1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Доклады Российской академии наук. Химия, науки о материалах
  4. T. 508, № 1, 2023

Доклады Российской академии наук. Химия, науки о материалах , 2023, T. 508, № 1, стр. 55-58

Особенности взаимодействия 2-амино-(4-арил)-замещенных тиа- и оксазолов с 5-циано-1,2,4-триазинами

А. П. Криночкин 1, 2, А. Раммохан 1, Я. К. Штайц 1, *, Д. С. Копчук 1, 2, Е. Д. Ладин 1, Э. Р. Шарафиева 1, 3, О. С. Тания 1, 2, Г. В. Зырянов 1, 2, А. И. Матерн 1, академик РАН О. Н. Чупахин 1, 2

1 Уральский федеральный университет
620002 Екатеринбург, Россия

2 Институт органического синтеза, Уральское отделение Российской академии наук
620219 Екатеринбург, Россия

3 Уральский медицинский университет Минздрава России
620028 Екатеринбург, Россия

* E-mail: iaroslav.shtaits@urfu.ru

Поступила в редакцию 09.06.2022
После доработки 16.11.2022
Принята к публикации 22.11.2022

Полный текст (PDF)

Аннотация

Изучено взаимодействиe 2-амино-(4-арил)-содержащих тиазолов и оксазолов с 6-арил-1,2,4-триазин-5-карбонитрилами. Продемонстрировано различие реакционной способности данных аминогетероциклов в зависимости от наличия атома кислорода или серы в их составе. Так, в случае 2-амино-4-арилоксазолов ранее были получены продукты реакции аза-Дильса–Альдера, а именно: 4-арил-3-гидрокси-2,2'-бипиридины. В данной статье нами продемонстрировано, что реакция 2-амино-(4-арил)тиазолов с 6-арил-1,2,4-триазин-5-карбонитрилами приводит к образованию продуктов ипсо-замещения цианогруппы, дальнейшее взаимодействие которых с 2,5-норборнадиеном позволяет получить (2,2'-би)пиридины, имеющие остаток тиазол-2-амина в альфа-положении.

Ключевые слова: 2-аминотиазолы, 1,2,4-триазин-5-карбонитрилы, ипсо-замещение цианогруппы, реакции в отсутствие растворителя, реакция аза-Дильса–Альдера, (2,2'-би)пиридины

ВВЕДЕНИЕ

(2,2'-Би)пиридины представляют значительный интерес как наиболее часто используемые лиганды в координационной и супрамолекулярной химии [1–4]. Одним из перспективных синтетических подходов к таким соединениям является их синтез через 1,2,4-триазиновые предшественники [5, 6], что обусловлено в том числе широкими возможностями их предварительной функционализации. Для этого, в частности, могут быть использованы реакции нуклеофильного замещения водорода или легкоуходящих групп [7, 8]. Так, достаточно часто используется замещение цианогруппы в положении С5, например, на остатки спиртов [9, 10], алифатических аминов [11, 12], С–Н-активных соединений [13] и так далее. Также следует отметить возможности введения таким образом в триазиновый цикл фрагментов анилинов [14, 15] и гетероциклических аминов [16, 17] в отсутствие растворителя.

Недавно нами было показано [18, 19], что взаимодействие 5-циано-1,2,4-триазинов 1 с 2-амино-4-арилоксазолами 2 неожиданно приводит не к продуктам ипсо-замещения цианогруппы, а к образованию производных 4,5-диарил-3-гидрокси-2,2'-бипиридин-6-карбонитрилов 3 (cхема 1). То есть 2‑аминооксазол действует не как N-нуклеофил, а как диенофил. В данной работе, в развитие этого направления, нами было исследовано взаимодействие 2-аминотиазолов, как ближайших аналогов соответствующих оксазолов, с различными 5-цианотриазинами.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Взаимодействие 2-аминотиазолов 4 с 5-цианотриазинами 1 [20] было реализовано в тех же условиях, которые ранее [18] были использованы в случае аминооксазолов 2, а именно, путем совместного нагрева при 150°С в отсутствие растворителя в атмосфере аргона (схема 1).

