К.х.н. Мазова
О.В., Покровская И.С.
Российский государственный университет
имени Иммануила Канта, Калининград, Россия
Синтез некоторых 2-амино-4-метилтиазолильных
хинонов
и нафтохинонов
2-Аминотиазолы известны как биологически активные
вещества, соединения с широким спектром активности. Тиазолидиновый
цикл лежит в основе структуры пенициллинов, молекулы витамина В1 и кофермента кокарбоксилазы.
Производные тиазола используются как пищевые вкусоароматические добавки (например, 4-Метил-5-винилтиазол применяется как мясной ароматизатор
в пищевой промышленности) [1]. Производные фенилтиазола
рассматриваются, как перспективный класс в качестве радиозащитных средств кроветворной
ткани [2, 3, 4]. Хотя некоторые
замещенные арилтиазолы обладают сравнительно высокой
противолучевой активностью, но ни одно
из полученных соединений не отвечает требованиям, предъявляемым к
радиопротекторам практической медициной, что делает актуальным проведение
дальнейших исследований в области
синтеза тиазола
с ароматическими заместителями.
Производные тиазола
используются в промышленности для синтеза
фотохромных соединений и полимеров.
2,4-Дизамещенные тиазолы, полученные ранее, обладают
жидкокристаллическими свойствами и мезоморфизмом смектического типа
в области 37-114°С.
С другой стороны,
структуры хиноидного типа относятся к функциональным
переносчикам электронов в дыхательной и фотосинтетических цепях биологических
систем. Тетрагидронафталин подвергается биоокислению в хиноидную
структуру, которая ответственна за снижение скорости гликолиза. Он способен
связывать молекулярный кислород в мягких условиях с образованием пероксидов. Важной особенностью хиноидных
соединений является специфический характер реакций и способность обменивать
кольцевые заместители, не нарушая хиноидной
структуры. Производные хинонов, зарекомендовавшие себя в медицинской практике
для лечения и профилактики широкого спектра заболеваний, являются, как и тиазолы, объектом повышенного интереса для синтеза новых
биологически активных соединений.
Для проведения синтеза нами был
синтезирован 2-амино-4-метилтиазол по реакции Ганча[5]
при нагревании тиомочевины с ацетилацетоном (т.
пл.188° С; выход 70%). 1,4-Бензохинон получали
окислением гидрохинона бромноватокислым калием в присутствии
серной кислоты (т. пл. 116ºC; выход 75%.) Нафталин окисляли бихроматом
калия при слабом нагревании до нафтохинона
(т. пл.125° С; выход 50%). Бромированные 2,5-дибром-1,4-гидрохинон (т.пл.185ºC;
выход 68%) , 2-бромнафтогидрохинон-1,4 (т.пл. 247°С;
выход 47%) получали в реакции с бромводородной кислотой, а 2,3-дибром-1,4-бензохинон под действием брома в присутствии йода. Эпокcид был получен окислением
нафтохинона 30% раствором пероксида водорода
при нагревании до 30ºC в
слабощелочной среде по Вейтсу [6]. Очищали
перекристаллизацией из гексана с
активированным углем (т.пл.133°С, выход 45%).
Синтез на основе
2,5-дибром-1,4-гидрохинона (I, II);
2,3-дибром-1,4-бензохинона (III) и 2-амино-4-метилтиазола в различных количественных соотношениях
осуществляли в водном растворе уксусной кислоты с
добавлением этанола при охлаждении
реакционной массы до 0ºС. При взаимодействии эквимольных
количеств реагентов(I) выделен
красно-коричневый кристаллический осадок,
продукт нуклеофильного замещения брома на 2-амино-4-метилтиазолил:
2-(4-метилтиазолил-2-амидо)-5-бром-1,4-гидрохинона
(т.пл. 189ºС; выход 82%; найдено N% 9,36, вычислено 9,30; найдено
S% 10,64, вычислено 10,6; найдено% Вr 26,57, вычислено 26,53 )(
I).
При удвоении количества тиазола в реакции
(II) образовался бежевый
кристаллический осадок:
2,5-ди(4-метилтиазолил-2-амидо)-1,4-гидрохинона
(т.пл. 112ºС; выход 65%; найдено N% 19,01,
вычислено 19,03; найдено S% 16,76, вычислено 16,77) (II).
Наличие гидроксильных групп в тиазолильном хиноне (I,II)
было подтверждено: (I) образованием светло-коричневого осадка ацилированного продукта -
2-(4-метилтиазолил-2-амидо)-5-бром-1,4-диацетилгидрохинона (т.пл.90 ºС; выход 86%) вследствие ацилирования его хлористым ацетилом и
коричневых кристаллов 2-(4-метилтиазолил-2-амидо)-5-бром-1,4-бензохинона
(т.пл.178 ºС;
выход 87%) окисленного продукта броматом
калия;
(II) образованием
коричневого мелкокристаллического осадка
2,5-ди(4-метилтиазолил-2-амидо)-1,4-диацетилгидрохинон ( т.пл. 190 º С, выход 78%).
С
2,3-дибром-1,4-бензохиноном получен аморфный бежевый осадок (III)
2-(4-метилтиазолил-2-амидо)-3-бром-1,4-бензохинон (т.пл.173°С;
выход 79%; найдено N% 8,03, вычислено 8,05;
найдено S% 9,15, вычислено 9,10;
найдено Вr%
23,01, вычислено 23,02).
