Международный
научный журнал

Взаимодействие 2,3-полиметиленпиридо[2,3-d]пиримидин-4-онов с реагентом Вильсмейера-Хаака


Interaction of 2,3-polymethylenepyrido[2,3-d]pyrimidin-4-ones with Vilsmeier-Haack reagent

Цитировать:
Взаимодействие 2,3-полиметиленпиридо[2,3-d]пиримидин-4-онов с реагентом Вильсмейера-Хаака // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. Ходжаниязов Х.У. [и др.]. 2018. № 3(45). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/5577 (дата обращения: 21.07.2019).
 
Прочитать статью:


АННОТАЦИЯ

Осуществлено взаимодействие 2,3-три(тетра, пента)метиленпиридо[2,3-d]-пиримидин-4-онов с реагентом Вильсмейера-Хаака приводящее к образованию формильных продуктов в альфа-положении метиленовых цепочек. Изучены структуры промежуточных соединений. Обсужден ход протекания реакций.

ABSTRACT

Interaction of 2,3-tri(tetra, penta)methylenepyrido[2,3-d]pyrimidin-4-ones with Vilsmeier-Haack reagent which leads to formation of formyl products on alpha-position of methylene chain was carried out. The structures of intermediates were studied. The course of reactions was discussed.

 

Ключевые слова: 2,3-три(тетра, пента)метиленпиридо[2,3-d]пиримидин-4-оны, реагент Вильсмейера-Хаака, (диметил)аминометилиден-производные, формилирование.

Keywords: 2,3-tri(tetra, penta)methylenepyrido[2,3-d]pyrimidin-4-ones, Vilsmeier-Haack reagent, (dimethyl)aminomethylidene-derivatives, formylation.

 

В Институте химии растительных веществ АН РУз проводятся систематические изучения химических свойств гетероциклических соединений, в том числе конденсированных пиримидинов, содержащие α-метиленовую группу. Например, показано, что формилирование дезоксивазиционона, бензольного аналога пиридо[2,3-d]пиримидинов, приводит к α-гидрокси- и α-диметиламино­метилиден-дезоксивазицинону, в зависимости от способа обработки реакционной смеси [1]. Кроме того, активирование протонов α-метиленовой группы под действием соседней карбонильной группы обнаружено при функционализации 3,4,5,6,7,8-гексагидроспиро[хромен-2,1’-циклогексан]она- 2’ реагентом Вильсмейера-Хаака [2]. В данной работе промежуточный продукт не был выделен. Диметиламинометилиденовый фрагмент соединяется экзоциклическому атому азота 1,3-диметил-2,4,5-триоксо-7-амино-8H-пиридо[2,3-d]пиримидина при обработке его с ДМФА/SOCl2 в хлороформе [3]. Кристаллические структуры 1-(N,N-диметиламинометилиден)-3-фенилизоиндолеина и 1-формил-3-фенил-изоиндола изучены в работе [4] методом РСА.

Поскольку реагент Вильсмейера-Хаака является слабым электрофилом, его реакции легко идет с богатыми электронами карбо- и гетероциклическими соединениями [5]. Различные гетероциклы были подвергнуты обработке с этим реагентом, особенно для получения формил производных [6]. Отмечено, что диметиламинометилиден-производные обра­зуются в качестве промежуточных соединений [1, 7].

Как показано выше, взаимодействие аромати­ческих и гетероциклических соединений с реагентом Вильсмейера-Хаака приводит к формил-производным либо по ароматическому кольцу, либо по α-метиленовой группе гидрированного пиррольного, пиперидинового и азепинового кольца. Интересно было определить направления данной реакции в случаях 2,3-полиметиленпиридо-[2,3-d]пиримидин-4-онов (1, 2, 7).

Нами было осуществлено взаимодействие 2,3-триметиленпиридо[2,3-d]-пиримидин-4-она (1) [8] с реагентом Вильсмейера-Хаака, которое приводило к образованию α-диметиламинометилиден-произ­водного (схема 1), т.е. (E)-9-(N,N-Диметиламинометилиден)-8,9-дигидропиридо[2,3-d]пирроло[1,2-a]-пиримидин-5(7H)-она (3) [9]. Данный продукт выделен при обработке реакционной смеси водой с последующим добавлением разбавленного водного раствора аммиака до рН = 9.

 

Схема 1.

Взаимодействие 2,3-тетраметиленпиридо[2,3-d]пиримидин-4-она (2) с реагентом Вильсмейера-Хаака также приводит к образованию α-диметиламинометилиден-производного (4, схема 1), который выделен аналогично с 3.

