Содержание к диссертации
Введение
1. Литературный обзор 7
1.1. Получение ангидрооснований 7
1.1.1. Депротонирование четвертичных солей 7
1.1.2. Дегидрирование соединений с пириндановым фрагментом 12
1.1.3. Получение псевдоазуленов другими методами 15
1.2.2. Электронные спектры 19
1.2.3. ИК спектры 20
1.2.4. Спектры ЯМР 21
1.2.5. Масс-спектры 22
1.3. Химические свойства 22
1.3.1. Реакционная способность 22
1.3.2. Протонирование 25
1.3.3. Электрофильное замещение 26
1.3.4. Нуклеофильное замещение 35
1.3.5. Другие реакции 36
2. Обсуждение результатов 39
2.1. Синтез исходных индено[2,1-Ъ]пиридинов и тер мическая дегидрогетероциклизация некоторых об-бензилазинов 39
2.2. Превращения 1-замещенных Ш-индено[2,1- ь] - пиридинов 44
2.2.1. Реакции электрофильного замещения 1-метил-1Н- -индено [2,1-ъ] пиридина 45
2.2.2. Нуклеофильное замещение и восстановление І-метил-ІН-индено [2,I-ъ] пиридина 53
2.2.3. Превращение І-метил-ІН-индено[2,1- ь]пири-дина при нагревании. Синтез производных 9-оксоиндено [2,I-ъ]пиридина 55
2.2.4. Синтез и превращение И -ацилиндено[2,1-ъ]-пиридинов 58
2.2.5. Циклизация 1-(нитро)фенацил-1Н-индено -- [2, I-ъ] пиридинов 65
2.3. Биологическая активность синтезированных соединений 71
3. Экспериментальная часть 74
Выводы 98
- Электронные спектры
- Нуклеофильное замещение
- Превращения 1-замещенных Ш-индено[2,1- ь] - пиридинов
- Циклизация 1-(нитро)фенацил-1Н-индено -- [2, I-ъ] пиридинов
Введение к работе
Азотсодержащие гетероциклические соединения являются важными объектами исследований в органическом синтезе. К этой группе веществ относятся поликонденсированные гетероциклы типа инденопиридинов - азафлуорены и нн -инденопиридины. І-Метил-4-азафлуоренон найден в природе (алкалоид онихин), а ин -инденопиридины являются близкими аналогами встречающихся в природе алкалоидов, имеющих строение ангидрооснований кар-болинового ряда. Производные инденопиридинов обладают биологической активностью, и некоторые из них используются в качестве антигистаминного средства, ин -Инденопиридины представляют собой малоизученную группу соединений. В связи с этим систематическое изучение химических свойств и биологической активности соединений ряда ин -инденопиридинов является актуальной задачей в области химии азотсодержащих гетероциклов.
Диссертационная работа выполнена в рамках плана НИР УДН (Постановление ГКНТ СМ СССР и АН СССР от 13.02.81 г. №24/25/13, направление "Синтетическая органическая химия. Тонкий органический синтез", проблема 2.II; номер государственной регистрации 9007037, шифр темы 221009).
Целью настоящей работы являлось изучение реакций электро-фильного и нуклеофїльного замещения І-метил-ІН-индено[2,І-в]-пиридина, а также изучение превращений и -ацил-9Н-индено-[2,I-bJ пиридиний хлоридов под действием оснований. Кроме того ставилась задача исследовать направления термических превращений І-метил-1-фенацил-Ш-индено [2,1-ъ] пиридинов, г-бен-зилпиридина, <ч -бензил (изо)хинолина и производных индолизи-на с целью синтеза новых гетероциклов с фрагментом индено[2,1-ъ
пиридина и их аналогов.
При выполнении синтетических исследований впервые проведено метилирование, бензилирование, ацилирование, бромиро-вание и нитрование 1-метил-Ш-индено [2,1-ъ] пиридина и установлено, что электрофильное замещение идет в пятичленный цикл по положению Сд. Нуклеофильное арилирование этого инденопиридин а фениллитием направлено по положениям Со и С^ пиридинового фрагмента. Установлено, что ангицроо снования ряда 1Н-индено-пиридина могут быть восстановлены с помощью натрийборогидрида в 1,2,3,9а-тетрагидро-1-азафлуорены. При синтезе ангидроосно-ваний впервые показано, что Ж -ацилзвмещенные 1Н-инденопири-дины неустойчивы и перегруппировываются в 9-ацил-1-азафлуорены, выделенные в енольной форме.
Изучение термических превращений показало, что 1-метил-1Н-индено [2,1-ъ] пиридин при нагревании (>300) превращается в 1-азафлуорен, а его 1-фенацилпроизводные циклизуготся (при~140) в бензопиридоазапенталены. Производные индолизинов при сплавлении с серой (150) превращаются в бис-(индолизин-3- и 1-ил)-дисульфиды; &< -бензилазины дегидроциклизуются в отсутствие катализаторов (при 500-700) с образованием бензоиндолизинов.
Практическое значение работы связано с разработкой препаративных удобных методик получения ранее труднодоступных бензо-пиридоазапенталенов, бис(индолизинил)дисульфидов и бензоаннели-рованных индолизинов. Установлено, что синтезированные ангидро-основания ряда ин -индено [2,1-ъ]пиридина обладают пестицид-ной активностью.
Настоящая диссертационная работа является продолжением и развитием исследований в области химии азафлуоренов и псевцо-
- б -
азуленов, которые представляют собой основное научное направление кафедры органической химии УДН на протяжении почти 25 лет.
