КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ И СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 2-МЕТИЛ-3-ХЛОР-9-ГИДРОКСИПИРИДО[1,2-A]ПИРИМИДИН-4-ОНА И ПЕРХЛОРАТА БИС(2-МЕТИЛ-3-ХЛОР-9-ГИДРОКСИПИРИДО[1,2-A]ПИРИМИДИН-4)ОНИЯ

ЗАЙЦЕВ Б.Е.; КОВАЛЬЧУКОВА О.В.; КУЗЬМИНА Н.Е.; МОРДОВИНА Н.И.; НИКИТИН С.В.; ПАЛКИНА К.К.; СТРАШНОВА С.Б.

КРИСТАЛЛОГРАФИЯ, 2004, том 49, № 5, с. 880-885

СТРУКТУРА ^^^^^^^^^^

ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

УДК 548.54

КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ И СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 2-МЕТИЛ-3-ХЛОР-9-ГИДРОКСИПИРИДО[1,2-а]ПИРИМИДИН-4-ОНА И ПЕРХЛОРАТА БИС(2-МЕТИЛ-3-ХЛОР-9-ГИДРОКСИПИРИДО[1,2-

а]ПИРИМИДИН-4)ОНИЯ

Российский университет дружбы народов, Москва Е-та11:окоуа1сНикоуа@зс1.рЬи.ейи.ги *Институт общей и неорганической химии РАН, Москва **Научно-исследовательский институт фармакологии РАМН, Москва Поступила в редакцию 03.03.2003 г.

Выделены и изучены методами рентгеноструктурного анализа и ИК-спектроскопии 2-метил-3-хлор-9-гидроксипиридо[1,2-а]пиримидин-4-он (I) и перхлорат бис(2-метил-3-хлор-9-гидроксипири-до[1,2-а]пиримидин-4)ония (1а). Показано, что I в кристалле находится в молекулярной, а в растворах - в цвиттерионной формах. Структурными единицами 1а являются частично протонированные центросимметричные димерные катионы и перхлорат-анионы. В состав димерного катиона входят две молекулы I в форме цвиттериона, объединенные сильной симметричной водородной связью с участием протона, расположенного в центре инверсии. Проведено сравнительное изучение структур ряда пиридо[1,2-а]пиримидинов. Показано, что в растворах соединений этого класса существует таутомерное равновесие, которое зависит от типа растворителя и рН-среды.

ВВЕДЕНИЕ

Производные пиридо[1,2-а]пиримидин-4-она обладают различного рода биологической и фармакологической активностью [1, 2]. Особенностям их строения и свойств посвящен ряд структурных и спектральных исследований [3-6]. Однако в указанных работах рассматриваются пиридопи-римидины, не содержащие гидроксильных групп, наличие которых в молекулах расширяет спектр их свойств (таутомерных, кислотно-основных и др.). Ранее нами проведены рентгеноструктурные и спектральные исследования 2-метил-9-гидро-ксипиридо[1,2-а]пиримидин-4-она (II) [5], перхлоратов 2,4-диметил-9-гидроксипиридо[1,2-а]пири-мидиния (III) и 2,4-диметил-3-хлор-9-гидроксипи-ридо[1,2-а]пиримидиния (IV) [6-8]. Данная работа является продолжением изучения производных пиридо[1,2-а]пиримидин-4-она, содержащих гид-роксильную группу в положении 9.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2-Метил-3-хлор-9-гидроксипиридо[1,2-а]пири-мидин-4-он, C9H7ClN2O2 (I) получен по методике [6]. Монокристаллы I выпадают при перекристаллизации из нейтральных этанольных растворов.

Монокристаллы состава [C18H15Cl2N4O4]+Cl O4

(Ia) выделены в присутствии перхлората никеля из раствора в этаноле при pH = 5.5.

Рентгеноструктурный анализ (РСА) I и Ia проведен на автоматическом четырехкружном ди-фрактометре Enraf-Nonius CAD-4 (графитовый монороматор, Мо^а-излучение, ю-сканирование, б < 30°). Структуры расшифрованы прямым методом и уточнены полноматричным МНК в анизотропном приближении для неводородных атомов. Атомы водорода локализованы в разностном синтезе электронной плотности и включены в уточнение с фиксированными температурными и позиционными параметрами. Расчеты выполняли на PC Pentium с использованием программы SHELX93 [9]. Основные кристаллографические данные и условия съемки кристаллов I и Ia приведены в табл. 1, координаты и тепловые параметры атомов - в табл. 2.

