ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ, 2022, том 58, № 2, с. 134-138

УДК 547.823, 547.828.1, 547.787.1

СИНТЕЗ И ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВА

4,5-ДИАРИЛ-3-ГИДРОКСИ-

И 3-МЕТОКСИПИРИДИН-6-КАРБОНИТРИЛОВ¹

Е. С. Старновскаяa, b, Г. В. Зыряновa, b, **, В. Л. Русиновa, b, О. Н. Чупахинa, b

^a ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина»,

Россия, 620002 Екатеринбург, ул. Мира, 19

^b ФГБУН «Институт органического синтеза им. И.Я. Постовского Уральского отделения РАН» (ИОС УрО РАН),

Россия, 620219 Екатеринбург, ул. Софьи Ковалевской, 22

*e-mail: dkopchuk@mail.ru

**e-mail: gvzyryanov@gmail.com

Поступила в редакцию 30.09.2021 г.

После доработки 12.10.2021 г.

Принята к публикации 14.10.2021 г.

По аза-реакции Дильса-Альдера в ряду 4-(4-метоксифенил)оксазол-2-аминов и 3-(2-пиридил)-6-фе-

нил-1,2,4-триазин-5-карбонитрилов синтезирован 3-гидрокси-4-(4-метоксифенил)-5-фенил-2,2'-би-

пиридин-6-карбонитрил и реакцией O-метилирования получено его 3-метоксипроизводное. Изучены

фотофизические характеристики обоих соединений. Показано, что выполненное алкилирование

3-гидроксигруппы в данном 2,2'-бипиридине приводит к существенному увеличению интенсивности

фотолюминесценции.

Ключевые слова: 1,2,4-триазин-5-карбонитрил, 4-(4-метоксифенил)оксазол-2-амин, аза-реакция Диль-

са-Альдера, 3-гидрокси- и 3-метокси-2,2'-бипиридины, фотолюминесценция

DOI: 10.31857/S0514749222020033

ВВЕДЕНИЕ

следует отметить фотолюминесцентные свойства

производных 2,2'-бипиридин-3-олов [9, 10], а так-

2,2'-Бипиридины являются наиболее часто ис-

же их аналогов - 2,2':6',2''-терпиридин-3'-олов [11].

пользуемыми лигандами для решения различных

практических задач [1, 2], в частности, благодаря

Недавно нами был найден эффективный одно-

перспективным фотофизическим свойствам нахо-

реакторный метод получения 4,5-диарил-3-гид-

дят широкое применение их металлокомплексы

рокси-2,2'-бипиридин-6-карбонитрилов в резуль-

[3, 4].

тате взаимодействия 5-циано-1,2,4-триазинов и 2-

амино-4-арилоксазолов как диенофилов в аза-ре-

Производные 2,2'-бипиридин-3-олов интерес-

акции Дильса-Альдера в отсутствие растворителя

ны своей биологической активностью, в том числе

[12]. В данной работе нами впервые рассмотрены

антибиотической [5], противоопухолевой [6], про-

фотофизические характеристики 4,5-диарил-3-ги-

тивомикробной и цитотоксической [7, 8]. Также

дрокси-2,2'-бипиридин-6-карбонитрилов в сравне-

нии с их О-метилированными производными.

¹ Статья публикуется по материалам доклада, представлен-

ного на V Международной конференции «Современные

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

синтетические методологии для создания лекарственных

препаратов и функциональных материалов» (8-12 ноября

Исходный 1,2,4-триазин-5-карбонитрил 1 был

2021, г. Екатеринбург и г. Пермь)

получен по методу [13]. В результате его взаимо-

134

СИНТЕЗ И ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВА

135

Схема 1

OMe

H₂N

MeI

OMe

K₂CO₃

действия с 2-аминооксазолом 2 [14] по ранее опи-

трометрии и элементного анализа. Так, в случае

санной нами методике [12] был получен продукт

соединения 3 следует отметить корреляцию дан-

3 с выходом 48% (схема 1). Причем с целью изу-

ных спектра ЯМР ¹Н с таковыми для схожих со-

чения применимости реакции нами был исполь-

единений, описанных нами ранее [12]. В частно-

зован 2-аминооксазол, имеющий в положении С⁴

сти, имеется характеристичный слабопольный

электронодонорный остаток

(4-метоксифенил).

