ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ, 2020, том 56, № 1, с. 78-82

УДК 547.725.814.2224:541.124

СИНТЕЗ И ОТНОСИТЕЛЬНАЯ РЕАКЦИОННАЯ

СПОСОБНОСТЬ

2-(ТИОФЕН-2-ИЛ)[1,3]ТИАЗОЛО[4,5-f]ХИНОЛИНА

ФГБОУ ВО «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И.Платова»,

346428, Россия, г. Новочеркасск, ул. Просвещения 132

*е-mail: aaanet1@yandex.ru

Поступила в редакцию 21 июня 2019 г.

После доработки 12 ноября 2019 г.

Принята к публикации 22 ноября 2019 г.

Конденсацией хинолин-5-амина с тиофен-2-карбонилхлоридом в 2-пропаноле синтезирован N-(хинолин-

5-ил)тиофен-2-карбоксамид. Обработкой которого, избытком P₂S₅ в безводном пиридине получен соот-

ветствующий тиоамид. Окислением последнего феррицианидом калия в щелочной среде синтезирован 2-

(тиофен-2-ил)[1,3]тиазоло[4,5-f]хинолин. Далее продукт аннелирования был введен в реакции электро-

фильного замещения: нитрование, сульфирование, бромирование, формилирование, ацилирование.

Заместитель вступает исключительно в положение 5 тиофенового ядра. При ацетилировании наблю-

дается образование двух производных: метилкетона и дикетона с прохиральной метиленовой группой.

Ключевые слова: хинолин-5-амин, N-(хинолин-5-ил)тиофен-2-карбоксамид, N-(хинолин-5-ил)тиофен-2-

карботиоамид, окисление, феррицианид калия, реакции электрофильного замещения.

DOI: 10.31857/S0514749220010103

Известно какую важную роль в современной

Для этого мы попытались применить метод

теоретической и прикладной химии играют бисге-

получения бензотиазолов по Якобсону

[4,

5],

тероарены. На их основе синтезируются эффек-

заключающийся в циклизации тиоамидов бензола в

тивные фармацевтические препараты [1], герби-

водных растворах щелочей в присутствии ферри-

циды [1] и люминофоры [2]. Введение в гетарил-

цианида калия.

бензазолы аннелированных заместителей, увеличи-

Исходный N-(хинолин-5-ил)тиофен-2-карбокс-

вающих сопряженную π-систему, способствует по-

амид (1) получен нами с выходом 77% при кипя-

вышению квантового выхода. Ранее нами были изу-

чении в 2-пропаноле хинолин-5-амина с тиофен-2-

чены электронное строение и спектральные свойст-

карбонилхлоридом. Нагревание соединения

1 с

ва конденсированных 2-гетарилимидазолов [3].

избытком пятисернистого фосфора в сухом пири-

В свете сказанного наше внимание привлек

дине позволяет обменять кислород карбонильной

ранее не изученный тиазоло[4,5-f]хинолин, связан-

группы на серу с выходом соединения 2 ~ 67%

ный простой связью с тиофеновым кольцом. Учи-

(схема 1).

тывая выдающиеся фармакофорные свойства тиа-

Затем N-(хинолин-5-ил)тиофен-2-карботиоамид 2

зола и тиофена, можно ожидать проявления этим

растворяли в водном 2-пропаноле подщелачивали

соединением и его производными разнообразной

2%-ным раствором КОН и окисляли реакционную

биологической активности. Кроме того, взаимное

массу 20%-ным водным раствором К₃[Fe(CN)₆]. В

влияние тиазолохинолинового фрагмента и тиофе-

результате с выходом 29% выделили кристаллы

нового ядра должно интересным образом отразить-

белого цвета. В спектре ЯМP ¹H этого вещества

ся на реакционной способности.

сигналы 4 и 5 протонов хинолинового кольца зафик-

В связи с чем мы задались целью разработать

сированы форме дублетов при δ 8.23 и 8.28 м.д. с

или подобрать удобный способ аннелирования 2-

характерными КССВ 9.0 Гц, что говорит об 5,6-

(тиофен-2-ил)тиазольного фрагмента к хинолину.

