КРИСТАЛЛОГРАФИЯ, 2010, том 55, № 5, с. 842-845
СТРУКТУРА ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
УДК 547.831.7.07:542.942:543.422.25
СИНТЕЗ И СТРУКТУРА МЕТИЛОВОГО ЭФИРА 8-АЛЛИЛ-6-БРОМ-2-МЕТИЛ-1,2,3,4-ТЕТРАГИДРОХИНОЛИН-4-
КАРБОНОВОЙ КИСЛОТЫ © 2010 г. Ю. А. Журавлева, А. В. Зимичев, М. Н. Земцова, В. Б. Рыбаков*, Ю. Н. Климочкин
Самарский государственный технический университет E-mail:orgchem@samgtu.ru * Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова E-mail: rybakov@struct.chem.msu.ru Поступила в редакцию 12.04.2010 г.
Выполнены синтез и рентгеноструктурное исследование Ci5Hi8NO2Br: моноклинная сингония, пр. гр. P21/n, a = 8.913(2), b = 23.637(6), c = 13.892(3) А, в = 90.31(2)°, Z = 8, V = 2926.8(12) A3, рвыч = 1.472 г/см3. Длины связей и валентные углы в обеих молекулах равны в пределах стандартных отклонений и являются общепринятыми для данного класса соединений. Конформационные различия насыщенного гетероциклического и метоксикарбонильного фрагментов молекул приводят к возникновению в кристалле второй кристаллографически независимой молекулы.
ВВЕДЕНИЕ
Производные гидрированных хинолинов занимают заметное место в синтетической органической химии в связи с широкими возможностями их практического использования. Повышенный интерес к производным тетрагидрохинолинов вызван прежде всего их биологической активностью. Среди них есть вещества, зарекомендовавшие себя в качестве лекарственных препаратов, в том числе стимулирующих центральную нервную систему [1], антибиотиков [2], противоаритмических средств [3]. Кроме того, производные тетрагидро-хинолинов используются как пестициды, антиок-сиданты, ингибиторы коррозии, а также как активные компоненты в различных типах красок для волос [4]. Синтез новых представителей этого класса соединений и изучение их химических свойств представляет интерес как в теоретическом, так и в прикладном аспектах.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
На основе синтезированных ранее замещенных 1,2,3,4-тетрагидрохинолин-4-карбоновых кислот [5] получен метиловый эфир ^-8-аллил-6-бром-2-метил-1,2,3,4-тетрагидрохинолин-4-кар-боновой кислоты (I).
Метиловый эфир ^-8-аллил-6-бром-2-метил-1,2,3,4-тетрагидрохинолин-4-карбоновой кислоты. К раствору 0.54 г (0.0022 моль) метилового эфира ^-8-аллил-2-метил-1,2,3,4-тетрагидрохи-нолин-4-карбоновой кислоты в 15 мл ацетонит-рила прибавляли по каплям при перемешивании 0.35 г (0.0022 моль) брома в ацетонитриле. Реак-
ционную смесь перемешивали 24 ч при комнатной температуре, контролируя ход реакции тонкослойной хроматографией, затем реакционную смесь разбавляли 10%-ным раствором гидрокарбоната натрия (20 мл) и экстрагировали хлороформом. Органический слой промывали водой (2 х 50), сушили безводным сульфатом натрия, растворитель удаляли в вакууме. Колоночной хроматографией остатка на силикагеле (25:1, пет-ролейный эфир-этилацетат) получено 0.45 г (63%) конечного продукта, бесцветные кристаллы, точка плавления 50—53°С, Rf = 0.35 (бензол-этилацетат 4:0.1). ИК-спектр, v, см-1:1731 (С=О), 2869-2950 (CH), 3074 (-СН=СН2), 3429 (NH). Масс-спектр, m/z(1отн, %): 325 (73) [М]+, 323 (72), 310 (37), 266 (56), 264 (62), 250 (100), 248 (97), 185 (21), 184 (47), 170 (48), 168 (31), 154 (25). Спектр ЯМР 1Н (300 МГц, CDCI3), 8, м. д. (J, Гц): 1.23 д (3H, CH32, J 6.18), 1.89 д.д. (1H, CH23, J 11.82), 2.12 д.д.д. (1H, CH23, J 2.69, 5.81, 11.82), 3.18 д (2H, CH2, J6.18), 3.35 д.д.д. (1H, H2, J2.69, 6.18, 11.82), 3.77 с (3H, OCH3), 3.92 д.д. (1H, Н4, J 5.81, 11.82), 5.07-5.17 м (2H, =CH2). 5.83-5.93 м (1H, CH), 7.01 с (1H, H7), 7.02 с (1H, H5). Найдено, %: C 55.53; H 5.64; N 4.37. C15H18NO2Br. Вычислено, %: C 55.57; H 5.59; N 4.32.
