Новые хелатирующие лиганды и синтетические реагенты в ряду 2-ациламинопиридинов тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ СРГАШЖСКСа ХШШ им.Н.Д.ЗЕЛИНСКОГО АН СССР

На правах рукописи УДК 542.91:547.855.7:541.49:547.1*127

ДИБ АДНАН МАХМУД

НОВЫЕ ХЕЯА ЖРУЩИЕ ЖГАЩЫ И СИНТЕТИЧЕСКИЕ РЕАГЕНТЫ В РЯДУ 2-АЦИЛАНИН0ПИРЩШ0В

02.00.03 - органическая химия

Автореферат

на соискание ученой степени кандидата химических наук

Москва - 1992 год

Работа выполнена в лаборатории органических лигандов Института органической химии им.Н.Д.Зелинского АН СССР

Научные руководители:

доктор химических наук, профессор ДОРОХОВ В.А. кандидат химических наук БАРАНИН C.B.

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор ЛИТВИНОВ В.П. кандидат химических наук БОЛДЫРЕВА О.Г.

Ведущая организация: химический факультет ¡Московского государственного университета им.М.В.Ломоносова.

¡Защита состоится "QA "АНвйЛХ Î992r. в fO~ часов на заседании специализированного ученого совета К 002.62.02 по присуждению степени кандидата химических наук в Институте органической химии им.Н.Д.Зелинского АН СССР, -IÎ79Î3, Москва, Ленинский проспект, 47.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИСК АН СССР.

Автореферат разослан "£5 "делаЛ/гл, i99ir.

Ученый секретарь специализированного совета,

доктор химических наук Григорьева Н.Я.

Актуальность проблемы. В последние годы в лаборатории органических лигандов ИОХ АН СССР проводятся систематические исследования с целью конструирования новых хелатирующих лигандов, которые в свободной или координированной форме могут быть также использованы для построения различных гетероциклических систем. Работы в этом направлении демонстрируют эффективную взаимосвязь координационной и органической химии, способствуют развитию методологии синтеза новых комплексных и гетероциклических соединений, позволяют вести направленный поиск веществ, обладающих ценными в практическом отношении свойствами.

К числу перспективных хелатообразователей и реагентов органического синтеза относятся некоторые производные 2-аминопи-ридвна и, в частности, 2-ациламинопиридины (ААП). Особый интерес в этом плане вызывают малоизученные ААП, содержащие функциональные группы в ацильном фрагменте. В связи с этим актуальной проблемой представляется поиск новых хелатирующих лигандов в ряду ААП и путей их применения в координационной и гетероциклической химии•

Цель работы. Получение новых хелатирующих лигандов на основе (пирид-2-ил)амидов циануксусной и ацетоуксусной кислот; исследование реакционной и комплексообразовательной способности функционализированных ААП этого типа, а также их использование для синтеза гетероциклических соединений и новых типов хелатных комплексов бора.

Научная новизна и практическая значимость. Ы-(Пирид-2-ил)- и и~(пиколил-2)амиды циануксусной кислоты предложены в качестве хелатирующих лигандов и реагентов гетероциклического синтеза. Впервые изучено их координационное взаимодействие с бором; исследовано строение получении хелатных комплексов и обнаружен новый вид таутомерных превращений координированных амидов.

Найден способ получения димеров Ы-(пирид-2-ил)амйдов циануксусной кислоты, способных к образованию трехъядерных комплексов бора. Разработан простой метод синтеза содимеров N -(пирид-2-ил)амидов и этилового эфира циануксусной кислоты, также представляющих интерес как хелатообразователи и синтетические реагенты.

Из (гшрод-2-ил)амидов циануксусной и ацетоуксусной кислот синтезированы ранее неизвестные производные VI-(пирид-2-ил)-амидов 4,4,4-трихлоро-З-аминокротоновой кислоты, боршшрование которых приводит к конденсированным биддерным комплексам бора. Установлено, что хелаты аналогичного типа образуются из N -(пирид-2-ил)амида ацетоуксусной кислоты.

Внесен вклад в химию пиридоД,2-а/пиришдинов - класса соединений с широким спектром биологической активности. Предложены способы синтеза ранее неизвестных 4-амино-2Н-пиридоД ,2-а/-пиримидин-2-онов и 3-циано-2Н-пиридоД,2-а/пиримидин-2-онов на основе 2-аминопиридинов и этилового эфира циануксусной кислоты.

Продемонстрированы новые примеры использования хелатных соединений бора в органическом синтезе (получение димеров И-(пирид-2-ил)амидов циануксусной кислоты и 3-(2-этоксикарбонил-2-циано^1-аминовинил)-2Н-пиридоД ,2-а/пиримидин-2-онов).

