Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,222

РЕАКЦИИ АННЕЛИРОВАНИЯ БЕНЗИМИДАЗОЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Потапов В.А. 1 Малинович Д.А. 1 Амосова С.В. 1
1 Иркутский институт химии имени А.Е. Фаворского Сибирского отделения Российской академии наук
Разработаны эффективные методы аннелирования бензимидазольной системы на основе реакций 2-пропаргил- и 2-алленилтиобензимидазолов. Нагревание 2-пропаргилтиобензимидазола приводит к 2-метил[1,3]тиазоло[3,2-a]бензимидазолу с высоким выходом. Можно предполагать, что реакция идет через [3,3]-сигматропную перегруппировку с последующим присоединением тиольной группы к алленовому фрагменту. Если в аналогичных условиях (ДМСО, 180 °C) нагреванию подвергается 2-алленилтиобензимидазол, наблюдается внутримолекулярное присоединение аминогруппы к алленовому фрагменту с образованием изомерного соединения с другим положением метильной группы: ранее неизвестного 3-метил[1,3]тиазоло[3,2-a]бензимидазола. Эффективный способ получения 2-пропаргилтиобензимидазола основан на реакции 2-меркаптобензимидазола с пропаргилбромидом. 2-Алленилтиобензимидазол получен прототропной изомеризацией 2-пропаргилтиобензимидазола под действием гидроксида калия.
аннелирование
бензимидазол
нуклеофильное присоединение
перегруппировка Кляйзена
1. Георгиевский В.П., Комиссаренко П.Ф., Дмитрук С.Е. Биологически активные вещества лекарственных растений. – Новосибирск: Наука, 1990. – 333 с.
2. Машковский М.Д. Лекарственные средства. – М.: Новая волна, 2010. – 1216 с.
3. Мусалов М.В., Потапов В.А., Амосова С.В. Аннелирование пропаргилфенилового эфира дихлоридом селена // Известия АН. Сер. хим. – 2011. – № 4. – C. 752–753.
4. Мусалов М.В., Потапов В.А., Амосова С.В. Реакция дихлорида селена с аллилфениловым эфиром // Журн. орган. химии. – 2011. – T. 47, №. 6. – C. 930–931.
5. Мусалова М. В., Потапов В. А., Панов В. А., Амосова С. В. Синтез дивинилдителлурида из теллура и ацетилена // Журн. орг. химии. – 2012. − Т. 48, № 5. – С. 742–743.
6. Мусалов М.В., Потапов В.А., Амосова С.В., Мусалова М.В., Волкова К.А. Реакции дихлорида и дибромида селена с диаллилтеллуридом // Журн. общ. химии. – 2011. − Т. 81, № 10. – С. 1749–1750.
7. Потапов В.А., Мусалов М.В., Амосова С.В., Мусалова М.В., Пензик М.В. Реакция дихлорида селена с дивинилтеллуридом // Журн. орган. химии. − 2011. − Т. 47 №. 6. − С. 932–933.
8. Потапов В.А., Мусалов М.В., Мусалова М.В., Амосова С.В. Реакция тетрахлорида теллура с ацетиленом // Известия АН. Сер. хим. − 2009. − № 11. − C. 2327–2328.
9. Потапов В.А., Мусалова М.В., Амосова С.В. Синтез Е-2-хлорвинилтеллуртрихлорида и Е,Е-бис(2-хлорвинил)дителлурида // Известия АН. Сер. хим. − 2012. − № 1. − C. 201–202.
10. Потапов В.А., Хуриганова О.И., Амосова С.В. Эффективный способ получения 3-бром-2-фенилбензоселенофена из дибромида селена и дифенилацетилена // Журн. орган. химии. – 2010. – Т. 46, № 9. – C. 1417–1418.
11. Brandsma L., Morkved E.H., Bjorlo O., Potapov V.A., Amosova S.V. Application of the [3,3]-sigmatropic rearrangment in the synthesis of condensed bicylic systems containing chalcogens // Sulfur Lett. – 2000. – Vol. 23, № 5. – P. 215–220.
12. Musalova M.V., Amosova S.V., Potapov V.A. Synthesis of novel E-2-chlorovinyltellurium compounds based on the stereospecific anti-addition of tellurium tetrachloride to acetylene // Molecules. – 2012. – Vol. 17, № 5. – P. 5770–5779.
13. Potapov V.A., Kurkutov E.O., Musalov M.V., Amosova S.V. Reactions of selenium dichloride and dibromide with divinyl sulfone: synthesis of novel four- and five-membered selenium heterocycles // Tetrahedron Lett. ‒ 2010. ‒ Vol. 51, № 40. ‒ P. 5258–5261.
14. Potapov V.A., Musalov M.V., Amosova S.V. Reactions of selenium dichloride and dibromide with unsaturated ethers. Annulation of 2,3-dihydro-1,4-oxaselenine to the benzene ring // Tetrahedron Lett. – 2011. – Vol. 52, № 36. – P. 4606–4609.

