Введение
Как известно, производные пиримидинов являются фрагментами многих биологически активных и фармакологически важных соединений, в том числе агонистов и антагонистов различных рецепторов, препаратов с высокой антибактериальной или противовирусной активностью [2; 5; 8]. Такое разнообразие применений производных пиримидинов объясняет появление модификаций классических методов синтеза и поиск новых методов, обеспечивающих доступность соответствующих функциональнозамещенных пиримидинов.
Трёхкомпонентная конденсация различных ароматических альдегидов, мочевины и ацетофенона приводит к образованию гексагидропиримидо[4,5-d]пиримидин-2,7-дионов [1,3]. Продолжая исследования в этой области, нами была проведена трёхкомпонентная конденсация бензальдегида, мочевины и ацетона в присутствии серной кислоты [4]. В результате была синтезирована и доказана кристаллическая структура 4,10-дифенил-1,3,7,9-тетраазаспиро[5.5]ундекан-2,8-диона (I):
(I)
Экспериментальная часть
Рентгеноструктурное исследование соединения I проведено на дифрактометре Bruker SMART APEX II CCD (T = 296 K, λMoKα - излучение, графитовый монохроматор, φ и ω - сканирование, 2θmax = 52°). Кристаллы для РСА получены двукратной кристаллизацией соединения I из этанола. Кристалл соединения С19Н20N4О2 · СН3СООН желтый, Тпл = 242 °С, размер 0.10х0.20х0.30 мм, моноклинный: а = 11.422 (2), b = 8.993 (2), с = 19.908 (4), β = 99.163° (4), V = 2018.7 (7) Å3, пространственная группа Р21/с, Z = 4, dх = 1.304 г/см3, μ = 0.092 мм-1. Измерены интенсивности 18312 отражений (3882 независимых отражений, Rint = 0,0842), для которых введена полуэмпирическая поправка на поглощение с помощью программы SADABS [6].
Структура соединения I расшифрована прямым методом и уточнена методом наименьших квадратов в анизотропном приближении для неводородных атомов, сольватная молекула уксусной кислоты - СН3СООН занимает две кристаллографические позиции с заселенностями 0.6 : 0.4.
Атомы водорода амино- и гидроксигрупп в сольватной молекуле уксусной кислоты выявлены объективно в разностных синтезах Фурье и включены в уточнение с фиксированными позиционными и изотропными тепловыми параметрами (Uизо(Н) = 1.2Uэкв(N) и Uэкв(H) = 1.5Uэкв(O)).
Координаты остальных атомов водорода рассчитаны из геометрических соображений и уточнены по модели «наездника» также с фиксированными тепловыми параметрами Uэкв(H) = 1.5Uэкв(С) для групп СН3 и Uэкв(H) = 1.2Uэкв(С) для всех остальных групп. Окончательные значения факторов расходимости равны R1 = 0,0960 для 2142 независимых наблюдаемых отражений с I > 2σ(I) и wR2 = 0.1977 для всех независимых отражений. Все расчеты проведены с помощью комплекса программ SHELXTL [7].
Структура I депонирована в Кембриджском банке структурных данных (номер депонирования CCDC 822976).
Обсуждение результатов
Перспективный вид молекулы с нумерацией неводородных атомов показан на рис. 1. В молекуле имеются два пиримидиновых цикла: А - С(1) С(2) С(3) N(1) С(4) N(2) и B - С(1) С(5) С(6) N(3) С(7) N(4), соединенных вершинами в атоме углерода С(1). Оба эти гетероцикла в кристалле имеют конформацию софы: в цикле А атом C(2) на -0,597Ǻ отклоняется от средней плоскости, проведенной через атомы С(1), С(3), N(1), C(4) и N(2) (плоскость 1, отклонение указанных атомов от плоскости 1 не превышает 0,07Ǻ при среднем значении 0,04Ǻ), а в цикле В атом С(5) на 0,642Ǻ отклоняется от средней плоскости, проведенной через атомы C(1), C(6), N(3), C(7) и N(4) (плоскость 2, отклонение указанных атомов от плоскости 2 не превышает 0,06Ǻ при среднем значении 0,05Ǻ). Оба фенильных заместителя ориентированы псевдоэкваториально: атом С(8) отклоняется от плоскости 1 на -0,851Ǻ, а атом С(14) отклоняется от плоскости 2 на 0,504Ǻ. Угол между нормалями к плоскостям 1 и 2 составляет 88,2˚. Основные межатомные расстояния и валентные углы молекулы сведены в табл. 1.
Рис. 1. Перспективный вид молекулы с нумерацией неводородных атомов.