Публикации и апробация работ. По материалам диссертации опубликовано 4 статьи. Результаты работы были доложены на У1 Всесоюзном совещании по химии неводных растворов неорганических и комплексных соединений (Ростов-на-Дону, 1987г.), УП Всесоюзной конференции по химии _/3-дикарбонильных соединений (Рига, ■1991г.), У Всесоюзной конференции по метэллоорганической химии (Рига, 1991г.), У Всесоюзной конференции по химии азотсодержащих гетероциклических соединений (Черноголовка, 1991г.).

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на ■{26стр. машинописного текста, содержит И таблиц и состоит из введения, литературного обзора по химии 2-ациламинопиридинов, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов и списка литературы, включающего 109 наименований.

Основное содержание работы. В соответствии со сформулированными целями работы в качестве исходных функционализованных ААП были выбраны N -(пирид-2-ил)амиды циануксусной и ацетоуксусной кислот. Однако, при этом оказалось необходимым разработать удобные методики получения этих соединений, так как по литературным прописям они получались с низкими и нестабильными выходам.

1. М-(Питад-2-ил)амиды пиануксусной кислоты и их циклизация в 4-амино-2Н-пиридо/1.2-а/пишмидины

Если реакцию 2-аминопиридина (1а) или 2-ашно-4(5)-метил-хгаридинов (1в,г) с этиловым эфиром циануксусной кислоты (ЭЭЦК) проводить при нагревании (135-,1650) и пониженном давлении (60470 мм рт.столба) с отгонкой выделяющегося этанола, то удается выделять соответствующие N -(пирид-2-ил)амиды циануксусной кислоты (2а,в,г) с выходами 37-5®.

Неожиданно обнаружилось, что взаимодействие 2-амино-З-метилпиридина Иб) с ЭЭЦК в аналогичных условиях не приводит к образованию соответствующего амида, а дает продукт его внутримолекулярной циклизации - 4-амино-8-метил-2Н-пиридо/1,2-а/пи-римидин-2-он (36) с выходом 6С$.

Н

-155"1б5в(60-1?0мм) ' Х^М 0 (2 а-г)

мГГШг

Ч/Ы Ца-О

+

аоссн^сгм

1 НС1,ЕМН 2. МаНСОа

80-Ю0° (и00ИПа),СбН5^ ^

1?= Н (а), 3-МеС6), 4-МеСО, 5-МеСО

Йа-0

С применением техники высоких давлений (совместно с В.М.Нулиным и Г.А.Стапшной, ИОХ АН СССР) из аминопиридинов (1а-г) и ЭЭЩ удается непосредственно синтезировать производные пиридо/Т,2-а/пиримидин-2-она (За-г) (выход 40-85$). Ве-роятно,при этом промежуточно образуются амиды (2), способность которых к циклизации под давлением 1400 ЫПа подтверждена в специальных экспериментах. Выбор бензола в качестве растворителя играет существенную роль. Следует полагать, что в уело-

виях реакции бензол находится в твердом состоянии и образование (3) происходит в микропорах твердой фазы.

Строение соединений (2) и (3) подтверждено спектральными данными (ИК, ЯГЛЕ^Н и ^С, масс-спектрометрия)3^. Для спектров ПМР (2а-г) в ДМСО-с!^ характерен синглет с £ =3,95-4,00 м.д. (СН2), а (За-г) - синглет с 5 =5,43-5,71 (0%). 3 ИК-спектрах (2) в отличив от (3) наблюдается полоса V СнМ (2270 см~^).

Изучение термической устойчивости бициклических соединений показало, что они являются термодинамически менее стабильными , чем амиды (2), и превращаются в последние при возгонке в вакууме. Методом ИК-спектроскогош с применением терморегулируемых кювет установлено, что изомеризация (За) (в КВт) начинается уже при 120°, а протекает с заметной скоростью при 140° и выше. Существенно устойчивее соединение (36), для превращения которого в (26) требуется нагревание до 230°.

Образцы соединений (За-г) при хранении в кристаллическом состоянии практически не претерпевают каких-либо изменений. Однако, в растворах в ДМС0-с1$ , по данным спектров ПМР, имеет место медленное раскрытие пиримидинового кольца с образованием (2а-г). Например, (За,в,г) изомеризуются полностью при ~20° в течение 5-6 недель (при ■100° процесс заканчивается уже через ■I час!). Обратное превращение - циклизацию (2а-г) в (За-г) удается осуществить обработкой первых раствором НС1 в этаноле с последующим подщелачиванием водным раствором МаНС03. Таким образом, ранее неизвестные 4-амино-2Н-пирвдоД,2-а/пиримидин-2-01Ш легко могут бить получены из 2-аг,шнопиридина (2-аминопико-лннов) и ЗЗЦК как с применением высокого давления, так и без него.

2. Синтез хелатов бора из М-(пирид-2-ил)амидов циануксусной кислоты и их таутомерные превращения

Найдено, что реакция И-(пирид-2-ил)амидов циануксусной кислоты с бутшгтиодибутилбораком (4) протекает в мягких условиях и приводит к образованию хелатов (5), выделенных с выходом 55-57;.'.

