ABSTRACT
Results of a study of features for the interaction of 1,3,4,6-tetracarbonyl compounds with 2-aminophenols, diversity, structure and properties of the reaction products – unusually stable semiacetals – substituted 2-hydroxy-2H-1,4-benzoxazines are reviewed.
Ключевые слова: 2-гидрокси-2H-1,4-бензоксазины; синтез; строение; свойства; 1,3,4,6-тетракарбонильные соединения; реакции; 2-аминофенолы.
Keywords: 2-hydroxy-2H-1,4-benzoxazines; synthesis; structure; properties; 1,3,4,6-tetracarbonyl compounds; reactions; 2-aminophenols.
Реакция 1,3,4,6-тетракарбонильных соединений (ТКС, 1: формы 1A-1C, таутомер 1B обычно преобладает) и их карбамоильных производных, например соединений (2), с 2-аминофенолами является одним из удобных препаративных методов получения 3-оксоилиден-3,4-дигидро-2H-1,4-бензоксазин-2-онов (3) (см. статьи [6; 8; 10], а также краткий обзор [5] и цитированные в нём работы) (рис. 1). Известно, что бензоксазины (3) обладают широким диапазоном биологического действия: бактериостатической, противоопухолевой, противовоспалительной, анальгетической активностью [3–5], что является стимулом для изучения этих соединений и родственных структур.
Рисунок 1. Препаративный синтез 3-оксоилиден-3,4-дигидро-2H-1,4-бензоксазин-2-онов (3)
При изучении особенностей протекания некоторых реакций ряда ТКС (1: R1 и R2 = Alk, OAlk) с 2-аминофенолами нами с удовлетворительными выходами (23–80 %) были выделены соединения, в структуре которых, судя по спектральным данным, неожиданно было обнаружено кольчатое полуацетальное звено, – замещённые 2-гидрокси-2H-1,4-бензоксазины (4: изомеры 4A, 4B) (см. работы [1; 2; 6–9; 11; 12; 13; 15; 16] и зарубежный обзор [17]) (рис. 2; табл. 1).
Рисунок 2. Синтез и строение кольчатых полуацеталей – производных 2-гидрокси-2H-1,4-бензоксазина (4)
Структурные характеристики полуацеталей (4), полученные на основании данных спектров ЯМР 1Н, 13С, 1H-13C HMBC, 1H-1H NOESY, а также ИК спектроскопии, обсуждаются в следующих работах. Так, по бензоксазинам с терминальными алкильными заместителями (4a-e: R1, R2 = Alk) структурные данные и их анализ представлены в статьях [6; 8], по соединениям (4f-h: R1 = Alk, R2 = OAlk; R1 = OAlk, R2 = Alk) – в статьях [1; 11], а по наиболее подробно изученным эфирам (4i-p: R1, R2 = OAlk) – в публикациях [2; 7; 9; 12; 13; 16].
Таблица 1.
Матрица данных по производным 2-гидрокси-2H-1,4-бензоксазина (4)
Примечания.
* Приведены ссылки на прочую литературу (кроме приведённой в предыдущем столбце), в которой обсуждаются спектральные характеристики бензоксазинов (4), или на обзор [17].
** В индивидуальном состоянии соединение (4h) выделить не удалось [11].
При различающихся терминальных заместителях R1 и R2 варианты их расположения относительно общего каркаса молекулы определяют наличие региоизомерных структур. Так, нам удалось охарактеризовать пары региоизомеров бензоксазинов (4a) и (4b) [8], (4f) и (4h) [11], а в первом примере выделить их в индивидуальном виде. Отсутствие региоселективности реакций ТКС (1: R1 и R2 = Alk; R1(2) = Alk, R2(1) = OAlk) с 2-аминофенолом в этих случаях может быть лишь частным фактом, и это предстоит уточнить в дальнейшем.
Два геометрических изомера ((Z)-4A) и ((E)-4B) отмечены у соединений (4a-d) [8], причём изомер (4B) преобладает, а в остальных выделенных веществах он является единственным. В ходе спектрального анализа удалось опровергнуть альтернативную структуру ((E)-4B) для соединения (4k) [13].