Синтез на основе 1,4-нафтохинона, его эпоксида и
2-амино-4-метилтиазола, проводили в ледяной уксусной кислоте при
нагревали до 110° в течение 1 часа.
Образовавшийся осадок фильтровали,
промывали водой. В реакции с
окисью нафтохинона был выделен
красно-коричневого
мелкодисперсный осадок 2-(4-метилтиазолил-2-амидо)-нафтохинон
(т.пл.200°С, выход 89%; найдено N%
10,40, вычислено 10,37; найдено S% 11,90, вычислено 11,85 ).
С 1,4-нафтохиноном в тех же условиях образуется бежевый осадок монооксима
N-(4-метилтиазолил-2-амидо)-монооксим-1,4-нафтохинон (т.пл.153° С, выход 73%; найдено N% 11,00, вычислено 11,07; найдено
S% 12,60, вычислено 12,65). Механизм реакции заключается в 1,2-
присоединении тиазола по карбонильной группе
нафтохинона. Структура образованного соединения четко прослеживается по данным
ИК спектра, показывающего связь –С=N. При удвоении количества тиазола
в реакции в тех же условиях образуется диоксим N,N-ди-(4-метилтиазолил-2-амидо)-диоксим-1,4нафтохинон
(т.пл. 205°С, выход 57; найдено N% 16,04, вычислено
16,00; найдено S% 18,30, вычислено 18,28). Результаты функционального анализа и анализа
ИК спектров показывают, что реакция протекала по механизму 1-2, 5-6
присоединения по карбонильным группам нафтохинона. Полученные соединения
растворялись в серной кислоте с образованием окрашенных соединений, что
характерно для сопряженных систем.
Изменение условий проведения реакции с
1,4-нафтохиноном повлияло на строение конечного продукта
2-(4-метилтиазолил-2-амидо)-1,4-нафтогидрохинон (т.пл.128°С;
выход 67%; найдено N% 10,30, вычислено 10,29;
найдено S% 11,76, вычислено
11,76). В 20% уксусной кислоте при 0°С реакция
протекает по механизму нуклеофильного
замещения, где 2-амино-4-метилтиазол является нуклеофилом,
вследствие наличия неподеленной пары электронов на
атоме азота аминогруппы.
Для проведения реакции между
2-бромнафтохиноном-1,4 и 2-амино-4-метилтиазолом реагенты растворяли в предварительно
высушенном толуоле и нагревали 1 час. Был получен мелкодисперсный бежевый
осадок 2-(4-метилтиазолил-2-амидо)-1,4-нафтогидрохинон (т.пл. 129° С; выход 85%; найдено N% 10,30, вычислено 10,29; найдено
S% 11,76, вычислено 11,76), который
при дальнейшем нагревании осмолялся. При ацилировании и окислении монозамещенного продукта
образовались: коричневый осадок
2-(4-метилтиазолил-2-амидо)-1,4-диацетилнафтогидрохинона (т.пл. 178°С, выход 82%) и
красно-коричневые кристаллы 2-(4-метилтиазолил-2-амидо)-1,4-нафтохинона
(т.пл. 201°С, выход 61%).
Как видно,
2-(4-метилтиазолил-2-амидо)-1,4-нафтогидрохинон был получен двумя
способами. Синтез, проводимый в толуоле (выход 85%) позволяет получить больше
продукта, чем в растворе уксусной кислоты.
Образование соединений коричневой гаммы
цвета объясняется невыраженностью
спектров поглощения в видимом диапазоне, составленном из перекрывающихся друг с
другом спектров поглощения многих хромофоров. Кроме того, надо отметить влияние
амино-
и гидрокси- функций. Сопряженные двойные связи
адсорбируют свет определенных длин волн, придавая продуктам коричневый
цвет в видимом диапазоне.
Результаты проведенных качественных
реакций, элементного анализа и данные ИКС подтверждают строение полученных
соединений. В ИК спектрах, присутствуют полосы поглощения (в таблетках КВr) ν,
см ‾¹: 3330, 1600, 1640
(С-N) замещен. иминогруппа; 3400 (R-NН-Аr) ароматич.амин; 2960,1490 (СН3); 1600 (С-С) бензольн.кольца; 780
(Ѕ) тиогр.; 630 (Вr).
Температуры плавления веществ определяли
стандартным методом [5].
Литература
1. Пищевая химия. Под ред. А.П.Нечаева, СПб : ГИОРД,
2004.
2. Джилкрист Т. Химия гетероциклических соединений / Под
ред. докт-ра хим.
Юровской М.А.: Пер. с англ. –М.; Мир, 1996, 464
с.
3. Ковганко Н.В., Кашкан Ж.Н. Достижения в химии неоникотиноидов;
ЖОрХ, -2004,
-Т.4-, №12, С.1759-1775
4. Владимиров В.Г., Чупахин
О.Н. и др. Радиозащитная активность аминоарилтиазолов
и некоторые механизмы их действия. // Радиобиология, 1982, Т.27, №4, С.
528-531.
5. Sprague J.M., LandA.H.,
in Heterocycle Compaund,
Vol.5,
5. Weitz
E., Schobbegt H., Siebert H. Ber.,
1955, 68, P.1163
6. ГОСТ 18995.4-73 Методы определения интервала
температур плавления. – М: ИПК
Издательство Стандартов. 1974