ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ, 2022, том 58, № 11, с. 1224-1228

УДК 547.775 + 547.789.61

СИНТЕЗ N-БЕНЗОТИАЗОЛИЛ-

4-НИТРОЗОПИРАЗОЛОВ

^a ФГБОУ ВО «Сибирский государственный университет науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнева»,

Россия, 660037 Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

^b Институт химии и химической технологии СО РАН - обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН,

Россия, 660036 Красноярск, Академгородок, 50, стр. 24

*e-mail: pavel.bobrov96@mail.ru

Поступила в редакцию 22.03.2022 г.

После доработки 28.03.2022 г.

Принята к публикации 29.03.2022 г.

Впервые изучена циклоконденсация 2-гидразинилбензотиазола с 2-гидроксимино-1,3-дикетонами,

приводящая к ранее неизвестным 3-R²-5-R¹-1-(бензотиазол-2-ил)-4-нитрозопиразолам (R¹ = Ph, 4-Me-

C₆H₄, 4-F-C₆H₄, 4-Cl-C₆H₄, 4-Br-C₆H₄, Me; R² = Ph, Me). Циклоконденсация 2-гидразинилбензотиазола с

1-арил-2-гидроксимино-1,3-бутандионами даёт только один из двух возможных региоизомеров. Строение

впервые полученных соединений подтверждено методами электронной, ИК, ЯМР ¹H, ¹³C спектроскопии,

масс-спектрометрии и элементным анализом.

Ключевые слова: бензотиазол, пиразол, циклоконденсация, нитрозопиразол, гетарилпиразол, гетарил-

гидразин

DOI: 10.31857/S0514749222110118, EDN: LSRMDF

ВВЕДЕНИЕ

стоящей работе мы впервые осуществили синтез

3,5-диметил-, 3,5-дифенил- и 3-арил-5-метилза-

За последнее десятилетие обнаружено значи-

мещённых N-бензотиазолил-4-нитрозопиразолов

тельное количество N-(бензо)тиазолилпиразолов,

циклоконденсацией 2-гидразинилбензотиазола с

обладающих цитотоксической [1, 2], антибакте-

2-гидроксимино-1,3-дикетонами.

риальной [3-5], противогрибковой [3, 4] и антиок-

сидантной [3] активностью. Наиболее общие пути

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

их синтеза заключаются в построении химической

2-Гидразинилбензотиазол 1 [7] и 2-гидрокси-

связи между сформированным пиразольным и ти-

мино-1,3-дикетоны 2a-g [8, 9] получали по извест-

азольным циклами [6], построением тиазольного

ным методикам.

цикла с использованием пиразол-1-карботиоами-

дов [2, 4] или циклоконденсацией 1,3-диэлектро-

При взаимодействии гидразинилбензотиазо-

филов с гидразинилтиазолами [1, 5].

ла 1 с 1-арил-2-гидроксимино-1,3-бутандионами

2a-e в среде уксусной кислоты при постепенном

До сих пор не исследована возможность ци-

клоконденсации

2-гидразинилбензотиазола с

нагревании до 80°С в течение 2.5 ч образуется

2-гидроксимино-1,3-дикетонами. Успешное осу-

жёлтый осадок интермедиата 3. Дальнейшее кипя-

ществление такого превращения позволит полу-

чение реакционной массы в течение 2 ч приводит

чить ряд ранее неизвестных N-бензотиазолил-4-

к продуктам зелёного цвета, что свидетельствует

нитрозопиразолов, а введение нитрозогруппы от-

об образовании ранее неизвестных 5-арил-1-(бен-

кроет путь к синтезу широкого ряда ценных про-

зотиазол-2-ил)-3-метил-4-нитрозо-1Н-пиразолов

изводных бензотиазолилпиразольного ряда. В на-

4a-e (схема 1).