Нужна помощь в написании статьи?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.
Сведения о возможных вариантах механизма взаимодействия ТКС (1) с 2-аминофенолами в синтезе производных 2-гидрокси-2H-1,4-бензоксазина (4) и обсуждение деталей протекания реакции приведены в статьях [11; 13], общая схема изображена ниже (рис. 3).
Рисунок 3. Схема возможного механизма протекания реакции 1,3,4,6-тетракарбонильных соединений (1) с 2-аминофенолами в синтезе производных 2-гидрокси-2H-1,4-бензоксазина (4)
Отметим, что бензоксазин (4k: R1 = R2 = OEt; X = H) получен также с невысоким выходом в результате трёхкомпонентной однореакторной конденсации этилацетата с диэтилоксалатом и 2-аминофенолом [7; 9; 16] (рис. 4), минуя стадию выделения первоначально образующегося диэтилкетипината (1: R1 = R2 = OEt; диенольная форма).
Рисунок 4. Трёхкомпонентная однореакторная конденсация этилацетата с диэтилоксалатом и 2-аминофенолом в синтезе полуацеталя (4k)
Полуацетали (4) неожиданно оказались весьма устойчивыми [11], они не изменяются при обычных условиях. Дегидратацию эфиров 2,2′-(2-гидрокси-2H-1,4-бензоксазин-2-ил-3-илиден)диуксусной кислоты (4: R1 = R2 = OAlk) удаётся осуществить только в сравнительно жёстких условиях при двухчасовом кипячении этих соединений в уксусном ангидриде [14; 15] (рис. 5). В результате выделены и охарактеризованы эфиры 2,2′-(2H-1,4-бензоксазин-2,3-диилиден)диуксусной кислоты (5: Alk = Me, Et; таутомерные формы 5A, 5B).
Рисунок 5. Дегидратация производных 2-гидрокси-2H-1,4-бензоксазина (4)
Согласно компьютерному прогнозу спектра биологической активности производные 2-гидрокси-2H-1,4-бензоксазина (4) с высокой степенью вероятности могут обладать фибринолитическим действием, являться регуляторами метаболизма липидов и стимуляторами сердечно-сосудистой системы [6], проявлять гипотензивную активность и выполнять роль антагонистов биогенного оксида азота [9; 16].
Список литературы:
Андреева В.А., Горбунова А.В., Муковоз П.П., Козьминых В.О. Синтез и особенности строения метил-[(3Z)-2-гидрокси-3-(2-оксопентилиден)-3,4-дигидро-2H-1,4-бензоксазин-2-ил]ацетата // Приволжский научный вестник. Научно-практический журнал. – Ижевск: изд-во «Издательский Центр Научного Просвещения», ноябрь 2014. – № 11 (39). – Часть 1. – С. 16–22.
Андреева В.А., Муковоз П.П., Козьминых В.О. Эфиры 2,2′-(2-гидрокси-2H-1,4-бензоксазин-2-ил-3-илиден)диуксусной кислоты: препаративный синтез и особенности строения // Приоритетные направления развития науки и образования. Сборник материалов IV Международной науч.-практ. конф. Чебоксары, Чувашский гос. ун-т им. И.Н. Ульянова, 19 марта 2015 г. – Чебоксары: ЦНС «Интерактив плюс», 2015. – С. 25–26.
Бабенышева А.В., Лисовская Н.А., Белевич И.О., Лисовенко Н.Ю. Синтез и антимикробная активность замещённых бензоксазинонов и хиноксалинов // Химико-фармацевтический журнал. – 2006. – Т. 40. – № 11. – С. 31–32.
Гейн В.Л., Рассудихина Н.А., Воронина Э.В. Синтез и противомикробная активность 6-этилсульфонил-3-ацилметилен-1,4-бензоксазин-2-онов // Химико-фармацевтический журнал. – 2006. – Т. 40. – № 10. – С. 32–33.
Козьминых В.О. Препаративные технологии в синтезе биологически активных 3-ацилметилен-3,4-дигидробензо[b]-1,4-оксазин-2-онов // Технические науки – от теории к практике. Сборник статей по материалам XXVIII международной науч.-практ. конф., Новосибирск, 27 ноября 2013 г. – Новосибирск: изд-во «СибАК», 2013. – № 11(24). – С. 104–109.