синглет гидроксигруппы в области 15.68 м.д.

Известно, что введение этого фрагмента в состав

Ее метилирование привело к заметному измене-

2,2'-бипиридинов часто способствует улучшению

нию в спектре ЯМР ¹Н соединения 4, в частнос-

фотофизических характеристик [15]. Дальнейшая

ти, наиболее слабопольным в ароматической ча-

модификация гидроксигруппы в положении С³

сти спектра стал сигнал протона в положении

2,2'-бипиридина при взаимодействии с иодистым

С⁶ крайнего пиридинового кольца в отличие от

метилом в присутствии карбоната калия в ДМФА

соединения

3, когда таковым являлся сигнал

после оптимизации условий реакции (табл.

протона в положении С³ этого фрагмента. Кроме

позволила получить новое производное 4 с при-

этого, необходимо отметить появление сигнала

емлемым выходом 65%. Так, применение низко-

новой метоксигруппы в области 3.3 м.д. Этот

кипящего растворителя (ацетонитрил) приводило

сигнал в данном случае является заметно бо-

лишь к следовым количествам продукта 4. В то же

лее сильнопольным по сравнению с обычным

время использование безводного ДМФА в услови-

расположением в диапазоне резонанса протонов

ях длительного (72 ч) нагревания позволило полу-

аналогичных групп (3.8-4.0 м.д.). Такие же эф-

чить соединение 4 с выходом до 65%. По нашему

фекты ранее наблюдались при одновременном

мнению, пониженная реакционная способность

расположении 2 объемных (гетеро)ароматических

3-гидроксигруппы может быть в данном случае

заместителей в 2 соседних положениях аромати-

объяснена влиянием цианогруппы в положении С⁶

ческой метоксигруппы [16, 17]. В спектре ЯМР

пиридинового цикла.

¹³С продукта 4 наблюдается наличие сигналов

Структура продуктов 3 и 4 была подтверждена

атомов углеродов 2 метоксигрупп в области 55.1 и

данными спектроскопии ЯМР ¹Н и ¹³С, масс-спек-

61.3 м.д.

Таблица 1. Влияние условий реакции алкилирования на выход соединения 4

Растворитель

Время реагирования, ч

Выход, %

Растворитель

Время реагирования, ч

Выход, %

следы

СН₃СNa

ДМФА^b

^a 80°C

^b 120°C

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 58 № 2 2022

136

РАММОХАН и др.

Таблица 2. Фотофизические характеристики соединений 3-5

Максимум поглощения в

Максимум испускания в

Квантовый выход

Соединение

ацетонитриле, нм

люминесценции, %^a

230, 264, 336

567

< 0.1

275 (уш.)

469

73.7

254, 336

557

2.0

^a Измерен абсолютным методом в растворе ацетонитрила [18]

Изучение фотолюминесцентных характеристик

щью спектрофлуориметра «Fluoromax-4» («Ho-

соединения 3 в растворе ацетонитрила показало

riba»). Абсолютные квантовые выходы измеряли

наличие лишь крайне слабой люминесценции с

на спектрофлуориметре «Fluoromax-4» («Horiba»)

максимумом испускания 567 нм и с квантовым вы-

согласно описанному ранее методу [18].

