр;
I а-п
|ш
Я'
•• I "
Аг
III а-р
I ^
J 55
АГ
II а-Л/, к
Схема
I, II, III а ь с 11 е / £ А ] к ; т п о
и' СН3 СН3 СН3 РЬ РЬ РЬ РЬ РЬ РЬ СН3 СН3 СН3 СН3 СН3
и" СН3 СН3 СН3 н н н н н н Н Н СН3 СН3 Н
к„, СН3 СН3 СН3 н н н РЬ РЬ РЬ РЬ РЬ СН3 СН3 РЬ
Аг РЬ р-СНзО-С6Н, р-Вг-С6Н, РЬ р-СНзО-С6Н, Р-Вг-С6н, РЬ р-СНзО-С6Н, 2-ОН-3-ОСН3-С6Н3 РЬ Ы-З- Ы-З- 'Руг1 [ -И г-1
Руг - 1-бензил-3,5-диметилпиразолил-4 2Руг2 - 1-этил-3-метилпиразолил-4
Т а б л и ц а 1
Выходы, Гпл, результаты элементного анализа полученных соединений
Соединение Выход, % Т °C 1 пл, ^ Найдено, % Брутто-формула Вычислено, %
С Н С Н
II a 38 91-93 70,80 7,57 C20H25N3S 70,80 7,37
II b 59 105-107 68,63 7,37 C21H27N3OS 68,29 7,32
II c 52 149-151 57,27 5,57 C20H24BrN3 S 54,41 5,74
II d 62 110-112 73,81 6,01 C23H23N3S 73,99 6,16
II e 58 120-122 71,68 6,44 C24H25N3OS 71,46 6,20
II f 67 133-135 61,03 4,88 C23H22BrN3S 61,06 4,87
II k 63 127-130 74,91 6,55 C24H24N3S 74,61 6,21
II j 55 194-195 72,68 6,06 C30H29N3O2S 72,72 5,86
III a 61 Масло* - - C13H18N2 - -
III b 47 57-59 72,35 8,82 СМН20^0 72,41 8,62
III c 72 66-68 56,09 6,42 C13H„BrN2 55,51 6,04
III d 84 97-99 81,50 6,69 С16Н16^ 81,36 6,78
III e 91 93-95 76,78 6,70 с17НЛо 76,70 6,77
III f 65 90-92 61,29 4,53 C^H^Br^ 60,95 4,76
III g 75 95-97 84,55 6,54 C22H20N2 84,60 6,41
III h 70 107-109 80,27 6,96 C23H24N2O 80,23 6,97
III j 83 132-135 77,24 6,30 C23H22N2O2 77,09 6,14
III k 67 43-44 81,53 6,91 C17H18N2 81,60 6,80
III l 82 171-173 78,87 6,57 C19H19N3 78,89 6,57
III m 92 165-167 74,76 7,86 C15H19N3 74,68 7,88
III n 86 104-106 73.27 8.76 C19H27N4 73,31 8,68
III o 75 Масло 75,36 6,68 C15H16N2O 75,00 6,66
III p 82 53-55 73,37 8,29 C17H22N4 72,92 7,89
Охарактеризован в виде пикрата, Тпл = 181° [6].
Т а б л и ц а 2
Данные ИК- и 'Н ЯМР спектров полученных пиразолидинов II
Соединение ИК-спектр, см-1 Спектр 'И ЯМР, 8, м.д
II a 3297 1.05 (3H, с, 3-CH3); 1.40 (3H, с, 3-CH3), 1.72 (3H, д, 5-CH3); 2.07 (1H, м, 4-H); 2,26 (1H, м, 4-H); 3.70 (1H, д, 2-CH2); 4.05 (1H, д, 2-CH2), 4.84 (1H, м, 5-H); 6,90-7.30 (10H, м, 2Ph); 8.65 (1H, с, NH)
II b 3326 1.06 (3H, с, 3-CH3); 1.42 (3H, с, 3-CH3), 1.77 (3H, д, 5-CH3); 2.09 (1H, м, 4-H); 2.33 (1H, м, 4-H); 3.71 (3H, с, OCH3); 3.75 (1H, д, 2-CH2); 4.03 (1H, д, 2-CH2), 4.84 (1H, к, 5-H); 6.81 (2H, д, Наром); 7.02-7.18 (5H, м, Наром); 7.24 (2H, д, Наром);8.66 (1H, с, NH)
II c 3272 1.09 (3Н, с, 3-CH3); 1.42 (3Н, с, 3-CH3), 1.78 (3Н, д, 5-CH3); 2.10 (1Н, м, 4-Н); 2,38 (1Н, м, 4-Н); 3.91 (1Н, д, 2-CH2); 4.05 (1Н, д, 2-CH2), 4.85 (1Н, м, 5-Н); 6.95 (2Н, д, Наром); 7.10-7.24 (5Н, м, Наром); 7.43 (2Н, д, Наром) 8.60 (1Н, с, NH)