Разработка методов синтеза изомерных по положению атома азота азафлуоренов, особенно практически неизученного 1-аза-флуорена, позволила начать систематические исследования псевдоазуленов, которые можно получать на его основе.
Этому новому разделу химии гетероциклических соединений посвящена настоящая работа.
Электронные спектры
Для ин -пириндинов характерны электронные переходы в видимой части спектров абсорбции, относящиеся к ЗТ-ЗЇ переходу l4, 45, 49] . Основная длинноволновая полоса поглощения псевдоазуленов этого типа приходится, как и в случае азу-лена, на область 500-700 нм, [14, 15, 50-52] , что соответствует данным квантово-химических расчетов [l,2J. Введение электронодонорных заместителей (нитрогруппа, ацильные группы) в пятичленное ядро приводит к ее гипсохромному сдвигу L53J, а электронодонорные заместители (метильные, метоксильные, фе-нильные группы и галоидные заместители) j_5IJ вызывают бато-хромный сдвиг. Аналогичные сдвиги основной полосы наблюдаются и в случае замещения в азулене [54J. Систематически ИК спектры ангидрооснований ряда щ -пи-риндина не изучались. Информация о них имеется обычно в экспериментальной части статей и анализ спектров не приводится. Анализ работ [50, 55, 10, 44, 56, 52] позволяет отметить основные области частот поглощения нн -пириндинов и циклопента-хинолинов: 600-1250 см (плоскостные и внеплоскостные колебания СН), 1300-1620 см (ароматические С-С связи) и 2980-3120 см (СН). Эти частоты соответствуют поглощению большинства гетероароматических соединений и азулена. Поглощение заместителей в пятичленном цикле сдвинуто обычно в сторону низких частот (например, для формилзамещенного нн -инденохинолина и бензоилзамещенных зга -инденопиридинов [57, 53J полоса карбонильной группы находится при 1606-1640 см"1. При обобщении данных ИК спектроскопии ангидрооснований ряда пиридина было показано, что они поглощают при частотах І637-І65І, 1530-1583, І5ІІ-І550 и 1438-1449 см"1 [40,53,9]. Эти полосы поглощения характерны и для производных ш -индено-[2,1-ъ] пиридина [53] . Протоны пятичленного цикла дают сигналы в области 5,5 -7,2 м.д., а пиридинового фрагмента - 6,3-7,5 (НА ) и 7,5-8,9 м.д. (Н и НИ- ) [9,16,43,52,53,55,56] . Ядра 13С соответствующих циклов поглощают в области 137,5-130,0 м.д. и 105-107,8 м.д. (для 1-карбэтокси-5-трифторацетил-1Н-пириндина) [50І .Частично расшифрован еще один спектр ЯМР - для 1-ме-тил-ІН-индено [2,1-ъ] пиридина [53J , в котором Сд дает сигнал в слабопольной области 86 м.д., но с КССВ 140 Гц, которая свидетельствует о его Sp2 -гибридизации.
Химические сдвиги протонов для нн -пириндина находятся в соответствии с квантово-химическими данными по распределению электронной плотности. Наиболее экранированными положениями в пятичленном цикле являются СерН и С -Н (они имеют наибольшую ЯГ -электронную плотность). В случае 1-метил-1Н-индено [2,1- Ъ_-пиридина наблюдается более слабопольный сдвиг для 4-Н, чем для 2-Н пиридинового фрагмента, что можно объяснить дезэкранизи-рующим влиянием магнитной анизотропии бензольной части молекулы на положение С -Н пиридина (это влияние взаимно, т.к. по химическому сдвигу протоны 4-Н и 5 Н почти эквивалентны). [53J. Данные спектров ЯМР и высокая основность . -метилен-производных I,2-дигидропиридина (рКа я 19,8) и N -метил-1,2-дигидрохинолина (рКа в 15,0) свидетельствуют о некоторой потере ароматичности пиридиновым ядром [58,59,50-1. Масс-спектры псевдоазуленов мало изучены и приводятся иногда лишь в экспериментальной части. Некоторые ангидроосно-вания дают максимальный или интенсивный пик молекулярного иона М+ и довольно интенсивный пик М" , что может свидетельствовать в пользу их ароматичности. Однако в других случаях пик иона малоинтенсивен [43,52,5(]. Фрагментация псевдоазуленов таким образом зависит как от строения кольцевого скелета, так и, в особенности, от наличия и строения заместителей [43,50,10,44,56,52]. Квантово-химические расчеты [бї] подтверждают, что соединения, включающие пириндиновую систему с четным числом (4п+2 )5Г электронов, относятся к ряду гетероароматических и по реакционной способности имеют аналогию с азуленом [б2]. Ароматический характер и заметный вклад биполярной формы 1Н-пириндина (альтернирование одинарных и двойных связей в сравнении с формальной структурой незначительно) следует из данных рентгено структурно го анализа (указаны длины связей) [43J: Рассмотрение классических формул для подобных соединений позволяет предполагать их высокую реакционную способность, так как они включают структурные элементы различных типов: єнами-нов, фульвенов, диенов, аминов, дигидропиридинов. На основе оценки расчетных значений Г -электронной плотности [6Ґ] и энергий локализации можно предсказать направление электрофильного (Е) и нуклеофильного ( їїи ) замещения, а также центр атаки в радикальной ( R) реакции (эксперименты по взаимодействию свободных радикалов с подобными псевдоазуленами до сих пор не проводились). Обычно расчеты электронной плотности и энергий локализации дают противоположные предсказания предпочтительных центров электрофильного замещения. Большее соотвествие с экспериментальными данными имеют расчеты индексов реакционной способности на основе энергии локализации. Имеющиеся в литературе данные о химических свойствах с --метилен-1,2-дигидропиридинов объясняются с помощью предельных структур:
По данным квантово-химических расчетов в их молекулах имеется существенное разделение зарядов и значительное альтернирование связей [40]. Относительно высокие значения рКа (12,5) 1-метил-1Н--индено JJ2,I-ъ] пиридина LI4J свидетельствуют о том, что аналогичные нн -пириндины являются довольно сильными основаниями [2 J (более основны, чем ацетат-ион, рКа 4,5). Высокая электронная плотность в пятичленном цикле приводит к тому, что протонирование этого инденопиридина с помощью HCL в сухом эфире происходит по Сд \я\. Протонирование пириндинов в условиях съемки спектров ПМР происходит по положениям С и/или Crj,, что соответствует протони-рованию азулена по Cj 65,66j (следует, однако, отметить, что в случае 5-азаазулена протонируется только атом азота [67J). В некоторых случаях после протонирования псевдоазуленов не удавалось их регенерировать действием на кислые растворы полученных сопряженных кислот водой или основаниями (из-за их полимеризации и осмолення в условиях эксперимента) бб]. Неконденсированные ангидрооснования ряда пиридина являются еще более сильными основаниями и взаимодействуют с минеральными кислотами, водой и даже метиловым спиртом, присоединяя протон к метиленовой группе 21,68,28] . Реакционная способность пириндинов мало изучена, а что касается нн -инденопиридинов - то они до наших работ практически не исследовались. Имеющиеся в литературе данные по псевдоазуленам этого типа в основном касаются их получения, доказательства строения и спектральных свойств этих неустойчивых соединений. В работе б9 ] установлено, что дейтерирование нн -инде-нохинолина 70%-ной дейтеросерной или 10%-ной дейтерофосфорной кислотами происходит по анионному центру пятичленного кольца: На IH- L42,50J и 2Н-пириндинах ГбСу 4Н-циклопента [VJ хи-нолине и 5Н-циклопента [сіхинолине [ 38,39,56 было также проведено ацилирование 42,38,39J , алкилирование J 6J и азосоче-тание [50J . Благодаря высокой 7Ґ -избыточности пятичленного цикла даже слабые электрофилы легко его атакуют. Ацилирование этих псевдоазуленов не требует использования катализаторов. Катализаторы Фриделя-Крафтса в некоторых случаях приводят к уменьшению выходов ацилпроизводных, по-видимому, вследствие разложения псевдоазуленов или их сопряженных кислот. Реакции электро-фильного замещения псевдоазуленов нельзя осуществить в кислой среде из-за их протонирования. В случае псевдоазуленов серии bj замещение происходит по С, а для серии fcj - по С и Crj, с предпочтением положения при ( [42 . Осуществлено формилирование индено [2 ,3 , 2,3j хинолина в условиях реакции Вильсмайера и установлено, что формильная группа вступает в пятичленное кольцо с образованием соответствующего альдегида [70]. Авторы предполагают, что формили-руется псевдоазуленовый таутомер инденохинолина, который
Нуклеофильное замещение
Фениллитий взаимодействует с 4Н-циклопента [ъ] хинолином [44,56j , причем карбанион атакует атом углерода, находящийся в "-положении пиридинового фрагмента. Термолиз азулена приводит к нафталину. Аналогичная изомеризация осуществлена с циклопента [V] тиапираном 55] , превращенным этим путем (500, I мм рт.ст., 40 мин.) в тианафта-лин с выходом 9,5$. На псевдоазуленах с пириндиновым фрагментом подобного термолиза не проводили. І-Метил-ІН-индено L2,I-bJ пиридин частично восстанавливается с помощью їїавн4 в 1-метил-1,2,3,9а - тетрагидроаза-флуорен (см. обсуждение результатов). Изучалось восстановление I- R -2-фенацилиден-1,2-дигидро-пиридина на различных катализаторах [_72J . В присутствии никеля Ренея образуется пиперидиленкетон, а на платиновом катализаторе гидрируется не только пиридиновое ядро, но и экзо-циклическая двойная связь: Литературные данные показывают, что ангидрооснования пи-риндинового ряда и их неконденсированные аналоги характеризуются высокой реакционной способностью и представляют значитель ный интерес для изучения их химии, препаративных возможностей этих классов соединений, синтеза различных гетероциклов, а также для получения новых соединений с биологической активностью и другими полезными свойствами. В то же время практически отсутствуют сведения о систематическом изучении ангидрооснований инденопиридинового ряда. Получение информации об этом классе соединений явилось основной задачей данной работы [47,32,53,90,91] . 2-Метил-3-фенилпиридин(1) получен конденсацией аллилового спирта с фенилацетоном и аммиаком в паровой фазе на промышленном кадмийкальцийфосфатном катализаторе (ККФ), используемом в производстве ацетальдегида парофазной гидратацией ацетилена [94] (вес.%: сао 10-13; СаО 41-45; Р205 41-48). Получениє фенилпиридинов парофазной конденсацией кетонов и альдегидов с аммиаком при 350-500 впервые предложено Чичибабиным и Орочко [95] Ими использовались катализаторы на основе окиси алюминия. Фенилпиридин I впервые был получен в работе [96J модифицированной реакцией Чичибабина - конденсацией аллилового спирта с фенилацетоном и аммиаком на гетерогенном фосфатно-кадмиевом катализаторе. Выходы фенилпиридинов на указанных в этих работах катализаторах не превышали 18%. При использовании катализатора ККФ удается увеличить выход фенилпиридина I до 40-45%. Этот орто-метилзамещенный фенилпиридин I затем подвергался циклизации в проточной системе при 520-540 на промышленном катализаторе марки К-І6 по общему методу дегидроциклизации, разработанному ранее на кафедре органической химии УЩ [97,93]. В результате этой реакции получают І-азафлуорен(П)с выходом 24%. Обработкой щелочью иодметилата(Ш)получали І-метил-ІН-ин-дено [2,1-ъ] пиридин (ІУ), который служил основным объектом настоящего исследования.
