Реакции 2-ариламинометилимидазолинов с оксалилхлоридом и метилбромацетатом

Размещено на http://www.Allbest.ru/

НАН Азербайджанской Республики

Бакинский государственный университет

Института химии присадок

Кафедра органической химии

Реакции 2-ариламинометилимидазолинов с оксалилхлоридом и метилбромацетатом

Магеррамов Абель Мамедали оглы, академик

Аллахвердиев Мирза Алекбер оглы, профессор

Аллахяров Эльбрус Камал оглы, соискатель

Теоретическая часть

Как известно, производные имидазолины являются лекарственными препаратами. Например, галазолин, нафтизин, фентоламин и др. Они также являются фунгицидами, ускорителями вулканизации, катионными ПАВ для масло- и грязеотталкивающей обработки тканей и волокон.

Учитывая вышеизложенное, представляет интерес попытаться вовлечь 2-ариламинометилимидазолины (1) в реакции с бис-электрофилами так, чтобы два нуклеофильных центра имидазолина (1) взаимодействовали с электрофильными центрами одной молекулы бис-электрофила с формированием нового циклического фрагмента.

Для построения конденсированных трициклических систем ранее активно использовались реакции 2-аминоалкилбензимидазолов с одно- и двухатомными электрофилами [2, 3, 7]. Ациклические амидины б- и в- аминокислот применялись в качестве 1,4- и 1,5-бинуклеофилов в синтезе 5-7-членных азотосодержащих гетероциклов [4-6].

Оказалось, что 2-ариламинометилимидазолины (1) уже при -30⁰С в присутствии избытка Et₃N гладко реагирует с оксалилхлоридом с образованием гексагидро-5,6-диоксоимидазо [1, 2-e] пиразинов (2).

Так как, атомы азота имидазолинового цикла значительно нуклеофильны, чем атом азота ариламиногруппы, по-видимому, первоначально происходит ацилирование по азоту цикла с образованием интермедиатов монохлорангидридного характера, которые далее циклизуются в присутствии основания в конечные продукты (2).

В ИК-спектрах соединений (2) имеются по две интенсивных полос поглощения н_С=O 1710 и 1665 см^-1 и мене интенсивная полоса поглощения 1645 см^-1, которую можно отнести к н_С=N связи. Вместе с тем, неожиданно в ИК-спектрах (2) присутствует заметно различимая полоса поглощения в области 3300-3350 см^-1, которая может быть обусловлена наличием высоко-ассоциированной N-H связей. Это может быть связано с тем, что нами полученные бициклы (2) находятся в таутомерном равновесии с 2-енимида-золидиновыми таутомерами (3), в структурах которых присутствует N-H связь.

Косвенно в пользу этого предположения свидетельствует и характер ПМР-спектров полученных соединений: как при съемке на частоте 60 МГц, так и при съемке на 250 Мгц в спектрах соединений (2) не наблюдается ни узкого синглета протонов б-метиленовой (по отношению к С₂-атому имидазолинового цикла) группы, ни двух четких отдельных сигналов, которые должны были бы зафиксироваться в том случае, если бы эти протоны оказались неэквивалентными. Вместе этого наблюдается уширенный мультиплет-ный сигнал в характерной для б-метиленовой группы области 4.05-4.32 м.д. На наш взгляд объяснением этого факта могло бы являться таутомерное равновесие типа со скоростью взаимопревращения таутомеров, соизмеримой со временем релаксации метиленовых и винильных протонов при С₈ в шестичленных циклах 2 и 3.

