В. О. Саліонов, О. І. Панасенко, Є. Г. Книш

Запорізький державний медичний університет

Синтез та рентгеноструктурне дослідження 2-(тіофен-2-іл)тіазоло[3,2-b][1,2,4]тріазол-6(5H)-ону

Вступ. В літературних джерелах міститься багато інформації щодо біологічної активності похідних 1,2,4-тріазол-3-тіоацетатних кислот. Сполуки даного класу можуть застосовуватися як для синтезу солей та естерів, так і для синтезу біциклічних похідних [1, 2, 3].

Тому, ми вважали за доцільне провести реакцію циклізації 2-((5-(тіофен-2-іл)-2H-1,2,4-тріазол-3-іл)тіо)ацетатної кислоти та встановити будову отриманої при цьому сполуки.

Матеріали і методи дослідження. Дослідження фізико-хімічних властивостей проводили згідно методів, які наведені у Державній Фармакопеї України. Розрахунки електронних структур молекули проводили напівемпіричним методом AM1 (MOPAK 2000) з повною оптимізацією геометричної будови молекули для одержання значень енергій молекулярних орбіталей з використанням програми Hyper Chem® 6.0. Будова 2-(тіофен-2-іл)тіазоло[3,2-b][1,2,4]тріазол-6(5H)-ону при рентгеноструктурному дослідженні розшифрована прямим методом за комплексом програм SHELXTL. Положення атомів Гідрогену виявлені з різницевого синтезу електронної щільності та уточнені по моделі «наїзника» с Uізо.=nUекв. неводневого атому, пов’язаного с даним водневим (n=1,5 для метильних груп і n=1,2 для інших атомів Гідрогену). Структура уточнена по F2 повноматричним МНК в анізотропному наближенні для неводневих атомів до wR2=0,050 по 1604 відображеннях (R1=0,0326), по 1587 відображеннях з F>4σ(F), S=0,777.

Синтез 2-(тіофен-2-іл)тіазоло[3,2-b][1,2,4]тріазол-6(5H)-ону (сполука 2).

А. Суміш 0,01 моль 2-((5-(тіофен-2-іл)-2H-1,2,4-тріазол-3-іл)тіо)ацетатної кислоти (сполука 1) та 20 мл оцтового ангідриду нагрівають на водяному огрівнику при температурі 60 ºС протягом 8 годин. Розчин виливають у дистильовану воду, осад відфільтровують. Отримують таким чином, індивідуальну кристалічну речовину (2), світло-коричневого кольору, не розчинну у воді, мало розчинну в органічних розчинниках. Для аналізу сполуку перекристалізовано з 1,4-діоксану.

Б. Суміш 0,01 моль 2-((5-(тіофен-2-іл)-2H-1,2,4-тріазол-3-іл)тіо)ацетатної кислоти (1) та 15 мл оксохлориду фосфору (98%) кип’ятять на водяному огрівнику обладнаному зворотним холодильником протягом 4 год. Отриманий розчин виливають на подрібнену кригу та нейтралізують NaHCO3 до pH=7. Отриманий осад відфільтровують та промивають водою. Отримують сполуку (2). Сполуки, отримані за методом А та Б не дають депресії температури плавлення.

Результати та їх обговорення. З метою створення нових біологічно активних сполук нами було досліджено реакції 2-((5-(тіофен-2-іл)-2H-1,2,4-тріазол-3-іл)тіо)ацетатної кислоти (1) з оцтовим ангідридом та POCl3 (рис. 1).

Рис. 1. Взаємодія 2-((5-(тіофен-2-іл)-2H-1,2,4-тріазол-3-іл)тіо)ацетатної кислоти з оцтовим ангідридом та POCl3

 

Так, нагріванням 2-((5-(тіофен-2-іл)-2H-1,2,4-тріазол-3-іл)тіо)ацетатної кислоти (1) з оцтовим ангідридом на водяному огрівнику при температурі 60 ºС протягом 8 годин отримують 2-(тіофен-2-іл)тіазоло[3,2-b][1,2,4]тріазол-6(5H)-он (2). В іншому випадку, нагрівання 2-((5-(тіофен-2-іл)-2H-1,2,4-тріазол-3-іл)тіо)ацетатної кислоти (1) з оксохлоридом фосфору на водяному огрівнику протягом 4 годин також призводить до утворення 2-(тіофен-2-іл)тіазоло[3,2-b][1,2,4]тріазол-6(5H)-ону (2).

Фізико-хімічні константи сполуки 2 наведені в таблиці 1.

