Синтез новых замещенных 6,7-дициано-1,2,3,4-тетрагидрохиноксалин-2-онов Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 547.745

С. И. Филимонов*, Ж.В. Чиркова*, A.C. Данилова*, В.Б. Лысков*, И.Г. Абрамов*,

С. И. Фирганг**, Г.А. Сташина**

СИНТЕЗ НОВЫХ ЗАМЕЩЕННЫХ 6,7-ДИЦИАНО-1,2,3,4-ТЕТРАГИДРОХИНОКСАЛИН-2-ОНОВ

(*Ярославский государственный технический университет, **Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН) e-mail: [email protected]

Разработан метод синтеза новых замещенных 5,6-дициано-1,2,3,4-тетрагидро-хиноксалин-2-оное с флуоресцирующими свойствами, определено их строение и свойства.

Ключевые слова: флуоресценция, активированное N-нуклеофильное замещение, 4-бром-5-нитрофталонитрил, восстановление, диамин, циклизация, этиловый эфир замещенных 2,4-диоксо-бутановых кислот, замещенные 6,7-дициано-1,2,3,4-тетрагидрохиноксалин-2-оны, таутомерия

Производные хиноксалин-2-она, полученные на основе соответствующих 1,2-диаминобен-золов [1], являются одним из перспективных классов азотсодержащих гетероциклов, так как обладают большим набором практически значимых свойств. Они проявляют различные виды биологической активности: противовирусную [2], антибактериальную [3], используются при лечении онкологических заболеваний [4]. Кроме этого, они находят применение в электронике как эффективные электролюминесцентные материалы [5] и органические полупроводники [6-7]. Для этих же целей применяются замещенные о/лг/<7-дикарбо-нитрилы, находящие, кроме того, применение как реагенты для получения флуоресцирующих гекса-зоцикланов [8], фталоцианинов [9] и ряда других соединений и материалов.

К настоящему времени среди способов получения разнообразных производных хиноксалин-2-она сведения о синтезе о/тоо-дикарбонитрил-хиноксалинов в литературе отсутствуют.

Нами разработан трехстадийный метод синтеза 6,7-дициано-1,2-дигидрохиноксалин-2-онов 3 с широкими возможностями варьирования заместителей ^ и Яг. Он включает активированное Ы-нуклсофильное замещение брома в 4-бром-5-нитрофталонитриле (БНФН) 1, восстановление двухвалентным оловом нитрогруппы и циклизацию диамина 2 с этиловыми эфирами замещенных 2,4-диоксобутановых кислот.

2,3 а - RrH, R2=C6H40Me-p, б - RrPh, R2=C6H40Me-p, в - RrH, R2=3-Py, r-Ri=Ph, R2=C6H4Cl-p, д- R^iiiüto-С6Н1Ь R2=C6H40Me-p Схема 1 Scheme 1

-

дикарбонитрилхиноксалины 3 проявляют флуо-ресцесцентные свойства под действием УФ-излу-чения с длиной волны /. = 265 нм, при этом длина волны флуоресценции определяется свойствами заместителей ^ и Яг и изменяется в пределах 450600 нм. Показано, что наибольшее влияние на флуоресценцию синтезированных соединений оказывает природа заместителя Я2. Увеличение донорных свойств приводит к смещению излучения в более длинноволновую область спектра. При отсутствии заместителя Я] флуоресценция не наблюдается. Таким образом, комбинируя в гетероциклическом кольце заместители с различными донорно-акцепторными свойствами, можно добиться флуоресценции целевого соединения в заданной области спектра.