Козьминых В.О., Игидов Н.М., Козьминых Е.Н. Взаимодействие 5,6-дигидрокси-2,2,9,9-тетраметилдека-4,6-диен-3,8-диона с о-аминофенолом и о-аминотиофенолом // Химия гетероциклических соединений. – 2003. – № 4 (430). – С. 627–629.
Козьминых В.О., Муковоз П.П. Синтез и строение необычного производного 2-гидрокси-3-илиден-2H-1,4-бензоксазина – продукта трёхкомпонентной тандемной конденсации // Многопрофильный университет как региональный центр образования и науки. Материалы Всероссийской науч.-практ. конф. Оренбург, Оренбургский гос. ун-т, 20–22 мая 2009 г. – Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2009. – С. 2300–2303.
Козьминых В.О., Муковоз П.П., Козьминых Е.Н. Тетракарбонильные системы. Сообщение 10. Взаимодействие 1,6-диалкил-3,4-дигидрокси-2,4-гексадиен-1,6-дионов с 2-аминофенолом в синтезе 3-(2-оксоалкилиден)-3,4-дигидро-2H-1,4-бензоксазинов // Universum: Химия и биология. Электронный научный журнал. – 2015. – № 1–2 (11). – 17 с.
Козьминых В.О., Ноздрин И.Н., Муковоз П.П., Крохин И.П. Синтез и особенности строения 2-гидрокси-3-илиден-2H-1,4-бензоксазина – продукта трёхкомпонентной оксалильной конденсации // Современные проблемы гуманитарных и естественных наук. Материалы второй международной науч.-практ. конф. Москва, 15–25 января 2010 г. Том II. – Москва: ООО «Открытое право», 2010. – С. 31–33.
Козьминых Е.Н., Игидов Н.М., Шавкунова Г.А., Козьминых В.О. Химия 2-метилен-2,3-дигидро-3-фуранонов. Сообщение 16. Взаимодействие 5-арил-2-ацилметилен-2,3-дигидро-3-фуранонов с ароматическими аминами и N-арилиденаминами // Известия Академии Наук. Серия химическая. – 1997. – № 7. – С. 1340–1345.
Муковоз П.П., Андреева В.А., Ельцов О.С., Козьминых Е.Н., Козьминых В.О. Взаимодействие метиловых эфиров 3,4-дигидрокси-6-оксо-2,4-алкадиеновых кислот с 2-аминофенолом // Журнал общей химии. – 2015. – Т. 85. – № 6. – С. 918–922.
Муковоз П.П., Козьминых В.О. Синтез и особенности строения диэфиров (2’Z)-2,2′-(2-гидрокси-2Н-1,4-бензоксазин-2-ил-3-илиден)диацетатов // Актуальные проблемы современной науки. Естественные науки. Часть 8. Органическая химия. Труды 10-й Международной конф. Самара, 16–18 декабря 2009 г. – Самара: изд-во Самарского гос. областного ун-та, 2009. – С. 32–36.
Муковоз П.П., Козьминых В.О., Андреева В.А., Козьминых Е.Н., Ельцов О.С. Синтез и особенности строения эфиров 2,2′-(2-гидрокси-2H-1,4-бензоксазин-2-ил-3-илиден)диуксусной кислоты // Журнал органической химии. – 2015. – Т. 51. – Вып. 10. – С. 1483–1486.
Муковоз П.П., Козьминых В.О., Дворская О.Н. Новый простой метод получения 2,2′-(2H-1,4-бензоксазин-2,3-диилиден)диацетатов // Башкирский химический журнал. – 2010. – Т. 17. – № 3. – С. 23–24.
Муковоз П.П., Козьминых В.О., Кириллова Е.А., Иванов А.С., Фадеев А.А. Новые достижения в синтезе оксоилиденпроизводных имидазола, 1,4-бензоксазина и хиноксалина // Новые направления в химии гетероциклических соединений. Материалы Международной конф. Кисловодск, 3–8 мая 2009 г. – Кисловодск, 2009. – С. 392–393.
Муковоз