аннелировании 2-(тиофен-2-ил)тиазольного фраг-

СИНТЕЗ И ОТНОСИТЕЛЬНАЯ РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ

Схема 1.

2S5

мента к хинолину. Калия феррицианид в щелочном

2-(Тиофен-2-ил)[1,3]тиазоло[4,5-f]хинолин

(3),

растворе действует как комплексный ион, отщеп-

как и изученный ранее имидазохинолин, не фор-

ляющий электрон и в результате такого окисления

милируется по Вильсмайеру [7] даже при повы-

карботиоамида 2 образуется катион-радикал, кото-

шенной температуре (80-90°С). Однако его нагре-

рый элиминируя протон превращается в S-радикал

вание с уротропином в среде ПФК при 90-100°С

после чего следует замыкание тиазольного кольца.

дает в качестве единственного продукта реакции

соответствующее 5-формилпроизводное 6 с выхо-

Далее синтезированный

2-(тиофен-2-ил)[1,3]-

дом 64%.

тиазоло[4,5-f]хинолин (3) с целью изучения его

Ацетилирование соединения 3, учитывая дезак-

относительной реакционной способности был под-

вергнут действию электрофильных реагентов: азот-

тивирующее влияние тиазолохинолинового фраг-

ной кислоты, брома в дихлорэтане, смеси серной и

мента на реакционную способность тиофенового

кольца, удалось осуществить лишь действием

полифосфорной кислот, уротропина в (ПФК),

уксусного ангидрида и бензойной кислоты в ПФК

уксусного ангидрида в среде ПФК при 130-140°С.

(схема 2).

Реакция протекает неселективно и сопровождается

образованием побочного продукта, количество

Взаимодействие соединения 3 с кипящей разбав-

которого увеличивается с ростом температуры, в

ленной азотной кислотой (d 1.32 г/см³) не приводит

связи с чем метилкетон 7 был получен с выходом

к образованию нитропроизводного, в основном

не превышающим 42%. Выделенный с помощью

регенерируется исходное вещество. Ввиду сильной

колоночной хроматографии побочный продукт,

дезактивации тиофенового ядра дважды протони-

согласно спектру ЯМР ¹H оказался дикетоном 8,

рованным тиазолохинолиновым фрагментом 5-нит-

образующимся в результате ацетилирования группы

ропродукт 4 по пятичленному гетероциклу удалось

СОСН₃ в монокетоне 7. Прохиральность протонов

получить при нитровании дымящей азотной кис-

метиленовой группы (Н_α и Н_β) в ацетоацетильном

лотой (d 1.51 г/см³) в ПФК при 95°С с выходом

заместителе соединения 8 приводит к диастерео-

41%. Бромирование соединения 3 избытком брома

топному расщеплению их сигналов в виде двух

в дихлорэтане заканчивается также образованием

дублетов при 6.28 и 6.82 м.д. В ИК спектре соеди-

5-бромпроизводного 5 по тиофеновому кольцу.

нения

8 наблюдаются интенсивные двойные

полосы колебаний карбонильных групп ацетоаце-

Нам не удалось, как и в случае имидазохиноли-

тильного фрагмента в области 1645-1678 см-1,

нового аналога [6] зафиксировать продукт сульфи-

подтверждающие структуру данного соединения.

рования соединения 3 действием смеси серной и

полифосфорной кислот. В разных условиях прове-

Бензоилирование 2-(тиофен-2-ил)[1,3]тиазоло[4,5-

дения реакции регенерируется исходное вещество.

f]хинолина (3) проводили действием бензойной

Схема 2.

PhCOOH

HNO₃

(CH₂)₆N₄

Br₂/C₂H₄Cl₂

Ac₂O/PPA

4, 5

6-9

R = NO₂ (4), Br (5), H (6), Me (7), CH₂COMe (8), Ph (9).

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 56 № 1 2020

АЛЕКСАНДРОВ и др.