Для исследуемой реакции возможны два направления ее протекания с образованием изомерных форм А и Б. Причем эти структуры могут также находиться в двух таутомерных формах. Для доказательства строения синтезированных соединений были использованы спектральные методы. Для большинства соединений 3 (а-д) в спектрах 1Н ЯМР проявляется неэквивалентность разницы химических сдвигов протонов: для Rl=H 0.4-0.8 м.д., а для Я^Аг до 1.5 м.д. за счет экранирования протона 8-Н в Ы-Аг-!амсщснных соединениях, что косвенно свидетельствует о преимущественном образовании структуры Б. Исключение составляет соединение (37)-1 -циклогсксил-3-[2-(4-метоксифенил)-2-оксоэтилиден]-2-оксо-1,2,3,4-тетрагидрохиноксалин-6,7-дикарбонитрил 3 д, в котором разница в химических сдвигах протонов 5,8-Н составляет менее 0.1 м.д., что связано с отсутствием экранирующего влияния циклоали-фатического заместителя.

Схема 2 Scheme 2

В случае альтернативного варианта присоединения кетоэфира к замещенному диамину 2 с образованием хиноксалин-3-она А должны наблюдаться контакты между протонами заместителей Rj и R2 и протоном при двойной связи, однако в NOESY спектрах соединений 3 (г, д) соответствующие кросс-пики не наблюдаются. Кроме того, для синтезированных соединений не удалось однозначно определить таутомеры, так как не были зафиксированы кросс-пики самого слабопольного протона ни с одним из сближенных протонов ароматического фрагмента, что, вероятно, связано с отсутствием эффекта Оверхаузена для протона внутримолекулярной водородной связи. Поэтому форма Б наиболее вероятна для полученных 6,7-дициано-1,2-дигидрохиноксалин-2-онов 3.

Кроме того, соединения 3 могут находиться в двух таутомерных формах Б и В, подобные превращения для хиноксалиновых систем в растворе ДМСО описаны в работах [10 - 11]. В связи с этим были проведены исследования полученных соединений методом ИК-спектроскопии. Установлено, что в растворах ДМСО в течение 2 ч спектральные характеристики соединений 3 (а - г) остаются неизменными, а для соединения 3 д наблюдается усиление интенсивности полосы поглощения в области 1570 см"1 и 3490 см"1 и уменьшение полосы 1588 см"1 (карбонила с водородной связью), что, вероятно, связано с образованием таутомера В для этого соединения.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Все синтезированные соединения - кристаллические вещества, строение и индивидуальность которых подтверждены методами ЖХ, ИК и ЯМР Н спектроскопии. Идентификация полученных соединений представлена ниже.

Спектры ЯМР :Н регистрировали на приборе «Bruker DRX-500» для растворов в ДМСО-d6 при 30°С. В качестве эталона для отсчета химических сдвигов использовали сигналы остаточных

протонов растворителя в протонных спектрах (8Н 2.50 м.д.) или внутренний стандарт ТМС. ИК спектры регистрировали на приборе Регкт-Е1шег ЮС-1. Анализ веществ проводили в виде суспензии в вазелиновом масле между пластинами из КВг и в растворе ДМСО.

Исходный БНФН (1) синтезирован по методике [12], натриевые соли 1,3-дикарбонильных соединений 2 (а-в) по методике [13].

Общая методика синтеза соединений 3. Нагревали смесь 0.01М БНФН с 0.012М соответствующего амина, 0,012М триэтиламина в 50 мл спирта при температуре 60-78°С в течение 2 часов (контроль по т.с.х. до исчезновения пятна БНФН), затем охлаждали, приливали 50 мл воды, выпавший осадок отфильтровывали, промывали водой и спиртом. Полученный нитроамин восстанавливали 4-кратным мольным избытком двухлористого олова и соляной кислоты при температуре 50°С в течение 1-2 часа. Полученный диамин нагревали с

соответствующим кетоэфиром (полученным кон-

80°С), осадок отфильтровывали и перекристалли-зовывали из смеси ДМФАхпирт - 1:2.

За (.2)-3-(4-метоксифенацилиден)-5,6-ди-циано-1,2,3,4-тетрагидрохиноксалин-2-он. Выход - 78 %, Т.пл. > 300 °С. Спектр ^ ЯМР, 8, мд: 3.87 (с. ЗН, ОМе), 6.87 (с. 1Н, С=СН), 6.99 (д. 2Н, 1=8.5), 7.42 (с.1Н, 5-Н) 7.95 (д. 2Н, 1=8.5), 8.20 (с, 1Н, 8-Н), 12.33 (уш.с., 4-Ы-Н), 13.10 (е., 1-1Ч-Н). Найдено, %: С 66.12; Н 3.55; N 16.22; С19Н12К403. Вычислено, %: С 66.28; Н 3.51; N 16.27.