Брутто-структура (2б) надежно подтверждается данными масс-спектра электронного удара:

243 [M] ⁺ (42), 215 [M?CO] ⁺ (15), 187 [M?2CO] ⁺ (2),

186 [M?2CO?H] ⁺, 133 [ArNCO] ⁺ (13), 120 [ArNH=CH₂] ⁺ (26),

119 [ArN=CH₂] ⁺ (100), 106 [ArNH] ⁺ (78), 91 [Ar] ⁺ (34),

57 [CH₂ =N=C=O]⁺ (7)

Как видно из приведенных данных, в масс-спектре (2б) присутствуют пики арилкатиона и ариламинокатиона, причем последний явно образуется за счет миграции водорода с CH₂-группы на атом азота. Весьма характерным направлением фрагментации молекулярного иона обсуждаемой структуры является выброс ион-радикала изоцианата [ArNCO]⁺. Альтернативный и наиболее распространенный путь распада [M]⁺- выброс ион-радикала N-арилметиленимина [ArN=CH₂] ⁺ (90-100%).

Интересно было использовать для циклизации 2-ариламинометилими-дазолинов (1) бис-электрофилы несимметричного строения. Простейшими представителями такого рода бис-электрофилов являются эфиры 2-галоид-карбоновых кислот, имеющие электрофильные центры как ацилирующего, так и алкилирующего характера.

Как и следовало ожидать, взаимодействие (1а) с таким несимметричным бис-электрофилом как метилбромацетат, протекает более сложно, чем реакция с симметричным дихлорангидридом?оксалилхлоридом.

С небольшим выходом выделен продукт, соответствующий по составу бициклам (4) и (5). На основании анализа характера фрагментации в масс-спектре электронного удара ему была приписана структура (4). Изомерная структура (5) исключается, поскольку при его диссоциативной ионизации не может образоваться ион с m/z 119 состава [Ph-N=C=O]⁺, который наблюдает-ся в масс-спектре полученного соединения:

215 [M] ⁺ (62), 187 [M-CO] ⁺ (13), 186 [M-C₂H₄-H] ⁺ (14), 119 [ArNCO] ⁺

(4),

106 [ArNH=CH₂] ⁺ (13), 105 [ArN=CH₂] ⁺ (100), 104 [ArN=C=O] ⁺ (16),

96 [M-ArNCO] ⁺ (15), 77 [Ar] (23), 56 [CH₂N=C=O] (30).

В масс-спектре полученного продукта (4) кроме интенсивного иона [M⁺-HBr] c m/z 215 присутствуют также практически все основные осколочные ионы, ожидаемые для диссоциативной ионизации этого соединения.

В ИК-спектре (4) присутствует слабое поглощение в области 2400-2800 см^-1, обусловленное н_NH⁺. Положение полосы поглощения нС = N1610 см^-1 характерно для N¹-неацилированных имидазолинов [1].

В ПМР-спектре соли (4) в отличие от спектров соединений (2) наблюдаются достаточно узкие синглеты имидазолинового цикла, а также попарно эквивалентных геминальных протонов при C₅ и C₈ бициклической системы, что связано с отсутствием заметных таутомерных превращений в этой структуре. имидозалин лекарственный поверхностный активный

Исходя из строения конечного продукта (4), первой стадией его образования, вероятно, является алкилирование имидазолина (1а) метилбромацетатом с образованием интермедиата (6), в котором далее протекает внутри-молекулярная реакция аминолиза сложного эфира с вытеснением спирта и циклизацией, то есть реализуется направление А. Потенциально конечный продукт мог бы образоваться путем внутримолекулярного алкилирования имидазолинового фрагмента в интермедиате (8) (направление Б-Б^/). Однако эта последовательность стадий представляется весьма маловероятной. Вместе с тем, мы не можем категорически отвергнуть и возможность первоначального ацилирования метилбромацетатом имидазолинового цикла с образованием интермедиата (7), однако ни этот полупродукт, ни ожидаемый продукт его циклизации (5) (направление Б-Б^//) выделены не были.

Ниже приведена таблица отражающая результаты проведенных нами физико-химического и элементного анализа соединений 2 (а, б) и 4.

