Однореакторные нуклеофильные превращения системы пинаколин диалкилоксалаты Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

ХИМИЯ m

6.63 (2Н, уш. с., NH2, А), 9,38 (1Н, уш. с., NH, С), 11,50 (1Н, уш. с., NH, В). Найдено, %: С 53,35; H 7,64; N 15,37. C12H21N3O4. Вычислено, %: С 53,12; H 7,80; N 15,49.

изо-Пропиловый эфир 1-карбамоил-5-шрет-бутил-5-гидроксипиразолин-3-

карбоновой кислоты (1c). Выход 4,07 г (60 %). Т. пл. 186-188°C (разл.). ИК-спектр

(вазелиновое масло), V, см : 3460, 3330 (NH2), 3262, 3193, 3124 (син-, анти-NH), 1730 (сООРг-0, 1685 (t-BuCO, CONH2), 1613 (CONH2), 1580 (CONH), 1163 (С-О-С). Спектр ЯМР 1H (300 МГц, CDCI3), 5, м.д.: 1,01 (9H, с, (СН^С, А), 1,20 (9H, с, £СНэ)эС, В), 1,22 (9H, с, £СНэ)эС, С), 1,24 (6H, д, J = 6,3, ОСЩСЩ?, А), 1,29 (6H, д, J = 6,3, ОСЩСЩ?, С), 1,33 (6H, д, J = 6,3, OCH(CH3)2, В), 3,08 и 3,33 (2H, два д, J = 19,4, H-4, А, 68 %), 3,65 (2H, с, H-3, В, 22 %), 3,84 (2H, с, H-3, С, 10 %), 4,75-4,90 (1H, м, OCHfCH^b, с), 5,05-5,29 (1H, м, OCH(CH3)2, А, В), 4,90 (2Н, уш. с., NH2, С), 5,56 (1Н, уш. с., OH, А), 6,02 (2Н, уш. с., NH2, В),

6.64 (2Н, уш. с., NH2, А), 9,38 (1Н, уш. с., NH, С), 11,50 (1Н, уш. с., NH, В). Найдено, %: С 53,38; H 7,55; N 15,63.C^H21N3O4. Вычислено, %: С 53,12; H 7,80; N 15,49.

Список ссылок

1. (Гет)ароилпировиноградные кислоты и их производные как перспективные «строительные блоки» для органического синтеза / С.Г. Перевалов, Я.В. Бургарт, В.И. Салоутин, О.Н. Чупахин // Успехи химии. 2001. Т. 70. Вып. 11. С. 1039-1058.

2. Якимович С.И., Зерова И.В., Пумпор К.Б. 1-Ацил-5-гидрокси-4,5-дигидропиразолы: синтез, таутомерия, свойства // Первая Всероссийская конференция по химии гетероциклов памяти А.Н. Коста. Суздаль, 19-23 сентября 2000 г. Суздаль: Контакт-Сервис, 2000. С. 507.

3. 5-Гидрокси-2-пиразолины и некоторые их 1-замещённые аналоги / К.Н. Зеленин, А.Р. Тугушева, С.И. Якимович, В.В. Алексеев, И.В Зерова // Химия гетероциклических соединений. 2002. Вып. 6 (420). С. 762-770.

4. Реакции пивалоилпировиноградной кислоты с ацилгидразинами в синтезе пиразолинкарбоновых кислот/ В.О. Козьминых, В.И. Гончаров, Е.Н. Козьминых, Д.Б. Оборин // Химия гетероциклических соединений. 2006. Вып. 5 (467). С. 792-794.

