КРИСТАЛЛОГРАФИЯ, 2004, том 49, № 6, с. 1095-1106
СТРУКТУРА ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
УДК 548.73;547.7
РЕНТГЕНОСТРУКТУРНОЕ КАРТИРОВАНИЕ В ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКОМ ДИЗАЙНЕ. 14. ТРИЦИКЛИЧЕСКИЕ ГЕТЕРОЦИКЛЫ НА ОСНОВЕ 2-ОКСО-1,2,5,6,7,8-ГЕКСАГИДРОХИНОЛИН-3-КАРБОНИТРИЛА
© 2004 г. О. С. Мазина, В. Б. Рыбаков, В. В. Чернышев, Е. В. Бабаев, Л. А. Асланов
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова E-mail: rybakov@biocryst.phys.msu.su Поступила в редакцию 14.11.2003 г.
Методом монокристальной рентгеновской дифракции исследованы структуры 1-[2-(4-хлорфенил)-2-оксоэтил]-2-1,2,5,6,7,8-гексагидрохинолин-3-карбонитрила (a = 4.908(4), b = 11.644(10), c = = 13.587(8) А, в = 94.31(5)°, Z = 2, пр. гр. Р21), 2-[2-(4-хлорфенил)-2-оксоэтокси]-5,6,7,8-тетрагидро-хинолин-3-карбонитрила (a = 7.6142(8), b = 14.778(2), c = 14.132(2) А, в = 100.38(1)°, Z = 4, пр. гр. P21/c), перхлората 4-(аминокарбонил)-2-(xлорфенил)-6,7,8,9-тетрагидро[1,3]оксазоло[3,2-a]xино-лин-3-ия (a = 5.589(7), b = 24.724(15), c = 13.727(5) А, в = 97.66(9)°, Z = 4, пр. гр. P21/n) и (3-амино-5,6,7,8-тетрагидрофуро[2,3-b]xинолин-2-ил)-(4-xлорфенил) метанона (a = 7.150(2), b = 7.4288(10), c = 15.314(3) А, а = 98.030(10), в = 99.21(2), у = 105.34(2)°, Z = 2, пр. гр. P1). Структуры решены прямыми методами и уточнены полноматричным МНК в анизотропном приближении соответственно до R = 0.0728, R = 0.0439, R = 0.1228, R = 0.0541. Методом порошковой дифракции исследована структура 1-(4-хлорфенил)-4-пиперидин-1-ил-8,9-дигидро-7Я-пироло[3,2,1-гу]хинолин-5-карбоксоамида (a = 23.9895(9), b = 5.1557(3), c = 17.0959(9) А, в = 106.43°, Z = 4, пр. гр. P1/c). Структура определена методом систематического поиска, уточнение проводилось методом Ритвельда соответственно до Rwp = 0.0773, Rexp = 0.0540, Rp = 0.0585, Rb = 0.1107, %2 = 1.78.
ВВЕДЕНИЕ
Легкодоступные производные 6-метил-3-циа-нопиридонов-2 являются перспективными предшественниками сложных конденсированных гетероциклических соединений. Известно, например, что при фенацилировании таких пиридонов образуются продукты N- и О-алкилирования. При этом O-изомеры под действием щелочи легко
подвергаются циклизации в производные фу-ро[2,3-й]пиридина, тогда как К-изомер в основной среде циклизуется с образованием 5-индоли-зинонов [1, 2] (схема 1).
В настоящей работе показано, что возможные гетероциклизации на основе 6-алкил-3-цианопи-ридонов-2 не исчерпываются указанными процессами. Проведен синтез исследуемых соединений по схеме 2.
CN N' "O
O
_CN
N ^O IIa
Cl
O
CN N' "O
IIb
O
Cl nh2
у
O
Cl
Схема 2.
На примере соединения I нами найдено еще одно направление гетероциклизации N-фенацил-производных таких пиридонов, а именно превращение N-изомера IIa в соединение III, которое в свою очередь способно к рециклизации в малоизученное соединение IV.
Ранее фенацилирование I не было описано. Нами выявлено, что эта реакция протекает с образованием смеси N- и О-изомеров (в соотношении 1 : 1), причем удается разделить смесь изоме-
ров. Соединение IIb, как и ожидалось, циклизует-ся с образованием соединения V.
В настоящей работе мы не изучали возможность циклизации в индолизин соединения IIa. Известно [3], что ^фенацилпиридоны-2 под действием кислот способны к циклоконденсации в бициклические соли оксазолопиридиния. Установлено [3], что соли оксазолопиридиния с ме-тильной группой в пятом положении способны к рециклизации в 5-замещенные индолизины. В случае IIa аналогичная циклизация также имеет
+
I
Таблица 1. Физико-химические характеристики полученных соединений.