Производные бензимидазола представляют собой важный класс гетероциклических соединений, представители которых проявляют высокую биологическую активность [1, 2]. Имидазольный цикл входит в состав незаменимой аминокислоты гистидина и является структурным фрагментом гистамина, пуриновых оснований, ряда лекарственных средств (дибазол, метапрот и др.) [1, 2].

В Иркутском институте химии имени А.Е. Фаворского СО РАН проводятся систематические исследования по разработке новых подходов к синтезу новых ненасыщенных халькогенорганических соединений [3–14]. Ряд ненасыщенных халькогенорганических соединений использован нами в реакциях аннелирования гетероциклических соединений [3, 4, 10, 11, 14]. Один из подходов к аннелированию базируется на реакциях [3,3]-сигматропного сдвига в ряду гетероциклических соединений, содержащих пропаргилтиогруппу (тио-перегруппировка Кляйзена). С использованием этого подхода синтезированы новые гетероциклические системы, содержащие кольца тиофена и селенофена [11].

В настоящем сообщении обсуждены результаты, полученные при изучении реакций аннелирования бензимидазольной системы.

Целью исследования является разработка эффективных методов синтеза новых конденсированных соединений на основе аннелирования бензимидазольной системы реакциями 2-пропаргил- и 2-алленилтиобензимидазолов.

Материалы и методы исследования

Спектры ЯМР 1Н и 13С регистрировали на приборе Bruker DPX-400 (рабочие частоты 400,13, и 100,61 МГц соответственно) в CCl4., внутренний стандарт – ГМДС. Элементный анализ выполнен на приборе Thermo Finigan EA 1112.

Результаты исследования и их обсуждение

Нами осуществлено аннелирование бензимидазольной системы на основе реакций 2-пропаргил- и 2-алленилтиобензимидазолов.

Разработан эффективный способ получения 2-пропаргилтиобензимидазола (1) c выходом 87 % реакцией 2-меркаптобензимидазола с пропаргилбромидом в присутствии гидроксида калия в ДМСО.

Нагревание 2-пропаргилтиобензимидазола (ДМСО, 180 ºC) приводит к ранее неизвестному 2-метил[1,3]тиазоло[3,2-a]бензимидазолу (4) с высоким выходом (90 %). Можно предполагать, что реакция идет через [3,3]-сигматропную перегруппировку с образованием соединения 2 с последующим присоединением тиольной группы к алленовому фрагменту в интермедиате 3.

рис_140.wmf

Если в аналогичных условиях (ДМСО, 180 °C) нагреванию подвергается 2-алленилтиобензимидазол (5), наблюдается внутримолекулярное присоединение аминогруппы к алленовому фрагменту с образованием изомерного соединения с другим положением метильной группы: ранее неизвестного 3-метил[1,3]тиазоло[3,2-a]бензимидазола (6) с выходом 95 %.

рис_141.wmf

Эффективный способ получения 2-алленилтиобензимидазола (5) c выходом 82 % основан на прототропной изомеризации 2-пропаргилтиобензимидазола (1) под действием гидроксида калия в ДМСО.

Строение синтезированных соединений надежно доказано методами ЯМР 1Н и 13С, в том числе с использованием методик COSY и JMOD, и подтверждено данными элементного анализа. Спектральные характеристики соединений 1,4-6 объединены в табл. 1. Выходы и данные элементного анализа соединений 1,4-6 представлены в табл. 2.

В ПМР спектре соединения 1 пропаргильная группа проявляется двумя сингалами протонов: дублетом при 3,95 м.д. и триплетом при 2,50 м.д., соответствующим SCH2-группе и терминальному ацетиленому фрагменту, в то время как алленовая группа в ПМР спектре соединения 5 проявляется триплетом при 5,84 м.д. (SCH-группа) и дублетом при 4,81 м.д. (CH2-группа).