УДК 547.341+547.725

ОДНОРЕАКТОРНЫЕ НУКЛЕОФИЛЬНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ СИСТЕМЫ ПИНАКОЛИН - ДИАЛКИЛОКСАЛАТЫ*

А.Н. Виноградов, В.О. Козьминых

Пермский государственный гуманитарно-педагогический университет, г. Пермь

ONE-POT NUCLEOPHILIC TRANSFORMATIONS OF THE PINACOLINE - DIALKYL

OXALATE SYSTEM

A.N. Vinigradov, V.O. Kozminykh Perm state humanitarian pedagogkal university, Perm

Действием 1,2-Х^-динуклеофилов (гидразинов или гидроксиламина) на систему пинаколин - диалкилоксалаты в условиях кислотного катализа получены производные пиразола, 3-изоксазолкарбоновых кислот, эфиров 2-гидразоно-5,5-диметил-2,4-диоксогексановой кислоты. С-Нуклеофилы и 1,3-Д#-динуклеофилы взаимодействуют с системой пинаколин - диалкилоксалаты с образованием производных 2-пиридон-4-карбоновых кислот и 4-пиримидинкарбоновой кислоты, а применение 1,4-X,N-

© Виноградов А.Н., Козьминых В.О., 2013

* Работа выполнена по материалам диссертационной работы Виноградова А.Н. в рамках проекта 1.3.09 Федерального агентства по образованию РФ на 2011-2013 гг.

динуклеофильных реагентов (2-аминофенола, 1,2-диаминобензола или 1,2-диаминоэтана) приводит к оксопроизводным бензоксазина, хиноксалина или пиперазина.

Ключевые слова: система пинаколин - диалкилоксалаты, нуклеофильные реакции, синтез производных пиразола, изоксазола, эфиров 2-гидразоно-5,5-диметил-2,4-диоксогексановой кислоты, оксопроизводных пиридина, пиримидина, бензоксазина, хиноксалина, пиперазина.

Add catalyzed treatment of the pi^^line - dialkyl oxalate system with 1,2-XN-dinudeophiles (hydrazines or hydroxylamine) leads to pyrazole, 3-isoxazole carboxylic acid derivatives, or 2-hydrazono-5,5-dimethyl-2,4-dioxohexanoates. С-Nudeophiles and 1,3-N,N-dinudeophiles react with the pinacoline - dialkyl oxalate system resulting in 2-pyridone-4-carboxylic acid and 4-pyrimidine carboxylic acid derivatives, and the use of 1,4-X;N-dinudeophilic reagents (2-aminophenol, 1,2-diaminobenzene, or 1,2-diaminoethane) gives oxo-derivatives of benzoxazine, quinoxaline, or pyperazine.

Key words: nudeophilk readion, synthesis of pyrazole, isoxazole, pyrimidine, benzoxazine, quinoxaline, piperazine.

Введение 1,2-дикарбонильного, в том числе оксалильного звена, в молекулы В#-нуклеофилов является основным методом препаративного синтеза разнообразных кислород- и азотсодержащих соединений, в том числе гетероциклических систем [1]. Оксалильные конденсации метилкетонов в присутствии нуклеофильных партнеров по реакции - однореакторные и тандемные превращения - до наших исследований не изучались.

Нами впервые исследованы нуклеофильные однореакторные превращения системы пинаколин - диалкилоксалаты (1) с разнообразными группами нуклеофильных реагентов: С-нуклеофилами и 1,2-O,N-, 1,2-NN-, 1,3-NN-, 1,4-O,N-, 1,4-^^динуклеофилами (рисунок). Особенностью изучаемых однореакторных (и тандемных - без выделения интермедиатов, но осуществляемых постадийно) нуклеофильных превращений является использование в качестве субстрата реакционной системы пинаколин - диалкилоксалаты 1. Наличие в рассматриваемой системе 1 оксалильного звена и изолированной пивалоильной группы (присутствуют три электрофильных реакционных центра) дает возможность протекания неоднозначной и часто непредсказуемой нуклеофильной атаки по этим реакционным центрам. В отличие от классических тандемных (домино-реакций) рассматриваемые превращения осуществляются постадийно с целью предотвращения выведения отдельных карбонильных центров из сферы реакционного взаимодействия в результате побочных реакций.

