Синтез новой 1,2,4-триазольной системы на основе 2-хлор-3 н-индол-3-она Текст научной статьи по специальности «Химические науки»
Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Гуревич П.А., Босяков В.И., Фанюк Н.А., Струнин Б.П., Каратаева Ф.Х.
Взаимодействием 2-хлор-3Н-индол-3-она с гидразингидратом получен 2-гидразинил-3Н-индол-3-он, который реагирует с уксусной кислотой (уксусным ангидридом) с образованием 1-(3-оксо-3Н-индол-2-ил)семикарбазида, циклизующегося под действием хлорокиси фосфора в 3-метил-9H-[1,2,4] триазоло [4,3-a]индол-9-он.
Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Гуревич П.А., Босяков В.И., Фанюк Н.А., Струнин Б.П., Каратаева Ф.Х.
The interaction of 2-chloro-3H-indole-3-one with hydrazine hydrate gives us a result of 2-hydrazino-3H-indol-3-one which reacts with acetic acid (acetic anhydride) to give 1 (3-oxo-3H-indol-2 -yl) semicarbazide, which cyclized under the action of phosphorus oxychloride in 3-methyl-9H-[1,2,4] triazolo [4,3-a]indol-9-one.
Текст научной работы на тему «Синтез новой 1,2,4-триазольной системы на основе 2-хлор-3 н-индол-3-она»
ПРИКЛАДНАЯ ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
П. А. Гуревич, В. И. Босяков, Н. А. Фанюк, Б. П. Струнин, Ф. Х. Каратаева
СИНТЕЗ НОВОЙ 1,2,4-ТРИАЗОЛЬНОЙ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ 2-ХЛОР-3Н-ИНДОЛ-3-ОНА
Ключевые слова: 2-хлор-3Н-индол-3-он, триазолы, аннелирование, гидразинозамещённыегетероциклы, спектр ЯМР, химический сдвиг.
Взаимодействием 2-хлор-3Н-индол-3-она с гидразингидратом получен 2-гидразинил-3Н-индол-3-он, который реагирует с уксусной кислотой (уксусным ангидридом) с образованием 1-(3-оксо-3Н-индол-2-ил)семикарбазида, циклизующегося под действием хлорокиси фосфора в 3-метил-9Н-[1,2,4]триазоло[4,3-а]индол-9-он.
Keywords: 2-chloro-3H-indole-3-one, triazoles, annulation, hydrazine-substituted heterocycles, NMR, chemical shift.
The interaction of 2-chloro-3H-indole-3-one with hydrazine hydrate gives us a result of 2-hydrazino-3H-indol-3-one which reacts with acetic acid (acetic anhydride) to give 1 - (3-oxo-3H-indol-2 -yl) semicarbazide, which cyclized under the action of phosphorus oxychloride in 3-methyl-9H-[1,2,4] triazolo [4,3-a]indol-9-one.
Ранее нами показано, что 2-хлор-3Н-индол-3-он является удобным синтоном для получения различного типа гетероциклических соединений [1-4].
Согласно литературным данным, 1,2,4-триазольные системы составляют основу ряда биологически активных соединений [5]. Основными субстратами в аннелировании подобных систем являются 2-гидразинозамещённые гетероциклы. Имеющиеся в литературе данные по аннелированию 1,2,4-триазольных систем на основе 2-гидразинозамещённых гетероциклов разноплановы по характеру.
В одном случае успешное протекание циклизации зависит от природы и местоположения заместителей [6]; в другом - от циклизующего реагента [7]. Иногда необходимо кипячение промежуточно образующихся гидразидов в высококипящих растворителях с хлорокисью фосфора или полифосфорной кислотой [8].
CH3COOH; (CH3CO)2O; Py| 2
2-Гидразино-3Н-индол-3-он (2), необходимый для синтеза целевого соединения (4) - 1,2,4-триазоло[1,2а]индолин-3-она, получают взаимодействием 2-хлор-3Н-индол-3-она (1) с гидразингидратом в кипящем растворе этилацетата. Соединение (2) легко реагирует с уксусной кислотой или уксусным ангидридом в присутствии пиридина с образованием К-ацетил-№-(2-3Н-индол-3-он-ил) гидрази-
Структура гидразина (3) подтверждена данными ИК- и ЯМР ^-спектроскопии и результатами элементного анализа. В ИК-спектре имеются полосы валентных колебаний КИ-групп - 3085, 3170, 3290 см-1 (характеризуют КИ-группу, связанную внутримолекулярной водородной связью), полосы колебаний С=О групп (1720 см-1, относящейся к карбонильной группе индольного цикла, связанной внутримолекулярной водородной связью; 1670 см-1, характеризующей С=О группу ацильного фрагмента), а также полосой при 1585 см-1, свидетельствующей о наличии группы С=К.