ходом < 0.1% (табл. 2). Похожая картина (кванто-

3-Гидрокси-4-(4-метоксифенил)-5-фенил-

вый выход 2.0%) наблюдалась для ранее [12] син-

2,2'-бипиридин-6-карбонитрил

(3). Смесь

тезированного продукта 5. При переходе к 3-мет-

циано-1,2,4-триазина 1 (103 мг, 0.40 ммоль) и

оксипроизводному 4 наблюдается гипсохромное

2-амино-4-(4-метоксифенил)оксазола

(83 мг,

смещение максимумов поглощения и испускания

0.44 ммоль) перемешивали при 150°С в течение

по сравнению с соединениями 3 и 5. Так, макси-

8 ч в атмосфере аргона. Продукт очищали колоноч-

мум фотолюминесценции в этом случае составля-

ной хроматографией (элюент - смесь этилацетат-

ет 469 нм, тогда как квантовый выход возрастает

хлористый метилен, 1:9), R_f 0.7. Аналитический

до 73.7%. Это, вероятно, может быть объяснено

образец получали перекристаллизацией из этано-

снижением степени сопряжения молекулы за счет

ла. Выход 72 мг (0.19 ммоль, 48%). Спектр ЯМР

стерического влияния метоксигруппы.

), δ, м.д.: 3.77 с (3H, ОМe), 6.77-6.81 м

¹Н (CDCl₃

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

(2H, 4-MeOC₆H₄), 7.05-7.09 м (2H, 4-MeOC₆H₄),

Спектры ЯМР ¹H и ¹³С записаны на спектро-

7.18-7.22 м (2H, Ph), 7.28-7.32 м (3H, Ph), 7.43-

метре Bruker Avance-400 (400 МГц), внутренний

7.47 м (1H, Н-5'), 8.02 д.д.д (1H, H-4', ³J 8.0, 8.0,

стандарт - SiMe₄. Масс-спектры (тип ионизации -

⁴J 1.6 Гц), 8.48-8.51 м (1Н, H-6'), 8.72-8.76 м (1Н,

электроспрей) записаны на приборе MicrOTOF-Q

H-3'), 15.68 c (1H, OH). Масс-спектр, m/z (I_отн, %):

II фирмы «Bruker Daltonics» (Бремен, Германия).

380.14 (100) [М + Н]⁺. Найдено, %: C 75.83; H 4.61;

Элементный анализ выполнен на CHN анализато-

N 11.21. C₂₄H₁₇N₃O₂. Вычислено, %: C 75.97; H

ре РЕ 2400 II фирмы Perkin Elmer. Исходный 5-ци-

4.52; N 11.08.

анотриазин 1 [13] и 2-аминооксазол 2 [14] получе-

3-Метокси-4-(4-метоксифенил)-5-фенил-2,2'-

ны по описанной методике. Все остальные реаген-

бипиридин-6-карбонитрил

(4). Бипиридин

ты коммерчески доступны.

(130 мг, 0.34 ммоль) растворяли в 40 мл сухого

УФ-спектры поглощения регистрировали на

ДМФА. К раствору добавляли иодистый метил

спектрофотометре «Lambda 45» («Perkin Elmer»).

(0.032 мл, 0.51 ммоль) и прокаленный карбонат

Спектры люминесценции регистрировали с помо-

калия (473 мг, 3.43 ммоль). Полученную смесь пе-

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 58 № 2 2022

СИНТЕЗ И ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВА

137

ремешивали при 120°C течение 3 дней в атмос-

Штайц Ярослав Константинович, ORCID:

фере аргона. Растворитель отгоняли до объёма

http://orcid.org/0000-0002-4786-5568

20 мл при пониженном давлении и разбавляли во-

Савчук Мария Игоревна, ORCID: http://

дой (40 мл), образовавшийся осадок отфильтровы-

orcid.org/0000-0002-5965-1527

вали, промывали водой и сушили. Аналитический

Старновская Екатерина Сергеевна, ORCID:

образец получали перекристаллизацией из этано-

http://orcid.org/0000-0002-9679-8269

ла. Выход 87 мг (0.22 ммоль, 65%). Спектр ЯМР

¹Н (CDCl₃), δ, м.д.: 3.30 с (3H, МeO), 3.77 с (3H,

Зырянов Григорий Васильевич, ORCID: http://

МeO), 6.74-6.78 м (2H, 4-MeOC₆H₄), 7.02-7.07 (2H,

orcid.org/0000-0002-9692-2346

4-MeOC₆H₄), 7.14-7.19 м (2H, Ph), 7.28-7.33 м (3H,

Русинов Владимир Леонидович, ORCID: http://

Ph), 7.36-7.41 м (1H, Н-5'), 7.86 д.д.д (1H, H-4', ³J

orcid.org/0000-0002-1705-4078

7.6, 7.6, ⁴J 1.6 Гц), 7.94-7.97 м (1Н, H-3'), 8.78-8.82

Чупахин Олег Николаевич, ORCID: http://

м (1Н, H-6'). Спектр ЯМР ¹³C (CDCl₃), δ, м.д.: 55.1,

orcid.org/0000-0002-1672-2476

61.3, 113.6, 116.8, 123.7, 124.6, 124.8, 128.4, 128.6,

128.7, 130.1, 131.4, 134.2, 136.7, 143.0, 144.4, 149.5,

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

152.4, 155.1, 155.2, 159.4. Масс-спектр, m/z (I_отн,

Авторы заявляют об отсутствии конфликта ин-

%): 394.16 (100) [М + Н]⁺. Найдено, %: C 76.21; H

тересов.

4.99; N 10.54. C₂₅H₁₉N₃O₂. Вычислено, %: C 76.32;

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

H 4.87; N 10.68.

Hancock R.D. Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 1500-1524.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

doi 10.1039/C2CS35224A

Расширена применимость аза-реакции Дильса-

Kaes C., Katz A., Hosseini M.W. Chem. Rev. 2000,

Альдера в ряду 3-(2-пиридил)-1,2,4-триазин-5-кар-

100, 3553-1590. doi 10.1021/cr990376z

бонитрилов и 2-аминооксазолов, получен 3-гид-

Sun Q., Mosquera-Vazquez S., Suffren Y., Hanka-

рокси-4-(4-метоксифенил)-5-фенил-2,2'-бипири-

che J., Amstutz N., Max L., Daku L., Vauthey E.,

дин-6-карбонитрил и после метилирования вновь

Hauser A. Coord. Chem. Rev. 2015, 282-283, 87-99.

образованной 3-гидроксигруппы его 3-метокси-

doi 10.1016/j.ccr.2014.07.004

производное. Проведено первичное изучение фо-

Ladouceur S., Zysman-Colman E. Eur. J. Inorg. Chem.

тофизических характеристик как

4,5-диарил-3-

2013, 2985-3007. doi 10.1002/ejic.201300171

гидрокси-2,2'-бипиридин-6-карбонитрила, так и

Mongin F., Trécourt F., Gervais B., Mongin O.,

его О-метилированного производного. Показано,

Quéguiner G. J. Org. Chem. 2002, 67, 3272-3276. doi

что алкилирование гидроксигруппы приводит к

10.1021/jo010913r

существенному увеличению квантового выхода

Zhu W., Mei X., Fu P., Wang Y., Liu P. Пат. US

фотолюминесценции, что обосновывает перспек-

20190322638A1 (2019). США. C.A. 2018, 169, 16904.

тивность дальнейших исследований в этом на-

Izuta S., Kosaka S., Kawai M., Miyano R., Mat-

правлении.

suo H., Matsumoto A., Nonaka K., Takahashi Y., Omu-

ФОНДОВАЯ ПОДДЕРЖКА

ra S., Nakashima T. J. Antibiot. 2018, 71, 535-537. doi

10.1038/s41429-018-0028-0

Работа выполнена при финансовой поддержке

Ding T., Yang L.J., Zhang W.D., Shen Y.H. RSC Adv.

Совета по грантам при Президенте Российской

2019, 9, 21964-21988. doi 10.1039/c9ra03579f

Федерации (грант № МК-320.2021.1.3).

Borowicz P., Grabowska A., Leś A., Kaczmarek L.,

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

Zagrodzki B. Chem. Phys. Lett. 1998, 291, 351-359.

doi 10.1016/S0009-2614(98)00565-X

Раммохан Алуру, ORCID: http://orcid.org/0000-

0002-8624-6209

10.

Kaczmarek Ł., Balicki R., Lipkowski J., Borowicz P.,

Grabowska A. J. Chem. Soc. Perkin Trans. 2. 1994,

Криночкин Алексей Петрович, ORCID: http://

1603-1610. doi 10.1039/P29940001603

orcid.org/0000-0002-6712-1136

11.

