ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2015, том 463, № 2, с. 172-174
ХИМИЯ
УДК 547.655.1;547.233.2
БИСАМИНОМЕТИЛИРОВАНИЕ ДИГИДРОКСИНАФТАЛИНОВ © 2015 г. Член-корреспондент РАН Э. Е. Нифантьев, П. В. Слитиков, Е. Н. Расадкина
Поступило 06.02.2015 г.
Впервые предложен удобный в препаративном отношении метод бисаминометилирования дигидрок-синафталинов с использованием гетероциклических аминов. Исследованы строение и физико-химические свойства синтезированных систем. Методами спектроскопии ИК и ЯМР 1Н подтвержден факт наличия сильных внутримолекулярных водородных связей у производных 2,7-дигидроксинафталина.
Б01: 10.7868/80869565215200128
Разработка удобных и доступных методов синтеза гетерофункционализированных ароматических производных всегда являлась весьма актуальной задачей. Сочетание в одной молекуле различных по активности фрагментов значительно расширяет круг их применения. Такие соединения перспективны для использования в синтезе лекарственных препаратов, средств увеличения роста и защиты растений, в качестве лигандов при создании селективных металло-комплексных катализаторов и т.п. Перспективными объектами для изучения являются дигидроксинаф-талины, которые в силу своей активности могут подвергаться не только реакциям по гидроксогруппам, например фосфорилированию [1—4], но и участвовать в реакциях по ароматическому остову, важнейшими из которых являются реакции создания новых С—С-связей. В качестве последних наиболее интересными являются процессы аминометилирования, которые позволяют вводить в молекулу один или несколько азотсодержащих заместителей.
В качестве исходных соединений нами были выбраны два дигидроксинафталина, первый из которых имеет две гидроксогруппы в одном ароматическом кольце (1,3-дигидроксинафталин, I), а второй — в различных кольцах (2,7-дигидроксинаф-талин, П). В настоящее время в литературе отсутствуют сведения о моно- и бисаминометилировании 1,3-ди-гидроксинафталина (I). О монометилировании 2,7-ди-гидроксинафталина (II) имеется одна работа [5], тогда как его бисаминометилирование по положениям 1 и 8 представлено только несколькими работами [6, 7], в которых исходными соединениями являлись хлорами-ны сложного строения. Тем не менее бисаминометили-рованные производные могут являться чрезвычайно перспективными объектами для дальнейшего создания биологически активных соединений [8, 9].
В качестве аминной компоненты для реакций с 1,3- и 2,7-дигидроксинафталинами (I, II) нами были использованы амины циклической природы: пиперидин (III) и морфолин (IV). Методика синтеза была аналогична представленной в работе [5].
ОН
I
или
ОН
НО
Н
+ 2 С=О + 2НК X
Н ^-/
III, IV
СН3ОН ч -2Н2О '
ОН
II
ОН
X = СН2 (III, V, VII); О (IV, VI, VIII)
Н2С
I
СН2
I 2 VII, VIII
N
X X
Московский педагогический государственный университет Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
БИСАМИНОМЕТИЛИРОВАНИЕ ДИГИДРОКСИНАФТАЛИНОВ
173
Следует отметить, что 1,3-дигидроксинафта-лин не подвергается моноаминометилированию. При любых соотношениях дигидрокси-нафта-лин:формальдегид:амин происходит образование бисаминометилированных производных (V, VI). Очевидно, что это связано с большой реакционной способностью водородных атомов в ароматическом кольце, содержащем две OH-группы.
По сравнению с монометилированными аналогами 2,7-дигидроксинафталина [5] его бисами-нометилированные производные (VII, VIII) не имели температур плавления, разлагаясь выше 240°C, а также обладали крайне низкой растворимостью в органических растворителях (диоксан, ацетонитрил, хлороформ).