Таблица 1

Спектральные характеристики соединений 1,4-6

Соединение

Спектр ЯМР 1Н, δ м. д.

Спектр ЯМР 13С, δ м.д.

1

2,50 т (1H, ≡CH), 3,95 д (2H, CH2), 7,18 м (2H, Ar), 7,48 м (2H, Ar)

159,2 (N = S), 140,4 (Ar), 122,6 (Ar), 114,74 (Ar), 81,1 (≡C-), 73,9 (≡CH), 21,8 (SCH2)

4

2,48 c (3H, CH3), 7,39 м (1H, NCH =), 7,58 м
(1H, Ar), 7,22 м (1H, Ar), 7,34 м (1H, Ar), 7,77 м (1H, Ar)

163,7 (N = C), 138,4(Ar), 126,7 (SC =), 123,1 (Ar), 122,8 (Ar), 122,1 (NCН =), 119,3 (Ar), 113,9 (Ar), 110,1 (Ar), 14,2 (CH3)

5

4,81 д (2H, = CH2), 5,84 т (2H, SCH), 7,14 м (2H, Ar), 7,44 м (2H, Ar)

206,2 (= С =), 148,5 (N = C), 142,6 (Ar), 122,7 (Ar), 111,7 (Ar), 90,5 (SCH =), 81,8 (= CH2)

6

2,59 c (3H, CH3), 6,41 c (1H, SCH =), 7,56 м
(1H, Ar), 7,16 м (1H, Ar), 7,02 м (1H, Ar), 7,59 м (1H, Ar)

155,6 (N = C), 140,4 (Ar), 132,7 (NC =), 126,4 (Ar), 124,4 (Ar), 123,9 (Ar), 120,4 (Ar), 113,1 (Ar), 111,4 (SCH =), 16,6 (CH3)

Таблица 2

Выходы и данные элементного анализа соединений 1,4-6.

Соединение

Выход, %

Найдено, %

Брутто-формула

Вычислено, %

1

87

C 64,13, H 4,32, N 14,58, S 16,83

C10H8N2S

C 63,80, H 4,28, N 14,88, S 17,03

4

90

C 63,46, H 4,04, N 15,13, S 17,24

C10H8N2S

C 63,80, H 4,28, N 14,88, S 17,03

5

82

C 64,09, H 4,41, N 14,67, S 16,91

C10H8N2S

C 63,80, H 4,28, N 14,88, S 17,03

6

95

C 63,69, H 4,36, N 15,08, S 17,11

C10H8N2S

C 63,80, H 4,28, N 14,88, S 17,03

В спектре ЯМР 13С соединения 1 пропаргильная группа проявляется двумя сигналами ацетиленовых углеродов при 81,1 и 73,9 м.д. Алленовый фрагмент в спектре ЯМР 13С соединения 5 проявляется сигналами при 206,2; 90,5 и 81,8 м.д., характерными для алленилтиогруппы. В спектре ЯМР 13С соединения 4, кроме сигналов углеродов бензольного кольца, имеется сигнал при 122,1 м.д., относящийся к sp2-гибридизованному атому углерода, связанному с атомом азота (NCН =), в то время как в спектре ЯМР 13С соединения 6 имеется сигнал sp2-гибридизованного атома углерода СН-группы, связанной с атомом серы (111,4 м.д.).

Выводы

На основе реакций 2-пропаргилтиобензимидазола и 2-алленилтиобензимидазола найдены эффективные подходы к аннелированию бензимидазольной системы и разработаны эффективные способы получения 2-метил и 3-метил[1,3]тиазоло[3,2-a]бензимидазолов с высокими выходами.

Работа выполнена в рамках программы фундаментальных исследований Отделения химии и наук о материалах РАН и при финансовой поддержке РФФИ (проект № 12-03-01098).

Рецензенты:

Ларина Л.И., д.х.н., ведущий научный сотрудник ИрИХ СО РАН, г. Иркутск;

Мартынов А.В., д.х.н., ведущий научный сотрудник ИрИХ СО РАН, г. Иркутск.

Работа поступила в редакцию 26.10.2012.


Библиографическая ссылка

Потапов В.А., Малинович Д.А., Амосова С.В. РЕАКЦИИ АННЕЛИРОВАНИЯ БЕНЗИМИДАЗОЛЬНОЙ СИСТЕМЫ // Фундаментальные исследования. – 2012. – № 11-3. – С. 735-738;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=30606 (дата обращения: 19.04.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252