ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ, 2020, том 56, № 2, с. 303-306

КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

УДК 547.288.4 + 547.781

АЛКИЛЗАМЕЩЕННЫЕ

1,1'-ДИГИДРОКСИ-2,2'-БИСИМИДАЗОЛЫ:

РЕАКЦИИ С ИОДМЕТАНОМ И ТРИМЕТИЛФОСФИТОМ

ФГБУН «Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН»,

630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева 9

*е-mail: oi@nioch.nsc.ru

Поступила в редакцию 15 июля 2019 г.

После доработки 18 ноября 2019 г.

Принята к публикации 27 ноября 2019 г.

При алкилировании алкилзамещенных 1,1'-дигидрокси-2,2'-бисимидазолов иодметаном в эквимольном

соотношении образуются продукты алкилирования по атому азота имидазольного кольца, с трехкратным

избытком иодметана - продукты алкилирования как по атому азота имидазольного кольца, так и двум

гидроксигруппам. Реакция 1,1'-дигидрокси-2,2'-бисимидазолов с P(OMe)3 приводит к образованию

соответствующих 2,2'-бисимидазолов.

Ключевые слова: 1,1'-дигидрокси-2,2'-бисимидазолы, 2,2'-бисимидазолы, метилирование, восстановление.

DOI: 10.31857/S0514749220020214

2,2'-Бисимидазолы представляют интерес для

кислорода гидроксильной группы, как это можно

синтеза фоточувствительных макрогетероциклов

было ожидать [10], обусловлено, вероятно, большей

[1], новых краун-эфиров [2], люминесцентных [3] и

нуклеофильностью атома азота по сравнению с

биологически активных соединений [4], высоко-

атомом кислорода гидроксигруппы. Последнее

энергетических соединений

[5], при разработке

может быть связано с участием в этой реакции N-

методов синтеза органических проводников [6],

оксидной формы бисимидазола [9]. Нельзя иск-

диквартернизованных соединений [7].

лючить существование соединений 2a-c в N-оксид-

ной форме А или их таутомерное равновесие [8].

1,1'-Дигидрокси-2,2'-бисимидазолы, в отличие

от 2,2'-бисимидазолов, остаются мало изученными

При взаимодействии алкилзамещенных

1,1'-

[8, 9] и могут быть интересны как для синтеза

дигидрокси-2,2'-бисимидазолов 1a-c с избытком

производных

1,1'-дигидрокси-2,2'-бисимидазолов,

иодметана в диметилформамиде в присутствии

так и для синтеза 2,2'-бисимидазолов.

карбоната калия при комнатной температуре обра-

зуются

4,4',5,5'-алкилзамещенные

2,2'-бисимида-

Цель настоящей работы - изучение реакций

золий иодиды 3a-c с выходом 51-97% (схема 1).

алкилзамещенных

1,1'-дигидрокси-2,2'-бисимид-

азолов с иодметаном и P(OMe)₃.

В этом случае, по-видимому, сначала проис-

ходит алкилирование по атому азота имидазо-

Алкилирование соединений 1a-c эквимольным

льного кольца, а затем алкилирование атомов

количеством иодметана приводит к образованию

кислорода гидроксильных групп.

продуктов алкилирования по атому азота имидазо-

льного кольца: 4,4',5,5'-алкилзамещенным 1-гид-

При восстановлении гидроксиимидазолов 1a-c

рокси-1'-метил-2,2'-бисимидазол 3-оксидам 2a-c с

триметилфосфитом (ср.

[11]) легко образуются

выходом 57-86% (схема 1). Протекание реакции по

соответствующие имидазолы 4a-c с выходом 56-

атому азота имидазольного кольца, а не по атому

98% (схема 1).

303

304

ОСЬКИНА, ТИХОНОВ

Схема 1.

MeI (3 экв)

MeI (1 экв)

K₂CO₃, ДМФА, rt

OH OH

3a-c

1a-c

2a-c

P(OMe)₃, DMF

4a-c

R = R = Me (a); R + R = (CH₂)₄ (b); R + R = (CH₂)₅ (c).

Следует отметить, что в работе [12] бисимида-

¹³C, δ, м.д.: 132.53, 128.49, 124.08, 123.87, 122.95,

золы

4a и

4b получены реакцией глиоксаля,

122.75, 31.82, 13.45, 8.79, 7.42, 7.19. Масс-спектр,

аммиака и соответствующего дикетона с выхо-

m/z: 236.1268 [M]⁺. С₁₁H₁₇N₄O₂. М 236.1269.