Таблица 2.

Физико-химические и спектральные характеристики a-диметиламинометилиден-2,3-тетраметиленпиридо[2,3-d]пиримидин-4-она (4)

Брутто формула

Выход, %

Rf (CHCl3:CH3OH, 11:1)

Т пл.,

0С

LC-MS

(+ESI):

C14H16N4O

75

0.61

214-215

257 [M+H]+, 226.7, 214.0, 197.9, 172.1

УФ

нейтральная среда (этанол): 279.73, 334.22, 361.77; кислая среда (HCl): 286.36, 332.65, 363.09; нейтрализация (HCl+NaOH): 286.40, 363.02

ИК (KBr, ν, cм-1)

3432, 3069, 3019, 2938, 2896, 2849, 1696 (N-C=O), 1628, 1600, 1560, 1504, 1453, 1438, 1399, 1366, 1293, 1267, 1165, 1136, 1104, 1060, 1047, 1000, 940, 873, 844, 822, 808, 776, 724, 621, 539, 462, 436

1H ЯМР (400 MГц, CD3OD, δ, м.д., J/Гц)

1.99 (2H, м, γ-CH2), 2.58 (2H, т, J=5.9, β-CH2), 3.97 (2H, т, J=5.9, δ-CH2), 7.29 (1H, дд, J=4.9, 7.8, H-6), 8.40 (1H, дд, J=7.8, 1.8, H-5), 8.60 (1H, дд, J=4.7, 1.7, H-7), 8.90 (1H, уш.с., =CH)

 

Дальнейший гидролиз (раствором 10%-ной соляной кислоты) диметиламинометилен-производных 2,3-три(тетра)метиленпиридо[2,3-d]-пиримидин-4-онов (3, 4) приводит к образованию a-формил-2,3-три-(тетра)метиленпиридо[2,3-d]пиримидин-4-онам (5, 6):

 

Схема 2.

 

На образование a-формил-2,3-триметиленпиридо[2,3-d]пиримидин-4-она(5) свидетельствует обнаружение молекулярных ионов [M+H]+ 216 (рис. 1) и [M-H]־ 214 и их фрагментации при проведение эксперимента с помощью метода высокоэффективной жидкостной хроматографии / масс-спектрометрии (LC-MS, MS/MS). Для соединения 5 LC-MS сняты с положительными (+ESI) и отрицательными (-ESI) методами ионизации. Соединение 5 имеет брутто формулу C11H9N3O2 и молекулярную массу: 215.

 

Рисунок 1. LC-MS/MS (+ESI) a-формил-2,3-триметиленпиридо[2,3-d]пиримидин-4-она (5)

 

Рисунок 2. LC-MS/MS (+ESI) a-формил-2,3-тетраметиленпиридо[2,3-d]пиримидин-4-она (6)

 

Взаимодействие 2,3-пентаметиленпиридо[2,3-d]пиримидин-4-она (7) с реагентом Вильсмейера-Хаака, в отличии от предыдущих веществ (1, 2), приводит к образованию (E)-11-(аминометилиден)-10,11-дигидропиридо[2,3-d]-азепано[1,2-a]пиримидин-5(7H)-она (9). Данная структура подтверждена РСА и LC-MS данными [10]. Нуклеофильная частица (NH3) атакует атом углерода (=СН) имеющего частичного положительного заряда сопряженной системы N1=С2-aС=СН.

 

Схема 3

 

Нуклеофильное замещение диметиламино-группы при атоме углерода с двойной связью отмечено в литературе [11], которая выделяется в виде диметиламина. В случае вещества 9 имеется возможность енамин-иминной таутомерии:

 

Схема 4

 

Образование енамина 9 в кристаллическом состоянии во время экспериментов объясняется образованием термодинамически более стабильной таутомерной формы за счет сопряженной системы. По-видимому, энергетический выигрыш имеет место и при замещении более объемистой -N(CH3)2 группы на –NH2 группу меньшего размера.

Резкое отличие (на 0.32Å) в межатомных расстояниях N↔Cβ в соединениях 3 [(CH3)2N↔Cβ 3.25Å] и 92N↔Cβ 2.93Å] количественно показывает пространственный эффект азепанового кольца (9) по сравнению с тетрагидропиррольным (3) кольцом.

Следует особо отметить, что впервые выделено устойчивое соединение, содержащее необычную (=СН–NH2) группировку. Такие соединения отсутствуют в литературе. Хотя, теоретически можно было предсказать неустойчивость его в аналогии с виниловым спиртом, оно устойчиво в изученных нами объектах за счет сопряженной системы: N1=С2-aС=СН-NH2, аналогично 1,3-диенам.

Дальнейший гидролиз аминометилен-производного приводит к образованию a-формил-2,3-пентаметиленпиридо[2,3-d]пиримидин-4-она (10), имеющего брутто формулу C13H13N3O2 и М=243.

Схема 5

 

Структура a-формил-2,3-пентаметиленпиридо [2,3-d]пиримидин-4-она (10) была подтверждена данными LC-MS.

 

Рисунок 3. LC-MS/MS (+ESI) a-формил-2,3-пентаметиленпиридо[2,3-d]пиримидин-4-она (10)

 

(E)-9-(N,N-диметиламинометилиден)-8,9-дигидропиридо[2,3-d]-пиперидино[1,2-a]пиримидин-5(7H)-он (4).Аналогично синтезу 3 [9] из свежеперегнанного ДМФА (3 мл, 0.039 моль), хлорокиси фосфора (1 мл, 0.0107 моль) и 2,3-тетраметиленпиридо[2,3-d]пиримидин-4-она 2 (0.5 г, 0.0025 моль) получают 0.48 г 4 (выход 75%) с т.пл. 214-2150C, желтые кристаллы.

α-Формил-2,3-триметиленпиридо[2,3-d] пиримидин-4-он {9-Формил-8,9-дигидропиридо[2,3-d] пирроло[1,2-a]пиримидин-5(7H)-он} (5), синтезирован при кислотным гидролизе (E)-9-(N,N-диметиламинометилиден)-8,9-дигидропиридо[2,3-d]пирроло[1,2-a]пиримидин-5(7H)-она 3 10%-ным раствором соляной кислоты в течении 6 часов. LC-MS/MS (+ESI): 216.1 [M+H]+, 187.3, 121.9, 93.0, 55.7; (-ESI): 213.9 [M-H]+, 184.6, 146.2, 124.7, 50.1.

α-Формил-2,3-тетраметиленпиридо[2,3-d]пиримидин-4-он {9-Формил-8,9-дигидропиридо [2,3-d]пиперидино[1,2-a]пиримидин-5(7H)-он} (6) синтезирован аналогично вышеприведенному, LC-MS (+ESI): 230 [M+H]+, 201.2, 191.3, 127.7, 105.3, 60.9, 47.2.

α-Формил-2,3-пентаметиленпиридо[2,3-d]пиримидин-4-он {9-Формил-8,9-дигидропиридо [2,3-d]азепино[1,2-a]пиримидин-5(7H)-он} (10), получен кислотным гидролизом 9 аналогично вышеприведенному, LC-MS (+ESI): 244.1 [M+H]+, 214.9, 190.9, 158.2, 126.4, 117.2, 75.1, 57.0.

Таким образом, взаимодействие 2,3-три(тетра, пента)метиленпиридо[2,3-d]пиримидин-4-онов с реагентом Вильсмейера-Хаака приводит в конечном итоге к α-формильным производным. В качестве промежуточных соединений образуются диметиламинометилиден или аминометилиден-производные, образование которых зависят от количества метиленовых групп. Различие в структурах последних объяснено нуклеофильным переаминированием, приводящей к образованию аминометилиден-производного.

 

Список литературы:
1. Шахидоятов Х.М. Синтез и химические превращения производных хиназолина. Дис. …доктор.хим.наук. –Москва: ИТХТ, 1983. –С. 1-334.
2. Fedotova O.V., Lipatova E.V., Tsimbalenko D.A., Scherbakov A.A. Formylation of carbonylcontaining spirochromanes // Chem. Heterocycl. Comp. -1998. -1. –P. 413-414.
3. Burova O.A., Bystryakova I.D., Smirnova N.M., Safonova T.S. Pyrido[2,3-d]-pyrimidines. 2. Reactions of 2,4,5-trioxo-7-amino-8H-pyrido[2,3-d]-pyrimidines with electrophilic agents // Chem. Heterocycl. Comp. -1990. -26(5). –P. 561-564.
4. Bonnett R., Hursthouse M.B., North S.A., Trotter J. Synthesis and X-ray crystal structures of 1-(N,N-dimethylaminomethylidene)-3-phenylisoindolenine and 1-formyl-3-phenylisoindole // J. Chem. Soc., Perkin Trans. -1984. -2. –P. 833-839.
5. Шахидоятов Х.М., Ходжаниязов Х.У., Таджимухамедов Х.С. Органик кимё: учебник для вузов. –Т.: Фан ва технология, 2014. -800 c.
6. Шведов В.И., Чижов А.К., Гринев А.Н. Формилирование 2-метил-3-карбэтокси-5-метокси- и 2-метил-5-метоксииндолов по Вильсмейеру // Хим.гетероцикл.соедин. -1971. -№3. –C. 339-341.
7. Shakhidoyatov Kh.M. Chemical transformation of tricyclic quinazoline alkaloids // Nitrogen-containing heterocy-cles and alkaloids. Ed. V.G. Kartsev, and G.A. Tolstikov. Iridium Press, -Moscow, -2001. -1. –P. 167-178.
8. Khodjaniyazov Kh.U. Synthesis and NMR spectral characterization of novel 2,3-polymethylenepyrido[2,3-d]pyrimidin-4-ones. Journal of Advances in Chemistry, 11(8): 3873-3875, 2015.
9. Khodjaniyazov Kh.U., Makhmudov U.S., Kutlimuratov N.M. Synthesis and X-ray crystal structure of (E)-9-(N,N-Dimethylaminomethylidene)-8,9-dihydropyrido[2,3-d]pyrrolo[1,2-a]pyrimidin-5(7H)-one // Journal of Basic and Applied Research. -2016. -2(3). –P. 382-385.
10. Khodjaniyazov Kh.U., Makhmudov U.S., Turgunov K.K., Elmuradov B.Zh. Unusual formation of (E)-11-(aminomethylydene)-8,9,10,11-tetrahydropyrido-[2',3':4,5]pyrimido[1,2-a]azepin-5(7H)-one and its crystal struc-ture // Acta Cryst., -2017. – E73. –P. 1497-1500.
11. Abu-Shanab F.A., Hessen A.M., Mousa S.A.S. Dimethylformamide Dimethyl Acetal in Heterocyclic Synthesis: Synthesis of Polyfunctionally Substituted Pyridine Derivatives as Precursors to Bicycles and Polycycles [1,2] // J. Heterocyclic Chem. -2007. -44. –P. 787-791.

 

Информация об авторах:

Ходжаниязов Хамид Уткирович Khamid Khodjaniyazov

канд. хим. наук, старший научный сотрудник, Институт химии растительных веществ Академии Наук Республики Узбекистан, 100170, Узбекистан, г. Ташкент, ул. Абдуллаева, 77

candidate of Chemical Science, Senior Researcher, Institute of the Chemistry of Plant Substances Academy Science of Uzbekistan, 100170, Uzbekistan, Tashkent, Abdullayev str., 77


Кутлимуратов Нурбек Маткаримович Nurbek Kutlimuratov

преподаватель, Чирчикский Государственный педагогический институт Ташкентской области, 111700, Узбекистан, Ташкентская область, г. Чирчик, ул. Амир Тимура, 104

assistant teacher, Chirchik State pedagogical institute, Tashkent oblast, 111700, Uzbekistan, Tashkent oblast, Circhik, Amir Timur str., 104


Таджимухамедов Хабибулла Сайфуллаевич Tadjimukhamedov Khabibulla

канд. хим. наук, доцент, Национальный университет Узбекистана им. Мирзо Улугбека, 100174, Узбекистан, г. Tашкент, ул. Университетская, д. 4

candidate of chemical sciences, assistant professor, National University of Uzbekistan named after Mirzo Ulugbek, 100174, Uzbekistan, Tashkent, Universitetskaya st., 4


Сагдуллаев Шамансур Шахсаидович Shamansur Sagdullayev

д-р техн. наук., профессор, Институт химии растительных веществ, 100170, Узбекистан, г. Ташкент, ул. Абдуллаева, 77

doctor of Technical Sciences, Professor, Institute of the Chemistry of Plant Substances, 100170, Uzbekistan, Tashkent, Abdullayev str., 77


Читателям

Информация о журнале

Выходит с 2013 года

ISSN: 2311-5459

Св-во о регистрации СМИ: 

ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013

ПИ №ФС77-66239 от 01.07.2016

Скачать информационное письмо

Включен в перечень ВАК Республики Узбекистан

Размещается в:

doi:

The agreement with the Russian SCI:

cyberleninka

google scholar

Ulrich's Periodicals Directory

socionet

Base

ROAR

OpenAirediscovery

CiteFactor

 

Поделиться

Лицензия Creative CommonsЯндекс.Метрика© Научные журналы Universum, 2013-2019
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Непортированная.