Строение и индивидуальность всех синтезированных соединений (V—VIII) были доказаны методами спектроскопии ИК, ЯМР 1H и 13C, а также путем определения молекулярной массы методом MALDI-TOF. При записи спектров ЯМР 1H производных VII и VIII на основе 2,7-дигидрокси-нафталина при 20°C (d-DMSO), как и в случае с его монозамещенными аналогами [5], имело место уширение сигналов от протонов гетероциклического фрагмента, связанное с наличием внутримолекулярных водородных связей N—H—O. При нагревании образца до 80°C (d-DMSO) в спектре ЯМР 1H появлялся узкий сигнал от указанных протонов вследствие разрыва такой водородной связи. Между тем у производных V и VI на основе 1,3-дигидроксинафталина при записи спектров ЯМР 1H даже при 20°C (d-DMSO) заметного уширения сигналов протонов гетероциклических фрагментов не наблюдали. Методом ИК-спектроскопии было показано, что для производных V и VI в спектре имеет место поглощение в области 3620—3740 см-1, что говорит об образовании слабой межмолекулярной водородной связи, не влияющей на вид спектра ЯМР 1H. В случае производных VII и VIII имеет место широкая полоса поглощения в области 3100-2900 см-1, отвечающая наличию сильной внутримолекулярной водородной связи, и широкая полоса средней интенсивности 3287-3255 см-1, отвечающая колебаниям N—H [10]. Последний факт говорит о переходе протона от группы OH на атом азота гетероциклического фрагмента.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Спектры ЯМР 1H (на частоте 400 МГц) и 13C (на частоте 100.5 МГц) получены на приборе Jeol ECX-400, химические сдвиги (5, м.д.) приведены относительно ТМС. Константы спин-спинового взаимодействия (J) даны в герцах. ИК-спектры фиксировали на ИК-фурье-спектрометре NEXUS фирмы "Nicolet" с использованием метода
НПВО в интервале 4000—550 см-1. Масс-спек-тральные исследования выполнены на приборе Bruker Ultra Flex с времяпролетным детектором (TOF) методом матрично-активированной лазерной десорбции и ионизации (MALDI), X 337 нм, с использованием в качестве матрицы тригидрок-сиантрацена.
Бисаминометилирование 1,3- и 2,7-дигидроксинафталинов (общая методика)
К раствору 2 ммоль амина (III, IV) в 2 мл метанола добавляли рассчитанное (на 2 ммоль формальдегида) количество 32%-го формалина и перемешивали 20 мин при комнатной температуре. Затем в реакционную массу вводили 1 ммоль 1,3-(I) или 2,7-дигидроксинафталина (II), растворенного в 3 мл метанола. Через 1 сут выпавший осадок отфильтровывали, промывали 2 раза метанолом и сушили в вакууме (1 ч, 60°C, 1 мм рт. ст.).
2,4-Бис(пиперидинометил)нафталин-1,3-диол (V). Выход 92%. Т. пл. > 240°С.
Спектр ЯМР 1H (d-DMSO, 80°C): 1.46 д (4H, CH2, 3/HH 5.1), 1.56 м (8H, CH2), 2.52 т (8H, CH2-N, 3/hh 5.1; 5.5), 3.80 с (2H, CH2-C2), 3.96 с (2H, CH2-C4), 4.06 уш с (2H, OH), 7.13 дд (1H, CH7, 3/HH 7.4; 7.8), 7.31 дд (1H, CH6, 3JHH 7.4; 8.6), 7.69 д (1H, CH5, 3JHH 8.7), 7.99 д (1H, CH8, 3JHH 7.8).
Спектр ЯМР 13C (d-DMSO): 24.2 (CH2), 25.0 (CH2), 54.0 (CH2-N), 55.4 (CH2-C2), 56.5 (CH2-C4), 102.1 (C2), 106.1 (C4), 120.2 (C5H), 121.3 (C8H), 121.9 (C9), 122.7 (C7H), 126.6 (C6H), 132.7 (C10), 154.4 (C2O), 155.9 (C4O).
Найдено: M (MALDI) 354.49.
Вычислено: M 355 г/моль.
2,4-Бис(морфолинометил)нафталин-1,3-диол (VI).
Выход 95%. Т. пл. > 240°C.
Спектр ИК (см-1): 3740, 3730, 2981 (Ar), 2965 (Ar), 2829 (CH2-Ar), 2555, 1629 (CAr-CAr), 1581, 1515, 1454 (CAr-CAr), 1431, 1386 (OH), 1341, 1328, 1302, 1269, 1240, 1207 (C-N), 1120 (C-N), 1105 (C-O), 992 (O-H), 862 (CAr-H), 801, 762 (CAr-H), 652.
Спектр ЯМР 1H (d-DMSO, 80°C): 2.51 дд (8H, CH2-N, 3/hh 4.6), 3.61 дд (8H, CH2-O, 3/HH 4.6), 3.88 с (2H, CH2-C2), 3.97 с (2H, CH2-C4), 4.28 уш с (2H, OH), 7.16 дд (1H, CH7, 3JHH 7.4; 7.9), 7.34 дд (1H, CH6, 3JHH 7.4; 8.7), 7.77 д (1H, CH5, 3JHH 8.7), 8.00 д (1H, CH8, 3JHH 8.0).