1224

СИНТЕЗ N-БЕНЗОТИАЗОЛИЛ-4-НИТРОЗОПИР

АЗОЛОВ

1225

Схема 1

O O

AcOH, '

N N

NH₂

NOH

N O

2a-f

4a-f

18-65%

2, 4, R = Ph (a), R = 4-Tolyl (b), R = 4-F-C₆H₄ (c), R = 4-Cl-C₆H₄ (d), R = 4-Br-C₆H₄ (e), R = Me (f).

Наибольший выход нитрозопиразола в иссле-

зола 4f достигнут за 6 мин при 65-70°С, а более

дуемых условиях достигнут при R = Ph. Введение

длительное нагревание приводит к снижению

функциональных групп в 4-е положение ариль-

выходов, что указывает на лабильность продукта.

ного заместителя приводит к снижению выходов

Кроме того, при хранении или нагревании раство-

продуктов.

ров, содержащих соединение 4f, происходит из-

менение окраски с сине-зелёной на коричневую, а

На электронных спектрах впервые получен-

также снижение оптической плотности раствора в

ных N-бензотиазолил-4-нитрозопиразолов

4a-e

области 699 нм. На спектре ЯМР ¹Н присутствуют

присутствуют максимумы поглощения в области

сигналы протонов метильных групп в области 2.33

710-715 нм (ε = 60-68), обусловленные n→π*

и 3.61 м.д., а сигналы ароматических протонов за-

переходом нитрозогруппы. Масс-спектры соеди-

регистрированы в области 7.42-8.02 м.д.

нений 4d, e содержат пики молекулярных ионов,

а также изотопные пики [М + 1]⁺, [М + 2]⁺, [М +

Взаимодействие гетарилгидразина 1 с 2-ги-

3]⁺, что подтверждает наличие хлора и брома в их

дроксимино-1,3-дифенилпропандионом (2g) в ис-

структуре. Циклоконденсация соединений 2a-e и

следуемых условиях приводит лишь к следовым

1 протекает региоселективно, предположительно с

количествам нитрозопиразола 4g. Повысить вы-

образованием 5-арилпроизводных 4a-e. В пользу

ход продукта 4g удалось при проведении синтеза

этого предположения свидетельствуют химиче-

в условиях, предполагающих начало реакции при

ские сдвиги протонов метильных заместителей в

кипячении смеси 1 и 2g в этаноле в присутствии

области 2.30-2.32 м.д. на спектрах ЯМР ¹Н, что

трифторуксусной кислоты, затем этанол упарива-

согласуется с литературными данными [10] для

ли и остаток кипятили в среде уксусной кислоты

5-арил-3-метилпроизводных.

(схема 2).

Циклоконденсация гетарилгидразина 1 с 3-ги-

На электронном спектре впервые полученного

дроксимино-2,4-пентандионом

(2f) в уксусной

1-(бензотиазол-2-ил)-3,5-дифенил-4-нитрозо-1Н-

кислоте протекает значительно быстрее. Так, наи-

пиразола (4g) присутствует максимум поглощения

больший выход ранее неизвестного нитрозопира-

в области 745 нм, что подтверждает наличие ни-

Схема 2

O O

1. EtOH, TFA,

78°C, 7.5 ɱ

N N

2. AcOH, 118°C,

2 ɱ

N O

4g, 28%

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 58 № 11 2022

1226

БОБРОВ и др.

трозогруппы. Спектр ЯМР ¹Н содержит сигналы

(38%), зелёные кристаллы, т.пл. 198-200°C (CCl₄).

ароматических протонов в области 7.40-8.00 м.д.