Соединение t °C ПМР*
IIa 233 8.10 и 7.69 (д, 8.3 Hz, 2H, 14-CH + 15-CH и 17-CH + 18-CH)**; 8.03 (с, 1H, 4-CH); 5.66 (с, 2H, 11-CH2); 2.57 (м, 4H, 6-CH2 + 9-CH2); 1.73 и 1.64 (м, 2H, 7-CH2 и 8-CH2)***
IIb 247 8.01 и 7.64 (д, 8.6 Hz, 2H, 14-CH + 15-CH и 17-CH + 18-CH)**; 7.98 (с, 1Н, 4-CH); 5.97 (с, 2H, 11-CH2); 2.66 и 2.56 (т, 5.8 Hz и 6.0 Hz, 2H, 6-CH2 и 9-CH2)***; 1.70 (м, 4H, 7-CH2 + 8-CH2)
III 283 9.52 (с, 1H, 11-CH); 8.59 (с, 1H, 4-CH), 8.32 и 8.24 (с, 1H, 31-NH2); 8.12 и 7.8 (д, 8.6 Hz, 2H, 14-CH + 15-CH и 17-CH + 18-CH)**; 3.14 и 2.98 (т, 5.9 Hz и 5.6 Hz, 2H, 6-CH2 и 9-CH2)***; 2.02 и 1.86 (м, 2H, 7-CH2 и 8-CH2)***
IV 262 7.78 и 6.41 (с, 1Н, 31-NH2); 7.66 и 7.47 (д, 8.5 Hz, 2H, 17-CH + 18-CH и 14-CH + 15-CH)**; 7.53 (с, 1Н, 4-CH); 6.41 (с, 1Н, 11-CH); 3.17 и 3.05 (с, 2Н, 19-CH2 и 23-CH2)***; 2.96 и 2.78 (т, 2Н, 5.6 Hz, 8-CH2 и 6-CH2)***; 1.95 (м, 2Н, 7-CH2); 1.82 и 1.70 и 1.40 (м, 6Н, Pip (CH2-CH2-CH2))
V 278 8.16 (с, 1H, 4-CH); 8.11 и 7.63 (д, 8.3 Hz, 2H, 14-CH + 15-CH и 17-CH + 18-CH)**; 7.56 (с, 2H, 31-NH2); 2.91 и 2.86 (т, 6.4 Hz и 6.1 Hz, 2H, 6-CH2 и 9-CH2)***; 1.82 (м, 4H, 7-CH2 + 8-CH2)
* Отнесение сигналов дано по порядковым номерам атомов, использованным в рентгеноструктурном анализе (рис. 2-6). ** Возможно обратное соотнесение сигналов СН-групп. *** Возможно обратное соотнесение сигналов СН2-групп.
место и протекает с образованием трицикличес-кого соединения III; при этом циклизация сопровождается гидролизом нитрильной группы с образованием амидной функции в системе. Соединение III также содержит метиленовое звено в подходящем для рециклизации положении. Оказалось, что под действием вторичного амина действительно происходит неизвестная ранее рецик-лизация трициклической системы оксазолопири-диния в малоизученную трициклическую систему соединения IV. Заметим, что топологической особенностью найденной рециклизации является превращение частично гидрированной ката-кон-денсированной трициклической системы (каждый узловой атом которой принадлежит только двум циклам) в пери-конденсированную систему (с появлением атома, принадлежащего сразу трем циклам).
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Синтез соединений I-V осуществлен по схеме 2. Соединение I, 2-оксо-1,2,5,6,7,8-гексагидрохино-лин-3-карбонитрил, получено по методике [4] и исследовано в [5]. Физико-химические характеристики полученных соединений приведены в табл. 1.
1-[2-(4-хлорфенил)-2-оксоэтил]-2-1,2,5,6,7,8-гексагидрохинолин-3-карбо-нитрил (IIa) и 2-[2-(4-хлорфенил)-2-оксоэтокси]-5,6,7,8-тетрагидрохи-нолин-3-карбонитрил (IIb): синтез соединений проводили по методике, аналогичной [1]. В кругло-донную колбу поместили 0.0057 моль KOH и 5 мл этанола, к полученному раствору порциями при перемешивании прибавляли 0.0057 моль соединения I, затем выдерживали на ультразвуковой бане в течение 40 мин и упаривали спирт на роторном испарителе. К сухому остатку прибавляли 10 мл ДМФА и 0.0057 моль фенацилбромида и оставляли при перемешивании и нагревании (t ~ 50°C) на 18 ч. По завершении реакции (ТСХ-контроль -отсутствие исходного соединения I) реакционную массу охлаждали и выливали в воду, отфильтровывали выпавший осадок, сушили его на воздухе. Смесь N- и О-изомеров делили на колонке (сорбент - SiO2 в системе хлороформ-гексан 1 : 1). Выход соединений IIa и IIb составляет 43% и 47% соответственно.
