Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

ЭФФЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ СИНТЕЗА 2-ВИНИЛТЕЛЛАНИЛ-, –СЕЛАНИЛ– И –СУЛЬФАНИЛПИРИДИНОВ НА ОСНОВЕ ЭЛЕМЕНТНЫХ ХАЛЬКОГЕНОВ, 2-БРОМПИРИДИНА И АЦЕТИЛЕНА

Малинович Д.А. 1
1 Иркутский институт химии имени А. Е. Фаворского Сибирского отделения Российской академии наук
На основе элементных халькогенов, 2-бромпиридина и ацетилена разработаны эффективные методы синтеза 2-винилтелланилпиридина, 2-винилселанилпиридина и 2-винилсульфанилпиридина - новых полупродуктов для органического синтеза, перспективных для получения соединений с потенциальной биологической активностью. Реакции проводили в автоклаве под давлением ацетилена 10-14 атм при нагревании реагентов при температуре 100-140 °С в системах КОН/восстановитель/апротонный биполярный растворитель/вода. Реакции бис(2-пиридил)дихалькогенидов с ацетиленом в системе КОН/гидразингидрат/ГМФТА(ДМСО)/вода приводят к 2-винилхалькогенилпиридинам с выходом 80-94%. Путь образования продуктов включает восстановление бис(2-пиридил)дихалькогенидов под действием гидразингидрата и щелочи до пиридилхалькогенолат-анионов и нуклеофильное присоединение пиридилхалькогенолат-анионов к ацетилену с образованием целевых продуктов. Разработан однореакторный метод синтеза винилхалькогенилпиридинов с выходом 47-62% из элементных халькогенов, 2-бромпиридина и ацетилена.
ацетилен
бис(2-пиридил)дихалькогениды
винилхалькогенилпиридины
нуклеофильное присоединение
халькогены
1. Машковский М. Д. Лекарственные средства. - М.: Новая волна, 2010. - 1216 с.
2. Мусалов М. В., Потапов В. А., Амосова С. В. Аннелирование пропаргилфенилового эфира дихлоридом селена // Известия АН. Сер. хим. - 2011. - № 4. - C. 752-753.
3. Мусалов М. В., Потапов В. А., Амосова С. В., Мусалова М. В., Волкова К. А. Реакции дихлорида и дибромида селена с диаллилтеллуридом // Журн. общ. химии. - 2011. - Т. 81, № 10. - С. 1749-1750.
4. Мусалова М. В., Потапов В. А., Панов В. А., Амосова С. В. Синтез дивинилдителлурида из теллура и ацетилена // Журн. орг. химии. - 2012. - Т. 48, № 5. - С. 742-743.
5. Потапов В. А., Амосова С. В. Новые методы синтеза селен- и теллурорганических соединений из элементных халькогенов // Журн. орган. химии. - 2003. - Т. 39, № 10. - C. 1449-1455.
6. Потапов В. А., Мусалов М. В., Амосова С. В., Мусалова М. В., Пензик М. В. Реакция дихлорида селена с дивинилтеллуридом // Журн. орган. химии. - 2011. - Т. 47, №. 6. - С. 932-933.
7. Потапов В. А., Мусалов М. В., Мусалова М. В., Амосова С. В. Реакция тетрахлорида теллура с ацетиленом // Известия АН. Сер. хим. - 2009. - № 11. - C. 2327-2328.
8. Потапов В. А., Мусалова М. В., Амосова С. В. Синтез Е-2-хлорвинилтеллуртрихлорида и Е,Е-бис(2-хлорвинил)дителлурида // Известия АН. Сер. хим. - 2012. - № 1. - C. 201-202.
9. Musalova M. V., Amosova S. V., Potapov V. A. Synthesis of novel E-2-chlorovinyltellurium compounds based on the stereospecific anti-addition of tellurium tetrachloride to acetylene // Molecules. - 2012. - Vol. 17. - P. 5770-5779.
10. Nogueira C.W., Zeni G., Rocha J. B. T. Organoselenium and organotellurium compounds: toxicology and pharmacology // Chem. Rev. - 2004. - Vol. 104. - P. 6255-6285.
Введение

Производные пиридина представляют собой важный класс гетероциклических соединений, представители которых проявляют высокую биологическую активность [1]. Ряд медицинских препаратов содержит в своем составе кольцо пиридина, которое является фармакофорной группой [1].