Схема 1

С помощью колоночной хроматографии из реакционной массы были выделены соединения 5, которые, согласно данным масс-спектрометрии, соответствовали ожидаемым продуктам замещения цианогруппы на фрагмент аминотиазола. Выделение продуктов 5 в индивидуальном виде в данном случае было весьма затруднено, и они были направлены без дополнительной очистки на последующую реакцию аза-Дильса–Альдера с 2,5-норборнадиеном. Процесс проводили при 215°С в среде 1,2-дихлорбензола с использованием автоклава, что ранее успешно было применено для схожих триазинов [21, 22], в частности, с остатком 4‑аминопиразола [23]. При помощи колоночной хроматографии (би)пиридины 6 были выделены в чистом виде. Их структура была подтверждена данными спектроскопии 1Н ЯМР, масс-спектрометрии и элементного анализа. Так, в спектрах 1Н ЯМР зарегистрированы сигналы протонов 2‑пиридильного заместителя (для соединений 6а–с), нового пиридинового кольца в виде двух дублетов, а также ароматических заместителей в (би)пиридиновом и тиазольном фрагментах. Отдельно следует отметить для соединений 6а,b,d наличие синглета протона тиазольного цикла (7.02–7.08 м. д.), а в случае соединения 6с – дублета одного из протонов тиазола (6.87 м. д.). То есть, 2-аминотиазолы могут быть успешно использованы в стратегии получения замещенных (би)пиридинов в результате последовательных реакций ${\text{S}}_{{\text{N}}}^{{\text{H}}}{\text{/S}}{{_{{\text{N}}}^{{ipso}}}^{{}}}$ в ряду 1,2,4-триазинов и аза-Дильса–Альдера [24].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, в ходе настоящей работы установлено, что взаимодействие 2-аминотиазолов с 5-циано-1,2,4-триазинами приводит к классическим продуктам замещения цианогруппы, в отличие от реакции с 2‑амино-4-арилоксазолами, в результате которой образуются производные 4‑арил-3-гидрокси-2,2'-бипиридинов. В первом случае дальнейшая реакция аза-Дильса–Альдера с 2,5-норборнадиеном позволяет получить (2,2'-би)пиридины с остатком аминотиазола в альфа-положении. Тем самым использование 2-аминосодержащих оксазола или тиазола в реакциях с 1,2,4-триазин-5-карбонитрилами позволяет получать (2,2'-би)пиридины различного строения.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Спектры 1H и 19F ЯМР записаны на спектрометре Bruker Avance-400 (соответственно 400 и 376 МГц; внутренние стандарты – SiMe4 и CFCl3). Масс-спектры (тип ионизации – электроспрей) записаны на приборе Agilent Infinity II фирмы “Agilent Technologies” (Санта Клара, США). Элементный анализ выполнен на CHN-анализаторе РЕ 2400 II фирмы Perkin Elmer. Исходные 5-цианотриазины 1 получены по описанной методике [20, 25, 26]. Все остальные реагенты коммерчески доступны.

Общая методика синтеза 2,2'-бипиридинов 6. Смесь исходного 5‑циано-1,2,4-триазина 1 (0.70 ммоль) и соответствующего 2-аминотиазола 4 (0.77 ммоль) перемешивали при 150°С в течение 8 ч в атмосфере аргона. Продукты очищали колоночной хроматографией (элюент – смесь этилацетат : хлористый метилен (1 : 1), Rf = 0.4). Полученные промежуточные триазины 5 без дополнительной очистки суспендировали в 1,2-дихлорбензоле (25 мл), к суспензии добавляли 2,5-норборнадиен (2.80 мл, 3.50 ммоль), и полученную смесь перемешивали в автоклаве при 215°С в атмосфере аргона в течение 24 ч. Растворитель удалили при пониженном давлении, остаток был очищен колоночной хроматографией (элюент – смесь дихлорметан : этилацетат (9 : 1), Rf = 0.6). Аналитические образцы были получены перекристаллизацией из ацетонитрила.