Спектральные исследования проводились совместно с

В.С.Богдановым, К.П.Яковлевым и М.Н.Бочкаревой (ИОХ АН СССР).

кД о ^ " Ц^Ь

Ьи йи

С2а,в} ЦвНС<0, Ме(в).

Соединения (5а,в) - твердые вещества, относительно устойчивые на воздухе, но разрушающиеся при кипячении в спирте с образованием исходных лигандов (2а,в).

В масс-спектрах (5а,в) наблюдаются характерные для диалгсил-борных хелатов интенсивные пики ионов (М-Ви.)+, а в спектрах ЯМР^В химические сдвиги сигналов соответствуют четырехкоодои-нированному атому В. Исследования ЯГЛР % и С и ИК-спектров синтезированных хелатов показали, что для этих соединений характерен своеобразный вид имин-енаминной таутомерии. В растворах они способны существовать в двух таутомерных формах А и Б. Таутомер А можно рассматривать как производное ацетимидовой кислоты, а таутомер Б (его структура идентична (5)) - как соответствующий N,0 - ацеталь кетена).

вц^Ви бГ^би

к С5а,0 с

В спектрах Ш/ЕР для А характерно наличие синглета группы СН2 (в спектре ШР ^С - триплет) и отсутствие сигнала ЯН, в то время как для Б наблюдаются синглеты СН (в спектре Я.1Р С - дублет) и ЫН. Химические сдвиги пиридиновых протонов и Я у А и Б также различаются. В ИК-спектрах таутомеру А соответствует поглощение несопряженной группы С=М , тогда как для Б - сопряженной СзМ и ЫН.

По данным спектров ПМР хелаты в СБИд практически полностью существуют в форме А, но в их растворах в ДМС0-с1б существенно преобладает таутомер Б. В растворах СЩр!) количества таутомеров близки между собой (см.табл.!). Нагревание раствора

(5а) в даСО— ¿6 от 20° до 100° приводит к некоторому увеличению содержания формы А (и на 20$).

В ИК-спектрах соединений (5а,в), снятых в КВг, присутствуют полосы валентных колебаний ^Н м (в области 33003100 см-"*) и интенсивная полоса поглощения сопряженной связи С = Ы (2190 сг.Г") (ср. с частотой полосы Сн>4 таутомера А в СНС1д - 2260 см и исходного лиганда (2а) - 2265 см""*).Таким образом, в твердом состоянии хелаты (5а,в) существуют, по-видимому, в форме Б. Вероятно, сдвиг таутомерного равновесия в сторону формы Б у хелатов в твердом состоянии и растворах в ДМС0-с1б и СБ301 вызван образованием межмолекулярных Н-свя-зей с участием группы МН.

Таблица 1

Состав таутомерной смеси (5а,в) в различных растворителях при 20° по данным ШР

Соединение Растворитель % форш А % формы Б

5а дао-си 21 79

СТС13 100 0

С^ОР 54 46

5в дасо-с1б 11 89

ССС13 100 0

СВдОВ 59 41

3. Димеш Ы-(пигдал-2-ил)- и М-(5-метилпирид-2-ил)-амидов циануксусной кислоты и их хелатные комплексы с ботом

Легко доступные"димеры'малононитрила и эфиров циануксус-ной кислоты, а также"содимеры"указанных соединений, известны как удобные и полезные реагенты гетероциклического синтеза. Напротив, попытки синтезировать димер цианацетамида ранее не приводили к успеху.

Казалось интересным получить димеры М-(пирид-2-ил) амидов циануксусной кислоты, которые также можно рассматривать как перспективные синтетические реагенты.

Осуществить димеризацию соединений (2) с использованием щелочных агентов не удалось.

Однако, при исследовании борилирования амидов (2) под действием В^ВЗВи (4) нами обнаружено, что образующиеся при соотношении реагентов 1:1 хелаты (5) способны вступать в дальнейшие превращения с избытком (4). В результате при кипячении в бензоле (2а,г) и (4) в соотношении 2:3 получены комплексы (§а,г), молекулы которых содержат три группы Ви£В, связанные с трехкратно депротонированным лигандом - димером исходного амида (т.е., формально, продуктом присоединения молекулы(2), содержащей активную группу СН2> по связи второй молекулы(2)). При кипячении с этиловым спиртом хелаты (6а,г) распадаются с выделением свободных "димеров" (7а,г). Вероятно, превращение (2) в (2) можно, в общем, представить следующей схемой:

И Н

ЬКс^СН2СзМ ЬиаВБВи ¿г^'Ы^СНСнЫ Вц2В58ц

& "^ТХХД "

(2 а,г) ВСГ Ви

(5 0,0

(5а,г) -ВиЗН

R.XX

[Ъи sBu

Bu Bu Вц Bu

(6а,г) R

R= Н (а), Me (г). <2*г> (H.L)

Строение соединений (7) подтверждено данными спектроскопии ЯМР Н и 13С и масс-спектрометрии.