Электронный спектр (CHCl₃), λ_max (ε), нм: 710 (63)

(N=O). Спектр ЯМР ¹H (600 МГц, CDCl₃), δ, м.д.:

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.30 с (3H, СН₃), 2.49 с (3H, PhСН₃),7.36-7.86 м

Ход реакции и чистоту соединений контроли-

(8Н_аром). Спектр ЯМР ¹³C (150 МГц, CDCl₃), δ,

ровали методом тонкослойной хроматографии

м.д.: 159.66, 158.79, 153.58, 150.65, 141.69, 138.10,

(ТСХ) с использованием пластин Sorbfil ПТСХ-

134.03, 131.85, 129.06, 126.82, 125.97, 123.87,

АФ-В (Россия) в качестве неподвижной фазы и

123.13, 121.47, 21.82, 13.69. Найдено, %: C 64.56;

толуола в качестве элюента, пятна детектирова-

H 4.18; N 16.81; S 9.51. C₁₈H₁₄N₄OS. Вычислено,

ли в УФ-свете. Спектры ЯМР ¹Н (600.13 МГц) и

%: C 64.65; H 4.22; N 16.75; S 9.59.

¹³С (150.90 МГц) регистрировали на спектроме-

2-[3-Метил-4-нитрозо-5-(4-фторфенил)-1H-

тре Bruker Avance III 600. Химические сдвиги ¹H

пиразол-1-ил]бензо[d]тиазол (4c). Выход 0.189 г

и ¹³C указаны относительно остаточного сигна-

(51%), зелёные кристаллы, т.пл. 181-183°C (CCl₄).

ла растворителя [CDCl₃: δ 7.26 (¹H) и 77.16 (¹³C)

Электронный спектр (CHCl₃), λ_max (ε), нм: 713 (62)

м.д.]. Электронные спектры записывали на спек-

(N=O). Спектр ЯМР ¹H (600 МГц, CDCl₃), δ, м.д.:

трофотометре HELIOS OMEGA в кварцевых кю-

2.31 с (3H, СН₃), 7.36-7.86 м (8Н_аром). Спектр ЯМР

ветах 1 см при концентрации 1×10^-2 моль/л для

¹³C (150 МГц, CDCl₃), δ, м.д.: 13.65, 115.57 д (J

400-800 нм в CHCl₃. Масс-спектры записаны на

22.2 Гц), 121.54, 122.33, 123.81, 126.09, 126.96,

приборе Finnigan MAT 8200 (ионизация ЭУ, 70 эВ).

133.90, 134.18 д (J 8.7 Гц), 138.18, 150.70, 152.19,

Элементный анализ выполнен на приборе EURO

158.91, 159.55, 164.69 д (J 252.2 Гц). Найдено, %:

EA 3000.

C 60.39; H 3.26; N 16.55; S 9.52. C₁₇H₁₁FN₄OS.

Общая методика синтеза соединений 4a-e. В

Вычислено, %: C 60.34; H 3.28; N 16.56; S 9.48.

реакционный сосуд помещали 0.182 г (1.1 ммоль)

2-[3-Метил-4-нитрозо-5-(4-хлорфенил)-1H-

2-гидразинилбензотиазола (1), 1.1 ммоль 1-арил-

пиразол-1-ил]бензо[d]тиазол (4d). Выход 0.14 г

2-гидроксиминобутандиона-1,3 2a-e, 1 мл уксус-

(36%), зелёные кристаллы, т.пл. 214-216°C (CCl₄).

ной кислоты и перемешивали в течение 1 ч при

ИК спектр, ν, см^-1: 1551, 1340 (N=O). Электронный

комнатной температуре, затем 1 ч при 60°С и

спектр (CHCl₃), λ_max (ε), нм:

715

(60) (N=O).

30 мин при 80°С. Полученную жёлтую суспензию

Спектр ЯМР ¹H (600 МГц, CDCl₃), δ, м.д.: 2.31 с

кипятили при интенсивном перемешивании ещё

(3H, СН₃), 7.41-7.90 м (8Н_аром). Спектр ЯМР ¹³C

2 ч, затем охлаждали, осадок отфильтровывали,

(150 МГц, CDCl₃), δ, м.д.: 13.63, 121.55, 123.85,

промывали водой, сушили и хроматографировали

124.77, 126.12, 126.98, 128.58, 133.27, 133.90,

на колонке с силикагелем, используя толуол в ка-

137.63, 138.19, 143.37, 150.71, 158.89, 159.40.