Таблица 1 - Основные межатомные расстояния d (Å) и валентные углы ω (град.) для молекулы С19Н20N4О2·СН3СООН
|
Связь |
d |
Связь |
d |
Связь |
d |
|
О(1) - С(4) О(1) - С(7) N(1) - С(4) N(1) - С(3) N(2) - С(4) N(2) - С(1) |
1.236(5) 1.240(5) 1.340(5) 1.441(5) 1.344(5) 1.443(5)
|
С(2) - С(3) С(1) - С(2) N(3) - С(6) N(3) - С(7) С(5) - С(6) С(1) - С(5)
|
1.495(6) 1.523(5) 1.454(5) 1.345(5) 1.519(5) 1.510(5)
|
N(4) - С(1) N(4) - С(7) С(20) - С(21) С(20) - О(4) С(20) - О(3) |
1.470(5) 1.329(5) 1.496(9) 1.315(9) 1.216(9)
|
|
Угол |
ω |
Угол |
ω |
Угол |
ω |
|
С(4) - N(1) - С(3) N(1) - С(4) - N(2) C(4) - N(2) - C(1) N(1) - С(3) - C(2) C(3) - С(2) - C(1) N(2) - С(1) - C(2) N(4) - С(1) - C(5)
|
126.3(3) 117.4(4) 123.9(3) 108.6(4) 112.6(3) 106.9(3) 108.3(3)
|
C(7) - N(4) - C(1) N(4) - С(7) - N(3) C(7) - N(3) - C(6) N(3) - С(6) - N(5) С(1) - С(5) - C(6) O(2) - C(7) - N(4) N(3) - С(6) - C(14)
|
126.3(3) 117.8(3) 123.6(3) 106.8(3) 111.7(3) 122.0(4) 111.0(3)
|
С(5) - C(6) - C(14) C(2) - С(3) - C(8) N(1) - C(3) - C(8) O(1) - С(4) - N(1) O(1) - С(4) - N(2) O(2) - C(7) - N(3) |
113.4(3) 111.0(3) 111.0(3) 120.3(4) 122.3(4) 120.2(4)
|
В кристаллической структуре имеются межмолекулярные водородные связи, геометрические параметры которых представлены в табл. 2. На рис. 2 показана проекция кристаллической структуры (без сольватных молекул уксусной кислоты) вдоль оси в. За счет Н-связей N(2)-H(2N)...O(1)#2 и N(4)-H(4N)...O(2)#1 молекулы объединяются в центросимметричные «молекулярные столбы», ориентированные вдоль оси в. Эти «молекулярные столбы» винтовыми осями «упаковываются» по принципу «выпуклость к впадине», и в результате получается кристаллическая структура, но со сквозными «дырками», ориентированными вдоль оси в. Именно в этих «дырках» и располагаются сольватные молекулы уксусной кислоты, «цепляясь» Н-связями за основной молекулярный каркас кристаллической структуры.
Соединение I является диастереомером с двумя асимметрическими центрами при атомах углерода С(3) и С(6).
Кристалл изученного соединения представляет собой рацемат с относительной конфигурацией хиральных атомов - rac 3R*, 6S*.
Рис. 2. Проекция кристаллической структуры (без сольватных молекул уксусной кислоты) вдоль оси в (водородные связи показаны штриховыми линиями).
Таблица 2 - Параметры водородных связей (d / Å и ω / град.)
|
Параметры |
d/(D-H) |
d/(H...A) |
d/(D...A) |
ω/(D-H...A) |
|
N (1) - H (1N)...O(3')#1 N (1) - H (1N)...O(4)#1 N (2) - H (2N)...O(1)#2 N (3) - H (3N)...O(3) N (4) - H (4N)...O(2)#1 O (4) - H (4A)...O(2) O (4') - H (4B)...O(1)#1 |
0.86 0.86 0.86 0.86 0.86 0.90 0.90
|
2.11 2.42 2.02 2.15 2.06 1.89 2.10
|
2.833 (5) 2.868 (9) 2.845 (5) 2.927 (10) 2.908 (4) 2.770 (11) 2.882 (4)
|
142 113 159 149 171 166 145
|
* D - протонодонор, А - протоноакцептор.
Симметрические преобразования для эквивалентных атомов:
#1 - х+1, -y+1, - z #2 - х+1, -y, -z.
Рецензенты
- Мусаева Н.Ф., д.х.н., проф., БГУ, кафедра органической химии, г. Баку.
- Мамедов И.Г., д.х.н., доц., БГУ, кафедра органической химии, г. Баку.