По-видимому, (7а,г) в твердом состоянии и в растворах представляют собой Z-изомеры, стабилизирующиеся благодаря обрз-_

Комплексы (6) для простоты обозначены на схеме как (BUgBJgü (при (7)=H3U ).

зованию внутримолекулярной водородной связи (ВВС) МН.,.0=С.

Хелатное строение (6а,г) доказано спектрами ШР ^В (сигналы трехвалентного бора отсутствуют). Все спектральные данные полностью соответствуют одной из структур А или Б, окончательный выбор между которыми затруднителен.

Таким образом, соединения (7а,г) способны вести себя как гексадентатные хелатирующие лиганды. Следует отметить, что синтез димеров (7) является своеобразным примером применения хе-латного органического синтеза (т.е. использования в синтетических целях хелатов, обладающих более высокой реакционной способностью по сравнению со свободными лигакдами).

4. Производные Ы-(пирид-2-ил)амидов З-аминокротоновой

ААП типа (2) имеют активную метиленовую группу и, очевидно, могут быть использованы как С-нуклеофилы в реакциях с соединениями, содержащими активированные кратные связи.

Наш найдено, что (2а,в,г) легко присоединяются к трихлор-ацетонитрилу в присутствии ацетата Ма с образованием соответствующих амидов 4,4,4-трихлоро-3-амино-2-цианокротоновой кислоты (8 а,в,г), также относящихся к ряду ААП.

кислоты как хелатирующие лиганды

Н

ЫаОАс

а.а8с-с«м

А о

(ва.Ь.О

&=Н(а), 4-Ме(ь), 5-МеСО.

-и -

Изучение ИК-спектров (8 а,в,г) в твердом состоянии и в растворах указывает на наличие в их молекулах ВВС, в образовании которой участвует ЫН аминогруппы и карбонильный атом 0. В кристаллическом виде (8 а,в,г) образуют помимо ВВС межмолекулярные водородные связи (МВС), очевидно, с участием атома пиридинового кольца. При этом одна из связей ЫН остается свободной (в спектре ей соответствует узкая полоса (~ 3400 см-^). В растворах МВС разрушаются и в спектре наблюдаются две полосы свободных групп МН (~3460 и ~3400 см-^).

Полоса -5 С=М у (8а,в,г) наблюдается в области ~2200-2205 см-^ и имеет высокую интенсивность, тогда как у (2) нит-рильной группе соответствует полоса средней интенсивности 2260-2270 см-1.

В спектре ШР "^М соединения 8а наблюдается дублет от амидной группы (5 =-244,0 м.д., ^ = 89 Гц), что в совокупности с другими спектральными данными позволяет исключить наличие имидольного фрагмента —М=£-0Н в молекулах (8).

Функционализованнне 2-ациламинопиридины типа (8) следует рассматривать как новый тип хелатирующих лигандов, потенциально способных к различным вариантам координации. В связи с эти.! нами исследовано их борилирование. Оказалось, что реакция с (4) протекает в соотношении 1:2 с образованием биядерных хелатных комплексов (9а,г) и даже при использовании эквимольного количества борилирующего агента выделить моноядерные хелаты не удается.

Ви н

И 1 гг, *** I

Л» О-.цикц -2Ви5Н ¡Л^^О (8 а,г")

Ьи Ви

Кристаллические соединения (9а,г) в атмосфере инертного газа хранятся без разложения, но на воздухе гидролизуются с образованием свободных лигандов (8 а,г).

В масс-спектрах комплексов (9а,г) наблюдаются интенсивные пики ионов Ш-Вц )+ (интенсивность изотопного пика с соответствует наличию в ионе двух атомов бора). Для ИК-спектров (9а,г) в растворах (СНС13) характерно наличие полосы ЧС=Ы ("2215-2220 см-^), узкой полосы ПН ( ~ 3365 см ) и интенсивной полосы поглощения в области ~1400 см-^, указывающей на де-локализащш кратных связей в хелатных циклах.

Таким образом, в случае комплексов (9) реализуется интересный случай участия обоих атомов Ы аминопиридиновой системы в донорно-акцепторном взаимодействии.

Следует отметить, что эти соединения относятся к новому типу соединений четырехкоординироваиного бора, отличающемуся наличием конденсированной системы борсодерясащих хелатных колец. (В предыдущем разделе описаны трехъядерные комплексы бора (6), в структуре которых имеется бициклическая система подобного типа).