честве элюента.

Масс-спектр, m/z (I_отн, %): 356 (40) [M + 2]⁺, 355

2-(3-Метил-4-нитрозо-5-фенил-1H-пиразол-

(23) [M + 1]⁺, 354 (100) [M]⁺. Найдено, %: C 57.48;

1-ил)бензо[d]тиазол (4a). Выход 0.229 г (65%),

H 3.11; N 15.81; S 9.09. C₁₇H₁₁ClN₄OS. Вычислено,

зелёные кристаллы, т.пл. 201-203°C (CCl₄). ИК

%: C 57.55; H 3.12; N 15.79; S 9.04.

спектр, ν, см^-1: 1551, 1349 (N=O). Электронный

2-[5-(4-Бромфенил)-3-метил-4-нитрозо-1H-

спектр (CHCl₃), λ_max (ε), нм:

712

(68) (N=O).

пиразол-1-ил]бензо[d]тиазол (4e). Выход 0.167 г

Спектр ЯМР ¹H (600 МГц, CDCl₃), δ, м.д.: 2.32 с

(38%), зелёные кристаллы, т.пл. 224-226°C (CCl₄-

(3H, СН₃), 7.40-7.93 м (9Н_аром). Спектр ЯМР ¹³C

CHCl₃). Электронный спектр (CHCl₃), λ_max (ε), нм:

(150 МГц, CDCl₃), δ, м.д.: 13.71, 121.51, 123.87,

715 (64) (N=O). Спектр ЯМР ¹H (600 МГц, CDCl₃),

126.03, 126.25, 126.89, 128.30, 131.15, 131.87,

δ, м.д.: 2.30 с (3H, СН3), 7.41-7.87 м (8Наром).

134.00, 150.65, 158.73, 159.58. Найдено, %: C 63.77;

Спектр ЯМР ¹³C (150 МГц, CDCl₃), δ, м.д.: 13.63,

H 3.78; N 17.40; S 9.99. C₁₇H₁₂N₄OS. Вычислено,

121.54, 123.85, 125.22, 126.07, 126.12, 126.98,

%: C 63.73; H 3.78; N 17.49; S 10.01.

131.52, 133.42, 133.87, 138.17, 150.69, 151.88,

2-(3-Метил-4-нитрозо-5-п-толил-1H-пира-

158.86, 159.30. Масс-спектр, m/z (I_отн, %): 401 (19)

зол-1-ил)бензо[d]тиазол

(4b). Выход

0.139 г

[M + 3]⁺, 400 (100) [M + 2]⁺, 398 (92) [M]⁺. Найдено,

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 58 № 11 2022

СИНТЕЗ N-БЕНЗОТИАЗОЛИЛ-4-НИТРОЗОПИР

АЗОЛОВ

1227

%: C 51.20; H 2.78; N 13.98; S 8.00. C₁₇H₁₁BrN₄OS.

14.60; S 8.37. C₂₂H₁₄N₄OS. Вычислено, %: C 69.09;

Вычислено, %: C 51.14; H 2.78; N 14.03; S 8.03.

H 3.69; N 14.65; S 8.38.