кислоты в ПФК, но при более высокой температуре

(1Н, Н^хин, J 8.1 Гц), 8.81 д (1Н, Н^хин, J 2.7 Гц), 11.33

(150-160°С). Как и при ацетилировании образуется

с (1Н, NH). Найдено, %: С 62.37; Н 3.59; N 10.47.

5-бензоилкетон 9 по пятичленному гетероциклу с

С₁₄Н₁₀N₂S₂. Вычислено, %: С 62.19; Н 3.73; N 10.36.

выходом 61%.

2-(Тиофен-2-ил)[1,3]тиазоло[4,5-f]хинолин (3).

Растворяли в 20 мл 2-пропанола 8.11 г (0.03 моль)

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

соединения 2 после чего добавляли 15 мл 1%-ного

ИК спектры регистрировали на спектрометре

гидроксида калия, в полученную массу постепенно

Specord 75IR в вазелиновом масле, спектры ¹Н ЯМР

приливали

50 мл теплого водного раствора

записаны на приборе Varian Unity 300 (300 МГц,

К₃[Fe(CN)₆], содержащего 29.61 г (0.09 моль) соли.

ДМСО-d₆, внутренний стандарт - ТМС). Ход реак-

Смесь тщательно перемешивали и оставляли

ции контролировали при помощи ТСХ на пласти-

стоять при комнатной температуре на ночь, выпав-

нах с Al₂O₃ II степени активности по Брокману,

ший осадок вещества

3 отделяли и кристал-

проявление парами иода (элюент - CH₂Cl₂, CHCl₃).

лизовали из водного этанола. Получены бесцвет-

Элементный анализ проводили на анализаторе

ные кристаллы с т.пл. 176-177°С. Выход 2.33 г

Perkin Elmer 2400. Температуры плавления опреде-

(29%). Спектр ЯМР ¹Н (ДМСО-d₆), δ, м.д.: 7.28 т

ляли капиллярным методом на приборе ПТП.

(1Н, Нтиофен, J 3.9 Гц), 7.71 д.д (1Н, Нхин, J 4.3 Гц),

7.82 д (1Н, Нтиофен, J 3.6 Гц), 8.07 д (1Н, Н

5тиофен, J

N-(Хинолин-5-ил)тиофен-2-карбоксамид

(1).

4.9 Гц), 8.23 д (1Н, Н^хин, J 9.0 Гц), 8.28 д (1Н, Н^хин,

Растворяли 8.65 г (0.06 моль) хинолин-5-амина в

J 9.0 Гц), 8.79 д (1Н, Н^хин, J 8.1 Гц), 8.95 д (1Н,

60 мл 2-пропанола после чего к полученному

Н^хин, J 3.1 Гц). Найдено, %: С 62.41; Н 2.87; N 10.56.

раствору прибавляли 8.80 г (0.06 моль) тиофен-2-

С₁₄Н₈N₂S₂. Вычислено, %: С 62.66; Н 3.00; N 10.44.

карбонилхлорида. Смесь нагревали до кипения в

течение 2 ч, затем выливали в 50 мл воды, нейтра-

2-(5-Нитротиофен-2-ил)[1,3]тиазоло[4,5-f]хи-

лизовали до слабощелочной реакции раствором

нолин (4). Смесь 0.268 г (1 ммоль) соединения 3 и

аммиака и ставили в холодильник на 24 ч. Выде-

0.2 мл азотной кислоты (d 1.42 г/см³) в 5 г ПФК

лившийся осадок соединения 1 отфильтровывали и

перемешивали при температуре 95°С 3 ч. Затем

кристаллизовали из 2-пропанола. Выход 11.75 г

реакционную массу выливали в 100 мл холодной

(77%) бесцветных кристаллов с т.пл. 223-224°С.

воды, нейтрализовали до слабощелочной реакции

ИК спектр, ν, см^-1: 3263 ш (NH), 1683 с (С=О).