Таблица 1

Выходы и некоторые физико-химические константы синтези-рованных соединений 2(а, б) и 4

Экспериментальная часть

ИК спектры синтезированных соединений записывались на спектрометре «Specord-75 IR» в виде тонких пленок в вазелиновом масле в таблетках с KBr. Спектры ЯМР ¹H записывались на спектрометре «Bruker 300».

Масс-спектры электронного удара и химической ионизации записывались на хроматомасс-спетрометре Hitachi M 90B, оборудованной системой прямого ввода с энергией ионизирующих электронов 70 эВ, эмиссией катода 100 МКА, температурой ионизационной коробки 140⁰С.

7-Арил-2,3,5,6,7,8-гексагидро-5,6-диоксоимидазо [1,2-a] пиразины (2) (Общая методика)

К раствору 0,01М оксалилхлорида в 25 мл ТГФ при -20ч30⁰С прибавляли раствор 0,008 М (1а, б) и 6 мл (0,043 М) Et₃N в 35 мл ТГФ, перемешивали 1час при -20⁰С, затем температуру доводили до 20⁰С и перемешивали еще 1 час. Выпавшую смесь отфильтровывали, промывали водой и метанолом, нерастворившийся продукт переохлаждали метанолом из ДМФА, сушили в вакууме и получали (2).

Гидробромид 7-фенил-2,3,5,6,7,8-гексагидро-6-оксоимидазо [1,2-a] пиразина (4)

Смесь 3,1 г (0,0177 М) (1а) и 3,3 г (0,0216) метилбромацетата в 40 мл метанола перемешивали 8 часов при 20⁰С, кипятили 8 часов, выдерживали 2 суток при 0ч5⁰С. Выпавшие кристаллы отфильтровывали, тщательно измельчали, примеси экстрагировали 50 мл кипящего этанола, сушили в вакууме и получали соль (4).

Резюме

В работе были изучены реакции 2-ариламинометилимидазолинов, обладающие двумя нуклеофильными центрами, с электрофильными реагентами оксалилхлорид и метилбромацетат.

1. Установлено, что 2-ариламинометилимидазолины реагируют с оксалилхлоридом с образованием гексагидро-5,6-диоксоимидазо[1,2-e] пиразинов.

2. Реакция 2-ариламинометилимидазолина с метилбромацетатом приводит к образованию гидробромид 7-фенил-2,3,5,6,7,8-гексагидро 6-оксо-имидазо [1,2-a] пиразина.

Строения полученных продуктов были подтверждены методами физико-химического анализа.

Литература

1. П.А. Петров, В.В. Круть, Г.А. Тембер, Н.Т. Герасимова. Инфракрасные спектры ?²-имидазолинов и их гидрохлоридов.// Журнал приключения спектроскопии.-1979-Т.30.-С.850-857.

2. B.S. Reddy, R.B. Reddy, G.V.P.C. Mouli, J.D. Reddy. Synthesis of new 1-aryl-2n-benzimidazolo- [2,1-e] imidazoles. // J. Indian Chem. Soc.-1988.-Vol.65.-5,853-854.

3. Benzimidazoles and congeneric tricyclic compounds. Part 2. // Ed. Preston P.H., N.-Y.: Interescience.-1980.

4. Keir W.F., Maclennan A.N., Wood H.C.B. Ethyl amidinoacetates in the synthesis pyrazines.// J. Chem. Soc. Perkin Trans.Part 2-1978.-№9.-P.1002-1006.

5. Mendelberg M., Uber 2-aminosaure-amidine. // Chem.Ber.-1960.-B.93-№10-s. 2230-2238].

6. Shaw E. Wooley D.W. A new and conwenient synthesis of 4-amino-5-imidazol-conboxamide.// J. Biol.Chem.-1949.-Vol.181.-№1.-P.89-93.

7. Whitney J.G., Antiinlammatory and / or analgenic imidazoimidazoles: US Pat, №447845. (C.A., 1985, Vol.102, 78883).

Размещено на Allbest.ru