36 (£)-3-(4-метоксифенацилиден)-1-фенил-5,6-дициано-1,2,3,4-тетрагидрохи-ноксалин-2-он. Выход - 82 %, Т.пл. > 300°С. Спектр ^ ЯМР, 8, мд: 3.87 (с. ЗН, ОМе), 6.68 (с, 1Н, 8-Н), 6.97 (с. 1Н,

(т., 1=7.9, 1Н, РЬ), 7.68 (т.', 1=7.9, 2Н, РЬ), 8.01 (д. 2Н, 1=8.9), 8.40 (с, 1Н, 8-Н), 13.32 (е., 1-1Ч-Н). Найдено, %: С 71.22; Н 3.95; N 13.22; СгзН^Оз. Вычислено, %: С 71.42; Н 3.84; N 13.33.

Зв (2)-3-(3-пиридиноилметилен)-5,6-ди-циано-1,2,3,4-тетрагидрохиноксалин-2-он. Выход - 64 %, Т.пл. > 300 °С. Спектр ^ ЯМР, 8, мд: 6.92 (с. 1Н, С=СН), 7.48 (с. 1Н, 5-Н), 7.54 (д.д. 1Н, 1=7.4,1=4.6, Рг), 8.32 (д. 2Н, 1=7.4, Рг), 8.34 (с, 1Н, 8-Н), 8.74 (д. 1Н, 1=4.6, Ру), 9.12 (уш.с. 1Н, Ру), 12.52 (уш.с., 4-Ы-Н), 13.09 (е., 1-1Ч-Н). Найдено, %: С 64.53; Н 2.95; N 22.10; С17Н9К502. Вычислено, %: С 64.76; Н 2.88; N22.21.

Зг (£)-3-(4-хлорфенацилиден)-1-фенил-5,6-дициано-1,2,3,4-тетрагидрохино-ксалин-2-он. Выход - 76 %, Т.пл. > 300 °С. Спектр ^ ЯМР, 8, мд: 6.72 (с.1Н, 8-Н), 6.99 (с. 1Н, С=СН), 7.42 (д.

2Н, J=7.4, H-Ph), 7.57 (д. 2H, J=8.4, Н- С6Н4С1-р ), 7.67 (м., ЗН, H-Ph), 8.05 (д. 2Н, J=8.4, Н- С6Н4С1-р), 8.34 (с, 1Н, 8-Н), 8.48 (с 1Н, Н-5), 13.31 (е., 1-N-Н). Найдено, %: С 67.53; Н 3.15; N 13.02; C24H13C1N402. Вычислено, %: С 67.85; Н 3.08; N 13.19.

Зд ((^)-3-(4-метоксифенацилиден)-1-цикло-гексан-5,6-дициано-1,2,3,4-тетраги-дрохинокса-лин-2-он. Выход - 81 %, Т.пл. > 300°С. Спектр 1Я ЯМР, 8, мд: 1.26 (кв., 1Н, СН), 1.57 (кв., 2Н, СН2), 1.73 (уш.д. ЗН, СН2), 1.85 ( уш.д. 2Н, СН2), 2.47 (кв, 2Н, СН2), 4.49 (т, 1Н, СН2), 6.88 (с. 1Н, С=СН), 7.02 (д. 2Н, J=8.5, H-Ph), 7.96 (д. 2Н, J=8.5, Н- H-Ph), 8.25 (c.lH, 5-Н), 8.28 (с, 1Н, 8-Н), 13.26 (е., 1-N-H). Найдено, %: С 70.13; Н 5.55; N 13.22; C25H22N403. Вычислено, %: С 70.41; Н 5.20; N 13.14.