ИК-спектры поглощения I и Ia в кристаллическом состоянии (суспензии в вазелиновом масле и таблетки с КВг), а также спектры растворов I в CCl4 при различном разбавлении и добавлении полярных растворителей (ДМСО и диоксана) записаны на приборе Specord-75-IR в области частот 4000-400 см-1.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В зависимости от условий 2-метил-3-хлор-9-гидроксиииридо[1,2-а]ииримидин-4-он может су-

ществовать в молекулярной (А) и цвиттерионных (В, с) формах, а ири изменении рН среды - в соответствующих ионных формах:

OH

H

OH

O-

OH-

I7

Cl

С+ О

__ I 1

н

^ СНз С О

Молекула I в кристаллическом состоянии (рис. 1а) существует в гидроксиформе А. Молекула ирактически илоская (среднее отклонение неводородных атомов от илоскости составляет 0.017 А), узловой атом азота имеет илоско-триго-нальную ориентацию связей (сумма валентных углов равна 359.9°). Это согласуется с данными РСА молекулы 3-{2-[4-(4-бензоил)иииеридино]-этил}-2-метил-4Н-ииридо[1,2-а]ииримидин-4-она (V), не содержащего гидроксильной груииы в иоложе-нии 9, а также катионов ииридоииримидиния III и IV (табл. 3) [7, 8]. В молекуле 6-метил-3-карбок-сиэтил-9-гидроксиииридо[1,2-а]ииримидин-4-она (VI) сумма этих углов составляет 359.5° (табл. 3) [10].

Длины связей ВД-С(8) (1.381 А) и ВД-С(4) (1.388 А) в I несколько увеличены ио сравнению с длиной связи Щ8р2)-С(аг) в шестичленных ароматических азотсодержащих гетероциклах (1.336 А). Максимально удлинена связь узлового атома азота с карбонильным атомом углерода, которая ио своему значению (1.435 А) ириближается к длине одинарной связи С^р3)-^^р3) (1.469 А). Подобная неравноценность связей ири узловом атоме азота наблюдается и в других ииридо[1,2-а]ииримидин-4-онах, таких как II, V, VI [4, 5, 10]. Следует отметить, что в структурах с гидрированным иириди-новым кольцом связь К(2)-С с карбонильным атомом С является самой короткой (1.385 А), а две другие связи, вовлеченные в образование иер-гидроииридинового цикла, значительно длиннее (1.490 и 1.462 А).

Длина связи С=0 в I составляет 1.229 А, что близко к найденной в молекуле VI, содержащего сложноэфирную груииу в а-иоложении к карбонильной [10].

Таблица 1. Основные и условия съемки РСА

кристаллографические данные для I и 1а

Параметр I 1а

Сингония Ромбическая Моноклинная

Пространственная Р212121 С2/с

группа

а, А 5.053(3) 20.419(5)

ь, А 5.461(1) 6.286(3)

с, А 31.65(1) 18.049(5)

в, град 90 114.67(5)

V, А3 943.8(9) 2105(1)

р,^ г/см3 1.61 1.65

Z 4 4

M^ мм-1 0.407 0.49

f(000) 472 1064.0

Число независимых 1856 1773

отражений

Число отражений 1559 1173

с I > 2а

R, % 3.95 7.14

Rw, % 10.93 20.16

GOOF 1.14 0.905

Таблица 2. Координаты атомов и тепловые параметры Бэкв (А2) для структур I и 1а

Атом X У г в вэкв Атом X У г в вэкв

С1(1) 0.9040(2) I 0.8067(1) 0.0415(0) 4.01(2) С1(1) 0.2390(1) I 0.0529(3) 0.9175(1) 5.70(6)

0(1) 0.8792(4) 0.5156(3) 0.1208(0) 3.96(4) С1(2) 0.0000 0.1670(4) 0.7500 4.46(6)

0(2) -0.0131(4) 1.1296(3) 0.1785(0) 3.67(3) О(1) 0.2141(3) 0.2651(8) 0.7608(3) 5.2(1)

N(1) 0.3388(4) 1.0690(3) 0.1162(0) 2.95(3) О(2) 0.0398(3) -0.4491(8) 0.5736(3) 6.0(1)

N(2) 0.5289(4) 0.7241(3) 0.1505(0) 2.64(3) О(3)* 0.0244(9) 0.005(2) 0.811(1) 6.9(4)

С(1) 0.5083(5) 1.0378(4) 0.0836(1) 2.88(4) О(4)* -0.0543(8) 0.275(1) 0.761(1) 8.0(4)

С(2) 0.6896(5) 0.8505(4) 0.0834(1) 2.85(4) О(3а)* 0.056(1) 0.099(4) 0.830(2) 10.9(8)

С(3) 0.7178(5) 0.6826(4) 0.1175(1) 2.80(3) 0(4а)* -0.021(2) 0.328(9) 0.791(1) 11.0(9)

С(4) 0.5345(5) 0.5707(4) 0.1855(1) 3.14(4) N(1) 0.1167(3) -0.2966(7) 0.7245(3) 3.7(1)