Таблиця 1

2-(тіофен-2-іл)тіазоло[3,2-b][1,2,4]тріазол-6(5H)-он (2)

Сполука

Т. пл., оС

Бруто-формула

Вихід, %

m/z MH+

2

243-245

C8H5N3ОS2

84

224,0

 

Продовження табл. 1

Сполука

Знайдено, %

Обчислено, %

C

H

N

S

C

H

N

S

2

43,14

2,25

18,78

28,70

43,03

2,26

18,82

28,72

 

Теоретично, замикання циклу з утворенням 2-(тіофен-2-іл)тіазоло[3,2-b][1,2,4]тріазол-6(5H)-ону (2) може проходити як за N2 так і за N4 атомом ядра 1,2,4-тріазолу. Для вирішення цього питання та остаточного підтвердження будови після кристалізаціїї сполука 2 була досліджена за допомогою рентгеноструктурного аналізу (рис. 2). Кінцеві координати атомів наведені в (табл. 2), довжини зв’язків (табл. 3), валентні кути (табл. 4), відповідно.

 

Таблиця 2

Координати (х104) та еквівалентні ізотропні теплові параметри (Å2x103) атомів в структурі 2-(тіофен-2-іл)тіазоло[3,2-b][1,2,4]тріазол-6(5H)-ону (2)

Атом

x

y

z

U(eq)

1

2

3

4

5

S(1A)

3906(1)

3910(1)

2125(1)

53(1)

C(1A)

3691(2)

2291(1)

2296(1)

60(1)

C(2A)

2865(3)

1706(1)

1340(1)

63(1)

C(3A)

2381(2)

2585(1)

450(1)

52(1)

S(1B)

2277(5)

2318(2)

234(2)

53(1)

C(1B)

3111(8)

1576(3)

1476(2)

60(1)

C(2B)

3771(10)

2564(2)

2170(3)

63(1)

C(3B)

3731(10)

3873(3)

1839(2)

52(1)

S(2)

2359(1)

8540(1)

-664(1)

70(1)

O(1)

540(2)

6265(1)

-3151(1)

83(1)

N(1)

2943(2)

6183(1)

473(1)

47(1)

N(2)

1799(2)

4902(1)

-1023(1)

46(1)

N(3)

1728(2)

6178(1)

-1296(1)

43(1)

C(4)

2854(2)

3816(1)

752(1)

44(1)

C(5)

2529(2)

4950(1)

57(1)

41(1)

C(6)

1094(2)

6829(1)

-2385(1)

44(1)

C(7)

1484(2)

8231(2)

-2118(1)

57(1)

C(8)

2427(2)

6898(1)

-397(1)

44(1)

 

Таблиця 3

Довжини зв’язків (Å) в структурі 2-(тіофен-2-іл)тіазоло[3,2-b][1,2,4]тріазол-6(5H)-ону (2)

Атоми, між якими утворений хімічний зв’язок

Довжина зв’язку (Å)

Атоми, між якими утворений хімічний зв’язок

Довжина зв’язку (Å)

1

2

1

2

S(1A)-C(1A)

1.708(2)

S(1A)-C(4)

1.710(1)

C(1A)-C(2A)

1.351(2)

C(2A)-C(3A)

1.415(2)

C(3A)-C(4)

1.357(2)

S(1B)-C(4)

1.702(2)

S(1B)-C(1B)

1.710(3)

C(1B)-C(2B)

1.359(3)

C(2B)-C(3B)

1.420(3)

C(3B)-C(4)

1.361(3)

S(2)-C(8)

1.738(2)

S(2)-C(7)

1.802(2)

O(1)-C(6)

1.114(2)

N(1)-C(8)

1.294(2)

N(1)-C(5)

1.391(2)

N(2)-C(5)

1.328(2)

N(2)-N(3)

1.366(2)

N(3)-C(8)

1.347(2)

N(3)-C(6)

1.488(2)

C(4)-C(5)

1.447(2)

C(6)-C(7)

1.508(2)

 

 

 

Таблиця 4

Валентні кути (град.) в структурі 2-(тіофен-2-іл)тіазоло[3,2-b][1,2,4]тріазол-6(5H)-ону (2)

Атоми, які утворюють валентний кут

Валентний кут (град.)

Атоми, які утворюють валентний кут

Валентний кут (град.)