Этот инденопиридин представляет собой кристаллическое вещество фиолетового цвета. Он был впервые получен в 1975 году [із] из метосульфата 1-азафлуорена и охарактеризован данными УФ спектра и спектра ПМР. Его спектральные характеристики были затем уточнены в работах [9,I4,53J. На рис. 1а и б приведены экспериментальный и расчетный спектр ПМР этого ангидрооснования. Итерационный анализ проведен ст. н.сотр. Фомичевым А.А. В связи с тем, что при конденсации аллилового спирта с фенилацетоном и аммиаком образуется в качестве побочного продукта ос -бензилпиридин (У), нами [98,99] была изучена возможность его циклизации в 1-азафлуорен при температурах пироли за в отсутствие катализаторов. Однако при 500-700 наблюдалась лишь его термическая дегидрогетероциклизация с образованием бензо[ъ ]индолизина (УІ) с выходом до 40%. І-Азафлуорен в продуктах реакции не был обнаружен. Ранее [JOCU эта реакция осуществлена на медных и платиновых катализаторах при 600 с тем же выходом. Термическая некаталитическая дегидрогетероциклизация, по-видимому, происходит через стадию промежуточного образования оС-бензилиденового производного (Уа). Бензоиндолизин(УІ) образуется уже при 500 (около 1%). Максимальный выход (40%) достигается при 650. При дальнейшем увеличении температуры реакции его выход падает за счет возрастания доли пиролитических процессов (при 700 выход составил 36%). Спектр ПМР (200 МГц) соединения УІ представляет собой два спектра АВСД-типа (8,65; 6,58; 6,94 и 7,50 м.д. - сигналы протонов пиридиновой части I - Н 4-Н соответственно; КССВ, j : 6,5 (Н2 ),9,2. (Н4 3) 7,0 Гц (Hj 2); 8,10; 7,20-7,40; 7,77 - сигналы фзнйленовой части 6- Н f 9-Н соответственно; КССВ, J : 7,5 Гц (орто-протоны). ОшглетныЙ сигнал пиррольного протона 5- Н находится в области 6,65 м.д. Пиролиз 4-метилзамещенного с -бензилпиридина УП приводит к образованию 3-метилбензоиндолизина СУШ) (с выходом 22$, степень превращения 50% при 650). Из реакционной смеси также выделен с выходом в/о незамещенный бензоиндолизин УІ, образовавшийся в результате высокотемпературного деметилирования. В спектре ПМР индолизина УШ присутствует сигнал метильной группы (2,23 м.д.) и сигналы протонов замещенного пиридинового ядра (8,43, I-H; 6,34, 2-Н; 7,14 м.д., 4-Ю и фениленового фрагмента (7,2-7,96 м.д.), а также еинглетный сигнал протона 5-Н (6,45 м.д.). Аналогично из 2-бензилхинолина (IX) и 1-бензилизохинолина (XI) получены дибензо [b,ej индолизин (X) и дибензо [b,g] ин-долизин (ХП) с выходом 42 и 70% соответственно. Соединение ХП было получено ранее [iOOJ.
Для X спектр ПМР приведен на рис.Ів. Дибензоиндолизин X ранее был неизвестен, он выделен в виде высокоплавких кристаллов (т.пл. 220) зеленовато-желтого цвета. В сложном спектре ПМР этого вещества отнесены сигналы протонов 7-Н (с , 6,84 м.д.), 6-Н (д, 7,20 м.д.; JT 56в » I-H и II-H (м, 8,53 и 8,66 м.д.). Его брутто-формула подтверждена масс-спектрометрически. Пики ионов бензоиндолизинов УІ, X и ХП М+ максимальны, а двухзарядных ионов М+ - составляют .о 20-30$. Наличие интенсивных пиков ионов JP является, по-видимому, характерным для незамещенных бензоаннелированных индоли-зинов. Ангулярное строение дибензоиндолизинов X и ХП подтверждается их спектром ПМР, в которых кроме двух сложных спектров АВСД-типа имеется дублет АВ-спектра ( Jjj.a- = 9,5 Гц у соединения X и Хч,В = 7»5 1 у соединения ХП). Таким образом, в результате синтеза исходных индено 2,1-ь-пиридинов и поиска возможности расширения сырьевой базы для их получения был разработан простой эффективный метод некаталитического термического синтеза бензаннелированных индолизинов одностадийной дегидрогетероциклизацией некоторых ч -бензил-азинов. 2.2. Превращения 1-замещенных нн -индено ц2,1-ъ] -пиридинов Из литературного обзора видно, что ангидрооснования пирин-динового ряда являются малоустойчивыми соединениями, что препятствовало изучению их химических свойств и выявлению практической полезности. 1-Метил-жн-индено[_2,1- bj пиридин оказался сравнительно стабильным соединением, а разработка на нашей кафедре доступного метода его получения позволяет начать исследования реакционной способности и биологической активности этого базового вещества и его производных. Квантово-химические расчеты [бі] 1-метил-1Н-индено-2,1-Ъ]-пиридина предсказывают, что электрофтльные агенты должны атаковать по положению CQ 71 -избыточного пятичленного кольца, где сосредоточен отрицательный заряд. В то же время благодаря локализации положительного заряда на пиридиновом цикле нуклео-фильные реагенты должны атаковать по положению С . Ароматичность и повышенная электронная плотность пятичленного цикла то этого инденопиридина подтверждаются также данными ЯМР С (сигнал Сд находится в области ароматических анионов lOI, 102]). Так как экспериментальные данные по химическим превращениям ангидрооснований КН -инденопиридинового ряда практически отсутствуют, нами изучены разнообразные превращения I-метил-1Н-индено[2,1- Ь_1 пиридина: электрофильное замещение на примере алкилирования, ацилирования, бромирования и нитрования; нуклеофильное арилирование; восстановление; превращения при нагревании. Проведено также изучение превращений N -ацил-и к -фенацилэамещенных IH-индено [2,1-bJ пиридинов.