На первой стадии осуществляется конденсация пинаколина с диалкилоксалатами в присутствии натрия в классическом варианте ацилирования по Гёйтеру-Клайзену, на второй стадии в реакционную смесь вводится нуклеофил. Так, действием 1,2-N,N-динуклеофилов (гидразина или арилгидразинов) на систему пинаколин - диалкилоксалаты в условиях кислотного катализа получены производные 3-пиразолкарбоновых кислот (соединения 2) [2]. Применение гидроксиламина в качестве 1,2-O,N-динуклеофильного реагента приводит к производным 3-изоксазолкарбоновых кислот (соединения 3).

Необычным оказалось строение продуктов взаимодействия системы 1 с некоторыми

1,2-^^динуклеофилами - 2,4-динитрофенилгидразином, семикарбазидом или ароилгидразинами. В случае 2,4-динитрофенилгидразина отмечено образование нециклических продуктов - соответствующих эфиров 2-гидразоно-5,5-диметил-2,4-диоксогексановой кислоты (4) [2]. Продукты взаимодействия системы пинаколин -диалкилоксалаты с семикарбазидом - пиразолины (5) [3] или с ароилгидразинами -гидразоноэфиры (6) в растворе представлены двумя таутомерными формами: нециклической (форма А) и гидроксипиразолиновой (форма В), о чем свидетельствует наличие в спектрах

химия Ш

ЯМР!Н системы АА' двухдублетных сигналов с константой спин-спинового взаимодействия J 19,5 Гц наряду со сдвоенными сигналами основных протоносодержащих групп нециклического таутомера.

N02

Рис. Разнообразие нуклеофильных превращений системы пинаколин - диалкилоксалаты

По предварительным данным, при действии мочевины (1,3-#,#-динуклеофил) на систему 1 образуются 4-пиримидинкарбоновая кислота (соединение 7), а при действии амидов замещённых уксусных кислот (С-нуклеофилы) - производные 2-пиридон-4-карбоновых кислот (соединения 8). Применение разнообразных 1,4^М- и 1,4-^^ динуклеофильных реагентов (2-аминофенола, 1,2-диаминобензола или 1,2-диаминоэтана) приводит к оксопроизводным бензоксазина (9) [4], хиноксалина (10) [4, 5] или пиперазина (11). Структура и особенности строения синтезированных соединений установлены на основании данных ИК- и ЯМР1Н-спектроскопии. Анализ спектральных данных убедительно свидетельствует в пользу предложенных структур.

Список ссылок

1. (Гет)ароилпировиноградные кислоты и их производные как перспективные "строительные блоки" для органического синтеза / С.Г. Перевалов, Я.В. Бургарт,

В.И. Салоутин, О.Н. Чупахин // Успехи химии. 2001. Т. 70. Вып. 11. С. 1039-1058.

2. Виноградов А.Н., Козьминых В.О. Взаимодействие натриевых енолятов эфиров пивалоилпируватов с арилгидразинами // Актуальные проблемы современной науки. Естественные науки. Часть 8. Органическая химия. Труды 10-й Международной конф. Самара, 16-18 декабря 2009 г. Самара: Изд-во Самарского гос. областного ун-та, 2009. С. 7-10.

3. Виноградов А.Н., Козьминых В.О. Синтез и особенности строения эфиров 2-[(аминокарбонил)гидразоно]- и 2-[(аминокарбонотиоил)гидразоно]-5,5-диметил-4-оксогексановой кислоты // Актуальные проблемы современной науки и образования. Естественные науки. Материалы Всероссийской науч.-практ. конф. с международным участием. Февраль 2010 г. Т. 1. Уфа: Изд-во РИЦ Башкирского гос. ун-та, 2010. С. 233-235.

4. Кузьмина К.М., Виноградов А.Н., Козьминых В.О. Однореакторные новые трёхкомпонентные конденсации в синтезе азиновых систем // В мире научных открытий. Красноярск: Научно-инновационный центр, 2010. № 6.1 (12). С. 212-213.

5. Виноградов А.Н., Козьминых В.О. Синтез 3-(3,3-диметил-2-оксобутилиден)-3,4-дигидрохиноксалин-2(1#)-она на основе трёхкомпонентной конденсации пинаколина, диэтилоксалата и 1,2-диаминобензола // Новые направления в химии гетероциклических соединений: материалы Международной конф. Кисловодск, 3-8 мая 2009 г. Кисловодск, 2009. С. 288.