Структурные аналоги координационных соединений (9) синтезированы нами также на основе К1-(пирид-2-ил)амидов ацетоук-сусноп кислоты (40). При этом предложена модификация метода получения исходных амидов (10 а,г) из 2-аминопиридинов и этилового эфира ацетоуксусной кислоты - нагревание реагентов при пониженном давлении ("155-160 мм рт.столба) с отгонкой выделяющегося этанола. (Выход (10 а,г): 60-80%). Под действием тиоборана (4) соединения (10 а,г) подобно (8) дают кристаллические биядерные хелатные комплексы (11 а,г), строение которых подтверждено спектральными методами (ЯМР, ИК, масс-спектроскопия).

(10а, Г) Н

-гВиБН ПаОАс/аОН сцс-сди

Ьи

Ч/Н

ь» Н

Ъи

Таким образом, N-(пирид-2-ил)амвды ацетоуксусной кислоты как хелатирующие лигавды ведут себя в комплексообразовании с бором иначе, чем с переходными металлами (0,0-координация с Си (2+)/ П.Илиопулос и др., 1986г./; С,И-координация с РсК2+)/ В.А.Дорохов и др., -1989г./).

Реакция (10а) с СС1дСнМ в присутствии ацетата сопровождается деацилированием получающегося адцукта и в результате приводит к образованию М -(пирид-2-ил)амида 4,4,4-трихлоро-З-аминокротоновой кислоты (12), который при борилировании тиобо-раном (4) дает биядерный хелат (13). По спектральным характеристикам последний близок к комплексам (9).

5. Содимерн К) -(питад-2-ил)амидов и этилового эфира циануксусной кислоты

Наряду с описанными в разделе 3 димерами М -(пирид-2-ил)-амидов циануксусной кислоты вызывают интерес в качестве потенциальных полидентатных лигандов и синтетичесюи реагентов "со-димеры" N -(пирид-2-ил)амидов и этилового эфира циануксусной кислоты, т.е. соединения, формально соответствующие продуктам присоединения эфира по связи С = Ы амида, или,напротив, амида по связи С=Ы эфира.

В предварительном сообщении З.А.Дорохов и С.В.Баранин (1987г.) предложили нестандартный способ синтеза содимеров этого типа, основанный на конденсации 2-диалкилбориламинопириди-нов с ЭЭЩ (установлено, что реакция протекает через хелатние комплексы бора).

В поисках простого альтернативного пути синтеза указанных содимеров мы попытались осуществить взаимодействие амидов (2) и ЭЭЩ в присутствии алкоголята Ма. Однако, при этом происходило сильное осмоление и выделить желаемые продукты не удалось. Найденный нами удобный метод основан на взаимодействии дилера ЭЭЦК (14) с 2-амино-Я -пиридинами при 140-160° и 80--Т30 мм рт. столба с отгонкой выделяющегося этанола. Тагам путем содимеры (15а-г) получены с выходами 42-65/4.

я^умнг. н ьн

о йНг. о -«он

(И) («о-г)

В масс-спектрах (15а-г) пики с наибольшей массой соответствуют молекулярным ионам. Для ИК-спектров в КВг характерны интенсивные полосы поглощения сопряженной группы C=N с 22002210 см-1 и карбонильных груш - 1670-1680 и 1635-1645 см-1. Характер полос NH и их частоты указывают на участие по меньшей мере двух NH в образовании водородных связей. По данным спектров ШР % и 13С соединения (15а-г) существуют в виде одного изомера. Анализ химических сдвигов от протонов NH в спектрах ШР показывает, что протоны группы NH2 неэквивалентны. Так,у (15в) одному из протонов фрагмента NH2 в CDCIg при -53° соответствует дублет с ХС 9,41 м.д. (^^=5,5 Гц). Положение этого сигнала слабо зависит от природы растворителя (CDCIg, ДЫС0-с|6) и температуры (Л-0,1 м.д. при нагревании от -53° до 26°) в отличие от двух других протонов NH (Д-1-2 м.д.). Эти данные свидетельствуют об участии этого протона в прочной ВВС. Образование такой связи для группы NE, наиболее благоприятно по карбонильному атому группы COOEt . Таким образом,для (15) следует принять Х-форму, стабилизируемую ВВС.

Наличие различных функциональных групп у ААП (15) позволяет рассматривать эти соединения как перспективные реагенты органического синтеза, хотя и оказалось, что они проявляют в ряде случаев неожиданную стабильность. Так,(15а-г) перекристал-лизовываются без изменений из уксусной кислоты и ее ангидрида, а также из ацетилацетона. При нагревании (15а) в 10%-ной НИ получается его гидрохлорпд, выпадающий при охлаждении (длительное кипячение в водной HCl ведет к разложению исходного ААП).

Наибольший интерес представляют реакции соединений (15) по активной метиленовой группе. Так, алкилировзние (15а) в присутствии оснований проходит по метиленовой группе и в результате образуется его С-метильное производное (16).