ЛИТЕРАТУРА

1. He W., Meyers M.R., Hanney B., Spada A.P., Bilder G., Galzcinski H., Amin D., Needle S., Page K., Jayyosi Z., Perrone M.H. // Bioorg. Med. Chem. Lett. 2003. V.13. P. 3097-3100.

2. Kim Y.B., Kim Y.H., Park J.K., Kim S.K. // Bioorg. Med. Chem. Lett. 2004. V. 14. P. 541-544.

3. Loriga M., Piras S., Paglietti G., Costi M-P., Venturelli A. // II Farmaco. 2003. V. 58. P. 51 - 61.

4. Justin T.K.R., Marappan V., Lin J.T., Chuen Ch-H., Tao Y.T. // Chem. Mater. 2005. V. 17. N 7. P. 1860-1866.

5. Dailey S., Feast J.W., Peace R.J., Peace R.J., Sage I.C., Till S., Wood E.L. // J. Mater. Chem. 2001. V. 11. N 7. P. 2238 - 2243.

6. O'Brien D., Weaver M.S., Lidzey D.G., Bradley D.G. // Appl. Phys. Lett. 1996. V. 69. N 7. P. 881-883.

7. Боздырева K.C., Смирнова И.В., Масливец A.H. // ЖОрХ. 2005. Т. 41. №7. С. 1101-1108;

Bozdyreva K.S., Smirnova I.V. Maslivets A.N. //_Russ. J. Org. Chem. 2005. V. 41. N 7. P. 1081 - 1088.

8. Abramov I.G., Smirnov A.V., Ivanovsky S.A., Abramova M.B., Plakhtinskii V.V. // Heterocycles. 2001. V. 55. N 6. P. 1161-1163.

9. Шапошников Г.П., Майзлиш B.E., Кулинич В.П. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2005. Т. 48. Вып. 7. С. 22-25;

Shaposhnikov G.P., Maiyzlish V.E., Kulinich V.P. // Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2005. T. 48. N 7. P. 22-25 (in Russian).

10. Armand J., Armand Y., Boulares L. // J. Het. Chem.1985. V. 22. P. 1519 - 1525.

11. Xia M., Wu B., Xiang G-F. // Synth. Commun. 2008. V. 38. P. 1268- 1278.

12. Ивановский C.A., Дорогов M.B., Абрамов И.Г., Смирнов A.B. Патент РФ № 2167855. 2001; Ivanovskiy S.A., Dorogov M.V., Abramov I.G., Smirnov A.V. Patent RF. N 2167855. 2001 (in Russian).

13. Maurin C., Bailly F., Cotelle Ph. // Tetrahedron. 2004. V. 60. P. 6479-6486.

Кафедра общей и физической химии

541.8:(546.284-31 + 54-145.17)

Д.П. Зарубин

РАСТВОРИМОСТЬ АМОРФНОГО КРЕМНЕЗЕМА Н КОЭФФИЦИЕНТЫ АКТИВНОСТИ КРЕМНИЕВОЙ КИСЛОТЫ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ ХЛОРИДА НАТРИЯ

(Московский государственный университет технологий и управления) е-уаИ: [email protected]

Определена растворимость аморфного осажденного кремнезема в водных растворах МаС1. Проведен анализ зависимости растворимости кремнезема от рНраствора. Обсуждается соответствие полученных результатов уравнению Сеченова и литературным данным.

Ключевые слова: кремнезем, растворимость, уравнение Сеченова, высаливание, коэффициенты активности

В работах Маршалла и др. [1, 2] было показано, что растворимость 5" осажденного кремнезема в нейтральных водных растворах многих электролитов и некоторых неэлектролитов может быть описана полуэмпирическим уравнением Сеченова

^(ЗД = Ос, (1)

где 50 - растворимость в чистой воде, с - концентрация высаливающего вещества, И - коэффициент высаливания, специфический для данного высаливающего вещества. Если пренебречь небольшой концентрацией дикремниевой кислоты 8120(0Н)6, константа образования которой из 81(ОН)4 в обычных условиях мала [3], то отноше-