дами, существенно более низкими (12 и 8%, соот-

1'-Гидрокси-1-метил-4,4',5,5',6,6',7,7'-окта-

ветственно), чем в настоящей работе.

гидро-1H,1'H-2,2'-дибензо[d]имидазол

3-оксид

Таким образом, при алкилировании алкилза-

(2b). Выход0.15 г (70%), желтые кристаллы, т.пл.

мещенных 1,1'-дигидрокси-2,2'-бисимидазолов иод-

195°C (с разл.). ИК спектр, ν, см^-1: 1630, 1563,

метаном первоначально алкилирование протекает

1441, 1382, 1345, 1319, 1220, 1126, 1099, 958, 947,

по атому азота, а не атому кислорода гидрокси-

902, 841, 808. Спектр ЯМР ¹H, δ, м.д.: 1.79-1.83 м

группы. 1,1'-Дигидрокси-2,2'-бисимидазолы восс-

(6H, 3CH₂), 1.83-1.89 м (2H, CH₂), 2.50-2.58 м (2H,

танавливаются с образованием соответствующих

CH₂), 2.58-2.73 м (6H, 3CH2), 3.85 с (3H, Me).

алкилзамещенных 2,2'-бисимидазолов с хорошими

Спектр ЯМР ¹³C, δ, м.д.: 135.42, 128.46, 126.26,

выходами.

126.21, 125.48, 124.37, 31.95, 24.52, 23.08, 22.12,

21.81, 21.40, 19.90, 19.58, 18.66. Масс-спектр, m/z:

Получение соединений

2a-c (общая мето-

288.1582 [M]⁺. С₁₅H₂₀N₄O₂. М 288.1581.

дика). К суспензии 3 ммоль К₂СО₃ в 3 мл сухого

ДМФА прибавляли 0.9 ммоль алкилзамещенного

1'-Гидрокси-1-метил-1,1',4,4',5,5',6,6',7,7',8,8'-

1,1'-дигидрокси-2,2'-бисимидазола

1а-с в

2 мл

додекагидро-2,2'-ди(циклогепта[d]имидазол)

сухого ДМФА и 0.9 ммоль CH₃I. Смесь переме-

оксид (2c). Выход 0.24 г (86%), желтые кристаллы,

шивали 72 ч при комнатной температуре, разбав-

т.пл. 175°C (с разл.). ИК спектр, ν, см^-1: 1672, 1620,

ляли 3 мл воды, подкисляли 10%-ным HCl до нейт-

1553, 1443, 1362, 1331, 1256, 1211, 1086, 1072, 995,

ральной pH, экстрагировали CHCl₃ (3×3 мл), экст-

962. Спектр ЯМР ¹H, δ, м.д.: 1.68-1.79 м (12H,

ракт сушили MgSO₄. Остаток после упаривания раст-

6CH₂), 2.68-2.85 м (8H, 4CH₂), 3.89 с (3H, CH₃).

ворителя хроматографировали (пластины с SiO₂,

Спектр ЯМР ¹³C, δ, м.д.: 139.06, 129.93, 129.34,

элюент CHCl₃).

128.90, 127.27, 122.71, 32.11, 31.23, 30.57, 29.61,

27.55, 27.03, 26.44, 25.93, 24.31, 22.83, 22.10. Масс-

2-(1-Гидрокси-4,5-диметил-1H-имидазол-2-

спектр, m/z: 316.1897 [M]⁺. С₁₇H₂₄N₄O₂. М 316.1894.

ил)-1,4,5-триметил-1H-имидазол

3-оксид

(2a).

Выход 0.12 г (57%), желтые кристаллы, т.пл. 158°C

Получение соединений 3a-c (общая методика).

(с разл.). ИК спектр, ν, см^-1: 1632, 1562, 1439, 1394,

К суспензии 3 ммоль К₂СО₃ в 3 мл сухого ДМФА

1350, 1294, 1254, 1230, 1194, 1121, 1034, 1007, 831.

