ГЛАВА 2
СИНТЕЗ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 1,2-ПОЛИМЕТИЛЕН-4-ХИНАЗОЛОНОВ И 3,4-ПОЛИМЕТИЛЕН-1,2,4-БЕНЗОТИАДИАЗИНДИОКСИДОВ-1,1
2.1. Синтез 1,2-полиметилен-4-хиназолонов и 3,4-полиметилен-1,2,4-бензотиадиазиндиоксидов-1,1
2.1.1. Синтез 1,2-полиметилен-4-хиназолонов
Реакция лактимных эфиров с амидами практически не изучалась. В литературе описано взаимодействие О-метилкапролактима с бензамидами с образованием N-ациламидинов 2.3. Реакцию проводили путем кипячения амида в 5-кратном избытке лактимного эфира [82]:
2.1. 2.2. 2.3.
R = H, 3-CH3, 4-CH3O
Подобную активность амидов можно объяснить их высокой NH-кислотностью. При взаимодействии с соединениями, обладающими достаточной кислотностью, лактимный эфир прежде всего выступает в роли основания. При этом происходит взаимодействие протонированной формы лактимного эфира - иминиевой соли - активного электрофила с сопряженным основанием амида.
Мы нашли, что если в данной реакции использовать орто-галоген- или нитрозамещенные бензамиды , то она может служить удобным методом синтеза 1,2-полиметилен-4-хиназолонов (табл.2.1.):
2.4. 2.5. 2.6. 2.7.а-з
2.7. n = 1, R = H, R1 = H (a); n = 1, R = 7-NO2, R1 = H (б); n = 1, R = 7-морфолиносульфонил, R1 = 8-Cl (в); n = 3, R = H, R1 = H (г); n = 3, R = 3-NO2, R1 = H (д); n = 3, R = 3-морфолиносульфонил, R1 = 2-Cl (е); n = 3, R = 4-Сl, R1 = H (ж); n = 3, R = 3-SMe, R1 = H (з)
Исследования показали, что наиболее высокие выходы продуктов наблюдаются, когда исходные соединения (соотношение 5:1) нагревают при 150-160?С или кипятят в ксилоле (соотношение 2:1) в течение 2-6 ч. Избыток лактимного эфира в данном случае выступает как основание для связывания галогеноводорода, выделяющегося в процессе реакции. Предполагается, что в процессе реакции образуются N-ациламидины 2.6., которые подвергаются последующему превращению в хиназолоны через внутримолекулярное арилирование. Реакция протекает в одну стадию без выделения промежуточно образующихся N-ациламидинов. При этом N-ациламидин 2.6. был выделен только в случае производного О-метилкапролактима.
Таблица 2.1.
Физико-химические константы и данные анализа ациламидина 2.6., 1,2-полиметилен-4-хиназолонов (2.7.) и соединений 2.9.-2.10.
Соединение
NВыход, %Тпл,?C
(растворитель для кристаллизации)Найдено,%Брутто-формулаВычислено,%СNСN2.6.70123 (2-пропанол+гексан)59.2112.74C11H11ClN2O59.3312.582.7.а46208-210 (2-пропанол+гексан)70.9215.11C11H10N2O70.9515.042.7.б67280-281 (метанол+ДМФА)57.1618.23C11H9N3O357.1418.172.7.в51266-267 (этанол+ДМФА)48.6011.31C15H16ClN3O4S48.7211.362.7.г72206-208 (2-пропанол+гексан)72.9313.11C13H14N2O72.8713.072.7.д64230-230.5 (этанол+ДМФА)60.1916.35C13H13N3O360.2316.212.7.е48282-283 (этанол+ДМФА)51.4710.48C17H20ClN3O4S51.3210.562.7.ж60186-186.5 (2-пропанол+этанол)62.7311.28C13H13ClN2O62.7811.262.7.з70164-165 (2-пропанол+гексан)64.6810.81C14H16N2OS64.5910.762.9.47196-198 (2-пропанол+гексан)10.53 (Cl)8.03C20H21ClN2O10.40 (Cl)8.222.10.51265-267 (2-пропанол)29.18 (I)6.63C20H21IN2O29.29 (I)6.47
Подобный подход, основанный на внутримолекулярном арилировании циклических енаминов, раньше использовался в синтезе производных 1,2-полиметилениндолов и 1,2-полиметилен-4-хинолонов [83-89].
Мы нашли, что результат реакции непосредственно зависит от размера насыщенного цикла, характера уходящей группы и природы заместителей в бензольном кольце. В случае пентаметиленпроизводного галоген замещается особенно легко и поэтому при попытке получения ациламидина он выделяется только в смеси с хиназолоном. В этом случае реакция мало зависит от природы галогена и наличия дополнительной акцепторной группы. Видимо, уже присутствие акцепторной карбонильной группы в ациламидине является достаточным для прохождения циклизации. Даже амид о-хлорбензойной кислоты при кратковременном нагревании с 5-кратным избытком О-метилкапролактима дает циклический продукт с высоким выходом. Наличие электроноакцепторных групп (Cl, SO2NEt2, морфолиносульфонил) способствует ускорению циклизации (реакционное время сокращается до 1-2 ч). На практике оказалось удобнее получать 1,2-пентаметилен-4-хиназолоны при нагревании амида с 2-кратным избытком лактимного эфира в ксилоле, хотя продолжительность реакции в таком случае возрастает.
В отличие от производных О-метилкапролактима, ациламидины, производные О-метилбутиролактима, оказались менее склонны к циклизации вследствие меньшей конформационной подвижности насыщенного пятизвенного цикла. В этом случае природа уходящей группы и наличие активирующих заместителей оказывает прямое влияние на результат реакции. Так, нами обнаружено, что реакция О-метилбутиролактима с о-хлор- и о-бромбензамидами останавливается на образовании продукта первичной конденсации, в то время как о-фторбензамид, содержащий более активный атом галогена, позволяет получить циклический продукт с умеренным выходом. Введение электроноакцепторных заместителей в бензамид приводит к образованию циклических продуктов с высокими выходами даже при X = Cl, Br.
Строение полученных соединений доказано спектрально, и в этом случае наблюдаются определенные закономерности (табл. 2.2.). Образование бициклических систем приводит к значительному повышению напряжения по сравнению с исходными N-ациламидинами. Это проявляется в спектрах ЯМР 1Н в том, что все сигналы протонов метиленовых групп хиназолонов по сравнению с ациламидинами смещены в слабое поле. Так, при n = 1 они находятся в области 1.98-3.74 (для соединений 2.6.) и 2.26-4.26 м.д. (для соединений 2.7.). При при n = 3 соответственно в области 1.64-3.34 и 1.87-4.37 м.д. Сигналы 7(5-)-СН2-групп в ациламидинах находятся до 3 м.д. (в области 2.5-3.0), а в хиназолонах - за 3 м.д. (3.03-3.16). Особенно показательным с этой точки зрения является положение сигнала 3-СН2- (в аци