II d 3310 2.60 (1Н, м, 4-Н); 2.89 (1Н, м, 4-Н); 3.20 (2Н, д, 3-Н); 3.80 (1Н, д, 2-CH2); 4.08 (1Н, д, 2-CH2); 6.10 (1Н, т, 5-Н); 7.15-7.55 (14Н, м, Наром); 9.75 (1Н, с, NH)
II e 3210 2.60 (1Н, м, 4-Н); 2.85 (1Н, м, 4-Н); 3.20 (2Н, д, 3-Н); 3.70 (1Н, д, 2-CH2); 3.80 (3Н, с, OCH3); 3.92 (1Н, д, 2-CH2); 6.12 (1Н, м, 5-Н); 6.80-7.55 (14Н, м, Наром); 8.66 (1Н, с, Nff)
II f 3320 2.57 (1Н, м, 4-Н); 2.85 (1Н, м, 4-Н); 3.13 (2Н, д, 3-Н); 3.73 (1Н, д, 2-Cff); 3.93 (1Н, д, 2-Cff); 6.06 (1Н, м, 5-Н); 7.13-7.52 (14Н, м, Наром); 9.68 (1Н, с, Nff)
II j 3310 3.00 (2Н, м, 4-Н); 3.25 (1Н, м, 3-Н); 3.39 (1Н, д, 1-Cff); 3.69 (3Н, с, OCff); 3.82 (1Н, д, 1-Cff), 4.43 (1Н, м, 5-Н); 6.4-6.8 ( 3Н, м, 1-CffAr); 7.25-7.63 (16Н, м, Наром , Nff); 10.2 (1Н, с, ОН)
II k 3210 1.37 (3Н, д, 5-Cff); 2.12 (1Н, м, 4-Н); 2.48 (1Н, м, 4-Н); 4.62 (1Н, м, 5-Н); 4.68 ( 2Н, д, 1-Cff);6.29 (1Н, д, 3-Н); 7.13-7.52 (15Н, м, Наром); 7.68 (1Н, с, Nff)
ные нами борфториды 1-арилиденпиразолинов-2 (I a—p) приводит с высокими выходами (60-90%) к замещенным 1-арилметилпиразолинам-2 III, другие продукты восстановления в реакции не были обнаружены. Таким образом, атака гидрид иона в этом случае происходит селективно по экзоциклической связи C=N. Имеющиеся в литературе методы синтеза 1-бензилпиразолинов-2 как алкилированием NH-неза-мещенных пиразолинов бензилгалогенидами [3], так и алкилированием по Лейкарту [4], приводят к трудно разделяемой смеси веществ с низкими выходами целевых продуктов реакции. Пиразолины-2, имеющие какие-либо заместители в бензильном радикале, были вообще недоступны. Разработанный метод является
общим, препаративным и практически не имеет ограничений по структуре используемых субстратов. Так, мы успешно распространили эту реакцию на борфториды 1-гетарилиденпиразолинов-2. Были получены пиразолины-2, содержащие 3-индолилметил-, 4-пи-разолилметил-, 2-фурилметильные заместители (III 1-р) в положении 1. В ИК-спектрах этих соединений сохраняется одна из полос поглощения связи С=К при 1570-1630 см1 (см. табл. 3). В спектрах ПМР соединений III сигналы группы 1-СН2 проявляются в виде синглета при 3.72-4.35 м.д. Для пиразолинов-2, имеющих в положении 5 фениль-ный заместитель, протоны этой группы неэквивалентны (5 ~ 3.75-4.50 м.д., JAB~14 Гц). Остальная
Т а б л и ц а 3
Данные ИК- и 'Н ЯМР спектров полученных пиразолинов III
Уединение ИК-спектр, см-1 Cmr^ 'Н ЯМР, 8, м.д