2-(3,5-Диметил-4-нитрозо-1H-пиразол-1-ил)-

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

бензо[d]тиазол (4f). В реакционный сосуд загру-

Ранее неизвестной циклоконденсацией 2-ги-

жали 0.1 г (0.61 ммоль) 2-гидразинилбензотиазо-

дразинилбензотиазола с 2-гидроксимино-1,3-ди-

ла (1), 0.079 г (0.61 ммоль) 3-гидроксиминопен-

кетонами впервые получены и охарактеризованы

тан-2,4-диона (2f) и 1 мл ледяной уксусной кисло-

7 N-бензотиазолил-4-нитрозопиразолов с алкиль-

ты. Реакционную массу перемешивали в течение

ными и арильными заместителями в 3-м и 5-м по-

6 мин при нагревании на водяной бане (65-70°С),

ложении пиразольного цикла. Ранее неизвестные

затем выливали в воду (5 мл) и высаливали хлори-

бензотиазолилнитрозопиразолы представляют ин-

дом натрия (0.06 г). Полученный осадок отфиль-

терес в качестве исходных соединений для синтеза

тровывали, промывали водой и сушили. Продукт

новых биологически активных веществ. Строение

очищали методом колоночной хроматографии,

впервые полученных соединений доказано мето-

в качестве элюента использовали толуол. Выход

дами электронной, ИК, ЯМР ¹H, ¹³C спектроско-

0.028 г (18%), зелёные кристаллы, т.пл. 153-154°C

пии, масс-спектрометрии и элементным анализом.

(CCl₄). ИК спектр, ν, см^-1: 1560, 1340 (N=O).

Электронный спектр (CHCl₃), λ_max (ε), нм: 699

БЛАГОДАРНОСТИ

(66) (N=O). Спектр ЯМР ¹H (600 МГц, CDCl₃), δ,

Регистрация спектров ЯМР проводилась для

м.д.: 2.33 с (3H, СН₃), 3.61 с (3H, СН₃), 7.42-8.02 м

Института химии и химической технологии

(4Н_аром). Спектр ЯМР ¹³C (150 МГц, CDCl₃), δ, м.д.:

Сибирского отделения Российской академии наук

12.35 (СН₃), 13.41 (СН₃), 121.63, 123.42, 125.79,

на оборудовании Красноярского регионального

126.96, 133.19, 151.47, 160.36, 160.55. Найдено,

центра коллективного пользования Федеральный

%: C 55.63; H 3.88; N 21.76; S 12.44. C₁₂H₁₀N₄OS.

исследовательский центр «Красноярский научный

Вычислено, %: C 55.80; H 3.90; N 21.69; S

центр Сибирского отделения Российской акаде-

12.41.

мии наук».

2-(4-Нитрозо-3,5-дифенил-1H-пиразол-1-ил)-

ФОНДОВАЯ ПОДДЕРЖКА

бензо[d]тиазол (4g). Раствор 0.417 г (1.65 ммоль)

2-гидроксимино-1,3-дифенилпропан-1,3-диона

Регистрация спектров ЯМР проводилась в рам-

(2g), 0.01 мл трифторуксусной кислоты и 0.182 г

ках бюджетного проекта № 0287-2021-0012.

(1.1 ммоль) 2-гидразинилбензотиазола (1) в 3 мл

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

этанола кипятили при перемешивании в течение

Бобров Павел Сергеевич, ORCID: https://

7.5 ч, затем растворитель упаривали и остаток

orcid.org/0000-0003-3465-2536

растворяли в 1 мл ледяной уксусной кислоты.

Реакционную массу кипятили при перемешивании

Кондрасенко Александр Александрович,

в течение 2 ч, охлаждали, выливали в воду и отде-

ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3885-8400

ляли смолу, которую затем хроматографировали на

Субоч Георгий Анатольевич, ORCID: https://

колонке с силикагелем (70-230 меш, элюент толу-

orcid.org/0000-0003-2027-8512

ол). Выход 0.118 г (28%), светло-зелёные кристал-

лы, т.пл. 182-184°C (разл.) (CCl₄). Электронный

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

спектр (CHCl₃), λ_max (ε), нм:

745

(67) (N=O).

Авторы заявляют об отсутствии конфликта ин-

Спектр ЯМР ¹H (600 МГц, CDCl₃), δ, м.д.: 7.40-

тересов.