4-Фенил-N-(5-(4-фторфенил)-2,2'-бипиридин-6-ил)тиазол-2-амин 6a. Выход 90 мг (0.21 ммоль, 30%). 1Н ЯМР (CDCl3, δ, м. д.): 7.08 (c, 1H, тиазол), 7.23–7.33 (м, 3Н, C6H4F, Ph), 7.35–7.43 (м, 3Н, H-5′(bipy), Ph), 7.46–7.52 (м, 2Н, C6H4F), 7.66 (д, 1Н, 3J 7.6 Гц, H-3(bipy)), 7.80–8.85 (м, 2Н, Ph), 7.94 (д д д, 1Н, 3J 7.6, 7.6 Гц, 4J 1.6 Гц, H-4'(bipy)), 8.17 (д, 1Н, 3J 7.6 Гц, H-4(bipy)), 8.34–8.56 (уш. с, 1Н, NH), 8.70–8.76 (м, 2Н, H-3',6'(bipy)). 19F ЯМР (CDCl3, δ, м. д.): –112.27 (с, 1Н, С6Н4F). Масс-спектр, m/z (Iотн., %): 425.12 [М + Н]+ (100). Найдено, %: C, 70.86; H, 4.13; N, 13.03. Вычислено для C25H17FN4S, %: C, 70.74; H, 4.04; N, 13.20.

4-(4-Бромфенил)-N-(5-(4-хлорфенил)-2,2'-бипиридин-6-ил)тиазол-2-амин 6b. Выход 120 мг (0.23 ммоль, 33%). 1Н ЯМР (CDCl3, δ, м. д.): 7.08 (c, 1H, тиазол), 7.36–7.41 (м, 1Н, H-5′(bipy)), 7.44–7.49 (м, 2Н, СНаром.), 7.49–7.54 (м, 2Н, СНаром.), 7.54–7.60 (м, 2Н, СНаром.), 7.66–7.74 (м, 3Н, СНаром., H‑3(bipy)), 7.95 (д д д, 1Н, 3J 7.6, 7.6 Гц, 4J 1.6 Гц, H-4' (bipy)), 8.21 (д, 1Н, 3J 7.6 Гц, H-4(bipy)), 8.67–8.76 (м, 2Н, H-3',6'(bipy)). Масс-спектр, m/z (Iотн., %): 519.00 [М + Н]+ (100). Найдено, %: C, 57.84; H, 3.01; N, 10.93. Вычислено для C25H16BrClN4S, %: C, 57.76; H, 3.10; N, 10.78.

N-(5-п-Толил-2,2'-бипиридин-6-ил)тиазол-2-амин 6с. Выход 72 мг (0.21 ммоль, 31%). 1Н ЯМР (CDCl3, δ, м. д.): 2.42 (c, 3H, Me), 6.87 (д, 1Н, 3J 3.6 Гц, тиазол), 7.27–7.40 (м, 6Н, Н-5'(bipy), MeC6H4, тиазол), 7.65 и 8.14 (оба д, 1Н, 3J 7.6 Гц, Н-3 и Н-4(bipy)), 7.90 (д д д, 1Н, 3J 7.6, 7.6 Гц, 4J 1.6 Гц, H-4' (bipy)), 8.67–8.74 (м, 2Н, H-3',6'(bipy)). 13С ЯМР (CDCl3, δ, м. д.): 21.3, 111.1, 114.4, 121.8, 123.7, 124.4, 128.9, 130.4, 132.9, 137.0, 137.1, 138.7, 139.1, 147.9, 149.2, 153.2, 155.7, 159.9. Масс-спектр, m/z (Iотн., %): 345.12 [М + Н]+ (100). Найдено, %: C, 69.88; H, 4.54; N, 16.44. Вычислено для C20H16N4S, %: C, 69.74; H, 4.68; N, 16.27.