ИК-спектры записаны на спектрофотометре Shimadzu FTIR-8400S в таблетках KBr. Газохрома-тографическое и масс-спектрометрические исследования выполнены на хромато-масс-спек-трометре Finnigan Trance DSQ с энергией ионизации 80 эВ, колонка ZB-5MS 30 м Ч 0.32 мм, температура колонки: 80-340°C (15°^мин), газ-
Строение молекул а и Ь в I и нумерация атомов в них. Эллипсоиды смещения атомов приведены с вероятностью 50%. Атомы водорода представлены кругами произвольного радиуса.
носитель — гелий. Спектры ЯМР сняты на приборе Braker АМ 300 (300 МГц), внутренний стандарт ТМС, растворитель CDCl3. Элементный анализ проводили на анализаторе Euro Vector EA 3000.
Кристаллы, пригодные для РСА, были получены из насыщенного раствора гексана. Экспериментальные данные получены на дифрактометре CAD4 Enraf-Nonius [6] (^Mo^a, графитовый мо-нохроматор, ^-сканирование). Параметры элементарной ячейки определяли и уточняли по 25 рефлексам в области углов 12.80° < 9 < 14.93° при комнатной температуре. Кристаллы исследованного соединения относятся к моноклинной сингонии с пр. гр. F21/n, a = 8.913(2), b = = 23.637(6), с = 13.892(3) Ä, ß = 90.31(2)°, Z = 8, V = 2926.8(12) Ä3 , рвыч = 1.472 г/см3. Всего собрали 8841 рефлекс, из них в МНК участвовало 8530 отражений (Rint = 0.0599) с индексами — 12 < h < 12, 0 < к < 33, 0 < l < 19 (9max = 29.99°).
Первичную обработку экспериментального набора интенсивностей для I проводили по программному комплексу WinGX [7]. Эмпирический учет поглощения проводили по Норту—Филип-су—Метьюзу [8]. Все расчеты по решению и уточнению структуры I делали по комплексу программ SHELX97 [9]. Атомы водорода помещались в расчетные позиции (С—Н = 0.93 Ä для арильных атомов, С—Н = 0.96 Ä для метильных атомов, С—Н = 0.97 Ä метиленовых атомов, С—Н = 0.98 Ä для метиновых атомов, N—H = 0.86 Ä) и уточнялись с использованием модели "атома-наездника"
Таблица 1. Отдельные межатомные расстояния d, Ä в структуре I
Связь d Связь d
C7a—Br7a 1.909(5) C7b—Br7b 1.909(5)
N1a-C10a 1.388(6) N1b—C10b 1.375(6)
N1a—C2a 1.445(6) N1b—C2b 1.446(6)
C2a-C3a 1.514(7) C2b—C3b 1.510(6)
C2a—C21a 1.516(7) C2b—C21b 1.511(7)
C3a—C4a 1.522(7) C3b—C4b 1.529(7)
C4a—C41a 1.513(7) C4b—C41b 1.507(6)
C4a—C5a 1.524(6) C4b—C5b 1.517(6)
C41a-O41a 1.190(6) C41b—O41b 1.193(5)
C41a—O42a 1.331(6) C41b—O42b 1.329(6)
O42a—C43a 1.443(6) O42b—C43b 1.451(6)
C5a—C10a 1.393(6) C5b—C10b 1.403(6)
C5a—C6a 1.395(6) C5b—C6b 1.386(6)
C6a—C7a 1.372(6) C6b—C7b 1.381(6)
C7a—C8a 1.377(6) C7b—C8b 1.375(6)
C8a—C9a 1.389(6) C8b—C9b 1.379(6)
C9a—C10a 1.408(6) C9b—C10b 1.422(6)
C9a—C91a 1.508(6) C9b—C91b 1.521(6)
C91a—C92a 1.479(7) C91b—C92b 1.473(6)
C92a—C93a 1.277(8) C92b—C93b 1.283(7)
844
ЖУРАВЛЕВА и др.