Перхлорат 4-(аминокарбонил)-2-(хлорфенил)-6,7,8,9-тетрагидро[1,3]-оксазоло[3,2-а]хинолин-3-ия (III): соединение получено из соединения IIa по методике, аналогичной [3]. Растворяли 1 г IIa в 2 мл 96%-ной серной кислоты и оставляли на ночь. В 50 мл воды добавляли 5 мл 70%-ной HClO4 и в полученный раствор выливали сернокислую смесь, выпавший осадок отфильтровывали, промывали на фильтре водой, высушивали. Выход соединения III составляет 98%.
26
Рис. 1. Экспериментальная и разностная порошко-граммы после окончательного уточнения методом Ритвельда структуры IV.
N(31)
Cl(16)
Рис. 2. Строение молекулы и нумерация атомов для соединения IIa.
Таблица 2. Кристаллографические характеристики, детали рентгендифракциониого эксперимента и уточнения структуры соединений IIa, IIb, III, IV и V
Эмпирическая формула C18H15ClN2Ü2 C18H15ClN2Ü2 C18H16ClN2O2 ■ C23H24ClN3 C18H15ClN2O2
(IIa) (IIb) ■ ClO4 (III) (IV) (V)
Молекулярный вес 326.79 326.79 427.24 393.92 326.79
Сингония моноклинная моноклинная моноклинная моноклинная триклинная
Пространственная группа P21 P2x/c P21/n P2x/c P1
а, А 4.908(4) 7.6142(8) 5.589(7) 23.9895(9) 7.150(2)
ь, А 11.644(10) 14.778(2) 24.724(15) 5.1557(3) 7.4288(10)
с, А 13.587(8) 14.132(2) 13.727(5) 17.0959(9) 15.314(3)
а, град 98.030(10)
в, град 94.31(5) 100.38(1) 97.66(9) 106.43(3) 99.21(2)
У, град 105.34(2)
V, А3 774.3(10) 1564.2(4) 1881(3) 2028.18(2) 760.0(3)
X 2 4 4 4 2
РвыР г/см3 1.401 1.388 1.508 1.290 1.428
ц(Си^а), см-1 2.28 2.26 3.46 1.80 2.32
Область углов 0, град 3.26-54.98 4.37-69.97 3.58-49.97 1.92-35.00 2.98-69.92
Размеры кристалла, мм 0.3 х 0.3 х 0.3 0.3 х 0.3 х 0.3 0.3 х 0.3 х 0.3 Порошок 0.3 х 0.3 х 0.3
Общее число рефлексов 1576 3083 2030 2900
Количество отражений 1433 2958 1936 2791
в МНК (Rint = 0.074) (Rint = 0.028) (Rint = 0.244) (Rn = 0.079)
Количество уточняемых 209 209 254 217
параметров
Я-фактор [I > 2о(/)] Я1^Я2 0.0728/0.1399 0.0439/0.1099 0.1228/0.2983 0.0541/0.1379
АРтах/АРт1п э/А3 0.233/-0.180 0.175/-0.256 0.776/-0.518 0.597/-0.531
Я Ялмр 0.0773
Яехр 0.0540
яр 0.0585
Яь 0.1107
х2 1.78
Таблица 3. Отдельные длины связей d (Ä) в структуре IIa
Связь d Связь d
N(1)-C(2) 1.355(19) C(6)-C(7) 1.50(2)
N(1)-C(10) 1.41(2) C(7)-C(8) 1.36(2)
N(1)-C(11) 1.472(18) C(8)-C(9) 1.48(2)
C(2)-Ü(2) 1.21(2) C(9)-C(10) 1.479(18)
C(2)-C(3) 1.44(2) C(11)-C(12) 1.499(18)
C(3)-C(4) 1.361(11) C(12)-Ü(12) 1.168(17)
C(3)-C(31) 1.43(2) C(12)-C(13) 1.55(2)
C(4)-C(5) 1.499(11) Cl(16)-C(16) 1.781(17)
C(5)-C(10) 1.38(2) C(31)-N(31) 1.13(2)
C(5)-C(6) 1.482(19)
1-(4-хлорфенил)-4-пиперидин-1-ил-8,9-дигид-ро-7#-пироло[3,2,1-(/]-хинолин-5-карбоксоамид (IV): соединение получено по методике, аналогичной [3]. 0.5 г III и 5 мл пиперидина кипятили в 15 мл ацетонитрила до образования желто-зеленого густого раствора, который затем выливали в воду, отфильтровывали осадок и перекристалли-зовывали из ацетонитрила. Выход соединения IV составил 87%.
(3-амино-5,6,7,8-тетрагидрофуро[2,3-й]хино-лин-2-ил)-(4-хлорфенил)-метанон (V): соединение получено по методике, аналогичной методике приведенной в работе Гевальда [1]. Соединение IIb кипятили в абсолютн
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.