Спектр ЯМР 13C (d-DMSO): 52.9, 53.1 (CH2-N), 54.8, 55.5 (CH2-O), 66.6 (CH2-C24), 102.6 (C2), 105.7 (C4), 120.1 (C5H), 121.6 (C9), 122.0
174
НИФАНТЬЕВ и др.
(C8H), 122.7 (C7H), 126.9 (C6H), 132.9 (C10), 153.8 (C3'6H), 128.8 (C45H), 128.9 (C9), 130.5 (C10), 159.8 (C2O), 155.3 (C4O). (C27O).
Найдено, %: С 66.55, Н 7.49, N 7.78. С2оН2б^Оф
Вычислено, %: С 67.02, Н 7.31, N 7.82.
1,8-Бис(пиперидинометил)нафталин-2,7-диол
(VII). Выход 90%. Т. разл. > 240°С.
Спектр ЯМР 1Н (d-DMSO, 80°С): 1.61 д (4Н, СН2, 3/НН 5.0), 1.78 м (8Н, СН2), 3.29 т (8Н, СН2-Ы, 3/НН 5.0; 5.6), 3.32 уш с (2Н, ОН), 3.87 с (4Н, СН2-С18), 6.68 д (2Н, СН3,6, 3/НН 8.7), 7.35 д (2Н, СН4,5, Унн 8.7).
1,8-Бис(морфолинометил)нафталин-2,7-диол
(VIII). Выход 94%. Т. разл. > 240°С.
Спектр ИК (см-1): 3288 (М-Н), 3250, 3055 (Лг), 2876 (Лг), 2824 (СН2-Лг), 1620 (СЛг-СЛг), 1592, 1470 (СЛг-СЛг), 1460, 1450 (СЛг-СЛг), 1384 (О-Н), 1359, 1297, 1229, 1217 (С-О), 1196 (М-С), 1108 (С-О), 1063 (С-Н), 999, 913, 839 (С-Н), 759 (СН2), 726, 700 (С-С), 634.
Спектр ЯМР 1Н (d-DMSO, 80°С): 3.41 д (8Н, СН2-М 3/НН 4.2), 3.92 д (8Н, СН2-О, 3/НН 4.2), 4.81 с (4Н, СН2-С18), 6.64 д (2Н, СН36, 3/НН 9.2), 7.28 д (2Н, СН45, 3/НН 9.2), 9.00 уш с (2Н, ОН).
Спектр ЯМР 13С (d-DMSO): 57.9 (СН2-Ы), 58.5 (СН2-О), 60.7 (СН2-С18), 100.7 (С18), 116.6
Найдено: M (MALDI) 358.5.
Вычислено: М 359 г/моль.
Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства образования и науки РФ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Нифантьев Э.Е., Слитиков П.В., Расадкина Е.Н. // Успехи химии. 2007. Т. 76. № 4. С. 362-374.
2. Слитиков П.В., Евдокименкова Ю.Б., Расадкина Е.Н., Васянина Л.К., Нифантьев Э.Е. // Мак-рогетероциклы. 2011. Т. 4. № 4. С. 311-323.
3. Слитиков П.В., Расадкина Е.Н., Васянина Л.К., Нифантьев Э.Е. // Макрогетероциклы. 2013. Т. 6. № 2. С. 170-179.
4. Слитиков П.В., Расадкина Е.Н., Васянина Л.К., Нифантьев Э.Е. // Изв. АН. Сер. хим. 2013. № 9. С. 2023-2031.
5. Нифантьев Э.Е., Слитиков П.В., Расадкина Е.Н. // ДАН. 2014. Т. 457. № 2. С. 182-184.
6. Sijbesma R.P., Wjmenga S.S., Notle R.J. // J. Amer. Chem. Soc. 1992. V. 114. № 25. Р. 9807-9813.
7. Reek J.N., Elemans J.A., Notle R.J. // J. Org. Chem. 1997. V. 62. № 7. P. 2234-2243.
8. Sharghi H., Khalifeh R., Salimi Beni A.R. // J. Iran. Chem. 2010. V. 7. № 1. P. 275-288.
9. Mojtahed M.M., Sharif A., Mohsenzadeh F., Sai-diM.R. // Synthetic Communs. 2000. V. 30. № 1. Р. 69-72.
10. Сильверстейн Р., Вебстер Ф., Кимл Д. Спектрометрическая идентификация органических соединений. М.: БИНОМ, 2012. 558 с.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.