LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Хімічні науки → Синтез і рециклізація з ацилюючими реагентами гідразонів 2-ацилметил-1Н-бензимідазолів

2-АЦИЛМЕТИЛ-1Н-БЕНЗІМІДАЗОЛІВ І ЇХ ТЕРМІЧНІ ТА КИСЛОТНО-КАТАЛІЗОВАНІ ПЕРЕТВОРЕННЯ


Виходячи з літературних даних, гідразинолізні рециклізації з утворенням піразолів характерні для гетероциклічних сполук, що містять 1,3-діелектрофільний фрагмент, який повністю або частково знаходиться у вихідному циклі. Вони можуть відбуватися при безпосередній взаємодії з гідразинами, або як перегрупування вже наявної гідразинової функції. Отже, на першому етапі завдання полягало у синтезі 1,3-діелектрофілів, що містять один із реакційних центрів у положенні 2 бензімідазольного циклу, і пошуку підходів до гідразинолізних рециклізацій цих сполук.

Взаємодією легкодоступного 2-метилбензімідазолу (1) з ароїлхлоридами в присутності триетиламіну нами були отримані продукти триацилювання 2а-г. Встановлено, що їх морфоліноліз або алкоголіз протікає з розривом N- і О-ацильних зв'язків і веде до раніше невідомих 1,3-діелектрофілів – 2-фенацил-1Н-бензімідазолів 3а-г. За даними спектрів ПМР сполуки 3а-г існують у розчині в рівновазі з таутомерними формами 3а-г.

Сполуки 3а-г, як нами знайдено, при взаємодії з гідразинами дають досить стійкі гідразони 4а-ж без будь-якої рециклізації.

2-Ацетонілбензімідазол (5) відомий, але важкодоступний. Він також взаємодіє з гідразинами, як нами знайдено, з утворенням досить стійких гідразонів 4з-л. Альтернативний шлях до сполук 4з-л ми розробили, виходячи із більш доступного 1,5-бензодіазепінону 6. Його взаємодія з бензоїлгідразином супроводжується рециклізацією при каталізі етилатом натрію і відразу приводить до цільового бензоїлгідразону . Наступна реакція обміну з арилгідразинами дає відповідні арилгідразони 4і-л.


4 і к л

R Ph 4-MeC6H4 4-NO2C6H4

Вихід, % (1)/(2) 94/85 95/89 86/85


В ацилгідразонах 4ж,з аміногрупа гідразонового фрагменту має понижену нуклеофільність. Певно, тому умов рециклізації цих сполук нами не виявлено. Вони циклізуються при підвищених температурах із збереженням вихідного гетерокільця і утворенням 2-(4-піразоліл)-1Н-бензімідазолів 7а,б.

Будову сполуки встановлено рентгеноструктурним аналізом (рис. 1).


Рис. 1 Вигляд молекули сполуки за даними РСА


Реакція є настільки характерною, що синтез гідразонів і подальшу циклоконденсацію можна об'єднати в одному процесі. Так, сполуки ,в-з були отримані кип'ятінням у диметилформаміді 2-фенацил-1Н-бензімідазолу () з відповідними ацилгідразинами.


7 а в г д е ж з

Ar Ph 4-BrC6H4 3-NO2C6H4 4-NO2C6H4 3-Py 4-Py 1,4-бензодіоксен-2-іл

Вихід, % 95 85 87 89 81 85 70


Фенілгідразони 4д,і виявилися також інертними до рециклізації. Вони, як нами встановлено, можуть перетворюватись за двома напрямками. При нагріванні в присутності соляної кислоти або без неї утворюються індоли 8а,б, тобто продукти реакції Фішера. Тривале витримування при помірних температурах у присутності кислоти і доступі кисню повітря веде до утворення азосполук 9а,б. Реакцію можна представити як гідролітичне розщеплення азометинового зв'язку з утворенням кетону і фенілгідразину з подальшим окиснювальним азосполученням по активній метиленовій групі. Така версія підтверджена нами отриманням тих же продуктів 9а,б при безпосередньому азосполученні сполук і 5 з фенілдіазонійхлоридом.

Виходячи з літературних аналогій, рециклізація гідразонів 4а,б може протікати через нестійкі спіросполуки Iа,б і давати о-аміноанілінопіразоли ІІа,б. Проте, це не безперечно. Ароматизація інтермедіату І може здійснюватись із розмиканням як піразолінового, так і бензімідазолінового циклу. Це випливає з близьких значень індексів ароматичності піразолу і бензімідазолу. Отже, передбачити результат реакції досить важко. Як нами встановлено, рециклізація дійсно відбувається при кислотному каталізі, але складніше, ніж очікувалось. Основними продуктами є 1-[3(5)-піразоліл]бензімідазоли 10а,б. Будову дифенілзаміщеної сполуки 10б однозначно встановлено рентгеноструктурним аналізом (рис 2). Отриманий результат можна пояснити конденсацією очікуваних продуктів рециклізації ІІа,б із вихідними гідразонами 4а,б. При цьому, можливо, утворюються інтермедіати IІІа,б, котрі можуть циклізуватися в кінцеві продукти 10а,б з відщепленням 2-метилбензімідазолу (1).


10а б

R 4-CH3OC6H4 Ph

Вихід, % 49 49

10a: d1H = 3.77, 3.81 м.ч. (2CH3O); 6.80 м.ч. (4-H); 13.60 м.ч. (NH)

10б: d1H = 6.92 м.ч. (4-H); 13.74 м.ч. (NH)


Рис. 2 Вигляд молекули сполуки 10б за даними РСА


2. ФІКСУВАННЯ ТА ІНІЦІЮВАННЯ РЕЦИКЛІЗАЦІЇ ГІДРАЗОНІВ

2-АЦИЛМЕТИЛ-1Н-БЕНЗІМІДАЗОЛІВ

ВЗАЄМОДІЄЮ З АЦИЛЮЮЧИМИ РЕАГЕНТАМИ.


Зважаючи на результати, отримані на попередньому етапі, ми запропонували фіксувати утворення продуктів рециклізації типу ІІ конденсацією з ацилюючими реагентами і, тим самим, сприяти перезамиканню бензімідазольного циклу. Основна проблема при цьому полягала в забезпеченні умов, при яких ацилювання не зачіпало б вихідні гідразони.

Дійсно, рециклізація не відбувається при взаємодії гідразону з бензоїлхлоридом у звичайних умовах реакції ацилювання. Реакція йде, певно, з утворенням відповідного бензоїлгідразону , котрий вже за умов синтезу циклізується і дає вищеописаний 2-(4-піразоліл)бензімідазол .

Нами знайдено, що селективно зафіксувати утворення продукту рециклізації ІІб можна, проводячи реакцію ацилювання при 200 С. Так, у киплячому N,N-диметиланіліні взаємодія з ароїлхлоридами проходить, певно, через аніліди IVб-ж, циклоконденсація яких дає з високими виходами 2-арил-1-[3(5)-піразоліл]бензімідазоли 10б-ж. Сплавлення гідразону з аліфатичними карбоновими кислотами також відбувається як фіксована рециклізація і дає 2-алкіл-1-[3(5)піразоліл]бензімідазоли 10з-п з препаративними виходами.


10 Ar Вихід, % 10 Alk Вихід, %

б Ph 82 з Me 68

в 4-FC6H4 79 і C6H5CH2 53

г 4-ClC6H4 80 к 2-тієнілметил 58

д 4-BrC6H4 80 л C6H5OCH2 55

е 3-NO2C6H4 81 м 4-MeOC6H4OCH2 72

ж 4-NO2C6H4 83 н 3-MeOC6H4OCH2 83

о 4-BrC6H4OCH2 66

п 2,4-Cl2C6H3OCH2 64


Зручним реагентом для фіксування продуктів рециклізації ІІа-г виявився диметилформамід. При кип'ятінні у ньому гідразонів 4а-г відбувається подвійна гетероциклізація з утворенням 2-незаміщених 1-[3(5)-піразоліл]бензімідазолів 11а-г. Реакція селективна лише при каталізі кислотами. Її вибірковість залежить також від природи арильного замісника. Виходи в