4-(4-Бромфенил)-N-(3,6-ди-п-толилпиридин-2-ил)тиазол-2-амин 6d. Выход 128 мг (0.25 ммоль, 36%). 1Н ЯМР (CDCl3, δ, м. д.): (2.46 c, 6H, Me), 7.02 (c, тиазол), 7.33–7.39 (м, 6Н, СHаром.), 7.41 и 7.56 (оба д, 1Н, 3J 7.6 Гц, Н-3 и Н-4(bipy)), 7.47–7.61 (м, 2Н, СHаром.), 7.67–7.71 (м, 2Н, СHаром.), 8.09–8.14 (м, 2Н, СHаром.), 8.51 (уш. с., 1Н, NH). 13С ЯМР (CDCl3, δ, м. д.): 21.3, 21.4, 106.4, 113.2, 121.5, 122.1, 127.2, 127.6, 128.9, 129.5, 130.4, 131.7, 133.1, 133.9, 136.0, 138.6, 138.9, 139.2, 148.0, 148.4, 154.7, 159.7. Масс-спектр, m/z (Iотн., %): 512.08 [М + Н]+ (100). Найдено, %: C, 65.78; H, 4.29; N, 8.32. Вычислено для C28H22BrN3S, %: C, 65.62; H, 4.33; N, 8.20.

Список литературы

  1. Atwood J.L., Davies J.E.D., MacNicol D.D., Vögtle F., Lehn J.-M. Comprehensive Supramolecular Chemistry. Oxford: Pergamon, 1996.

  2. Kaes C., Katz A., Hosseini M.W. // Chem. Rev. 2000. V. 100. P. 3553–3590. https://doi.org/10.1021/cr990376z

  3. Hancock R.D. // Chem. Soc. Rev. 2013. V. 42. P. 1500–1524. https://doi.org/10.1039/C2CS35224A

  4. Constable E.C., Housecroft C.E. // Molecules. 2019. V. 24. P. 3951. https://doi.org/10.3390/molecules24213951

  5. Prokhorov A.M., Kozhevnikov D.N. // Chem. Heterocycl. Compd. 2012. V. 48. P. 1153–1176. https://doi.org/10.1007/s10593-012-1117-9

  6. Anderson E.D., Boger D.L. // J. Am. Chem. Soc. 2011. V. 133. P. 12285–12292. https://doi.org/10.1021/ja204856a

  7. Charushin V.N., Chupakhin O.N. Metal Free C–H Functionalization of Aromatics, Nucleophilic Displacement of Hydrogen, in Topics in Heterocyclic Chemistry. Maes B.U.W., Cossy J., Polanc S. (Eds.). Springer, 2014. V. 37. P. 1–50.

  8. Kozhevnikov D.N., Rusinov V.L., Chupakhin O.N. // Adv. Heterocycl. Chem. 2002. V. 82. P. 261–305. https://doi.org/10.1016/S0065-2725(02)82029-3

  9. Huang J.J. // J. Org. Chem. 1985. V. 50. P. 2293–2298. https://doi.org/10.1021/jo00213a019

  10. Kozhevnikov D.N., Kozhevnikov V.N., Kovalev I.S., Rusinov V.L., Chupakhin O.N., Aleksandrov G.G. // Russ. J. Org. Chem. 2002. V. 38. P. 744–750. https://doi.org/10.1023/A:1019631610505

  11. Rykowski A., Branowska D., Makosza M., Van Ly P. // J. Heterocycl. Chem. 1996. V. 33. P. 1567–1571. https://doi.org/10.1002/jhet.5570330603

  12. Savchuk M.I., Starnovskaya E.S., Shtaitz Y.K., Kop-chuk D.S., Nosova E.V., Zyryanov G.V., Rusinov V.L., Chupakhin O.N. // Russ. J. Gen. Chem. 2018. V. 88. P. 2213–2215. https://doi.org/10.1134/S1070363218100316

  13. Ohba S., Konno S., Yamanaka H. // Chem. Pharm. Bull. 1991. V. 39. P. 486–488. https://doi.org/10.1248/cpb.39.486

  14. Kopchuk D.S., Chepchugov N.V., Kovalev I.S., Santra S., Rahman M., Giri K., Zyryanov G.V., Majee A., Charu-shin V.N., Chupakhin O.N. // RSC Adv. 2017. V. 7. P. 9610–9619. https://doi.org/10.1039/c6ra26305d