1

2

1

2

C(1A)-S(1A)-C(4)

91.82(7)

C(2A)-C(1A)-S(1A)

111.8(1)

C(1A)-C(2A)-C(3A)

112.3(1)

C(4)-C(3A)-C(2A)

112.8(1)

C(4)-S(1B)-C(1B)

93.6(2)

C(2B)-C(1B)-S(1B)

103.6(2)

C(1B)-C(2B)-C(3B)

124.1(3)

C(4)-C(3B)-C(2B)

102.6(3)

C(8)-S(2)-C(7)

90.23(7)

C(8)-N(1)-C(5)

102.8(1)

C(5)-N(2)-N(3)

101.4(1)

C(8)-N(3)-N(2)

110.4(1)

C(8)-N(3)-C(6)

118.9(1)

N(2)-N(3)-C(6)

130.7(1)

C(3A)-C(4)-C(5)

127.2(1)

C(3B)-C(4)-C(5)

122.2(2)

C(3B)-C(4)-S(1B)

116.0(2)

C(5)-C(4)-S(1B)

121.7(1)

C(3A)-C(4)-S(1A)

111.2(1)

C(5)-C(4)-S(1A)

121.57(9)

N(2)-C(5)-N(1)

114.5(1)

N(2)-C(5)-C(4)

123.0(1)

N(1)-C(5)-C(4)

122.5(1)

O(1)-C(6)-N(3)

121.0(1)

O(1)-C(6)-C(7)

135.4(2)

N(3)-C(6)-C(7)

103.6(1)

C(6)-C(7)-S(2)

113.6(1)

N(1)-C(8)-N(3)

111.0(1)

N(1)-C(8)-S(2)

135.5(1)

N(3)-C(8)-S(2)

113.5(1)

 

Кристали 2-(тіофен-2-іл)тіазоло[3,2-b][1,2,4]тріазол-6(5H)-ону (2) моноклінні, при 20°С a=7.345(1), b=10.396(1), c=12.341(1) Å, b = 102.26(1)°, V=920.8(2) Å3, Mr=225.27, Z=4, просторова група P21/с, dвир=1.625 г/см3, m(MoKa)=0.547 мм-1, F(000)=460. Параметри елементарної комірки та інтенсивності 9104 віддзеркалень (2679 незалежних, Rint=0.043) виміряні на дифрактометрі «Xcalibur-3» (MoKa випромінювання, ССD-детектор, графітовий монохроматор, ω-сканування, 2qмакс= 60°).

Біціклічний фрагмент 2-(тіофен-2-іл)тіазоло[3,2-b][1,2,4]тріазол-6(5H)-ону (2) плоский з точністю 0.02 Å. Тіофеновий цикл розупорядкований за двома положеннями (А і В) із заселеністю 90:10 % внаслідок обертання навколо зв’язку С(4)-С(5). У переважному конформері А тіофеновий цикл розгорнутий відносно біциклічного фрагменту таким чином, що атоми Сульфуру циклів знаходяться в псевдо-цис-конформації (псевдо-торсійний кут S(1a)-C(4)...C(8)-S(2) - 10.9 (4)°). Площини двох циклічних фрагментів в обох конформерах (рис. 3.2) практично копланарні (торсійний кут S(1)-C(4)-C(5)-N(1) - 3.8(2)° у конформері А і 178.1(1)° у конформері В) [4, 5].

C:\Users\Вован\Desktop\СКП-169 рентген.png

Рис. 2. Молекулярна будова 2-(тіофен-2-іл)тіазоло[3,2-b][1,2,4]тріазол-6(5H)-ону (2)

Висновки. Таким чином, нами синтезовано нову сполуку та за допомогою рентгеноструктурного аналізу підтверджено, що сполука (2) має будову саме 2-(тіофен-2-іл)тіазоло[3,2-b][1,2,4]тріазол-6(5H)-ону.

 

Література:

1.     Кныш Е. Г. Синтез, физико-химические и биологические свойства N- и S‑замещенных 1,2,4-триазола : дис. … д-ра фармац. наук / Кныш Е. Г. – Х., 1987.– 350 с.

2.     Панасенко О. І. Синтез, перетворення, фізико-хімічні та біологічні властивості аміно- і тіопохідних 1,2,4-тріазолу : дис. … д-ра фармац. наук / Панасенко О. І. – К., 2005. – 396 с.

3.     Парченко В. В. Синтез, перетворення, фізико-хімічні та біологічні властивості в ряді 5-фурилзаміщених 1,2,4-тріазол-3-тіонів: Дис.  д-ра фармац. наук. – Запоріжжя, 2014. – 683 с.

4.     Зефиров Ю. В. Сокращенные межмолекулярные контакты и специфические взаимодействия в молекулярных кристаллах / Зефиров Ю. В. // Кристаллография. – 1997. – Т. 42, № 5. – С. 936–958.

5.     Speakman J.C. //J.Chem.Soc.-1940.- P.855-858;