раствором аммиака, выпавший осадок отделяли и

Спектр ЯМР ¹Н (ДМСО-d₆), δ, м.д.: 7.23 т (1Н,

промывали 2-3 раза небольшим количеством холод-

Нтиофен, J 3.9 Гц), 7.51 д.д (1Н, Нхин, J 4.2 Гц), 7.63 т

ной воды. Выход 0.13 г (41%) желтых кристаллов

(1Н, Н^хин, J 7.8 Гц), 7.68 д (1Н, Н^хин, J 7.6 Гц), 7.84

из 2-пропанола с т.пл. 248-249°С. ИК спектр, ν, см^-1:

д (1Н, Н^тиофен, J 3.6 Гц), 7.96 д (1Н, Н^хин, J 7.5 Гц),

1543 (ν_asNO₂),

1385 (ν_sNO₂). Спектр ЯМР

¹Н

8.03 д (1Н, Нтиофен, J 5.1 Гц), 8.32 д (1Н, Нхин, J 8.1 Гц),

(ДМСО-d₆), δ, м.д.: 7.73 д (1Н, Н^хин, J 4.6 Гц), 8.01

8.79 д (1Н, Нхин, J 2.7 Гц), 10.47 с (1Н, NH).

д (1Н, Нтиофен, J 4.3 Гц), 8.25 д (1Н, Нхин, J 9.0 Гц),

Найдено, %: С 65.89; Н 4.17; N 10.79. С₁₄Н₁₀N₂ОS.

8.31 д (1Н, Н^хин, J 9.1 Гц), 8.45 д (1Н, Н

4тиофен, J

Вычислено, %: С 66.12; Н 3.96; N 11.02.

4.3 Гц), 8.81 д (1Н, Н^хин, J 8.0 Гц), 8.95 д (1Н, Н^хин,

J 4.0 Гц). Найдено, %: С 53.78; Н 2.39; N 13.23.

N-(Хинолин-5-ил)тиофен-2-карботиоамид (2).

С₁₄Н₇N₃О₂S₂. Вычислено, %: С 53.66; Н 2.25; N

К раствору 11.44 г (0.045 моль) соединения 1 в

13.41.

50 мл безводного пиридина прибавляли 5.55 г

(0.025 моль) пятисернистого фосфора. Смесь нагре-

2-(5-Бромтиофен-2-ил)[1,3]тиазоло[4,5-f]хино-

вали до кипения 3 ч, затем охлаждали и выливали в

лин (5). К раствору 0.268 г (1 ммоль) соединения 3

100 мл воды. Выпавший желтый осадок соедине-

в 10 мл дихлорэтана прибавляли 0.48 г (3 ммоль)

ния 2 отделяли и кристаллизовали из водного 2-

брома. Смесь кипятили 4 ч, затем испаряли дихлор-

пропанола. Выход 8.15 г (67%) желтых кристаллов

этан, а остаток нейтрализовали раствором аммиака.

с т.пл. 102-103°С. ИК спектр, ν, см^-1: 3353 ш (NH),

Бежевые кристаллы отделяли и кристаллизовали из

1236 с (С=S). Спектр ЯМР ¹Н (ДМСО-d₆), δ, м.д.:

водного 2-пропанола. Выход 0.22 г (64%), т.пл.

7.25 т (1Н, Нтиофен, J 3.9 Гц), 7.55 д.д (1Н, Нхин, J

193-194°С. Спектр ЯМР ¹Н (ДМСО-d₆), δ, м.д.:

4.2 Гц), 7.64 т (1Н, Н^хин, J 7.8 Гц), 7.70 д (1Н, Н^хин,

7.18 д (1Н, Н^тиофен, J 4.5 Гц), 7.73 д (1Н, Н^хин, J 4.6 Гц),

J 7.6 Гц), 7.83 д (1Н, Нтиофен, J 3.6 Гц), 7.95 д (1Н,

7.79 д (1Н, Н

3тиофен, J

4.5 Гц), 8.25 д (1Н, Н^хин, J

Н^хин, J 7.5 Гц), 8.05 д (1Н, Нтиофен, J 5.1 Гц), 8.33 д

9.0 Гц), 8.31 д (1Н, Н^хин, J 9.1 Гц), 8.81 д (1Н, Н^хин,

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 56 № 1 2020

СИНТЕЗ И ОТНОСИТЕЛЬНАЯ РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ

J 8.0 Гц), 8.95 д (1Н, Н^хин, J 4.0 Гц). Найдено, %: С

(1Н, Н_β, J 2.2 Гц), 7.72 д.д (1Н, Н^хин, J 4.5 Гц), 7.90

48.19; Н 1.95; N 7.83. С₁₄Н₇BrN₂S₂. Вычислено, %:

д (1Н, Нтиофен, J 4.1 Гц), 7.95 д (1Н, Н

тиофен, J 4.1 Гц),

С 48.42; Н 2.03; N 8.07.

8.25 д (1Н, Н^хин, J 8.9 Гц), 8.33 д (1Н, Н^хин, J 9.0 Гц),

8.75 д (1Н, Н^хин, J 8.1 Гц), 8.93 д (1Н, Н^хин, J 3.2 Гц).

5-([1,3]Тиазоло[4,5-f]хинолин-2-ил)тиофен-2-

Найдено, %: С 61.17; Н 3.64; N 8.12. С₁₈Н₁₂N₂О₂S₂.

карбальдегид (6). Перемешивали 0.268 г (1 ммоль)

Вычислено, %: С 61.34; Н 3.43; N 7.95.

соединения 3 и 0.42 г (3 ммоль) уротропина в 5 г

полифосфорной кислоты при 110-120°С 5 ч. Затем

Фенил-[5-([1,3]тиазоло[4,5-f]хинолин-2-ил)-

реакционную массу разбавляли 10 мл воды и осто-

тиофен-2-ил]метанон (9). Смесь 0.268 г (1 ммоль)

рожно нейтрализовали раствором аммиака. Выде-

соединения 3 и 0.37 г (3 ммоль) бензойной кислоты

лившийся продукт реакции экстрагировали 15 мл

в 5 г ПФК перемешивали 10 ч при 150-160°С. Далее

хлороформа и хроматографировали на колонке

выделение продукта реакции проводили анало-

(h 10 cм, d 2,5 cм) с оксидом алюминия, элюируя

гично соединению 6. Соединение 9 кристаллизо-

хлороформом. Соединение 6 кристаллизовали из

вали из 1-пропанола. Выход 0.23 г (61%) кремовых

этанола. Выход 0.20 г (64%) желтых кристаллов,

кристаллов, т.пл. 145-146°С. ИК спектр, ν, см-1:

т.пл. 192-193°С. ИК спектр, ν, см^-1: 1665 с (С=О).

1645 с (С=О). Спектр ЯМР ¹Н (ДМСО-d₆), δ, м.д.:

Спектр ЯМР ¹Н (ДМСО-d₆), δ, м.д.: 7.73 д.д (1Н,

7.53 т (3Н, Н₃

ил

^,5, J 7.5 Гц), 7.72 д.д (1Н, Н^хин, J 4.5 Гц),

Н^хин, J 4.5 Гц), 7.92 д (1Н, Нтиофен, J 3.9 Гц), 7.98 д

7.90 д (2Н, Н₂

л, J

7.2 Гц), 7.94 д (1Н, Н

3тиофен, J

(1Н, Нтиофен, J 3.9 Гц), 8.25 д (1Н, Нхин, J 8.9 Гц),

4.0 Гц), 7.97 д (1Н, Н

4тиофен, J

4.0 Гц), 8.25 д (1Н,

8.32 д (1Н, Н^хин, J 9.0 Гц), 8.74 д (1Н, Н^хин, J 8.1 Гц),

Н^хин, J 8.9 Гц), 8.33 д (1Н, Н^хин, J 9.0 Гц), 8.79 д

8.96 д (1Н, Нхин, J 3.2 Гц). 9.82 с (1Н, СНО).

(1Н, Н^хин, J 8.1 Гц), 8.96 д (1Н, Н^хин, J 3.2 Гц).