(15 <0

(Ф

6. Хелатные комплексы бора с эсбирами 4-/Ы -(К-пирид-2-ил)карбамоил/-3-амино-2-цианобутен-2-овых кислот (содимерами N -(К-пирид-2-ил)амидов и этилового этира циануксусной кислоты)

Содимеры М-(К-пирид-2-ил) амидов циануксусной кислоты и ЭЭЦК также являются новыми лигандами из группы ААП. Для соединений этого типа вероятны различные варианты координационного взаимодействия с бором. Наиболее благоприятно, однако, образование шестичленных хелатов о И,0-координацией пиридиламидной группы или аминовинилкарбонильного фрагмента.

Наш изучено борилирование соединений (15) тиобораном (4). Под действием одного эквивалента (4) на (15а-г) с отщеплением ВиБН получаются моноядерные хелатные комплексы (17а-г), а при соотношении реагентов 2:1 удается синтезировать биядерные комплексы (18а-г). Соответственно реакция (Т7а-г) с (4) дает также (18а-г). Уже при ~20° последние разрушаются этиловым спиртом, превращаясь в более устойчивые монохелаты (17а-г), из которых получить свободные лиганды (15а-г) можно лишь после продолжительного кипячения в Е10Н.

сии

ВигВ5Ви

с^и I

I т и

^ Шг, О

(•170-0

тт

В спектрах Я1.1Р В комплексов (17а-г) химические сдвиги сигналов соответствуют четырехкоординироваиному атому бора. В их масс-спектрах наблюдаются характерные для диалкилборильных хелатов пики ионов Ш-Ви )+. Сравнение спектров ШР^С лигандов

И5а-г) и халатов (17а-г) указывает на участие пиридинового атома N в координации с бором, так как наблюдаются характерные изменения химических сдвигов и КССВ атомов С пиридинового кольца (сигнал С® в комплексах смещен относительно соответствующего сигнала лиганда в сильное поле на 8-10 м.д., С2 - на 6-7 м.д. При этом ^(Рс, "%)возрастает для С® на 4-7 Гц). В спектрах ПМР хелатов (17а-г) сигналы от пиридинового атома Н® также находятся в более сильном поле, чем у (15а-г). Таким образом, в хелатообразовании участвует пиридиламидный фрагмент.

Исследование ШР % и и ИК-спектров комплексов ("17а-г) показало, что эти соединения, подобно хелатам М-(пирид-2-ил)-амидов циануксусной кислоты (см.раздел 2), способны существовать в двух тзутомерных формах А и Б. Таутомер А можно рассматривать как производное ацетимидовой кислоты, а таутомер Б -как К1,0-ацеталь соответствующего кетена.

С:М СгЫ

А Б

(17 а-г)

Состав таутомерной смеси можно легко определять по спектрам 1МР. Данные табл.2 показывают, что соотношение А:Б зависит от природы растворителя, а также от наличия и положения заместителя (Ме) в пиридиновом кольце. Так, содержание "кетенаце-тальной" формы Б в ДМСО-йь существенно выше, чем в ССС1д,и для (17а,в,г) достигает 90%. Из исследованных соединений выделяется хелат с З-Ме-пиридиновой группой (176), который в СССТд практически полностью существует в "имидатной" форме А. По-видимому, стабилизации таутомера Б должно способствовать образование группой ЫН водородной связи с молекулами протоноакцеп-торного растворителя (например, ДМСО). При наличии заместителя в положении 3 пиридинового кольца взаимодействие ЫН с растворителем может быть затруднено.

Таблица 2

Равновесный состав таутомерной смеси в растворах соединений (17а-г) по данным спектров ПМР

Соединение Растворитель Форма А, % Форма Б, %

17а ОТС13 50 50

дао-с16 10 90

176 СРС13 100 -

ДМС0-с16 50 50

С6С6 100 -

17в а>с13 50 50

ДМС0-с16 10 90

17г <Ж1д 80 20

дасо-с16 10 90

Сходство ИК-спектров хелатов (17а-г) в твердом состоянии и в полярных растворителях (в частности, наличие интенсивной полосы ~ 3440 см-^) позволяет сделать заключение, что в кристаллах эти соединения существуют в форме Б. В масс-спектрах биядерных комплексов (18а-г) наблюдаются характерные пики ионов (М-Ви )+, причем интенсивность изотопного пика с соответствует наличию в ионе двух атомов бора. В спектрах ЯМР ^В оба атома В дают один уширенный сигнал в области ~ 7-8 м.д. Очевидно, в образовании второго борхелатного цикла принимает участие авдновинилкарбонильный фрагмент моноборных комплексов (17). Участие карбонильной группы в координационном взаимодействии с атомом бора подтверждается данными ИК-спектроскопии. В спектрах соединений (18а-г) отсутствует полоса 1670 см-''', которая наблюдается в случае моноядерных хелатов (17а-г) и соответствует валентным колебаниям С=0 этоксикарбонилькой группы. Сравнение спектров ЯМР ^С соединений (17а-г) и (18а-г) показывает, что наибольшие изменения при образовании второго хе-латного цикла происходят с химическими сдвигами атомов СООЕ1 (смещение сигнала в слабое поле на 3,6-4,8 м.д.).