С(5) 0.3618(5) 0.6066(4) 0.2174(1) 3.24(4) N(2) 0.1455(2) 0.0052(7) 0.6708(3) 3.40(9)

С(6) 0.1717(5) 0.7968(4) 0.2160(1) 3.11(4) С(1) 0.1538(3) -0.2322(9) 0.8032(4) 3.9(1)

С(7) 0.1660(5) 0.9469(4) 0.1821(1) 2.77(3) С(2) 0.1891(3) -0.044(1) 0.8187(4) 3.7(1)

С(8) 0.3512(4) 0.9153(3) 0.1479(1) 2.56(3) С(3) 0.1863(3) 0.0930(9) 0.7534(4) 3.5(1)

С(9) 0.4843(7) 1.2167(5) 0.0479(1) 3.90(5) С(4) 0.1424(4) 0.120(1) 0.6055(4) 4.9(1)

Н(1) 0.691 0.442 0.187 С(5) 0.1076(4) 0.042(1) 0.5287(5) 5.8(2)

Н(2) 0.365 0.502 0.241 С(6) 0.0701(4) -0.154(1) 0.5111(4) 4.9(1)

Н(3) 0.073 0.822 0.242 С(7) 0.0724(3) -0.269(1) 0.5778(4) 4.1(1)

Н(4) 0.461 1.139 0.020 С(8) 0.1111(3) -0.1857(8) 0.6573(3) 3.3(1)

Н(5) 0.369 1.318 0.058 С(9) 0.1534(5) -0.377(1) 0.8681(4) 5.5(2)

Н(6) 0.614 1.318 0.043 Н(1) 0.095 -0.406 0.708

Н(7) -0.016 1.181 0.154 Н(2) Н(3) Н(4) Н(5) Н(6) Н(7) Н(8) 0.165 0.107 0.052 0.181 0.105 0.174 0.000 0.254 0.082 -0.204 -0.318 -0.399 -0.511 -0.500 0.628 0.481 0.470 0.921 0.861 0.863 0.500

* Заселенности атомов 0(3), 0(4), О(За), 0(4а) равны 0.60, 0.60, 0.40, 0.40 соответственно.

Длины связей С-К при циклическом атоме азота Щ)-С(1) (1.354), N(1)^(8) (1.309 А) характерны для большинства пиридопиримидинов [4, 5, 7, 10]. Длина связи С-ОН (1.353 А) является промежуточной между одинарной С-О (1.47 А) и двойной С=0 (1.22 А), что свидетельствует о сильном взаимодействии гидроксильной группы с пиридопиримидиновым циклом.

Молекулы I объединены в цепочки водородными связями между атомами кислорода карбонильной группы и водорода гидроксильной группы (рис. 2а); параметры водородной связи: 0(2)-Н(7)-0(1) (0-0 2.84, И-О 2.18 А; угол ОНО

138.6°). Кратчайшие расстояния между соседними цепочками (С(7)—С(3) 3.38 А) и слоями (С1(1) -С1(1) 3.698 А) близки к сумме ван-дер-ва-альсовых радиусов соответствующих атомов.

Взаимодействие молекулы I с перхлоратом никеля в водно-этанольном растворе при рН ~ 5 приводит к образованию частично протонирован-ных димерных структур (1а). Их характерной особенностью является образование катиона за счет связывания одним протоном двух молекул I (рис. 16).

(а)

Рис. 1. Строение 2-метил-3-хлор-9-гидроксииири-до[1,2-а]ииримидин-4-она (а) и иерхлората бис(2-ме-тил-3-хлор-9-гидроксиииридо[1,2-а]ииримидин-4)-ония (б).

По данным РСА, структурными единицами соединения !а являются центросимметричные ди-мерные катионы [(С9Ы7СШ202)2Ы]+ и анионы

С1О4, занимающие частное иоложение на оси второго иорядка. В состав димерного катиона входят две кристаллографически эквивалентные молекулы 2-метил-3-хлор-9-гидроксиииридо[1,2-а]ииримидин-4-она в форме цвиттериона, объединенные сильной симметричной водородной связью О-Н—О с участием иротона, расиоложен-ного в центре инверсии (рис. 16): расстояния 0(2)-0(2а) 2.550, Ы(8)-0(2) 1.28 А 0(2)Ы(8)0(2А) 180°.

Рис. 2. Строение слоев в I и Ia: а - структура I (проекция

вдоль оси x), б - структура !а (проекция вдоль оси y).

Образование аналогичных димерных катионов наблюдается в структуре гидроксида бис(8-гидрокси-2-хинолил)амина: O—O 2.437, H—O 1.220 А, OHO 174.11° [11]. Известны также диме-ры антипирина, связанные одним протоном [12].

В структуре !а цвиттерион практически плоский (

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.