В лаборатории халькогенорганических соединений Иркутского института химии имени А. Е. Фаворского СО РАН проводятся систематические исследования по разработке эффективных подходов к новым халькогенорганическим соединениям с потенциальной биологической активностью [2-9]. Следует отметить, что селен и сера представляют собой важные составляющие белков и ферментов. Селен является важным микроэлементом, недостаток которого в организме человека увеличивает вероятность возникновения сердечно-сосудистых и опухолевых заболеваний, инсульта, артрита, кариеса и многих других наиболее распространенных патологий [10]. Ряд селеноорганических соединений обладает высокой биологической активностью, в том числе глутатионпероксидазаподобным действием. Селенсодержащие ферменты являются катализаторами реакций восстановления глутатионом перекисных соединений, которые, как известно, нарушают клеточные мембраны в организме человека и вызывают преждевременное старение клеток, провоцируя многие распространенные заболевания [10].

В результате исследований разработаны эффективные подходы к получению винильных производных серы, селена и теллура на основе элементных халькогенов и нуклеофильного присоединения к ацетилену халькогенсодержащих анионов, генерированных в основно-восстановительных системах [2-9].

В настоящем сообщении обсуждены результаты, полученные при исследовании реакций халькогенов с ацетиленом и 2-бромпиридином в основно-восстановительных системах.

Целью исследования является разработка эффективных методов синтеза 2-винилтелланилпиридина, 2-винилселанилпиридина и 2-винилсульфанилпиридина - новых полупродуктов и синтонов для органического синтеза, перспективных для получения органических соединений с потенциальной биологической активностью.

Материалы и методы исследования

Реакции проводили в автоклаве под давлением ацетилена 10-14 атм при нагревании реагентов при температуре 100-140 °С в системах КОН/восстановитель/апротонный биполярный растворитель/вода.

Спектры ЯМР 1Н и 13С регистрировали на приборе Bruker DPX-400 (рабочие частоты 400.13, и 100.61 МГц, соответственно) в CCl4, внутренний стандарт - ГМДС. Элементный анализ выполнен на приборе Thermo Finigan EA 1112.

Синтез 2-винилсульфурилпиридина. Типичная методика

Смесь 2-бромпиридина (4.2 г, 0.027 моль), элементной серы (1.54 г, 0.048 моль), КОН (4.0 г), гидразингидраты (5 мл) и ГМФТА (50 мл) нагревали в 1-литровой вращающемся автоклаве в течение 5 часов при температуре 130-140 °С. На следующий день в смесь добавили КОН (8.0 г), воду (8 мл) и гидразингидрат (5 мл) и нагревали под давлением ацетилена (12-14 атм) в течение 5 часов при температуре 130-140 °С. На следующий день реакционную смесь разбавили в 4 раза водой и экстрагировали этилацетатом (5 х 20 мл). Экстракт промыли 2 раза водой, высушили над безводным сульфатом натрия и отогнали растворитель в вакууме. Целевой 2-винилсульфурилпиридин (1.71 г, выход 47 %) выделен колоночной хроматографией (элюент: хлороформ/гексан 3:1). Соединение представляет собой маслянистую жидкость светло-жёлтого цвета с характерным запахом.

Результаты и обсуждение

Разработаны методы синтеза ранее неизвестных 2-винилсульфанилпиридина (1), 2-винилселанилпиридина (2) и  2-винилтелланилпиридина (3) с выходами 47-62 %  в одну стадию из 2-бромпиридина, ацетилена и элементных халькогенов. Реакции проводили в автоклаве под давлением ацетилена 10-14 атм при нагревании реагентов при температуре 100-140°С в системе КОН/гидразингидрат/гексаметилфосфортриамид (диметилсульфоксид)/ вода (схема 1).

Схема 1

Путь реакции включает генерацию дихалькогенид-анионов из элементных халькогенов под действием гидразингидрата и КОН и нуклеофильное замещение брома в 2-бромпиридине под действием дихалькогенид-анионов (схема 2). Образующиеся бис(2-пиридил)дихалькогениды (4-6) под действием гидразингидрата и КОН восстанавливаются до 2-пиридилхалькогенолат-анионов (7-9), присоединение которых к ацетилену дает 2-винилхалькогенилпиридины.

Схема 2

Такой путь реакции подтвержден экспериментально (схема 3). Использование бис(2-пиридил)дихалькогенидов (4-6) в реакции с ацетиленом в системе КОН/ДМСО/гидразингидрат приводит к 2-винилхалькогенилпиридинам (1-3). На основе этой реакции разработаны эффективные способы получения 2-винилсульфанилпиридина (выход 80%), 2-винилселанилпиридина (выход 91%) и  2-винилтелланилпиридина (выход 94 %) (схема 3).

Схема 3

Исходные бис(2-пиридил)дихалькогениды (4-6) получены с высоким выходом из 2-бромпиридина и элементных халькогенов (схема 4). Путь реакции включает генерацию дихалькогенид-анионов из элементных халькогенов под действием гидразингидрата и КОН и нуклеофильное замещение брома в 2-бромпиридине под действием дихалькогенид-анионов.