Для комплексов (18а-г) обнаружена таутометрия того же типа, что и для моноядерных хелатов (27а-г).

С=М

Ьи 6и Ви Ви

Н

>СН

СгМ

Ви Ьи ВсГ Ви

А ("Ша-р4) Б

Однако, по данным спектров Ш1Р у хелатов (18) равновесие в большей степени, чем у (IV), сдвинуто в сторону "кетенацеталь-ной" формы Бив полярных растворителях (ДГЛСО—1ТФ—с!^ ) содержание последней достигает 90-100%. Преобладание таутомера А отмечено лишь в случае раствора хелата (186) в СВИд или

7. Синтез производных пиридо/1.2-а/питамидина из Ы-(пишд-2-ил)амидов шануксусной кислоты и их содимеров с этиловым эфиром циануксусной кислоты

Как М-(пирид-2-ил)амиды циануксусной кислоты, так и их содимеры с ЭЭЦК следует рассматривать как перспективные реагенты гетероциклического синтеза. Действительно, указанные соединения полифункциональны, и, в частности, обладая активной мети-леновой группой, представляют собой удобные исходные соединения для синтеза производных пиридо/1,2-а/пиримидина путем аннелиро-вания пиримидинового кольца к пиридиновому с помощью одноугле-родных синтонов.

Так,реакцией амидов (2а-г) с диметилацеталем диметилформа-мида Ш.1АДМФА), гладко протекающей при кипячении в толуоле в присутствии уксусного ангидрида, получены ранее неописанные 3-циано-2Н-пиридо/1,2-а/пиримидин-2-оны (19а-г) с выходами 76-95%. (Попытки применить для синтеза последних ортомуравьиный эфир вместо ДМАДЬВА не привели к успеху).

Н

N МегЦСН(0Ме)г

(2а-г)

Асг0,толуол,Д

Н

ИМе,

К=Н(еО, 3-Ме(<5-),4-Ме(а),5-Ме(г).

(«а-г)

В масс-спектрах (19а-г) наблюдаются интенсивные пики молекулярных ионов ¡Г1". Для спектров ШР этих соединений в ДИСО-о^ характерны синглеты с химическим сдвигом 9,2 м.д. (Н^), а для ИК-спектров - полосы ^СгЫ в области 2235-2245 см-^.

Для построения пиридо/1,2-а/пиримидиновой системы аналогично (2а) наш использованы функцлонализованные ААП (15а-г).

Интересно, что если попытки осуществить циклизацию соединений (15) с ортомуравьиным эфиром в присутствии уксусного ангидрида не позволяют получить удовлетворительные результаты (осмоление, очень низкий выход конечного продукта), то реакция их дибутилборных хелатов (17) с НС(0ЕОд протекает гладко с образованием 3-(2-этоксикарбонил-2-цизно-1-амияовинил)-2Н-пири-доД,2-а/пиримидин-2-онов (20а,б,г). Выход последних достигает 50-58%.

НС(ОН)„ДС20,

-__ МГ° РМ ^

(22«Аг)

Я=Н(а), 3-Ме(<г), 5-МеСО-

Вместо моноядерных хелатов (17) для получения бицикличе-ских соединений (20) могут быть также применены комплексы с двумя борильными группами. Очевидно,, этот подход с использованием методологии хелатного синтеза удобен в том случае, если синтезировать хелаты (17) или (18) не из свободных лигандов, а непосредственно из ЭЭЦК, т.е. конденсацией последнего с 2-диалкилбориламинопиридинами.

Наиболее удобно получать пиридо/1,2-а/1шришдины (20) из МП (25) кипячением с ДМАДМФА в толуоле. При этом необходимо, однако, строго соблюдать соотношение реагентов 1:1. Таким путем синтезированы (20а-в) с выходом 52-66$. При действии 2 молей ДМАДМФА на (15а) образуется амидин (21)-

СзИ

0 ННо о АС20,ТОЛ^ол,Д

ин*

(45а-в)

-гмеон

Н

-Н^О с;И

ш.

О

I , " иН^. О

(20а-&)

А С20,толуол, Д Асг0,толуол,д

О

/П1.чсн-име,'

Строение соединений (20, 21) подтверждено методами ИК- и ЯМР-спектроскопии, а также масс-спектрометрии.

Оункциональнозамещенные пиридо/1,2-а/пиримидины (20, 21), по-видимому, могут быть использованы далее для синтеза новых производных этой гетероциклической системы.

ВЫВОДЫ

1. Синтезированы хелатные комплексы бора с Н-(пирид-2-ил)-амидами циануксусной кислоты, впервые использованными в качестве лигандов. Обнаружен новый вид имин-енаминных таутомерпых превращений координированных амидов (производные ацетитидовой кислоты ^¡гМ.О-ацетали кетена).