Найдено, %: С 60.94; Н 2.49; N 9.57. С₁₅Н₈N₂ОS₂.

Найдено, %: С 67.53; Н 3.49; N 7.33. С₂₁Н₁₂N₂ОS₂.

Вычислено, %: С 60.79; Н 2.72; N 9.45.

Вычислено, %: С 67.72; Н 3.25; N 7.52.

1-[5-([1,3]Тиазоло[4,5-f]хинолин-2-ил)тиофен-

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

2-ил]этан-1-он (7). Смесь 0.268 г (1 ммоль) соеди-

нения 3 и 0.31 г (3 ммоль) уксусного ангидрида в 5 г

Авторы заявляют об отсутствии конфликта

полифосфорной кислоты перемешивали при 110-

интересов.

120°C в течение 15 ч. Затем реакционную массу

разбавляли 10 мл воды и нейтрализовали раство-

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ром аммиака. Далее выделение продукта реакции

проводили аналогично соединению 6. Соединение

1. Pozharskii A.F., Soldatenkov A.T., Katritzky A.R.

7 кристаллизовали из метанола. Выход 0.13 г (42%)

Heterocycles in Life and Society. Chichester: J. Wiley &

бесцветных кристаллов, т.пл. 170-171°С. ИК спектр,

Sons, 1997, 382.

ν, см^-1: 1671 с (С=О). Спектр ЯМР ¹Н (ДМСО-d₆),

2. Marujama T., Kuroki N., Konishi K. Nippon Kagaku

δ, м.д.: 2.85 с (3Н, СН₃), 7.75 д.д (1Н, Н^хин, J 4.5 Гц),

Zassi. 1965, 68, 2428.

7.96 д (1Н, Нтиофен, J 4.0 Гц), 7.99 д (1Н, Н

4тиофен, J

3. Рошаль А.Д., Лукьянов Б.С., Ельчанинов М.М.

4.0 Гц), 8.23 д (1Н, Н^хин, J 8.9 Гц), 8.34 д (1Н, Н^хин,

ЖФХ. 2003, 77, 1899-1905. [Roshal A.D., Lukianov B.S.,

J 9.0 Гц), 8.77 д (1Н, Н^хин, J 8.1 Гц), 8.95 д (1Н,

Elchaninov M.M. Russ. J. Phys. Chem. А. 2003, 77,

Н^хин, J 3.2 Гц). Найдено, %: С 62.15; Н 3.41; N 8.84.

1709-1714.]

С₁₆Н₁₀N₂ОS₂. Вычислено, %: С 61.91; Н 3.25; N

4. Jacobson P. Ber. 1886, 19, 1067-1077. doi 10.1002/

cber.188601901239

9.02.

5. Fărcăşan V., Makkay C. Acad. Rep. Populare Române,

1-[5-([1,3]Тиазоло[4,5-f]хинолин-2-ил)тиофен-

Filiala Cluj, St. Cerc. Chim. 1959, 10, 145-150.

2-ил]бутан-1,3-дион (8). Соединение 8 выделено

6. Александров А.А., Деденева А.С., Власова Е.В.,

при хроматографировании реакционной массы по-

Ельчанинов М.М. ЖОрХ.

2011,

47,

121-124.

лученной в результате ацетилирования соединения

[Aleksandrov А.А., Dedeneva A.S., Vlasova E.V.,

3. Выход 0.042 г (12%) оранжевых кристаллов,

El’chaninov M.M. Russ. J. Org. Chem. 2011, 47, 120-

т.пл. 162-163°С. ИК спектр, ν, см^-1: 1645 с (С=О),

123.] doi 10.1134/S1070428011010155

1678 с (С=О). Спектр ЯМР ¹Н (ДМСО-d₆), δ, м.д.:

7. Fărcăşan V., Paiu F. Studia Univ. Babes-Bolyai. Ser.

2.65 с (3Н, СН₃), 6.28 д (1Н, Н_α, J 1.4 Гц), 6.82 д

Chem. 1971, 16, 111-115.

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 56 № 1 2020