УДК 547.341+547.725

1,6-ДИАЛКИЛЗАМЕЩЁННЫЕ 3,4-ДИГИДРОКСИ-2,4-ГЕКСАДИЕН-1,6-ДИОНЫ: СИНТЕЗ, СТРОЕНИЕ И РЕАКЦИИ С N-ДИНУКЛЕОФИЛАМИ*

О.Г. Карманова, Е.Н. Козьминых, П.П. Муковоз, В.О. Козьминых

Пермский государственный гуманитарно-педагогический университет, г. Пермь

1,6-DIALKYL SUBSTITUTED 3,4-DIHYDROXY-2,4-HEXADIENE- 1,6-DIONES:

SYNTHESIS, PROPERTIES AND REACTIONS WITH N-DINU CLEOPHILE S

О^. Karmanova, E.N. Kozminykh, P.P. Mukovoz, V.O. Kozminykh Perm state humanitarian pedagogkal university, Perm

Конденсация Клайзена метилкетонов с диэтилоксалатом в присутствии метилата натрия приводит к образованию 1,6-диалкил-3,4-дигидрокси-2,4-гексадиен-1,6-дионов. В растворах синтезированных соединений обнаружены семь таутомерных форм, обсуждаются кольчатоцепные и кольчато-кольчатые интерконверсии. Конденсация алкилметилкетонов с диэтилоксалатом и N-динуклеофилами (1,2-диаминобензолом и 2-аминофенолами) приводит к производным 2,3-бис-(2-оксоалкилиден)-1,2,3,4-тетрагидрохиноксалинов и 3-(2-оксоалкилиден)-3,4-дигидро-2Н-1,4-бензоксазинов. С помощью спектральных методов обнаружено несколько изомерных форм, обсуждаются особенности строения синтезированных соединений.

Ключевые слова: алкилметилкетоны, оксалильная конденсация, динатрий-бис-диалкил-

1,3-дикетонаты, 1,6-диалкил-3,4-дигидрокси-2,4-гексадиен-1,6-дионы, таутомерия, 2,3-бис-(2-оксоалкилиден)-1,2,3,4-тетрагидрохиноксалины, 1,2-диаминобензол, 2-аминофенол, 3-(2-оксоалкилиден)-3,4-дигидро-2Н-1,4-бензоксазин-2-оны, 2-алканоилметил-2-гидрокси-2Н-3,4-дигидро-1,4-бензоксазины, спектральный анализ, хромато-масс-спектрометрия.

Claisen condensation of methyl ketones with diethyl oxalate in prese^e of sodium methylate leads to formation of 1,6-dialkyl-3,4-dihydroxy-2,4-hexadiene-1,6-diones. Seven ta^^mer^ forms are found in solutions of synthesized impounds, r^^ham and ring-ring interconversions are discussed. Condensation of alkyl methyl ketones with diethyl oxalate and N-dinudeophiles (1,2-diaminobenzene and 2-aminophenols) results in 2,3-6/s-(2-oxoalkylidene)-1,2,3,4-tetrahydroquinoxaline and 3-(2-oxoalkilylidene)-3,4-dihydro-2#-1,4-benzoxazine derivatives. With the help of spertral methods several izomeric forms are found, stm^re peculiarities of synthesized impounds are discussed.

Key words: alkilmetilketony, oksalilnaya ^^e^ation disodium bis-dialkyl-1 ,3-diketonates, 1,6-dialkyl-3,4-dihydroxy-2 ,4-hexadiene-1 ,6-diones tautomerism, 2,3-bis (2 oksoalkiliden) -1,2,3,4-tetrahydroquinoxalinyl, 1,2-diaminobenzene, 2-aminophenol, 3 - (2-oksoalkiliden) -3,4-dihydro-2H-1

© Карманова О.Г.., Козьминых Е.Н., Муковоз П.П., Козьминых В.О., 2013

* Работа выполнена по материалам диссертационной работы О.Г. Кармановой.