РАЗДЕЛ 2. СИНТЕЗ НОВЫХ ДИИМИДАЗО[1,5-a; 1?,5?-d]ПИРАЗИН-4Н,9Н-5,10-ДИОНОВ, НОВЫХ ПРОИЗВОДНЫХ ИМИДАЗОЛ-4,5-ДИКАРБОНОВОЙ КИСЛОТЫ И 5-АРОИЛИМИДАЗОЛ-4-КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ НА ИХ ОСНОВЕ
2.1. Синтез производных диимидазо[1,5-a; 1?,5?-d]пиразин-4Н,9Н-5,10-дионов (ДИДКП).
Бензимидазол 2.2, ключевой синтон для получения имидазол-4,5-дикарбоновой кислоты 2.3, синтезирован конденсацией о-фенилендиамина с муравьиной кислотой [4, 125, 126].
Окислением бензимидазола 2.2 бихроматом калия в H2SO4 получена имидазол-4,5-дикарбоновоя кислота 2.3 [1-5]. Ее димеризация под действием кипящей смеси SOCI2/ДМФА (10:1) осуществлялась по методу [27]. Схема 36.
Полученный дихлорангидрид ДИДКП 2.4 при осторожном нагревании с безводным этиловым спиртом превращен в диэтиловый эфир ДИДКП 2.5, описанный ранее [31] и ресинтезированный нами по модифицированной методике, позволившей увеличить выход целевого продукта с 67 до 82%. Схема 37.
Помимо этого, использование для перекристаллизации соединения 2.5 абсолютного 1,4-диоксана вместо применяемого ранее нитрометана [31] сделало получение этого продукта в препаративных количествах более доступным и открыло возможности для широкого применения указанного диэфира ДИДКП 2.5 в синтезе.
Синтез диамидов ДИДКП 2.6-2.8 осуществлен нами по двум методикам: либо нагреванием исходного дихлорангидрида ДИДКП 2.4 и соответствующего нитроанилина в мольном соотношении 1:2 в кипящей ледяной уксусной кислоте (AcOH), либо последовательным добавлением безводного ацетата натрия к суспензии дихлорангидрида ДИДКП 2.4 и соответствующего нитроанилина (1:2) в ледяной уксусной кислоте в температурном интервале 20-600С.
Диамиды ДИДКП 2.5-2.8 использовались нами без дополнительной очистки, что связано как с лабильностью производных ДИДКП и поэтому необходимостью использовать для их перекристаллизации тщательно высушенных растворителей, так и с чрезвычайно низкой растворимостью таких соединений, а соответственно, необходимостью использования больших объемов растворителей [31].
Применение дихлорангидрида ДИДКП 2.4 в реакции ацилирования по Фриделю-Крафтсу ранее не рассматривалось. Учитывая его чрезвычайно низкую растворимость и высокую лабильность, возможность использования его в синтезе дикетонов типа 2.9-2.12 не являлась очевидной.
Действительно, первые попытки его применения для ацилирования бензола (безводный бензол - AlCl3 или AlBr3) успеха не имели. Единственным продуктом, выделенным при этом из реакционной среды, была имидазол-4,5-дикарбоновая кислота (И-4,5-ДК) 2.3, образование которой является результатом взаимодействия дихлорангидрида ДИДКП 2.3 с водой при отгонке бензола с водяным паром. Схема 38.
Показать принципиальную возможность использования дихлорангидрида ДИДКП 2.4 для ацилирования бензола, толуола, хлор- и бром бензола удалось при проведении реакции ацилирования вышеперечисленных аренов в нитробензоле в присутствии AlCl3.
Следует отметить, что при замене хлорида алюминия на бромид алюминия, результаты реакции не всегда воспроизводимы.
Тот факт, что после отгонки с водяным паром выделены не только дикетоны ДИДКП 2.9-2.12, но и соответствующие им кетокислоты 2.13-2.16, которые образуются, по всей видимости, из дикетонов ДИДКП 2.9-2.12 на стадии отгонки нитробензола с водяным паром, находится в полном соответствии с полученными ранее данными о лабильности производных ДИДКП при действии [31]. Кетокислоты 2.13-2.16 легко превращаются в соответствующие дикетоны ДИДКП 2.9-2.12 при кипячении в смеси безводного хлороформа и SOCl2 в присутствии каталитических количеств ДМФА, что свидетельствует в пользу строения, приписываемого соединениям 2.9-2.16. Схема 39.
2.2. Синтез смешанных производных имидазол-4,5-дикарбоновой кислоты на основе 1,6-диэтоксикарбонил- и 1,6-диароиламинокарбонил-диимидазо[1,5-a; 1?,5?-d]пиразин4Н,9Н-5,10-дионов.
Возможность использования ДИДКП в качестве полупродуктов для тонкого органического синтеза при получении производных И-4,5-ДК рассмотрены ранее на примере соединений типа 2.4-2.5 [31].
Среди всего разнообразия производных И-4,5-ДК, полученных по рассматриваемому методу, в качестве объектов нашего изучения избраны амидоэфиры и амидогидразиды И-4,5-ДК. К настоящему времени эти соединения мало изучены, хотя и являются потенциальными полупродуктами для синтеза новых производных имидазола.
Синтез амидоэфиров 2.18, 2.19, 2.23-2.30, 2.32, 2.33 осуществлен нами по известной схеме при действии на диэтиловый эфир ДИДКП 2.5 двух эквивалентов соответствующих первичных или вторичных аминов в кипящем безводном хлороформе. Схема 40.
Если для поведения этих реакций с алифатическими, ациклическими и алициклическими аминами жирного ряда достаточно непродолжительного нагревания смеси исходных реагентов в мольном соотношении диэфир ДИДКП 2.5 - амин 1:2 в кипящем абсолютном хлороформе, то в случае ароматических аминов реакция заметно ускоряется в присутствии каталитических количеств триэтиламина.
В случае метил- 2.17, 2.31 и циклогексиламина эту реакцию удобно проводить в абсолютном 1,4-диоксане при перемешивании исходных реагентов в указанном выше соотношении.
Наконец эфироамиды И-4,5-ДК 2.20-2.22 синтезированы при нагревании диамидов ДИДКП 2.6-2.8 в абсолютном этаноле в присутствии безводного триэтиламина.
Амидогидразиды И-4,5-ДК 2.34-2.50 получены нами либо гидразинолизом амидоэфиров И-4,5-ДК 2.17-2.33, либо одностадийным превращением диамидов ДИДКП 2.6-2.8 под действием гидразин-гидрата в желаемые целевые продукты 2.37-2.39.
Следует отметить, что амидоэфиры И-4,5-ДК 2.17-2.33 и амидогидразиды И-4,5-ДК 2.34-2.50 синтезированы нами впервые.
Строение амидоэфиров И-4,5-ДК 2.17-2.33 однозначно подтвержденно как их химическими превращениями, так и данными ИК, ПМР и масс-спектров. Рис. 1.
Так в ИК спектрах соединений 2.17-2.33 присутствуют полосы валентных колебаний карбонильных групп сложноэфироной и амидной части молекул в области 1710-1650 см-1, полосы ва