  15. Kopchuk D.S., Krinochkin A.P., Starnovskaya E.S., Shtaitz Y.K., Khasanov A.F., Taniya O.S., Santra S., Zyryanov G.V., Majee A., Rusinov V.L., Chupakhin O.N. // ChemistrySelect. 2018. V. 3. P. 4141–4146. https://doi.org/10.1002/slct.201800220

  16. Krinochkin A.P., Guda M.R., Kopchuk D.S., Sloves-nova N.V., Kovalev I.S., Savchuk M.I., Shtaitz Ya.K., Starnovskaya E.S., Zyryanov G.V., Chupakhin O.N. // Russ. J. Org. Chem. 2021. V. 57. P. 1753–1756. https://doi.org/10.1134/S1070428021100262

  17. Krinochkin A.P., Guda M.R., Kopchuk D.S., Shtaitz Ya.K., Savateev K.V., Ulomsky E.N., Zyryanov G.V., Rusinov V.L., Chupakhin O.N. // Russ. J. Org. Chem. 2022. V. 58. P. 188–191. https://doi.org/10.1134/S1070428022020051

  18. Krinochkin A.P., Reddy G.M., Kopchuk D.S., Slepu-khin P.A., Shtaitz Ya.K., Khalymbadzha I.A., Kovalev I.S., Kim G.A., Ganebnykh I.N., Zyryanov G.V., Chupa-khin  O.N., Charushin V.N. // Mendeleev Commun. 2021. V. 31. P. 542–544. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2021.07.035

  19. Rammohan A., Krinochkin A.P., Kopchuk D.S., Shtaitz  Ya.K., Savchuk M.I., Starnovskaya E.S., Zyrya-nov G.V., Rusinov V.L., Chupakhin O.N. // Russ. J. Org. Chem. 2022. V. 58. P. 180–183. https://doi.org/10.1134/S1070428022020038

  20. Kozhevnikov V.N., Kozhevnikov D.N., Nikitina T.V., Rusinov V.L., Chupakhin O.N., Zabel M., König B. // J. Org. Chem. 2003. V. 68. P. 2882–2888. https://doi.org/10.1021/jo0267955

  21. Krayushkin M.M., Sedishev I.P., Yarovenko V.N., Zavarzin I.V., Kotovskaya S.K., Kozhevnikov D.N., Charu-shin V.N. // Russ. J. Org. Chem. 2008. V. 44. P. 407–411. https://doi.org/10.1134/S1070428008030160

  22. Shafikov M.Z., Kozhevnikov D.N., Bodensteiner M., Brandl F., Czerwieniec R. // Inorg. Chem. 2016. V. 55. P. 7457–7466. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.6b00704

  23. Krinochkin A.P., Shtaitz Y.K., Rammohan A., Butorin I.I., Savchuk M.I., Khalymbadzha I.A., Kopchuk D.S., Slepukhin P.A., Melekhin V.V., Shcheglova A.V., Zyrya-nov G.V., Chupakhin O.N. // Eur. J. Org. Chem. 2022. e202200227. https://doi.org/10.1002/ejoc.202200227

  24. Kozhevnikov D.N., Kozhevnikov V.N., Prokhorov A.M., Ustinova M.M., Rusinov V.L., Chupakhin O.N., Aleksandrov G.G., König B. // Tetrahedron Lett. 2006. V. 47. P. 869–872. https://doi.org/10.1016/j.tetlet.2005.12.006

  25. Krinochkin A.P., Kopchuk D.S., Kozhevnikov D.N. // Polyhedron. 2015. V. 102. P. 556–561. https://doi.org/10.1016/j.poly.2015.09.055

  26. Kopchuk D.S., Krinochkin A.P., Khasanov A.F., Kova-lev I.S., Slepukhin P.A., Starnovskaya E.S., Mukherjee A., Rahman M., Zyryanov G.V., Majee A., Rusinov V.L., Chupakhin O.N., Santra S. // Synlett. 2018. V. 29. P. 483–488. https://doi.org/10.1055/s-0036-1590961

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Доклады Российской академии наук. Химия, науки о материалах

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал