ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТИЛ 2-БРОМ-2-МЕТИЛПРОПАНОАТА С ЦИНКОМ И ^№-БИС(АРИЛМЕТИЛИДЕН)БЕНЗИДИНАМИ Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

ВЕСТНИК ПЕРМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

Том 8

546.47+547.466.33-318+547.625 DOI: 10.17072/2223-1838-2018-3-272-277

Химия

Вып. 3

Е.А. Никифорова, Д.В. Байбародских, Л.С. Говорушкин, Т.В. Шаврина, Н.Ф. Кириллов

Пермский государственный национальный исследовательский университет, Пермь, Россия

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТИЛ 2-БРОМ-2-МЕТИЛПРОПАНОАТА С ЦИНКОМ И ^№-БИС(АРИЛМЕТИЛИДЕН)БЕНЗИДИНАМИ

Показано, что реактив Реформатского, полученный из метилового эфира а-бромизомасляной кислоты и цинка, присоединяется к двойным углерод-азотным связям оснований Шиффа на основе бензидина и ароматических альдегидов с образованием в результате внутримолекулярной циклизации в ходе реакции соответствующих бис(азетидинонов).

Ключевые слова: реакция Реформатского; азетидин-2-оны; Р-лактамы; бензидин; метил 2-бром-2-метилпропаноат

E.A.Nikiforova, D.V. Baybarodskikh, L.S. Govorushkin, T.V. Shavrina, N.F.Kirillov

Perm State University, Perm, Russia

INTERACTION OF METHYL 2-BROMO-2-METHYLPROPANOATE WITH ZINC AND N,N'-BIS(ARYLMETHYLIDENE)BENZIDINES

Reformatsky Reagent, generated from methyl 2-bromo-2-methylpropanoate and zinc, adds to double carbon - nitrogen bonds of the Schiff bases based on benzidine and aromatic aldehydes with the formation as a result of intramolecular cyclization during the reaction corresponding bis(azetidinones).

Keywords: Reformatsky reaction; azetidin-2-ones; P-lactams; benzidine, methyl 2-bromo-2-methylpropanoate

© Никифорова Е.А., Байбародских Д.В., Говорушкин Л.С., Шаврина Т.В., Кириллов Н.Ф., 2018

Известно, что реактивы Реформатского присоединяются к двойной углерод-азотной связи оснований Шиффа с последующей циклизацией с образованием азетидинонов [1, 2]. Азетидин-2-оновый фрагмент входит в состав природных и синтезированных соединений, которые обладают разнообразной биологической активностью [3]. Соединения с двумя азетидиноновыми циклами также обладают биологической активностью [4, 5]. С целью получения новых биологически активных соединений нами было изучено взаимодействие метилового эфира 2-бром-2-метилпропановой кислоты (I) с цинком и бис(арилметилиден)бензидинами (Иа-з). Как показали наши исследования, реактив Реформатского, полученный из бромэфира (I), присоединяется к двойным углерод-азотным связям бис-азометинов (Иа-з) с образованием промежуточных соединений (Ша-з). Последние в условиях реакции циклизуются с выделением бромцинкметилата, что приводит

к образованию 1,1'-([1,1'-бифенил]-4,4'-

диил)бис(4-арил-3,3-диметилазетидин-2-онов)

(ГУа-з).

Состав и строение синтезированных соединений подтверждено данными элементного анализа, ИК- и ЯМР :Н- и 13С-спектроскопии. В ИК- спектрах соединений (VI) присутствуют полосы поглощения карбонильных групп Р-лактамов в области 1763-1732 см-1. В ЯМР 1Н- спектрах сигналы метиновых протонов азетидиноновых циклов зафиксированы в области 4.73-5.16 м.д. В ЯМР 13С- спектрах сигналы С3 и С4 азетиноновых циклов находятся в областях 55.69-56.32 м.д. и 63.54-66.89 м.д. соответственно, а сигналы углеродов карбонильных групп - в области 171.10-172.02 м.д.

Синтезированные соединения представляют собой окрашенные кристаллические вещества, плавящиеся с разложением при 250-293°С.

СООМе . 7 Ме-. / 2 га

2

/ Вг

Аг—СН=ТЧ

Л, СООМе! Меч / С

/ ^пВг

СН=К—Аг

гпВг ОМе

N С=0 \ / сн-с.

Л / I Ме Аг Ме

- 2 МеОгпВг

1Уа-з

ТТ-1У: Аг = РЬ (а), 4-МеС6Н4 (б), 3-ВгС6Н4 (в), 4-С1С6Н4 (г), 2,4-СЬС6Н3 (д), 4-МеОС6Н4 (е), 4-Ме2МС6Н4 (ж), 3,4-(ОСН20)С6Н3 (з)

Взаимодействие метил 2-бром-2-метилпропаноата.

Экспериментальная часть

ИК- спектры соединений (IV) были сняты на ИК-Фурье спектрофотометре Spectrum Two фирмы PerkinElmer в вазелиновом масле. Спектры ЯМР 1H и 13C записывали на спектрометре Bruker Avance III HD 400 [рабочая частота - 400 (1H) и 100 (13С) МГц] в CDCl3, внутренний стандарт - ГМДС. Элементный анализ выполняли на анализаторе vario MICRO cube. Температуру плавления измеряли на приборе MP-70 фирмы Mettler Toledo.

Общая методика синтеза. Смесь 2 г измельченного в мелкую стружку цинка, каталитического количества сулемы, 30 мл безводного толуола, 2 мл ГМФТА, 12 ммоль метилового эфира 2-бром-2-метилпропановой кислоты и 5 ммоль ^№-бис(арилметилиден)-бензидина кипятили 4 ч, охлаждали, гидролизовали 5 %-ной уксусной кислотой; выделившийся продукт отфильтровывали, органический слой отделяли, из водного слоя продукты реакции дважды экстрагировали этилацетатом. После высушивания экстракта безводным сульфатом натрия растворители отгоняли и продукт перекристаллизовывали из п-ксилола.

1,1'-([1,1'-бифенил]-4,4'-диил)бис(3,3-диметил-4-фенил-азетидин-2-он) (IVa).

Выход: 2,10 г (84%), т.пл. 250-253оС. Спектр ИК, v, см-1: 1732 (CO). Спектр ЯМР 1H, S, м.д.: 0,87 с (6H, 2 Ме), 1,55 с (6H, 2 Ме), 4,83 с (2H, Œ), 7,21-7,39 м (10H, 2 Ph), 7,36 д, 7,43 д (8H, бифенил, J 8.8 Гц). Спектр ЯМР 13С, S, м.д.: 18,09 (Ме); 23,01 (Ме); 55,78 (С3); 66,87 (С4); 117,82, 126,76, 127,44, 128,24, 128,87, 135,72, 136,04, 137,18 (САг); 171,53 (СО). Шйдено, %:

С 81,78; Н 6,35; N 5,79. Сз4Нз2^02. Вычислено, %: С 81,57; Н 6,44; N 5,60.

1,1'-([1,1'-бифенил]-4,4'-диил)бис[3,3-диметил-4-(4-метилфенил)-азетидин-2-он] (ТСб). Выход: 1,82 г (69%), т.пл. 271-273оС. Спектр ИК, V, см-1: 1743 (СО). Спектр ЯМР !Н, 5, м.д.: 0,87 с (6Н, 2 Ме), 1,52 с (6Н, 2 Ме), 2,35 с (6Н, 2 Ме), 4,78 с (2Н, СН), 7,10 д, 7,17 д [8Н, 2 (4-МеС6Ш), J 8,0 Гц], 7,35 д, 7,42 д (8Н, бифенил, J 8,8 Гц). Спектр ЯМР 13С, 5, м.д.: 18,11 (Ме); 21,27 (Ме); 23,00 (Ме); 55,69 (С3); 66,81 (С4); 117,84, 126,74, 127,41, 129,58, 132,66, 136,00, 137,25, 138,02 (САг); 171,66 (СО). Найдено, %: С 81,88; Н 6,70; N 5,48. С36Ш^О2. Вычислено, %: С 81,79; Н 6,86; N 5,30.

1,1'-([1,1'-бифенил]-4,4'-диил)бис[4-(3-бромфенил)-3,3-диметил-азетидин-2-он] (^в). Выход: 1,51г (46%), т.пл. 250-252оС. Спектр ИК, V, см-1: 1742 (СО). Спектр ЯМР !Н, 5, м.д.: 0,90 с (6Н, 2 Ме), 1,54 с (6Н, 2 Ме), 4,77 с (2Н, СН), 7,16 т ^ 8,4 Гц), 7,26 дд у 8,4 Гц, 2,0 Гц), 7,40 т ^ 2,0 Гц), 7,47 дд у 8,4 Гц, 2,0 Гц), [4 Н, 2 (3-ВгС6Н3)], 7,34 дд у 8,8 Гц, 2,4 Гц), 7,45 дд у 8,8 Гц, 2,4 Гц) (8Н, бифенил). Спектр ЯМР 13С, 5, м.д.: 18,13 (Ме), 22,95 (Ме); 56,05 (С3); 66,14 (С4); 117,71, 123,15, 125,30, 127,55, 128,33, 129,80, 130,50, 131,50, 136,91, 138,29 (САг); 171,10 (СО). Найдено, %: С 61,90; Н 4,67; Вг 24,38; N 4,21. С34ШВг2^О2. Вычислено, %: С 62,02; Н 4,59; Вг 24,27; N 4,25.

1,1'-([1,1'-бифенил]-4,4'-диил)бис[3,3-диметил-4-(4-хлорфенил)-азетидин-2-он] (^г). Выход: 2,53 г (89%), т.пл. 290-293оС. Спектр ИК, V, см-1: 1738 (СО). Спектр ЯМР 1Н, 5, м.д.: 0,87 с (6Н, 2 Ме), 1,53 с (6Н, 2 Ме),

4.79 с (2Н, СН), 7,16 д, 7,32 д [8Н, 2 (4-С1С6Ш), J 8,4 Гц], 7,35 д, 7,43 д (8Н, бифенил, J 8,4 Гц). Спектр ЯМР 13С, 5, м.д.: 18,15 (Ме); 22,97 (Ме); 55,93 (С3); 66,25 (С4); 117,77, 127,55, 128,13, 129,21, 134,32, 136,17, 136,97, 138,00 (САг); 171,24 (СО). Найдено, %: С 71,93; Н 5,44; С1 12,29; N 5,03. СлЦюСШ2О2. Вычислено, %: С 71,70; Н 5,31; С1 12,45; N 4,92.

1,1'-([1,1'-бифенил]-4,4'-диил)бис[3,3-диметил-4-(2,4-дихлорфенил)-азетидин-2-он] (IVд). Выход: 1,40 г (44%), т.пл. 272-273оС. Спектр ИК, V, см-1: 1763 (СО). Спектр ЯМР 1Н, 5, м.д.: 0,91 с (6Н, 2 Ме), 1,65 с (6Н, 2 Ме), 5,16 с (2Н, СН), 7,08 д (/ 8,4 Гц), 7,32 дд (/ 8.4 Гц, J 2,0 Гц), 7,49 д (/ 2,0 Гц) [8Н, 2 (2,4-С12С6Н3)], 7,33 д, 7,45 д (8Н, бифенил, / 8,8 Гц). Спектр ЯМР 13С, 5, м.д.: 17,54 (Ме); 22,94 (Ме); 56,32 (С3); 63,54 (С4); 117,71, 127,66, 128,97, 129,95, 132,62, 133,81, 134,55, 136,28, 136,30, 136,91 (САг); 171,28 (СО). Найдено, %: С 64,11; Н 4,48; С1 22,09; N 4,55. СЭ4Н28СШ2О2. Вычислено, %: С 63,97; Н 4,42; С1 22,21; N 4,39.

1,1'-([1,1'-бифенил]-4,4'-диил)бис[3,3-диметил-4-(4-метоксифенил)-азетидин-2-он] (ГУе). Выход: 1,60 г (57%), т.пл. 251-253оС. Спектр ИК, V, см-1: 1738 (СО). Спектр ЯМР !Н, 5, м.д.: 0,88 с (6Н, 2 Ме), 1,52 с (6Н, 2 Ме),

3.80 с (6Н, 2 МеО), 4,77 с (2Н, СН), 6,89 д, 7,14 д [8Н, 2 (4-МеОС6Щ, / 8,8 Гц], 7,35 д, 7,42 д (8Н, бифенил, / 8,8 Гц). Спектр ЯМР 13С, 5, м.д.: 18,11 (Ме); 22,96 (Ме); 55,41 (С3); 55,75 (МеО); 66,59 (С4); 114,39, 117,87, 127,43, 128,00, 129,19, 136,02, 137,23, 159,70 (САг); 171,71 (СО). Найдено, %: С 80,98; Н 6,35; N

5,13. С36Н36^О4. Вычислено, %: С 81,12; Н 6,47; N 5,00.

1,1'-([1,1'-бифенил]-4,4'-диил)бис[3,3-диметил-4-(4-диметиламинофенил)-азетидин-2-он] (ГУж). Выход: 2,52 г (86%), т.пл. 267-269оС. Спектр ИК, V, см-1: 1739 (СО). Спектр ЯМР Щ, 5, м.д.: 0,94 с (6Н, 2 Ме), 1,53 с (6Н, 2 Ме), 4,74 с (2Н, СН), 5,98 д, 5,99 д (4Н, / = 1,6 Гц, ОСН2О), 6,71 д (/ 2,0 Гц), 6,72 дд (/ 8,0 Гц, 2,0 Гц), 6,82 д (/ 8,0 Гц) [6Н, 2 (3,4-(ОСН2О)С6Н3)], 7,38 д, 7,46 д (8Н, бифенил, / 8,8 Гц). Спектр ЯМР 13С, 5, м.д.: 18,11 (Ме); 22,95 (Ме); 40,51 (Ме2^; 55,71 (С3); 66,89 (С4); 112,52, 117,90, 122,86, 127,33, 127,76, 135,88, 137,38, 150,45 (САг); 172,02 (СО). Найдено, %: С 77,58; Н 7,34; N 9,69. С38Ш2^О2. Вычислено, %: С 77,78; Н 7,21; N 9,55.

1,1'-([1,1'-бифенил]-4,4'-диил)бис[3,3-диметил-4-(бензо[^][1,3]диоксол-5-ил)-азетидин-2-он] (ГУз). Выход: 1,88 г (64%), т.пл. 255-257оС. Спектр ИК, V, см-1: 1738 (СО). Спектр ЯМР Щ, 5, м.д.: 0,87 с (6Н, 2 Ме), 1,50 с (6Н, 2 Ме), 2,95 с (12Н, 2 Ме2Я), 4,73 с (2Н, СН), 6,70 д, 7,08 д [8Н, 2 (4-Ме2^6Ш), / 8,8 Гц], 7,38 д, 7,41 д (8Н, бифенил, / 8,8 Гц). Спектр ЯМР 13С, 5, м.д.: 17,98 (Ме); 22,98 (Ме); 55,90 (С3); 66,78 (С4); 101,42 (ОСН2О), 107,11, 108,71, 117,83, 120,29, 127,49, 129,60, 136,11, 137,14, 147,74, 148,35 (САг); 171,56 (СО). Найдено, %: С 73,57; Н 5,37; N 4,70. С36Ш^О6. Вычислено, %: С 73,45; Н 5,48; N 4,76.

Взаимодействие метил 2-бром-2-метилпро

Список литературы

1. David E., Couve-Bonnaire S., Jubault P., Pannecoucke X. Ethyl dibromofluoroacetate: a versatile reagent for the synthesis offluorinated molecules // Tetrahedron. 2013. Vol. 69. P. 11039-11055.

2. Tarui A., Nishimura H., Ikebata T., et al. Ligand-Promoted Asymmetric Imino-Reformatsky Reaction of Ethyl Dibromofluoroacetate // Organic Letters. 2014. Vol. 16. P. 2080-2083.

3. Natural Lactones and Lactams. Synthesis, Occurrence and Biological Activity / ed. by Tomasz Janecki. 2014. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. Weinheim, Germany.

4. Wadher S.J., Puranik M.P., Karande N.A., Yeole P.G. Synthesis and biological evaluation of Schiff base of dapsone and their derivative as antimicrobial agents // International Journal of PharmTech Research. 2009. Vol. 1. Is. 1. P. 22-33.

5. Jarrahpour A., Ebrahimi E., De Clercq E., et al. Synthesis of mono-, bis-spiro- and dispiro-P-lactams and evaluation of their antimalarial activities // Tetrahedron. 2011. Vol. 67. P. 8699-8704.

References

1. David E., Couve-Bonnaire S., Jubault P., Pannecoucke X. (2013), "Ethyl dibromofluoroacetate: a versatile reagent for the synthesis offluorinated molecules", Tetrahedron. Vol. 69, pp. 11039-11055.

2. Tarui A., Nishimura H., Ikebata T., Tahira A., Sato K., Omote M., Minami H., Miwa Y., Ando A. (2014), "Ligand-Promoted Asymmetric Imino-Reformatsky Reaction of Ethyl Dibromofluoroacetate", Organic Letters. Vol. 16, pp. 2080-2083.

3. Natural Lactones and Lactams. Synthesis, Occurrence and Biological Activity / Ed. by Tomasz Janecki, (2014), Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. Weinheim, Germany.

4. Wadher S.J., Puranik M.P., Karande N.A., Yeole P.G. (2009), "Synthesis and biological evaluation of Schiff base of dapsone and their derivative as antimicrobial agents", International Journal of PharmTech Research. Vol. 1, is. 1, pp. 22-33.

5. Jarrahpour A., Ebrahimi E., De Clercq E., Sinou V., Latour C., Bouktab L. D., Brunel J. M. (2011), "Synthesis of mono-, bis-spiro-and dispiro-P-lactams and evaluation of their antimalarial activities", Tetrahedron. Vol. 67, pp.8699-8704.

Об авторах

Никифорова Елена Александровна кандидат химических наук, старший преподаватель кафедры органической химии ФГБОУ ВО «Пермский государственный национальный исследовательский университет» 614990, г. Пермь, ул. Букирева, 15

Байбародских Даниил Владимирович, ассистент кафедры неорганической химии, химической технологии и техносферной безопасности ФГБОУ ВО «Пермский государственный национальный исследовательский университет» 614990, г. Пермь, ул. Букирева, 15

Говорушкин Лев Сергеевич, студент, кафедры органической химии ФГБОУ ВО «Пермский государственный национальный исследовательский университет» 614990, г. Пермь, ул. Букирева, 15

Шаврина Татьяна Владимировна старший преподаватель кафедры органической химии ФГБОУ ВО «Пермский государственный национальный исследовательский университет» 614990, г. Пермь, ул. Букирева, 15

Кириллов Николай Федорович кандидат химических наук, доцент кафедры органической химии ФГБОУ ВО «Пермский государственный национальный исследовательский университет» 614990, г. Пермь, ул. Букирева, 15 kirillov@psu.ru

About the autors

Nikiforova Elena Alexandrovna candidate of chemistry, Senior Lecturer, Department of organic chemistry Perm State University. 15, Bukireva st., Perm, Russia, 614990.

Baibarodskikh Daniil Vladimirovich Assistant of Inorganic Chemistry, Chemical Technology and Technosphere Safety Dept. Perm State University. 15, Bukireva st., Perm, Russia, 614990.

Govorushkin Lev Sergeevich, Student,

Department of organic chemistry Perm State University. 15, Bukireva st., Perm, Russia, 614990.

Shavrina Tat'yana Vladimirovna, Senior Lecturer,

Department of organic chemistry Perm State University. 15, Bukireva st., Perm, Russia, 614990.

Kirillov Nikolay Fedorovich

candidate of chemistry, associate professor of the

Department of organic chemistry

Perm State University. 15, Bukireva st.,

Perm, Russia, 614990.

kirillov@psu.ru

Информация для цитирования

Никифорова Е.Н., Байбародских Д.В., Говорушкин Л.С., и др. Взаимодействие метил 2-бром-2-метилпропаноата с цинком и ^№-бис(арилметилиден)бензидинами // Вестник Пермского университета. Серия «Химия». 2018. Т. 8, вып. 3. С. 272-277. DOI: 10.17072/2223-1838-2018-3-272277.

Nikiforova E.N., Baibarodskikh D.V., Govorushkin L.S., i dr. Vzaimodejstvie metil 2-brom-2-metilpropanoata s tsinkom i N,N'-bis(arilmetiliden)benzidinami [Interaction of methyl 2-bromo-2-methylpropanoate with zinc and N,N'-bis(arylmethylidene)benzidines] // Vestnik Permskogo universiteta. Seriya «Khimiya» = Bulletin of Perm University. Chemistry. 2018. Vol. 8. Issue 3. P. 272-277 (in Russ.). DOI: 10.17072/2223-1838-2018-3-272-277.