Превращения 1-замещенных Ш-индено[2,1- ь] - пиридинов
Ацетилированием инденопиридина ІУ смесью уксусного ангидрида и уксусной кислоты при кипячении в течение 5 часов получен с количественным выходом ІН-І-метил-9-ацетил[2Д-ъ] инде-нопиридин (XIX). Это вещество черного цвета с т.пл. 150-152. Его строение подтверждается элементным анализом и спектральными методами. В его масс-спектре имеется пик молекулярного иона М 223 (51%), а также пики фрагментов с массовыми числами, m/z (%): [М-СН3]+ 208 (65) и [М-Н О] + 205 (38). ІН-І-Метил-9-бензоилиндено 2,1-ъ] пиридин (XX) получен действием хлористого бензоила по Шоттен-Бауману. В его спектре ПМР сигнал протонов группы СН3 (при 4,02 м.д.) претерпевает под воздействием электроноакцепторной бензоильной группы сдвиг в слабые поля на 0,2 м.д. по сравнению с таковым для исходного соединения ІУ. В масс-спектре присутствуют пики ионов М (55$), [М-СбН5] + (100%) и [М-С0С6Н5] + (47$), что подтверждает его строение. В масс-спектре формилпроизводного ХУШ пик иона М4" является максимальным, а в его спектре ПМР имеется синглетный сигнал формильного протона (при 10,35 м.д.) и наблюдается слабополь-ное смещение сигнала группы СНд (в область 4,45 м.д.). Все ацилпроизводные ХУШ-ХХ имеют глубокую окраску и в УФ спектрах наблюдаются полосы поглощения при 440-690 нм. В их ИК спектрах присутствуют очень сильная полоса поглощения при 1544- 1552 см , которую, по-видимому, можно отнести к колебаниям резонансной цвиттер-ионной структуры "Б". В ИК спектре формилпроизводного поглощение в области 1650-1780 см""1, характерное для С=0 группы, отсутствует, а для бензоилпроизводного проявляется в виде очень слабой поло- Бромирование и нитрование. При бромировании раствора инденопиридина ІУ в четыреххлористом углероде был получен гидробромид І-метил-ІН-9-броминдено [2,I-ъ] пиридина (XXI), строение которого подтверждается элементным анализом и УФ спектром - наличие максимума поглощения при 620 нм. Этот гидробромид (черного цвета) был превращен затем обработкой раствором щелочи в ангидрооснование ІН-І-метил-9-броминденопиридин (ХХП), которое окрашено в темно-коричневый цвет.
Масс-спектры соли XX и инденопиридина ХХП подтверждают их строение. В спектрах ПМР этих двух веществ сигнал группы н -СН3 проявляется при 4,8 м.д. (соль XXI, в CD3OD3 ; сигнал 9-Н отсутствует) и при 4,6 м.д. (основание ХХП, в CF3COOH ; имеется сигнал протона 9-Н при 6,37 м.д. вследствие протонирования положения Со). Проведено нитрование псевдоазулена ІУ дымящей азотной кислотой в среде уксусного ангидрида при -5. В результате был выделен с малым выходом (7?0) 1-метил-7,9-динитро-1Н-инденопири-дин (ХХШ) (образование мононитропроизводного не удалось наблюдать) : Длинноволновый максимум, характерный для псевдоазуленовых систем, в УФ спектре динитропродукта ХХШ гипсохромно смещен в область 410 нм (в исходном ІУ он наблюдается при 520 нм). В масс-спектре имеется пик иона ЬҐ" высокой интенсивности (78$), в ИК спектре наблюдаются очень интенсивные полосы поглощения т нитрогрупп (при 1522 и 1340 см х). В спектре ПМР кроме синглет-ного сигнала метильной группы, имеющей слабопольный химический сдвиг в область 4,38 м.д., наблюдаются сигналы системы протонов АМХ пиридиновой части и АВХ фениленовой части (отнесение всех сигналов ароматических протонов подтверждено итерационным анализом спектра, проведенным ст.н.с. Фомичевым А.А.). Таким образом, полученные экспериментальные результаты свидетельствуют о высокой нуклеофильности положения Сд в ан-гидроосновании ІУ и возможности синтеза разнообразных 9-заме-щенных производных этого псевдоазулена реакциями электрофиль-ного замещения. 2.2.2. Нуклеофильное замещение и восстановление 1-метил--1Н-индено [ 2,1-ъ] пиридина При арилировании инденопиридина ІУ с помощью фениллития выделены два продукта с выходом 11% каждый: I-метил-IH- 2-(ХХІУ) и 4-фенилиндено [2,1-Ъ_ пиридины (ХХУ). Эта реакция свидетельствует о том, что пиридиновый фрагмент ангидрооснования является достаточно Jf-дефицитным для нуклеофильной атаки по положениям Cg и С . Следует отметить, что теоретический расчет [6IJ предсказывал, что нуклеофильные агенты должны атаковать предпочтительно положение С . По-видимому, значительный выход 2-фенилпроизводного обеспечен стери-ческим затруднением атаки нуклеофилом по С . Аналитические данные позволяют легко различить оба изомера ХХІУ и ХХУ.
У изомера XX. У, имеющего более высокую ( Rf = 0,62) хроматографическую подвижность на оксиде алюминия (что связано с основностью), фенильная группа должна быть менее сопряжена (т.е. менее компланарна) с пиридиновым фрагментом, чем у -изомера ХХІУ, имеющего Rf s 0,29 (т.е. большую основность). Модели Дрейдин-га показывают меньшие стерические препятствия для сопряжения у ос -изомера ХХІУ. Это подтверждается большим батохромним сдвигом длинноволнового максимума поглощения для «г -изомера ХХІУ (608 нм), чем для ІҐ -изомера ХХУ (590 нм). У -изомера ХХІУ т.пл. (77) ниже, чем у ff -изомера (95). Интересно отметить, что у изомерных ч - и Я" -арил (гетарил)пиридинов, как это наблюдается на многочисленных примерах [_92, I03J , все }f -изомеры имеют более высокую температуру плавления. Наиболее надежным является отнесение изомеров при сравнении их спектров ПМР. Для подобных ангидрооснований протон Н у дает резонансный сигнал в более слабом поле и имеет большую КССВ (8,14 м.д., J D = 7,1 ГЦ ДЛЯ d-изомера ХХІУ), чем протон Н с (7,71 м.д., J jg = 6,7 Гц для Г-изомера ХХУ). Кроме того, у #" -изомера ХХУ вследствие влияния магнитной анизотропии фенильного радикала наблюдается сильнопольное поглощение протоном 5-Н (при 6,65 м.д., триплет, J= 7,5 Гц). Восстановление нн -инденопиридинов ранее не изучалось. Нами установлено впервые, что псевдоазулен ІУ может быть частично восстановлен с помощью натрийборогидрида в I-метил-1,2,3--9а-тетрагидро-І-азафлуорен(ХХУі)(выход 43%). Ранее [1043 это соединение было получено при аналогичном восстановлении иод-метилата 1-азафлуорения. Его строение подтверждено масс-спектро-метрически и спектром IMP (2,34 м.д., CHgj 5,90 м.д., IH, 4-Н). Исходя из литературных данных о превращении азулена при нагревании в нафталин [Юб], нами изучено термическое превращение I-метил-1Н-индено [2,I-ъ] пиридина (ІУ). При этом было установлено, что при нагревании до 150 он не изменяется, а при пропускании его через кварцевый реактор при 300-650 превращается в 1-азафлуорен с выходом до 50%. Нагревание соединения ІУ при 300 в присутствии кислорода воздуха приводит к 1-аза-флуоренону (ХХУП) с выходом 18%. Образование иных продуктов (кроме продуктов осмоления) не наблюдалось. Для идентификации образующегося 9-оксоиндено[2,1- ъ] пиридина (ХХУП), а также в целях синтеза ряда его производных и испытания их биологической активности были получены следующие соединения: оксим ХХУШ, гидразон XXIX, семикарбазон XXX, тио-семикарбазон XXXI, динитрофенилгидразон ХХХП, тозилгидразон ХХЖ и бромфенацилат І-азафлуоренона ХХХІУ.
Циклизация 1-(нитро)фенацил-1Н-индено -- [2, I-ъ] пиридинов
1Н-1,9-Диметилиндено 12,1-ъ] пиридин (ХУ). К раствору 0,03 г (0,1 ммоль) иодметилата (ХІУ) в 10 мл воды добавляют I мл 20%-го раствора щелочи. Выпавший осадок отделяют, промывают водой, сушат. Получают 5 мг (25$) инденопиридина ХУ, черно-фиолетовые кристаллы, т.пл. 160-162. УФ спектр: 485(2,7) пл., 585 нм (3,36). Масс-спектр: 195(36), УҐ; 194(33), [М-Н] + 182(30); 181(75), [М-СНз]+; 180(36); 179(45); 166(54); 142(100); 139(32), 127(60). Найдено: н 7, $. С14Н13 N. Вычислено: N 7,2%; М 195. Это же соединение получают аналогичной обработкой соли ХШ. ІН-І-Метил-9-бензилиндено2,1-ъ1 пиридин (ХУП). Смесь 0,5 г (2,8 ммоль) псевдоазулена ІУ и 0,5 г (4 ммоль) хлористого бензила в 30 мл бензола выдерживают 7 суток при 20. Выпавший осадок отделяют, промывают бензолом, затем эфиром и сушат. Получают 0,2 г (2) соединения ХУП в виде гидрохлорида, кристаллы черного цвета, т.пл. 187-189. Найдено: и 4,6%. 20 І7К »НС1. Вычислено: н 4,6%. После подщелачивания гидро-хлорида получено с выходом 73% ангидрооснование ХУП, темнофиолетовые кристаллы, т.пл. 122-125. Масс-спектр: М+ 271(1), [М-СН3] + 256(100), 254(42), 182(80), 181(90), 91(65), 77(45). Найдено: Ж 5,4%. Є іу N. Вычислено: N 5, %. М 271. Спектр ПМР гидрохлорида ХУП изображен на рис.2 (J34 = 7,6, J23 =6,6 Гц). ІН-І-Метил-9-формилиндено [2,1- ъпиридин (ХУШ). К 0,83 мл (9 ммоль) свежеперегнанного ДМФА при 0 медленно прибавляют 0,24 мл хлорокиси фосфора. Смесь выдерживают I ч. при 20, а затем добавляют раствор 0,36 г (2 ммоль) инденопиридина ІУ в 2 мл ЩФк и нагревают 3 ч. при 40. К охлажденной смеси добавляют 6 г льда, подщелачивают до рН 8, отделяют осадок(0,3 г), растворяют его в 3 мл ДМОО, добавляют 3 мл воды, подщелачивают до рН 10. Осадок отделяют, сушат и получают 84 мг соединения ХУШ, кристаллы темно-вишневого цвета. ИК спектр: 1638, 1560, 1334 см"1. УФ спектр: 440 нм (3,3). Масс-спектр: 209(100), М+, 208(56), [м-н] , 180(48), [М-НСО] +; 166(35), 152(43). ІН-І-Метил-9-ацетилиндено [2,1- щ пиридин (XIX). Раствор 1 г (5,5 ммоль) инденопиридина ІУ в 18 мл (0,18 моль) уксусно го ангидрида и 10,6 мл уксусной кислоты кипятят 5 ч. Выливают в 50 мл воды и подщелачивают до рН 9. Осадок отделяют, промывают водой. Получают 1,2 г соединения XIX, черные кристаллы (из ацетона). ИК спектр: 1729, 1638, 1544, 1350 см"1. УФ спектр: 460, 580, 690 нм. Масс-спектр: 223(51) М+, 203(65) [М-СН3] , 205(38), [м-Н20] + ; 181(100), 166(50). ІН-І-Метил-9-бензоилиндено І2Л-ъ1 пиридин (XX). К суспензии 0,9 г (5 ммоль) инденопиридина ІУ в 10%-ном растворе едкого натра прибавляют по каплям при интенсивном перемешивании 2 мл хлористого бензоила. Смесь нагревают I ч. при 50, охлаждают, отделяют осадок, промывают водой.
Получают 0,9 г кристаллов, которые очищают на колонке с оксидом алюминия (25 х 4 см), элюент - смесь эфир: спирт, 30:1. Выделяют 0,8 г (56%) соединения XX, темно-коричневые кристаллы (из ацетона). ИК спектр: 1730 ел, 1640, 1546, 1344 см"1. УФ спектр: 385 (4,0), 480 нм (3,72) пл. Масс-спектр: 285(55) М+, 270(13) [М-СН ]+, 208(100) ІН-Метил-9-броминдено 12,1-ъ1 пиридин (ХХП). К раствору I г (5,5 ммоль) инденопиридина ІУ в 25 мл четыреххлористого углеро;-да при перемешивании по каплям прибавляют 0,8 (5 ммоль) брома. Образовавшийся осадок отделяют, промывают эфиром. Получают 1,9 г (выход количественный) бромгидрата ІН-І-метил-9-броминденопири-дина XXI, кристаллы черного цвета (из метанола). Масс-спектр: [М-НВг] + 261(1), 259(1), 210(14), 211(16), 202(18), 181(21), 153(12) 127(20), 105(14) 104(18), [CHgBr] + 96 и 94 (100 и 80% соответственно), Br + 81 и 79 (по 21%). УФ спектр: 280(4,2), 330(3,25) пл., 510(2,2) пл., 620(2,8). Соль XXI (1,9 г) растворяют в 5 мл ДМФА. Осадок, выпавший при подоплачивании и разбавлении водой (20 мл) этого раствора, отделяют, промывают водой, кристаллизуют из водного ДМФА и сушат. Получают 0,9 г соединения ХХП, темно-коричневые кристаллы. Масс-спектр: 261(1), М+, 259(1) М+, 181(41), 153(18), 127(23), 94(82) [Ш3Вг] + , 96(100) [СНзВг] +, 81(27), 79(23). УФ спектр: 580 нм. 1Н-1-Метил-7,9-динитроиндено 12,1-] пиридин (ХХШ). К раствору I г (5,5 ммоль) инденопиридина ІУ в 15 мл уксусного ангидрида при перемешивании постепенно в течение часа добавляют при -5 2,5 мл азотной кислоты (а= 1,40), содержащей каталитическое количество серной кислоты. Смесь выдерживают 7 ч, затем выливают на лед, подщелачивают до рН 10, осадок отделяют и очищают на колонке с оксидом алюминия (30 х 4 см), элюент эфир; спирт, 1:1. Получают 0,1 г соединения ХХШ, коричневые кристаллы (из спирта). ИК спектр:1636, 1522, 1340 см" . УФ спектр: 410 нм, (4,34). Масс-спектр: 271(78), М , 256(9) [М-С%, 241(90) [М-Ж)]+, 226(36), 195(100). ІН-І-Метил-2- и 4-фенилиндено2,І-ЬІ пиридины (ХХІУ-ХХУ). К раствору фениллития, приготовленного из 0,13 г (18 г-ат) лития и 1,3 г (8,3 ммоль) бромбензола в 75 мл эфира, прибавляют раствор I г (5,5 ммоль) ІН-инденопиридина ІУ в 75 мл эфира, перемешивают I час. Смесь затем обрабатывают водой (150 мл), эфирный слой отделяют, сушат. Остаток (1,5 г) после удаления эфира разделяют на колонке с оксидом алюминия (24 х 1,1 см, элюент смесь эфира с гексаном, 1:1). Получают 0,15 г 4-фенилпроизводного ХХУ, Rf - 0,62, темно-фиолетовые кристаллы (из смеси эфир-гексан). УФ спектр: 300(4,3), 335(3,90) пл., 480(3,14) пл., 590 нм (3,50). Масс-спектр: М+ 257(100), 256(5), [М-СН3]+ 242(19), 183(29), 105(36), 77(29). Затем выделяют 0,14 г 2-фенилинденопиридина ХХІУ. Rf = 0,29, темно-фиолетовые кристаллы. УФ спектр: 308(4,54), 350(4,0), 480-570(3,1), 608 нм (3,23). Масс-спектр: М+ 257(40), 256(16), [М-СН3] + 242(2,5), 182(26), 154(52), 105(100), 77(73). При последующей промывке колонки эфиром выделяют 8 мг соединения, которое по данным масс-спектра является І-Н-І-метил-2,4-дифенилинденопиридином, темно-фиолето вые кристаллы, т.пл. 99-103, М+ 333. Восстановление ІН-1-метилиндено[2,I- b] пиридина (ІУ). К ра- створу I г (5,5 ммоль) инденопиридина ІУ в 50 мл метанола при интенсивном перемешивании прибавляют порциями 0,4 г (II ммоль) борогидрида натрия и перемешивают 30 минут при 20 и I час при кипении растворителя. После охлаждения добавляют 30 мл воды, экстрагируют бензолом. Растворитель упаривают в вакууме.
Получают 0,44 г (43$) тетрагидроазафлуоренаХХУІ, т.пл. 50-51(по лит.данным 50-51 [Ю4]). Пиролиз ІН-1-метшьиндено пиридина (ІУ). Раствор 0,5 г (2,8 ммоль) псевдоазулена ІУ в 50 мл бензола пропустили через кварцевый реактор проточного типа (заполненный битым кварцем, предварительно продутый азотом) при 650. Из конденсата (темно-желтого цвета) удаляют растворитель, остаток (0,4 г) темных кристаллов очищают на колонке с оксидом алюминия. Выделяют сначала 0,1 г бифенила, затем 0,25 г ( 50%) 1-азафлуорена, т.пл. 84. Аналогичное пропускание раствора 1,3 г (7 ммоль) псевдоазулена ІУ в 100 мл бензола без предварительного удаления воздуха из реактора приводит при 300 к получению 1-азафлуоренона (ХХУП). Выделено хроматографически 0,14 г (17,5$) 1-азафлуоренона (т.пл. 127-128, М+ 181), 0,36 г исходного псевдоазулена и 0,25 г смеси псевдоазулена с 1-азафлуореноном (в соотношении 1:1). Оксим 1-азафлуоренона (ХХУШ). К горячему раствору I г (5,5 ммоль 1-азафлуоренона в 10 мл спирта прибавляют 0,5 г (7 ммоль) хлоргидрата гидроксиламина и несколько капель соляной кислоты, кипятят I час. Выпавший осадок отделяют, промывают водой, спиртом, эфиром и сушат. Получают 0,7 г оксима ХХУШ, бледно-желтые кристаллы (из спирта). ИК спектр: 1650 (экзоцикл. связь С=Ю т ср., 3060 (ассоциир. 0Н-группа) с, 3170 см х (ОН своб.), ср. Гидразон 1-азафлуорен-9она (XXIX). Олесь I г (5 ммоль) I- азафлуоренона с 2 мл гидрата гидразина и 0,7 г оксида кальция в 25 мл этанола кипятят 16 ч. Образовавшийся осадок отделяют от горячего раствора и промывают хлороформом. Маточный раствор объединяют с хлороформенным экстрактом и обрабатывают водой (50 мл). Экстракт сушат сульфатом магния, затем отгоняют хлороформ досуха,кристаллический остаток промывают водой, спиртом и затем эфиром.Кристаллизуют из спирта. Получают 0,3 г гидразона XXIX, зеленые кристаллы. Семикарбазон І-азафлуорен-9-она (XXX). К раствору I г (5,5 ммоль) I-азафлуоренона в 15 мл этанола добавляют 2 мл воды, I г ( Ю ммоль) гидрохлорида семикарбазида и 1,6 г ацетата натрия, смесь нагревают 15 мин при перемешивании на водяной бане, затем охлаждают. Выпавший осадок отделяют, промывают водой и сушат. Получают 1,1 г семикарбазона XXX, кристаллы бледно-желтого цвета (из метанола). ИК спектр: 3100-3500 (шир.полоса, COUH и С0НН2), 1720 (С в 0), 1625 см""1 ( с » и).
![Синтез, превращения и свойства 2-бром-5-нитро-6-метилимидазо-[2, 1-b]-1,3,4-тиадиазола](/i/i/4322/49762.png "Синтез, превращения и свойства 2-бром-5-нитро-6-метилимидазо-[2, 1-b]-1,3,4-тиадиазола Шарипова Рузигул Ёкубовна")
![Синтез, структура и химические превращения 2,5-дибром-6-фенилимидазо[2,1-b]-1,3,4-тиадиазола](/i/i/4269/300973.png "Синтез, структура и химические превращения 2,5-дибром-6-фенилимидазо[2,1-b]-1,3,4-тиадиазола Рахмонов Рахмон Охонович")
![9-фурилнафто[2,3-b]фураны : Синтез, свойства и реакции](/i/i/4412/311908.png "9-фурилнафто[2,3-b]фураны : Синтез, свойства и реакции Мельчин Владимир Викторович")
![Синтез и свойства тетразоло[1,5-b][1,2,4]триазинов](/i/i/4386/289117.png "Синтез и свойства тетразоло[1,5-b][1,2,4]триазинов Шестакова Татьяна Сергеевна")