РАЗДЕЛ 2
?,?-НЕНАСЫЩЕННЫЕ КЕТОНЫ, СОДЕРЖАЩИЕ 8-ГИДРОКСИХИНОЛИН
Из представленных в литературном обзоре данных следует, что химия карбонильных производных 8-гидроксихинолина мало изучена. Даже в отношении его исходных формил- и ацетил-производных имеются разноречивые данные относительно оптимальных методов синтеза. Что же касается халконов на их основе и последующих продуктов циклоконденсационных процессов: 2-пиразолинов и дигидро-1,5-бензодиазепинов, то отмечаются лишь отдельные примеры их синтеза без какого-либо систематического исследования их структуры и свойств. Именно эти молекулярные системы стали объектом настоящего исследования.
Общее представление о структуре соединений, изученных нами, дает схема 2.1; в ней также представлена для наглядности общая нумерация этих соединений, используемая в данной работе.
Схема 2.1. Структуры изученных соединений. Синтез исходных 5-формил- ( 2 ) и 5-ацетил-8-гидроксихинолинов ( 3 ) описан в ряде работ [2, 4, 8], но имеет определенные трудности в воспроизводимости: выходы этих соединений, особенно альдегида, значительно колеблются. 5-Формил-8-гидроксихинолин получают традиционно по реакции Реймера-Тимана [2-4], но эти методики плохо воспроизводятся (вероятно, из-за склонности продуктов к хелатированию).
Нами синтез соединений 2 и 3 осуществлялся на основе коммерческого 8-гидроксихинолина 1. После многочисленных пробных экспериментов удалось несколько детализировать методику получения альдегида 2, увеличив время экстракции и строго выдерживая условия нейтрализации (см. стр. 106 ), и добиться повышения выхода с 10% до 18 %. Полученные нами соединения 2 и 3 по температурам плавления отвечают литературным данным; кроме того, в их ИК спектрах, измеренных в разных условиях (см. табл. 8) (см. стр. 70), четко проявляются полосы валентных колебаний кетогруппы и ассоциированной ОН группы. Их строение также однозначно согласуется со спектрами ЯМР 1Н (табл. 2.1, рис. 2.1 и 2.2). В них легко идентифицируются сигналы всех протонов хинолинового ядра, замещающей группы (СНО либо СОСН3). Исключение составляет сигнал ОН группы, который в спектре не виден, вероятно, из-за быстрого обмена с водой, которая содержится в растворителе. Следует также отметить, что эти спектры выполняют функцию реперных при последующем сравнительном анализе со спектрами соответствующих халконов.
R?, (ppm)*хинолиновый фрагментенонарил2 Н3 Н4 Н6 Н7 Н?-Н?-НортометаСН318,837.528.307.407.0628.967.769.558.177.2238.897.689.398.287.122.674аH8.907.678.748.337.187.988.458.137.58**4бCH38.917.668.758.337.187.938.438.087.362.394вOCH38.927.678.758.327.197.948.428.197.083.844гN(CH3)28.917.487.748.247.177.908.368.076.772.994дCl8,937.678.778.387.207.958.488.217.644еBr8.967.88.88.357.267.938.478.127.754жNO29.117.868.988.67.388.148.698.575аH8.927.849.248.357.167.667.737.717.44**5бCH38.927.729.238.347.177.637.767.737.252.345вOCH38.927.719.218.37.177.647.647.807.003.805гN(CH3)28.867.649.198.187.127.427.587.636.722.975дCl8.917.889.248.367.157.657.777.707.495еBr8.987.929.498.447.287.657.867.797.645жNO28.997.849.448.507.297.748.038.268.116CH3*Br8.967.738.798.658.088.398.157.382.407CH3*Br49.058.008.468.107.392.40* Константы спин-спинового взаимодействия составляют (в Гц): 2Н 1.2-1.8 и 3.7-4.3; 3Н 3.7-4.3 и 8.5-8.8; 4Н 1.2-1.5 и 7.3-8.9; 6Н 7.9-8.6; 7Н-7.0-8.6; ?Н-15.3-15.9; ?Н-15.3-15.9; орто-5.3-8.6; мета-6.1-9.2.
** Сигналы протонов в мета- и пара-положениях перекрыты.Таблица 2.1
ПМР спектры 5-замещенных 8-гидроксихинолина
Рис. 2.1. Спектр ЯМР 1Н 5-формил-8-гидроксихинолина (2).
Рис. 2.2. Спектр ЯМР 1Н 5-ацетил-8-гидроксихинолина (3). 2.1. Синтез и спектральные характеристики халконов
Соединения 2 и 3 достаточно реакционноспособны и легко вступают в реакцию кротоновой кондесации с соответствующими замещенными ацетофенона или бензальдегида в среде этанола с каталитическими добавками NaOH (едкого натра); при этом образуются халконы 4а-ж и 5а-ж с выходами 60-80% (Схема 2.2).
Схема 2.2. Реакция кротоновой кондесации с участием соединений 2 и 3.
Физико-химические характеристики полученных соединений 4а-ж и 5а-ж представлены в табл. 2.2.
Таблица 2.2
RТ. пл., оС*(1) Выход,
%/час*(2)Брутто-формулаНайдено, N% / Вычислено, N%?, сm-1 C=OO-H4аH16570/8C18H13NO25.09/5.12165633044бCH3162-16528/7C19H15NO24.84/4.97165631754вOCH3155-15770/8C19H15NO34.59/4.63165231884гN(CH3)221023/15C20H18N2O28.80/8.72164433124дCl170-17270/4C18H12ClNO24.52/4.58165232884еBr18670/10C18H12BrNO23.95/3.49165232884жNO2205-20720/22C18H12N2O48.75/8.83165232505аH139-14060/6C18H13NO25.09/5.15165233205бCH318079/7C19H15NO24.84/4.88165233205вOCH318862/9C19H15NO34.59/4.70164831565гN(CH3)218465/11C20H18N2O28.80/8.82165232845дCl18572/7C18H12ClNO24.52/4.60165233165еBr203-20570/11C18H12BrNO23.95/4.10165633085жNO2222-22480/17C18H12N2O48.75/8.64166033126CH3*(3)22070/1C19H14NO2Br3.80/3.83165633127CH3*(4)24020/1C19H11NO2Br42.32/2.5316563416*(1)Литер. Т.пл,оС: 4a (173) [ 4 ]; 5a (143-144) [6], (102-104) [12]; 5в (193-194) [6]; 5г (191-192) [6], (185-186) [12]; 5д (180-181) [12]; 5ж (224) [6].
*(2) Выход после кристаллизации из: этанола (4а-5б, 5г) и метанола (5в). / Время проведения реакции.
*(3) Продукт монобромирования соединения 4б : 1-(7-бром-8-гидроксихинолинил-5)-3-(4-толил)пропен-1-он-3 (6).
*(4)Продукт тетрабромирования соединения 4б: 1-(3,4,6,7-тетрабром-8-гидроксихинолинил-5)-3-(4-толил)пропен-1-он-3 (7).Физико-химические свойства ???-ненасыщенных кетонов 8-гидроксихинолинового ряда
Их состав и строение однозначно подтверждаются