Спектр ЯМР 1Н (ё6-ДМСО, ГМДС), кроме двух двойных дублетов от четырёх протонов ароматической части 3Н-индольного кольца при 7.2-7.8 м.д., характеризуется синглетом от трёх протонов ацильной группы при 2.35 м.д. и двумя уширенными синглетами КИ-фрагментов при 9.7 м.д. (КИ-К) и 10.5 м.д. (КИ-С(О)-).
Превращение ацетилпроизводного (3) в соответствующий 3-метил-1,2,4-триазоло[1,2а]индолин-3-он (4) реализуется под действием РОС13 в кипящем диоксане.
Исчезновение в ИК-спектре соединения (4) полос поглощения валентных колебаний групп КИ при 3085-3290 см-1 и связанной внутримолекулярной водородной связью карбонильной группы при 1720 см-1, свидетельствует об образовании конденсированного 1,2,4-триазольного цикла. Это согласуется с наличием в спектре ЯМР 1Н этого соединения синглета протонов метильной группы при 1.85 м.д., отсутствием резонансного синглета ацильной группы в области 2.35 м.д. и, наконец, исчезновением уширенных синглетов КИ-фрагментов.
Таблица 1 - Физико-химические и спектральные характеристики синтезированныхсоединений
№ Выход, Т. Спектр ЯМР 1Н (СДС13, ИК-спектр Найдено/вычислено, % Формула
Соединения % пл., 0С ТМС, ё6_ДМСО, ГМДС), о, м.д. (КВг), V, см-1 С Н N
2 70 7.1-7.2 (2Н,д.д. Н-5+Н-6); 7.5-7.7 (2Н,д.д., Н-4+Н-7); 9.0 (1Н, уш.с., Ж); 11.2 (2Н, уш.с., КИ2 ) - 59.36/ 59.63 4.11/ 4.32 26.28/ 26.09 С8Н7 ^О
3 206- 2.35 (3Н, с, СН3); 7.2- 1585 (С=Щ 59.43/ 4.68/ 20.62/ С10Й^3О2
а 62 208 7.3 (2Н,д.д. Н-5+Н-6); 1670 (С=0); 59.11 4.43 20.39
б 51 7.6-7.8 (2Н,д.д., Н-4+Н-7); 9.7 (1Н, уш.с., Ж); 10.5 (1Н, уш.с., Ж ) 1720 (С=0); 3985; 3170; 3290
4 102- 1.83 (3Н, с, СН3); 7.1- 1580 (С=Щ 64.52/ 6.02/ 22.51/ СюНу^О
а 32 104 7.25 (2Н,д.д. Н-5+Н-6); 1685 (С=0). 64.86 5.83 22.75
б 54 7.5-7.75 (2Н,д.д., Н-4+Н-7).
Из литературы известно, что конденсированные системы, содержащие триазольное кольцо, в кислой среде в жёстких условиях подвергаются перегруппировке Димрота [5] с образованием [2,1-в]триазолопроизводных. В ряде случаев продукты этой перегруппировки получаются наряду с основным аннелированным соединением. В связи с этим изучено поведение 3-метил-1,2,4-
триазоло[1,2а]индолин-3-она (4) по отношению к органическим кислотам в присутствии И2804 с целью выяснения во возможности протекания перегруппировки Димрота. Проведённые эксперименты свидетельствую, что длительное кипячение соединения (4) в СБ3С00И или ИС00И в присутствии 0.2 мл И2804 не приводят к ожидаемым результатам.
Поскольку нельзя исключить, что перегруппировка [1,2а] ^ [2,1в] происходит в момент образования соединения 4 в кислой среде, для выяснения структуры конечного продукта в качестве аннели-рующего реагента был использован триэтиловый эфир ортоуксусной кислоты, в котором перегруппировка с образованием [2,1в] невозможна. Эксперимент свидетельствует, что взаимодействие соединения 2 с ортоэфиром протекает гладко и приводит к продукту 4, а не к структуре 5, о чём свидетельствуют идентичность спектральных данных продукта этой реакции и соединения 4 и отсутствие депрессии температуры плавления смешанной пробы полученного продукта и соединения 4.
Спектры ЯМР 1Н записаны на многофункциональном импульсном спектрометре ЯМР с Фурье-преобразованием «Шку-300» фирмы «VarianAssociatesInc» (США) с рабочей частотой 299.94 МГц на ядре 1Н. При записи спектров использовались 10° - 15° импульсы и задержки между сканами 2 с. Ширина спектра до 15 м.д., число накоплений от 16 до 150 в зависимости от растворимости объекта.