прибавляли 0.9 ммоль алкилзамещенного 1,1'-ди-

Спектр ЯМР ¹H, δ, м.д.: 2.17 с (3H, Me), 2.18 с (3H,

гидрокси-2,2'-бисимидазола 1а-c в 2 мл сухого

Me); 2.20 с (6H, 2Me), 3.86 с (3H, Me). Спектр ЯМР

ДМФА и 2.8 ммоль CH₃I. Смесь перемешивали 72 ч

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 56 № 2 2020

АЛКИЛЗАМЕЩЕННЫЕ 1,1'-ДИГИДРОКСИ-2,2'-БИСИМИДАЗОЛЫ

305

при комнатной температуре, разбавляли 3 мл воды,

ДМФА прибавляли 3 ммоль триметилфосфита, смесь

подкисляли

10%-ным HCl до нейтральной pH,

реагентов нагревали при 110°С в течение 14 ч.

экстрагировали CHCl₃ (3×3 мл), экстракт сушили

После охлаждения реакционную смесь разбавляли

MgSO₄. Остаток после упаривания растворителя хро-

5 мл Н₂О, экстрагировали CHCl₃ (3×3 мл), экстракт

матографировали (пластины с SiO₂, элюент CHCl₃).

сушили MgSO₄. Остаток после упаривания раство-

рителя хроматографировали (пластины с SiO₂,

1-Метокси-2-(1-метокси-4,5-диметил-1H-ими-

элюент CHCl₃).

дазол-2-ил)-3,4,5-триметил-1H-имидазол-3-ий

иодид (3a). Выход 0.38 г (97%), желтые кристаллы,

4,4',5,5'-Тетраметил-1H,1'H-2,2'-бисимидазол

т.пл. 165°C (с разл.).ИК спектр, ν, см^-1: 1641, 1591,

(4a). Выход 0.12 г (63%), белые кристаллы, т.пл.

1564, 1508, 1446, 1404, 1342, 1105, 955, 874. Спектр

(разл. без плавл.), (т.пл. > 337°C [12]). Спектр ЯМР

ЯМР ¹H, δ, м.д.: 2.17 с (3H, CH₃), 2.26 с (3H, Me),

¹H, δ, м.д.: 2.10 с (6H, 2Me), 2.19 с (6H, 2Me). Масс-

2.40 с (3H, Me), 2.44 с (3H, Me), 3.83 с (3H, MeN),

спектр, m/z: 189.1134 [M - H]⁺. С₁₀H₁₃N₄. М 189.1135.

4.12 с (3H, MeО), 4.16 с (3H, MeО). Спектр ЯМР

4,4',5,5',6,6',7,7'-Октагидро-1H,1'H-2,2'-ди-

¹³C, δ, м.д.: 134.53, 128.43, 127.86, 125.40, 124.79,

бензо[d]имидазол (4b). Выход 0.23 г (98%), белые

119.35, 70.46, 69.22, 34.82, 13.15, 10.42, 8.09, 7.63.

кристаллы, т.пл. 219°C (с разл.), (т.пл. > 342°C

Найдено, %: C 39.32; H 5.30; N 14.28; I 32.30.

[12]). ИК спектр, ν, см^-1: 1645, 1572, 1443, 1356,

C₁₃H₂₁N₄O₂I. Вычислено, %: C 39.81; H 5.40; N

1313, 1277, 1244, 1213, 1111, 966, 860. Спектр ЯМР

14.28; I 32.35.

¹H, δ, м.д.: 1.61-1.97 м (8H, 4CH₂), 2.36-2.56 м (4H,

1,1'-Диметокси-3-метил-4,4',5,5',6,6',7,7'-окта-

2CH₂), 2.56-2.77 м (4H, 2CH₂). Спектр ЯМР ¹³C, δ,

гидро-1H,1'H-2,2'-дибензо[d]имидазол-3-ий

м.д.: 129.88, 126.43, 125.84, 22.48, 22.44, 21.83, 19.15.

иодид (3b). Выход0.80 г (60%), желтые кристаллы,

Масс-спектр, m/z: 241.1450 [M - H]⁺. С₁₄H₁₇N₄. М

т.пл. 156°C (с разл.). ИК спектр, ν, см^-1: 1638, 1585,

241.1448.