7.77 м (11Н_аром), 7.85 д (1Н_аром, J 7.7 Гц), 7.89-8.00

м (2Н_аром). Спектр ЯМР ¹³C (150 МГц, CDCl₃), δ,

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

м.д.: 121.50, 123.95, 126.08, 126.29, 126.87, 128.31,

1. Roy M., Biswal D., Sarkar O., Pramanik N.R.,

128.64, 129.13, 129.44, 129.91, 130.52, 130.91,

Drew M.G.B., Sadhukhan P., Kundu M., Sil P.C.,

131.36, 134.24, 141.93, 143.38, 145.39, 150.70,

Chakrabarti S. J. Inorg. Biochem. 2019, 199, 110755.

157.88, 158.85. Найдено, %: C 69.15; H 3.67; N

doi 10.1016/j.jinorgbio.2019.110755

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 58 № 11 2022

1228

БОБРОВ и др.

2. Sayed A.R., Gomha S.M., Abdelrazek F.M., Fargha-

6. Singh S.P., Kumar D. Heterocycles. 1990, 31, 855-860.

ly M.S., Hassan S.A., Metz P. BMC Chem. 2019, 13,

doi 10.3987/COM-90-5325

116. doi 10.1186/s13065-019-0632-5

7. Badahdah K.O., Abdel Hamid H.M., Noureddin S.A.

3. Bala R., Kumari P., Sood S., Kumar V., Singh N.,

J. Heterocycl. Chem. 2015, 52, 67-74. doi 10.1002/

Singh K. J. Heterocycl. Chem. 2018, 55, 2507-2515.

jhet.1986

doi 10.1002/jhet.3282

8. Wolff L. Lieb. Ann. 1902, 325, 129-195. doi 10.1002/

4. Abdelhamid A.O., El Sayed I.E., Zaki Y.H., Hus-

jlac.19023250202

sein A.M., Mangoud M.M., Hosny M.A. BMC Chem.

9. Neufville R., Pechmann H.V. Ber. 1890, 23, 3378.

2019, 13, 48. doi 10.1186/s13065-019-0566-y

5. Aggarwal R., Kumar V., Tyagi P., Singh S.P. Bioorg.

10. Bobrov P.S., Kirik S.D., Krasnov P.O., Lyubyash-

Med. Chem.

2006,

14,

1785-1791. doi

10.1016/

kin A.V., Suboch G.A., Tovbis M.S. ChemistrySelect.

j.bmc.2005.10.026

2020, 5, 8289-8294. doi 10.1002/slct.202002574

Synthesis of N-Benzothiazolyl-4-Nitrosopyrazoles

P. S. Bobrova, *, A. A. Kondrasenko^b, and G. A. Suboch^a

^a Reshetnev Siberian State University of Science and Technology,

Krasnoyarskii Rabochii prosp., 31, Krasnoyarsk 660037, Russia

^b Institute of Chemistry and Chemical Technology SB RAS,

Federal Research Center ‘Krasnoyarsk Science Center SB RAS’, Akademgorodok, 50/24, Krasnoyarsk 660036, Russia

*e-mail: pavel.bobrov96@mail.ru

Received March 22, 2022; revised March 28, 2022; accepted March 29, 2022

New cyclocondensation of 2-hydrazinylbenzothiazole with 2-hydroxyimino-1,3-diketones leads to previously

unknown 3-R²-5-R¹-1-(benzothiazol-2-yl)-4-nitrosopyrazoles (R¹ = Ph, 4-Me-C₆H₄, 4-F-C₆H₄, 4-Cl-C₆H₄,

4-Br-C₆H₄, Me; R² = Ph, Me). Cyclocondensation of 2-hydrazinylbenzothiazole with 1-aryl-2-hydroxyimino-

1,3-butanediones gives only one of the two possible regioisomers. Obtained benzothiazolylnitrosopyrazoles

were characterized by UV-Vis, IR, ¹H, ¹³C NMR spectroscopy, MS, and elemental analysis.

Keywords: benzothiazole, pyrazole, cyclocondensation, nitrosopyrazole, hetarylpyrazole, hetarylhydrazine

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 58 № 11 2022