Схема 4

Строение синтезированных соединений надежно доказано методами ЯМР 1Н и 13С, масс-спектрометрии и подтверждено данными элементного анализа. В масс-спектрах проявляются молекулярные ионы 137, 185 (Se80) и 235 (Te130), соответствующие соединениям 1, 2 и 3. Спектральные характеристики соединений 1-3 объединены в таблице 1. Выходы и данные элементного анализа соединений 1-3 представлены в таблице 2.

Таблица 1. Спектральные характеристики соединений 1-3

Соединение

Спектр ЯМР 1Н, δ м. д.

Спектр ЯМР 13С, δ м. д.

1

5.49 д (1H, =CH2, 3J = 10.0 Гц), 5.54 д (1H, =CH2, 3J = 17.4 Гц), 6.51 дд (1H, SCH=,3J = 10.0 Гц, 3J = 17.4 Гц), 7.02 м (1H, Py), 7.17 м (1H, Py), 7.52 м (1H, Py), 8.46 м (1H, Py)

114.8 (=CH2), 119.5 (Py), 121.6 (Py), 128.4 (SCH=), 135.7 (Py), 149.5 (Py), 156.7 (Py)

2

5.86 д (1H, =CH2, 3J = 9.8 Гц), 5.70 д (1H, =CH2, 3J = 17.5 Гц), 7.0 дд (1H, SeCH=, 3J = 9.8 Гц, 3J = 17.5 Гц), 7.25-7.45 м (3H, Py), 8.42 м (1H, Py)

118.9 (=CH2), 119.7 (Py), 124.1 (SeCH), 125.9 (Py), 127.8 (Py), 135.2 (Py), 149.5 (Py)

3

6.09 д (1Н, =CH2, 3J = 17.9 Гц), 6.53 д (1Н, =CH2, 3J = 10.2 Гц), 7.04 м (1Н, Py), 7.35-7.49 м (3Н, Py, TeCH=), 8.49 м (1Н, Py)

95.6 (ТeCH=), 111.6 (=CH2), 121.5 (Py), 130.9 (Py), 135.9 (Py), 144.1 (Py), 151.3 (Py)

 

Таблица 2. Выходы и данные элементного анализа соединений 1-3

Соеди-нение

Вы-ход, %

Найдено, %

Брутто-формула

Вычислено, %

1

80

C 60.86, H 5.34,                   N 10.68, S 22.98

C7H7NS

C 61.28, H 5.14,                   N 10.21, S 23.37

2

91

C 45.97, H 4.01,                 N 7.42, Se 43.12

C7H7NSe

C 45.67, H 3.83,                 N 7.61, Se 42.89

3

94

С 35.92, Н 3.02,                               N 5.91, Te 55.28

C7H7NTe

С 36.13, Н 3.03,                             N 6.02, Te 54.83

В ПМР спектрах соединений 1-3 винилхалькогеногруппы проявляются двумя дублетами протонов =СН2-групп и дублетами дублетов протонов =СНХ-групп, связанных с атомом халькогена. Сигналы протонов =СНХ-групп, связанных с атомом халькогена, смещаются в сторону слабого поля (в сторону увеличения химических сдвигов) в ряду халькогенов: сера, селен, теллур.

Соединения 1-3 выделены колоночной хроматографией (элюент: хлороформ/гексан 3:1). Они представляют собой маслянистые жидкости светло-жёлтого цвета с характерным запахом.

Выводы

На основе элементных халькогенов, 2-бромпиридина и ацетилена разработаны эффективные методы синтеза 2-винилтелланилпиридина, 2-винилселанилпиридина и 2-винилсульфанилпиридина - новых полупродуктов для органического синтеза, перспективных для получения соединений с потенциальной биологической активностью.

Работа выполнена в рамках программы фундаментальных исследований Отделения химии и наук о материалах РАН и при финансовой поддержке РФФИ (проект № 12-03-01098).

Рецензенты:

  • Ларина Л. И., д.х.н., ведущий научный сотрудник ИрИХ СО РАН, г. Иркутск.
  • Мартынов А. В., д.х.н., ведущий научный сотрудник ИрИХ СО РАН, г. Иркутск.

Библиографическая ссылка

Малинович Д.А. ЭФФЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ СИНТЕЗА 2-ВИНИЛТЕЛЛАНИЛ-, –СЕЛАНИЛ– И –СУЛЬФАНИЛПИРИДИНОВ НА ОСНОВЕ ЭЛЕМЕНТНЫХ ХАЛЬКОГЕНОВ, 2-БРОМПИРИДИНА И АЦЕТИЛЕНА // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 5. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=7205 (дата обращения: 23.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074