ABSTRACT
The known data are reviewed and analysed, and new information about the reaction of 1,3,4,6-tetracarbonyl compounds with azomethines or aryl amines and aromatic aldehydes or ketones as their synthetic precursors is presented. The three component one-pot synthesis of various pyrrole derivatives, being alternative to azomethine reactions, is described. The structure features of these compounds are discussed.
Ключевые слова: 1,3,4,6-тетракарбонильные соединения; азометины; амины; альдегиды; кетоны; трёхкомпонентные реакции; производные пиррола.
Keywords: 1,3,4,6-tetracarbonyl compounds; azomethines; amines; aldehydes; ketones; three component reactions; pyrrole derivatives.
Ранее нами был опубликован краткий обзор литературных данных и обсуждались результаты современных исследований по взаимодействию 1,3,4,6-тетракарбонильных соединений (ТКС) и близких полиоксо-систем с аминами, азометинами (основаниями Шиффа) и азинами [8]. В этой же работе были изложены некоторые предварительные результаты изучения реакций ТКС непосредственно с эквимолярной смесью синтетических предшественников оснований Шиффа – аминов и альдегидов или кетонов [8]. Наряду с известными данными, не вошедшими в обзор [8], приводим новые сведения о химических превращениях ТКС и их карбонильных аналогов при действии некоторых из указанных реагентов.
Целью настоящей работы является обобщение литературных данных и материалов исследований, а также анализ сведений о взаимодействии ТКС с азометинами, химических превращениях в трёхкомпонентных системах: ТКС – амины – альдегиды (кетоны) и строении продуктов этих реакций.
Имеется информация о том, что диэтоксалилацетон (1: таутомеры 1A и 1B – последний преобладает) взаимодействует с арилиденариламинами (или смесью ароматических альдегидов и ариламинов), образуя в зависимости от соотношения реагентов 3-замещённые 4-гидрокси-5-пирролиноны – эфиры (2) [1; 18] или енаминоэфиры (3) (рис. 1), которые обладают выраженным противовирусным действием. Необычным, однако, выглядит отсутствие опубликованных сведений об образовании вероятных 3,3′-бис-пирролинонов в ходе данной реакции. Основываясь на собственном опыте изучения подобных реакций ТКС (см. ниже) следует ожидать гораздо большего разнообразия продуктов этих превращений. Описана также гетероциклизация соединений (2) в условиях кислотного гидролиза [18].
Рисунок 1. Гетероциклизация диэтоксалилацетона (1) при действии арилиденариламинов
В работе [8] сообщалось о несоответствии структуры 4-гидроксипроизводных 3,4-дигидро-2H-1,3-оксазин-4-она (4), которая ранее придавалась продуктам взаимодействия 1,6-диарил-1,3,4,6-гексантетраонов (5: таутомеры 5A и 5B, R1 = R2 = Ar) с арилиденариламинами [2; 5; 6; 13] (рис. 2). Однако в недавно вышедших публикациях С.С. Зыковой с соавторами [3; 4; 12] эта же структурная ошибка повторяется, что вынуждает нас вновь обратиться к доводам по поводу выделенных продуктов. Считаем важным снова отметить, что и химическая часть работ [6; 12], и результаты биологического скрининга [2–6; 12; 13] не вызывают доверия. Приводимые в публикациях соединения (4), как выяснилось, являются тетракетонами (5), исходно вовлечёнными в синтез, но вновь выделенными в недостаточно очищенном виде (реакция в описанных условиях не была завершена). Об этом, в частности, свидетельствуют температуры плавления и приборные характеристики (ИК, ЯМР 1H, масс-спектры) выделенных веществ [6; 12], которые по сути являются сходными, учитывая низкую степень чистоты соединений, с таковыми 1,6-диарилзамещённых 3,4-дигидрокси-2,4-гексадиен-1,6-дионов (5) (для сравнения см., например, данные в обзоре [7]). Как следствие, все сведения о биологической активности описываемых соединений (4) – антигипоксической [2; 3], противомикробной [5], антиоксидантной [4; 6; 12; 13] – должны относиться именно к загрязнённым исходным тетракетонам (5), но не соответствуют декларируемой структуре оксазинов (4). Добавим, что критические замечания по структуре (4) изложены нами не только в обзоре [8], но и в работах [14; 16].
Трёхкомпонентные реакции ТКС с аминами и альдегидами или кетонами до наших исследований не изучались. О предварительных не опубликованных к тому времени результатах этих исследований вкратце сообщалось в обзоре [8]. Однореакторное вовлечение ариламинов и ароматических альдегидов или кетонов (например, ацетона) как синтетических предшественников азометинов во взаимодействие с 1,6-дизамещёнными 3,4-дигидрокси-2,4-гексадиен-1,6-дионами (5) приводит к образованию разнообразных оксо(гидрокси) функционализованных структур на основе пиррола. Таким образом, нами предлагаются новые методы синтеза этих соединений, и некоторые результаты исследований обсуждаются в настоящей статье.
Рисунок 2. Синтез производных пиррола (6, 7, 9) на основе трёхкомпонентных реакций 1,6-дизамещённых 1,3,4,6-тетракарбонильных соединений (5: R1 = R2 = Alk, Ph) с п-толуидином и бензальдегидом, структуры для сравнения
Рассеивая известные сомнения, в результате трёхкомпонентной реакции 1,6-дифенил-1,3,4,6-гексантетраона (5a: R1 = R2 = Ph; сведения о его синтезе – см. обзор [7]) с п-толуидином и бензальдегидом выделен не соответствующий оксазинон (4: R1 = R2 = Ph), а замещённый 3-гидроксипиррол (6) (табл. 1) [15, 16]. Строение соединения (6) установлено на основании данных ИК, ЯМР 1H спектроскопии, масс-спектрометрии и рентгеноструктурного анализа (РСА) [15; 16] (рис. 2).
В результате проводимой в мягких условиях однореакторной конденсации 4,5-дигидрокси-3,5-октадиен-2,7-диона (5b: R1 = R2 = Me; данные о его синтезе см. в работах [7; 19]) с п-толуидином и бензальдегидом получено 2-оксопропилиденпроизводное 3-гидроксипирролина (7) [16] (рис. 2, табл. 1). Соединение (7) можно рассматривать как оксоилиденовый аналог препаративно доступных 3-гидрокси-1,5-дигидро-2H-пиррол-2-онов (8), обладающих широким спектром биологического действия [8; 18]. Высокая вероятность проявления фармакологической активности аналогом (8) подчёркивает перспективность химических и биологических исследований соединений близкого ряда илиденпирролинов, представленного на примере соединения (7).
Ожидаемое химическое разнообразие производных пиррола, образующихся при конденсации, подтверждается трёхкомпонентным синтезом 2-гидрокси-3-пирролинона (9), региоизомерного по положению гидроксильной группы соединениям (6) и (7). Продукт (9) получен исходя из эквимолярных количеств взаимодействующих 5,6-дигидрокси-4,6-декадиен-3,8-диона (5c: R1 = R2 = Et; данные о его синтезе приведены в обзоре [7]), п-толуидина и бензальдегида [16] (рис. 2, табл. 1). В отличие от пирролов (6), (7), имеющих енольную гидроксильную группу, в соединении (9) присутствует качественно иной O,N-полуацетальный гидроксил, определяющий своеобразие его структуры. Гидроксипирролинон (9) представлен стабилизированной пиррольным кольцом формой линейного енаминопроизводного ТКС (10), не отмеченного в спектрах и не выделенного индивидуально. Соединение (9) оказалось устойчивым к дегидратации, что не часто встречается у классических полуацеталей, но известно для некоторых гетероциклических производных (см., например, статьи [9; 10]).
Особенности строения соединений (7) и (9) описаны по данным ИК, ЯМР 1H спектроскопии, масс-спектрометрии высокого разрешения и РСА [16]. Схемы предполагаемого механизма образования пирролов (6), (7) и (9) приводятся и обсуждаются в работе [16].
Способ получения соединения (9) является удобным и простым по сравнению с более трудоёмкими методами синтеза гидроксипирролинонов этого ряда (11) [10; 11; 20], в том числе биологически активных [11; 20]. Обсуждению своеобразных по строению и свойствам кольчатых полуацеталей (9), (11) и подобных им соединений планируется посвятить отдельную статью.
Нужна помощь в написании статьи?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.
В результате однореакторного взаимодействия ТКС, имеющих терминальные сложноэфирные группы, – 3,4-дигидрокси-2,4-алкадиеноатов (5: таутомеры 5A и 5B, последний преобладает; R1 = Alk, R2 = OAlk; R1 = OAlk, R2 = Alk; R1 = R2 = OAlk) с п-толуидином и ацетоном с невысоким выходом получены замещённые 4-гидрокси-5-(2-оксоэтилиден)-2,5-дигидро-1H-пирролы (12a—k) [14; 17] (рис. 3, табл. 1).
Рисунок 3. Трёхкомпонентная конденсация 1,3,4,6-тетракарбонильных соединений, имеющих терминальные сложноэфирные группы (5: R1 / R2 = Alk, OAlk), с п-толуидином и ацетоном в синтезе 2-оксоэтилиденпроизводных 2,5-дигидро-1H-пиррола (12)
В твёрдом состоянии и растворах эфиры (12) представлены (E)-изомерами по 2-илиденовому звену, другие детали их строения установлены на основании данных ИК, ЯМР 1H спектроскопии и РСА и обсуждаются в работах [14; 17]. Характерным отличительным признаком реакции с участием исходных триоксоэфиров (5: R1 = R2 = OAlk) является отсутствие хемоселективности. Так, в результате с сопоставимыми, хотя и низкими, выходами нами выделены четыре пары региоизомерных гидроксипирролинов (12a и 12e, 12b и 12i, 12c и 12f, 12d и 12g) [17] (табл. 1). Отметим, что соединения (12) имеют структурную аналогию с хорошо известными биологически активными 2-пирролинонами (8) [8, 18] (рис. 2), что может быть стимулом для их дальнейшего изучения.
Таблица 1.
Матрица характеристик производных пиррола (6), (7), (9), (12a-k)
Таким образом, подведены предварительные итоги исследований и представлен краткий анализ данных по реакциям 1,3,4,6-тетракарбонильных соединений и некоторых оксо-аналогов с азометинами и их синтетическими предшественниками – ариламинами (на примере п-толуидина) и ароматическими альдегидами (бензальдегид) или метилкетонами (ацетон). Описаны особенности трёхкомпонентного однореакторного синтеза, отмечены детали строения продуктов реакций – разнообразных производных пиррола.
Список литературы:
Андрейчиков Ю.С., Гейн В.Л., Коньшина Л.О., Шапетько Н.Н. Синтез 1,4-дизамещённых 5-арилтетрагидропиррол-2,3-дионов на основе взаимодействия диэтоксалилацетона с азометинами // Журнал органической химии. – 1989. – Т. 25. – № 12. – С. 2494–2500.
Зыкова С.С. Антигипоксическая активность 6-арил-4-гидрокси-5,6-дигидро-4H-1,3-оксазинов // Вестник современной клинической медицины. – 2014. – Т. 7. – № 2. – С. 70–73.
Зыкова С.С., Балыбердин А.О., Шарапова Ю.С. 3-Замещённые 2H-1,3-оксазины – перспективные об