Таблица 2. Отдельные валентные углы ю, град в структуре I
Угол ю Угол ю
С10а-№а-С2а 121.0(4) С10Ь-№Ь-С2Ь 122.0(4)
№а-С2а-С3а 108.6(4) №Ь-С2Ь-С3Ь 108.8(4)
№а-С2а-С21а 109.4(5) №Ь-С2Ь-С21Ь 109.4(4)
С3а—С2а—С21а 112.8(4) С3Ь—С2Ь—С21Ь 112.8(4)
С2а—С3а—С4а 109.5(4) С2Ь—С3Ь—С4Ь 110.7(4)
С41а—С4а—С3а 112.3(4) С41Ь—С4Ь—С3Ь 107.6(4)
С41а—С4а—С5а 112.8(4) С41Ь—С4Ь—С5Ь 113.0(4)
С3а—С4а—С5а 109.5(4) С3Ь—С4Ь—С5Ь 111.2(4)
О41а—С41а—С42а 123.3(5) О41Ь—С41Ь—О42Ь 122.1(5)
О41а—С41а—С4а 124.8(5) О41Ь—С41Ь—С4Ь 126.4(5)
О42а—С41а—С4а 112.0(5) О42Ь—С41Ь—С4Ь 111.4(4)
С41а—О42а—С43а 115.4(5) С41Ь—О42Ь—С43Ь 116.4(4)
С10а—С5а—С6а 119.9(4) С10Ь—С5Ь—С6Ь 119.5(4)
С10а—С5а—С4а 119.9(4) С10Ь—С5Ь—С4Ь 119.8(4)
С6а—С5а—С4а 120.2(4) С6Ь—С5Ь—С4Ь 120.7(4)
С7а—С6а—С5а 119.7(4) С7Ь-С6Ь-С5Ь 120.3(5)
С6а—С7а—С8а 121.2(4) С6Ь-С7Ь-С8Ь 120.9(4)
С6а—С7а—Вг7а 118.7(4) С6Ь—С7Ь—Вг7Ь 119.4(4)
С8а-С7а-Вг7а 120.1(4) С8Ь—С7Ь—Вг7Ь 119.7(4)
С7а—С8а—С9а 120.2(4) С7Ь—С8Ь—С9Ь 120.6(4)
С8а—С9а—С10а 119.2(4) С8Ь-С9Ь-С10Ь 119.1(4)
С8а—С9а—С91а 120.9(4) С8Ь—С9Ь—С91Ь 121.5(4)
С10а—С9а—С91а 119.9(4) С10Ь—С9Ь—С91Ь 119.4(4)
С92а-С91а-С9а 117.4(5) С92Ь—С91Ь—С9Ь 115.7(4)
С93а-С92а-С91а 127.4(6) С93Ь—С92Ь—С91Ь 127.6(6)
№а-С10а-С5а 120.8(4) №Ь-С10Ь-С5Ь 120.8(4)
№а-С10а-С9а 119.4(4) №Ь-С10Ь-С9Ь 119.7(4)
С5а—С10а—С9а 119.7(4) С5Ь—С10Ь—С9Ь 119.5(4)
Нумерация атомов в молекулах (а и Ь) представлена на рис. 1, полученном с использованием программного комплекса ОЯТЕР-3 [11]. Отдельные межатомные расстояния и валентные углы представлены в табл. 1 и 2 соответственно, причем одноименные атомы имеют одинаковую нумерацию для удобства представления материала.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
При бромировании метилового эфира 8-ал-лил-2-метил-1,2,3,4-тетрагидрохинолин-4-кар-боновой кислоты очевидным направлением протекания реакции является электрофильное присоединение брома к кратной связи аллильного фрагмента с последующей стабилизацией бромо-ниевого иона за счет участия неподеленной пары электронов атома азота с образованием трицик-лических продуктов, содержащих пирролидино-вый фрагмент. Однако данные спектра ЯМР 1Н не подтверждают данную структуру и не позволяют сделать однозначные выводы о строении продукта. По данным РСА, в результате реакции образуется метиловый эфир ^-8-аллил-6-бром-2-ме-тил-1,2,3,4-тетрагидрохинолин-4-карбоновой кислоты.
Неожиданное направление бромирования можно объяснить образованием стабильного "мостикового" бромониевого иона, который далее выступает в качестве бромирующего агента при электрофильном замещении (схема).
3
(тепловые изотропные поправки ^0(Н) = 1.5 Ц,г(С) для метильных атомов и ида(Н) = 1.2иед(С, N для остальных групп. Окончательные значения факторов недостоверности составили R1 = 0.0714, wR2 = 0.1115 для отражений с I > 2ст(1).
Кристаллографическая информация о структуре I и параметры уточнения депонированы в Кембриджской базе структурных данных [10] (депонент ССDС № 772860).
СН2
Анализ геометрии молекул показывает, что межатомные расстояния и валентные углы в обеих молекулах I одинаковы (в пределах стандартных отклонений). Тем не менее молекулы существенно различаются за счет разных конформаций насыщенного гетероцикла и метоксикарбонильного фрагмента (табл. 3). Следует также отметить, что плоскости ненасыщенных шестичленных циклов молекул а и Ь практически параллельны — дву-
3
Таблица 3. Отдельные торсионные углы ф, град в структуре I
Угол ф Угол ф
C10a-N1a-C2a-C3a -39.3(6) C10b-N1b-C2b-C3b 38.8(5)
C10a-N1a-C2a-C21a -163.0(5) C10b-N1b-C2b-C21b 162.4(4)
N1a-C2a-C3a-C4a 61.5(5) N1b-C2b-C3b-C4b -58.3(5)
C2a-C3a-C4a-C5a -54.5(5) C2b-C3b-C4b-C5b 49.5(5)
C3a-C4a-C41a-O41a -116.5(6) C3b-C4b-C41b-O41b -83.8(6)
C5a
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.