III a 1630 1.20 (6H, с, 5-CH3); 1.92 (3H, с, 3-CH3); 2.45 (2H, с, 4-H); 3.97 (2H, с, 1-CH2); 7.20-7.45 (5H, м, Ph)
III b 1255, 1620 1.20 (6H, с, 5-CH3); 1.92 (3H, с, 3-CH3); 2,42 (2H, с, 4-H); 3,77 (3H, с, 0CH3); 3.92 (2H, с, 1-CH2); 6.87 (2H, д ^НаромХ 7.37 (2H д, Hаром)
III c 1624 1.20 (6H, с, 5-CH3); 1,92 (3H, с, 3-CH3); 2.45 (2H, с, 4-H); 3.91 (2H, с, 1-CH2); 7.30 (2H, д, H^); 7.25 (2H, д Hаром)
III d 1590 3.00 (4H, м, 4-H, 5-H); 4.35 (2H, с, 1-CH2); 7.30-7.70 (10 H, м, Ph)
III e 1250, 1620 3.00 (4H, м, 4-H, 5-H); 3.80 (3H, с, OCH3); 4.30 (2H, с, 1-CH2); 6.87 (2H, д, H^); 7.27-7.37 (5H, м, Ph); 7,64 (2H, д, ^ром)
III f 1570 3.05 (4H, м, 4-H, 5-H); 4.30 (2H, с, 1-CH2); 7.28-7.38 (5H, м, Ph); 7.46 (2H, д, H^); 7,65 (2H, д, H^)
III g 1590 2.90 (1H, т, 4-H); 3,30 (1H, т, 4-H); 3.90 (1H, д, 1-CH2); 4.20 (1H, т, 5-H); 4.45 (1H, д, 1-CH2); 7.19-7.60 (15H, м, H^)
III h 1260, 1590 2.95 (1H, т, 4-H); 3,29 (1H, т, 4-H), 3,68 (3H, с, OCH3); 3.82 (1H, д, 1-CH2); 4.22 (1H, т, 5-H); 4.5 (1H, д, 1-CH2); 7.22-7.67 (14H, м, H^)
III j 1600 3.02 (1H, т, 4-H); 3.32 (1H, т, 4-H); 3.86 (3H, с, OCH3); 3.92 (1H, д, 1-CH2); 4.38 (1H, т, 5-H); 4.40 (1H, д, 1-CH2); 6.6-6.8 ( 3H, м, 1-CH2Ar); 7.35-7.66 (10 H, м, H^); 8.86 (1H, с, OH)
III k 1610 1.89 (3H, с, 3-CH3); 2.58 (1H, т, 4-H); 2.78 ( 1H, т, 4-H); 3.79 (1H, д, 1-CH2), 4.00 (1H, м, 5-H); 4.19 (1H, д, 1-CH2); 7.15-7.39 (10H, м, H^)
III l 1610, 3210 1.85 (3H, с, 3-CH3); 2.56 (1H, т, 4-H); 2.76 ( 1H, т, 4-H); 4,00 (1H, д, 1-CH2), 4.09 (1H, м, 5-H); 4.39 (1H, д, 1-CH2); 6.99 ( 2H, с, H^); 7.00 (1H, т, 5-^); 7.09 (1H, т, 6-Ыинд); 7.21-7.30 (3H, м, H^); 7.39 (1H, с, 4-Ыинд); 7.40 (1H, д, 7-H„,J; 7.49 (1H, д, 2-^); 8.19 (1H, с, NH)
III m 1615 1.25 (6H, с, 5-CH3); 1.98 (3H, с, 3-CH3); 2.43 (2H, д, 4-H); 4,17 (1H, с, 1-CH2), 7.12 (1H, т, 5-^); 7.19 (1H, т, 6-Ыинд); 7.29 (1H, с, 4-H„,J; 7.35 (1H, д, 7-^); 7.79 (1H, д, 2-Ыинд); 8.19 (1H, с, NH)
III n 1620 1.95 (6H, с, 5-CH3); 1.85 (3H, с, 5-CH3); 2.19, 2.28 (3H, 3H, 2с, 3'- 5'-CH3); 2.45 (2H, с, 4-H); 3.75 (2H, с, 1-CH2); 5.21 (2H, с, 1'- CH2); 7.20-7.37 (5H, м, H^)
III o 1620 1.19 (6H, с, 5-CH3); 1.94 (3H, с, 3-CH3); 2.43 (2H, с, 4-H); 4.06 (2H, с, 1-CH2); 6.29-6.31 ( 2H, м , 3-Hfur , 4-Hfur); 7.37 (1H, с, 5-Hfur)
III p 1620 1.4 (3H, т, CH3CH2); 1.98 (3H, с,3-Ш3); 2.12 (3H, с, 3'-CH3); 2.60 (1H, т, 4-H); 2.85 ( 1H, т, 4-H); 3.76 (1H, д, 5-H); 3.98 (2H, к, CH2CH3); 4.05 (2H, д, 1-CH2); 7.19 (1H, с, 5'-H); 7.25-7.39 (5H, м, H^)
часть спектра соответствует спектрам пиразоли-нов-2 (см. табл. 3).