Huang J.-B., Bai X.-F., Li L., Zheng Z.-J., Xu Z.,

Копчук Дмитрий Сергеевич, ORCID: http://

Cui Y.-M., Cao J., Xu L.-W. Chem. Eur. J. 2017, 23,

orcid.org/0000-0002-0397-4033

4055-4059. doi 10.1002/chem.201605793

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 58 № 2 2022

138

РАММОХАН и др.

12. Krinochkin A.P., Reddy G.M., Kopchuk D.S., Slepu-

Tetrahedron.

2008,

64,

8963-8973. doi

10.1016/

khin P.A., Shtaitz Y.K., Khalymbadzha I.A., Kova-

j.tet.2008.06.040

lev I.S., Kim G.A., Ganebnykh I.N., Zyryanov G.V.,

16. Koshino N.T., Higashimura H.T., Hamamatsu H.T.

Chupakhin O.N., Charushin V.N. Mendeleev Commun.

Пат. EP 2133336A1 (2009). Евр. C.A. 2008, 149,

2021, 31, 542-544. doi 10.1016/j.mencom.2021.07.035

393244.

13. Kozhevnikov V.N., Kozhevnikov D.N., Nikitina T.V.,

17. Adeyi О., Cross W.B., Forrest G., Godfrey L., Ho-

Rusinov V.L., Chupakhin O.N., Zabel M., König B.

pe E.G., McLeod A., Singh A., Singh K., Solan G.A.,

J. Org. Chem. 2003, 68, 2882-2888. doi 10.1021/

jo0267955

Wang Y., Wright L.A. Dalton Trans. 2013, 42, 7710-

7723. doi 10.1039/c3dt50176k

14. Turner W.W., Arnold L.D., Maag H., Zlotnick A. Пат.

WO 2015138895A1 (2015). C.А. 2015, 163, 442905.

18. Porrès L., Holland A., Pålsson L.-O., Monkman A.P.,

15. Kozhevnikov V.N., Shabunina O.V., Kopchuk D.S.,

Kemp C., Beeby A. J. Fluoresc. 2006, 16, 267-272.

Ustinova M.M., König B., Kozhevnikov D.N.

doi 10.1007/s10895-005-0054-8

Synthesis and Photoluminescent Properties of 4,5-Diaryl-

3-hydroxy- and 3-Methoxypyridine-6-carbonitriles

A. Rammohan^a, A. P. Krinochkina, b, D. S. Kopchuka, b, *, Ya. К. Shtaitz^a, M. I. Savchuka, b,

E. S. Starnovskayaa, b, G. V. Zyryanova, b, **, V. L. Rusinova, b, and О. N. Chupakhina, b

^a Yeltsin Ural Federal University, ul. Mira, 19, Yekaterinburg, 620002 Russia

^b Postovskii Institute of Organic Synthesis, Ural Branch, Russian Academy of Sciences,

ul. S. Kovalevskoi, 22, Yekaterinburg, 620219 Russia

*e-mail: dkopchuk@mail.ru

**e-mail: gvzyryanov@gmail.com

Received September 30, 2021; revised October 12, 2021; accepted October 14, 2021

3-Hydroxy-4-(4-methoxyphenyl)-5-phenyl-2,2'-bipyridine-6-carbonitrile was synthesized by the aza-Diels-

Alder reaction between 4-(4-methoxyphenyl)oxazole-2-amine and 3-(2-pyridyl)-6-phenyl-1,2,4-triazine-5-

carbonitrile. Its 3-methoxy derivative was also synthesized by means of an O-methylation reaction. A study

of the photophysical characteristics of both compounds was carried out. It was shown that the alkylation of

the 3-hydroxy group in this case leads to a significant increase in the photoluminescence intensity.

Keywords: 1,2,4-triazine-5-carbonitrile, 2-amino-4-(4-methoxyphenyl) oxazole, aza-Diels-Alder reaction,

3-hydroxy- and 3-methoxy-2,2'-bipyridines, photoluminescence

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 58 № 2 2022