1562, 1495, 1439, 1392, 1345, 1327, 1222, 1083, 958,

1,1',4,4',5,5',6,6',7,7',8,8'-Додекагидро-2,2'-ди-

941. Спектр ЯМР ¹H, δ, м.д.: 1.82-1.92 м (4H,

(циклогепта[d]имидазол) (4c). выход 0.15 г (56%),

2CH₂), 1.94-2.11 м (4H, 2CH₂), 2.56-2.62 м (2H,

белые кристаллы, т.пл. (разл. без плавл.). ИК

CH₂), 2.67-2.74 м (2H, CH2), 2.74-2.84 м (4Н,

спектр, ν, см^-1: 1635, 1560, 1439, 1362, 1329, 1254,

2СН₂), 3.84 с (3H, MeN), 4.23 с (3H, MeО), 4.24 с

1175, 1067, 960, 868. Спектр ЯМР ¹H, δ, м.д.: 1.57-

(3H, MeО). Спектр ЯМР ¹³C, δ, м.д.: 137.24, 130.57,

1.68 м (4H, 2CH₂), 1.68-1.76 м (4H, 2CH₂), 1.76-

128.21, 127.59, 127.15, 120.19, 70.68, 68.90, 34.36,

1.86 м (4H, 2CH₂), 2.50-2.64 м (4H, 2CH₂), 2.71-

24.22, 22.63, 21.78, 20.97, 20.81, 20.58, 19.96, 19.38.

2.88 м (4H, 2CH₂). Спектр ЯМР ¹³C, δ, м.д.: 133.32,

Масс-спектр, m/z:

302.1735

- CH₃I]⁺.

129.18, 124.75, 30.78, 28.03, 27.18, 26.78, 22.55.

С₁₆H₂₂N₄O₂. М 302.1737.

Масс-спектр, m/z:

270.1834

[M]⁺. С₁₆H₂₂N₄. М

1,1'-Диметокси-3-метил-1,1',4,4',5,5',6,6',7,7',8,8'-

270.1839.

додекагидро-2,2'-ди(циклогепта[d]имидазол)-1-

ИК спектры зарегистрированы в таблетках KBr

ий иодид (3c). Выход 0.22 г (51%), желтые крис-

на приборе Bruker Vector-22. Спектры ЯМР ¹Н и

таллы, т.пл. (разл. без плавл.). ИК спектр, ν, см^-1:

¹³С зарегистрированы в растворе в CDCl₃ на при-

1632, 1554, 1502, 1446, 1398, 1356, 1325, 1055, 991,

боре Bruker AV-400 (400 и 100 МГц), внутренний

953, 924. Спектр ЯМР ¹H, δ, м.д.: 1.66-1.81 м (4H,

стандарт - остаточные сигналы CDCl₃ (7.24 м.д.

2CH₂), 1.81-1.99 м (8H, 4CH₂), 2.65-2.80 м (4H,

для ¹Н и 76.90 м.д. для ¹³С). Температуры плав-

2CH₂), 2.82-3.05 м (4H, 2CH₂), 3.83 с (3H, MeN),

ления измерены на приборе Mettler Toledo FD-900.

4.17 с (6H, MeO). Спектр ЯМР ¹³C, δ, м.д.: 140.88,

Элементный анализ выполнен на автоматическом

133.18, 130.54, 130.11, 127.53, 118.59, 71.19, 69.42,

CHNS-анализаторе Euro EA3000. Масс спектры

34.80, 30.74, 30.68, 28.67, 26.91, 26.65, 25.64, 25.51,

высокого разрешения (EI, 70 eV) зарегистрированы

25.31, 23.13, 22.82. Найдено, %: C 48.08; H 6.22; N

на приборе DFS Thermo Electron. Контроль за ходом

11.77; I 27.31. C₁₉H₂₉N₄O₂I. Вычислено, %: C 48.31;

реакций и индивидуальностью полученных соеди-

H 6.19; N 11.86; I 26.87.

нений осуществлялся с помощью ТСХ на пласти-

Получение соединений 4a-c (общая методика).

нах Sorbfil ПТСХ-АФ-А-УФ, элюент CHCl₃. Алкил-

К раствору 1 ммоль алкилзамещенного 1,1'-ди-

замещенные

1,1'-дигидрокси-2,2'-бисимидазолы

гидрокси-2,2'-бисимидазола 1a-c в 2 мл сухого

1a-c были получены по методике [9].