Стабилизация магнитного поля осуществлялась по сигналам дейтерия растворителя.
Образцы представляли собой растворы с концентрацией 3 - 5 мас%. Отсчет химических сдвигов производили от линий резонанса эталонных жидкостей, растворенных в образцах (внутренний стандарт).
Контроль за ходом реакции и индивидуальностью синтезированных соединений осуществляли методом ТСХ на пластинках БПиМ UV-254 в системе растворителей бензол-этанол (1:3), проявитель 2 г КМп04 + 3 мл И2804 + 97 мл Н2О, а также в системе ацетон-хлороформ (3:1), проявитель - раствор, приготовленный из 2 г СоС12'6И2О, 2 г К2Сг207, 15 мл ледяной СН3СООН и 100 мл Н2О.
Смесь 3.31 г (0.02 моль) 2-хлор-3Н-индол-3-она (1), 0.1 г. гидразингидрата (0.05 моль) и 5 мл пиридина в 50 мл этилацетата кипятят 3 часа. Растворитель удаляют при пониженном давлении и затем добавляют к остатку 30 мл этилового эфира. Выпавший осадок отфильтровывают. Фильтрат упаривают и получают 2.25 г. (70 %) соединения 2 в виде жёлтого масла. ^ацетил-№-(2-3Н-индол-3-он-ил) гидразин (3).
а) Раствор 1.61 г. (0.01 моль) соединения 2 в 15 мл уксусной кислоты кипятят 4 часа, кислоту упаривают при пониженном давлении, остаток промывают водой и сушат на воздухе. Перекристалли-зовывают из метанола и получают 1,26 г. (62 %) соединения 3 (Таблица).
б) Смесь 1.61.г. (0.01 моль) соединения 2 и 1.02 г. (0.01 моль) уксусного ангидрида в 10 мл сухого пиридина выдерживают 6 часов при комнатной температуре. Выпавшие кристаллы отфильтровывают и сушат на воздухе. Перекристаллизовывают из метанола и получают 1,04 г. (51 %) соединения 3 (табл. 1).
3-метил-1,2,4-триазоло [ 1,2а]индолин-3-он (4)
а) К раствору 2.03 г. (0.01 моль) соединения 3 в 70 мл абсолютного диоксана добавляют 40 мл свежеперегнанной РОС13, кипятят 4 часа, охлаждают до комнатной температуры, осторожно выливают на лёд и оставляют на ночь. Выпавшие кристаллы отфильтровывают и перекристаллизовывают из гек-сана. Получают 0.59 г. (32 %) соединение 4 (табл. 1).
б) Кипятят 1.61 г. (0.01 моль) соединения 2 в 30 мл триэтилового эфира ортоуксусной кислоты 72 часа. Избыток эфира удаляют при пониженном давлении. Остаток перекристаллизовывают из 2-пропанола и получают 1.0 г. (54 %) соединения 4 (табл.1).
2. П.А. Гуревич, А.С. Петровский, О.М. Лаврова, М.Ф. Писцов Вестник Казанского технол. ун-та, 11, 125 (2011).
3. П.А. Гуревич, Л.Ф. Саттарова, В.И. Босяков, В.А. Си-дельникова, Ф.Х. Каратаева,Вестник Казан.технол. унта, 16, 26 (2012).
4.П.А.Гуревич, В.К. Османов,Л.Ф. Саттарова,А.С. Петровский, Тезисы III Международной конференции по Химии гетероциклических соед. памяти профессора А.Н. Коста(Москва, МГУ,
5. Э.М. Гизатуллина, В.Т. Карцев, Химия гетероцикл. соед., 1587 (1993).
6. K.Shirakawa, Т.РкаттЯос.Тарап, 79,1487 (1959).
7. ОуИа^, А. Ме88шег, 1. Иегегосус1, 15, 463 (1978).
8. В.И. Валеева, В.А. Мамедов, Л.А. Антохина, Химия гетероцикл. Соед.,406 (1995).
9. К.В. Вацуро, Г.Л. Мищенко, Именные реакции в органической химии. Химия. Москва. 1976. С. 180.
1. Л.Ф. Саттарова, А.С. Петровский, В.К. Османов, Ф.Х. Каратаева, П.А. Гуревич, Вестник Казанского технол. ун-та,10, 96 (2010).
© П. А. Гуревич - д-р хим. наук, проф. каф. органической химии КНИТУ, petr_gurevich@mai1.ru; В. И. Босяков - аспирант каф. органической химии КНИТУ; Н. А. Фанюк - аспирант каф. органической химии КНИТУ; Б. П. Струнин - д-р тех. наук, проф. каф. ОПП КНИТУ; Ф. Х. Каратаева - д-р хим. наук, проф. К(П)ФУ.