2. На основе методологии хелатного органического синтеза из М-(пирид-2-ил)амидов циануксусной кислоты впервые получены их димеры - новые хелатиружцие лиганды и потенциальные реагенты гетероциклизации.

3. Предложен эффективный метод синтеза содимеров N-(mi-рид-2-ил)амидов и этилового эфира циануксусной кислоты - хела-тирующих лигандов, способных к образованию моно- и билдерных комплексов бора.

4. Из (пирид-2-ил)амидов циануксусной и ацетоуксусной кислот синтезированы новые хелатирующие лиганды - производные N-(пирид-2-ил)амидов 4,4,4-трихлоро-З-аминокротоновой кислоты. На их основе получены конденсированные биядерные комплексы бора ранее неизвестного типа. Установлено, что М-(пирид-2-ил)а?.гад ацетоуксусной кислоты образует хелаты аналогичного строения.

5. Разработаны новые способы синтееа функционализованных пиридо/1,2- а /пиримидинов на основе полученных в работе реагентов.

Обнаружена способность И -(пирид-2-ил)амидов циануксусной кислоты к внутримолекулярной циклизации в 4-амино-2Н-пиридо-/1,2-а/пиримидин-2-оны под действием раствора HCl в этаноле. Показано, что при нагревании происходит обратное превращение с раскрытием пиримидинового кольца. Найдено, что 4-амино-2Н-пири-до/1,2-а/пиримщцш-2-оны образуются непосредственно из этилового эфира циануксусной кислоты и 2-аминопиридинов при высоких давлениях.

6. Синтезированы ранее неизвестные 3-циано-2Н-пиридоД ,2-а/-гшрпмидин-2-оны конденсацией М-(пирид-2-ил)амидов циануксусной кислоты с диметилацеталем диметилформамида. Установлено, что "содимеры" Ы-(пирид-2-ил)амидов и этилового эфира циануксусной кислоты циклизуются в производные пиридо/1,2-а/пиримидина под

действием диметилацеталя диметилформамида, а их бор-хелаты -

при нагревании с ортомуравьиным эфиром в присутствии уксусного ангидрида.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Дорохов В.А., Баранин C.B., Диб А. Хелатообразование с о(-ациламино-Ы-гетероциклами // Тезисы докладов У1 Всесоюзного совещания по химии неводных растворов неорганических и комплексных соединений. - Ростов-на-Дону.-1987.-С.17.

2. Дорохов В.А., Баранин C.B., Диб А. Хелатный метод синтеза производных 2Н-пиридо/1,2-а/пиримидин-2-она // Изв.АН СССР. Сер.хим. - 1990.-И 1. - С.229.

3. Дорохов В.А., Баранин C.B., Диб А., Богданов B.C., Яковлев И.П., Сташина Г.А., лулин В.Ы. Синтез К -(пирид-2-ил)циан-ацеташдов и 4-амино-2Н-т1ридо/1,2-а/пиримидин-2-онов из этилового эфира циануксусной кислоты и 2-аминопиридинов // Изв.АН СССР. Сер.хим. - 1990. - 9. - С.2107-2113.

4. DoroKhov V.A., Baranin S.V., Deeb A., Cherkasova K.L., Bogdanov V.S., Yakovlev I.P. Cyanoacetic acid N-(pyrid-2-yl)-amides and some possibilities of their synthetic using // X-th Symposium on the Chemistry of Heterocyclic Compounds. Kosice, Czechoslovakia. Theses of papers. - 1990. - Part II.-P. 238-239.

5. Богданов B.C., Баранин C.B., Диб А., Яковлев И.П., Дорохов

В.А. Синтез хелатов бора из M -(пирид-2-ил)- и N -(4-метил-пирид-2-ил)амидов циануксусной кислоты и их таутомерные превращения // Изв.АН СССР. Сер.хим. - 1991. - ». 1. - C.164-Î68.

6. Дорохов В.А., Баранин C.B., Диб А., Богданов B.C. Димериза-ция N -(пирид-2-ил)- и Н-(5-метилпирид-2-ил)амидов циануксусной кислоты под действием бутилтиодибутилборана // Изв. АН СССР. Сер.хим. - 1991. - £ 1. - С.168-173.

7. Дорохов В.А., Черкасова К.Л., Баранин C.B., Диб А., Богданов B.C., Яковлев И.П. Борилирование и циклопалладирование

М-(пирид-2-ил)цианацетамида // У Всесоюзная конференция по металлорганической химии. Тезисы докладов. - Рига. - 1991.-

C.3I3.

Зак.#5 Tr.p./ûO у/" У// 19£/г.

Отдел оперативной полиграфии и множительной техники МГИМЭ МИД СССР!

пр-кт Вернадского-76