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 56 № 2 2020

306

ОСЬКИНА, ТИХОНОВ

БЛАГОДАРНОСТИ

5. a Yin P.H.C., Shreeve J.M. Chem. Eur. J. 2016, 22,

2108-2113. doi 10.1002/chem.201504407 b Lewczuk R.,

Авторы выражают благодарность Химическому

Szala M., Rećko J., Klapötke T.M., Cudziło S. Chem.

сервисному центру коллективного пользования СО

Heterocycl. Compd. 2017, 53, 697-701. doi 10.1007/

РАН за проведение спектральных и аналитических

s10593-017-2111-z

измерений.

6. Murata T., Nakasuji K., Morita Y. Eur. J. Org. Chem.

2012, 4123-4129. doi 10.1002/ejoc.201200426

КОНФЛИКТ ИНЕРЕСОВ

7. Xiao J.-C., Shreeve J.M. J. Org. Chem. 2005, 70, 3072-

3078. doi 10.1021/jo0501083

Авторы заявляют об отсутствии конфликта

8. Никитина П.А., Перевалов В.П. ХГС. 2017, 53, 123-

интересов.

149. [Nikitina P.A., Perevalov V.P. Chem. Heterocycl.

Compd. 2017, 53, 123-149.] doi 10.1007/s10593-017-

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

2030-z

1. Nonell S., Borrell J.I., Borrós S., Colominas C., Rey O.,

9. Tikhonov A.Ya, Selivanov B.A., Gatilov Yu.V.

Rubio N., Sánchez-Garcí, D., Teixidó J. Eur. J. Org.

Tetrahedron Lett. 2015, 56, 159-161. doi 10.1016/

Chem. 2003, 1635-1640. doi 10.1002/ejoc.200200684

j.tetlet.2014.11.056

2. Llinás M.C., Farran J., Capparelli M.V., Anguera G.,

10. Никитина Г.В., Певзнер М.С. ХГС. 1993, 29, 147-

Sánchez-García D., Teixidó J., Borros S. Tetrahedron

175. [Nikitina G.V., Pevzner M.S. Chem. Heterocycl.

Lett. 2014, 55, 4667-4670. doi 10.1016/j.tetlet.2014.06.072

Compd. 1993, 29, 127-151.] doi 10.1007/BF00531655

3. Maślewski P., Kazimierczuk K., Hnatejko Z., Dołega A.

11. Николаенкова Е.Б., Оськина И.А., Тихонов А.Я.

Inorg. Chim. Acta. 2017, 459, 22-28. doi 10.1016/

ЖОрХ. 2017, 53, 1851-1853. [Nikolaenkova E.B.,

j.ica.2017.01.014

Os’kina I.A., Tikhonov A.Ya. Russ. J. Org. Chem.

4. Casas J.S., Castineiras A., Parajo Y., Sánchez A.,

2017, 53, 1887-1889]. doi 10.1134/S1070428017120193

Sánchez-González A., Sordo J. Polyhedron. 2005, 24,

12. Kuhn R., Blau W. Liebigs Ann. 1957, 605, 32-35. doi

1196-1202. doi 10.1016/j.poly.2005.04.008

10.1002/jlac.19576050106

Alkyl-Substituted 1,1'-Dihydroxy-2,2'-bisimidazoles:

Reactions with Iodmethane and Trimethyl Phosphite

I. A. Os’kina* and A. Ya. Tikhonov

Vorozhtsov Novosibirsk Institute of Organic Chemistry Of the Siberian Branch of Russian Academy of Science,

630090, Russia, Novosibirsk, Ak. Lavrentieva 9

*e-mail: oi@nioch.nsc.ru

Received July 15, 2019; revised, November 18, 2019; accepted November 27, 2019

The alkylation of alkyl substituted 1,1'-dihydroxy-2,2'-biimidazoles by using iodomethane in an equimolar

ratio gives alkylation products on the nitrogen atom of the imidazole ring, with a three-fold excess of

iodomethane - the alkylation products on both the nitrogen atom of the imidazole ring and two hydroxy groups.

The reaction of 1,1'-dihydroxy-2,2'-bisimidazoles with P(OMe)₃ leads to the formation of the corresponding

2,2'-bisimidazoles.

Keywords: 1,1'-dihydroxy-2,2'-biimidazoles, 2,2'-biimidazoles, methylation, reduction

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 56 № 2 2020