Таким образом, нами показано, что арилидено-вые соли являются хорошими синтонами для получения как различных К-арилметилпиразолидинов, так и соответствующих К-арилметилпиразолинов-2.
Экспериментальная часть
Контроль за ходом реакции осуществляли методом ТСХ на пластинках «БИц/Ы» в системе бензол-этила-цетат (4:1), проявляли парами йода. ИК-спектры регистрируют на приборе «иЯ-20» в вазелиновом масле, спектры ЯМР 1Н - на приборе «Уапап УХЯ-400» в растворах СБС13 с ТМС в качестве внутреннего стандарта.
Общая методика синтеза арилиденовых солей пи-разолинов-2 ( I а-р ). Растворяют 0,1 моль пиразоли-на в 15 мл СН2С12, медленно прибавляют 10 мл 50% НББ4. К полученному раствору соли пиразоли-на-2 при активном перемешивании прибавляют 0,1 моль. альдегида в 5 мл СН2С12. Перемешивание продолжают в течение 2-6 ч. Выпавшие кристаллы отфильтровывают, промывают водой до нейтральной реакции, затем неоднократно эфиром. Осадок пере-кристаллизовывают из спирта.
Общая методика восстановления алюмогидридом лития арилиденовых солей пиразолинов-2 (I a-g,
к). К суспензии 4 ммоль арилиденовой соли пира-золина-2 (I a-g, ], к) в 50 мл абсолютного эфира прибавляют 12 ммоль алюмогидрида лития. Реакционную массу кипятят в течение 2,5 ч, затем разлагают рассчитанным количеством воды. Осадок неорганических солей отфильтровывают и несколько раз промывают эфиром, в эфирный раствор прибавляют 4 ммоль фенилизотиоционата. Полученную смесь оставляют на сутки. Выпавший осадок отфильтровывают*, перекристаллизовывают из спирта.
Общая методика восстановления боргидридом натрия арилиденовых солей пиразолинов-2 (I а-р). К суспензии 3 ммоль арилиденовой соли пиразолина-2 (I а-р) в 20 мл этилового спирта постепенно прибавляют 9 ммоль боргидрида натрия. Реакционную смесь перемешивают в течение 2 ч, прибавляют 5 мл воды, подкисляют до рН 6-7 и отгоняют спирт на роторном испарителе. К твердому остатку прибавляют 20 мл воды и экстрагируют 4 раза СНС13. Органические фракции объединяют, промывают водой, насыщенным раствором КаС1, сушат Ка2804, отгоняют на роторном испарителе. Твердый осадок пере-кристаллизовывают из спирта, маслообразный продукт хроматографируют на сухой колонке (элюэнт бензол, бензол-этилацетат 6:1).
* Если осадок не выпадает, то частично упаривают эфир, а затем проводят перекристаллизацию из спирта.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кост А.Н., Голубева Г.А., Лапицкая М.А., Серникова С.М. //
Вестн. Моск. ун-та. Сер. 2. Химия. 1969. 1. С. 52.
2. Свиридова Л.А., Голубева Г.А., Лебеденко Н.Ю., Кост А.Н. //
ХГС. 1973. 4. С. 54.
3. Свиридова Л.А., Голубева Г.А., Довгилевич А.В., Кост А.Н. //
ХГС. 1980. 9. С. 1239.
4. Lamcher M., Pugh W., Stefen A.M. // J. Am. Chem. Бос. 1954. 7.
P. 2429.
5. Довгилевич А.В., Голубева Г.А., Малков А.В. Свиридова Л.А.,
Бундель Ю.Г. // ХГС. 1984. 1. С. 101.
6. Кост А.Н., Голубева Г.А., Грандберг И.И. // ЖОХ. 1956. 26.
С. 1976.
Поступило в редакцию 25.04.04
REDUCTION OF 1-ARYLIDENEPYRAZOLINES-2 BOROFLUORIDES BY COMPLEX METAL HYDRIDES
N.I. Vorozhtzov, M.V. Gerasimov, G.A. Golubeva, L.A. Sviridova
(Division of Organic Chemistry)
The reduction of 1-arylidenpyrazolines-2 borofluorides were completed by LiAlH4 to N-arylmetylpyrazolidines, or were selected by NaBH4 to N-arylmetylpyrazolines-2. 1-Hetarylmetylpyrazolines-2 as well as substituted 1-benzylmetylpyrazolines-2 were synthesized.
