Квантово-хімічне дослідження механізму реакції епоксидування гераніолу та лимонену надацетатною та надбензойною кислотами

Aim. To compare the mechanism of the epoxidation reaction of terpenes Geraniol and Limonene with peracetic acid and perbenzoic acid based on the quantum chemical study.Materials and methods. For the calculation the density functional theory (approximation UBH & HLYP/6-31G (d) Gaussian 09) method was applied. The specified density functional allows to correctly describing biradical structures; it is rather economic in terms of the computer time cost, which allows its use in the study of sufficiently complex organic compounds and reactions.Results and discussion. The quantum chemical study of mechanisms of the epoxidation reaction of such terpenes as Geraniol and Limonene with peracetic and perbenzonic acids using the density functional theory (approximation UBH & HLYP/6-31G (d) Gaussian 09 program) has been conducted. It has been shown that epoxidation of geraniol with both peroxyacids occurs preferably by the double bond C6=C7 due to stabilization of the corresponding transition state as a result of formation of hydrogen bond between the allyl hydroxyl group and the oxygen atom of the peroxy acid. Epoxidation of Limonene with perbenzoic and peracetic acids occurs via the cyclic double bond characterized by the lowest activation barrier, and it is consistent with the regioselectivity of the process generally known and experimentally proven.Conclusions. The results obtained are consistent with the experimental data, confirming the correctness of the use of this UBH & HLYP/6-31G (d) approach to study the regiochemical pecularities of the epoxidation process of alkenes containing several isolated double bonds.Цель – установление механизма реакции эпоксидирования терпеноидов Гераниола и Лимонeна перуксусной и пербензойной кислотами на основании результатов квантово-химического исследования. Материалы и методы. Для расчета использовали метод функционала плотности (приближение UBH & HLYP/6-31G (d)) программы Gaussian 09. Указанный функционал позволяет корректно описывать бирадикальные структуры и является достаточно экономичным с точки зрения затрат компьютерного времени, что позволяет использовать его для исследования достаточно сложных органических соединений и реакций.Результаты и их обсуждение. Проведено квантово-химическое исследование механизма реакции эпоксидирования терпеноидов Гераниола и Лимонeна перуксусной и пербензойной кислотами с использованием метода функционала плотности (приближение UBH & HLYP/6-31G (d) программы Gaussian 09. Показано, что эпоксидирование Гераниола обеими пероксикислотами происходит быстрее по двойной связи С6=С7 благодаря стабилизации соответствующего переходного состояния за счет водородной связи между водородом гидроксильной группы аллильной системы и атомом кислорода пероксикислоты. Эпоксидирование Лимонена перуксусной и пербензойной кислотами происходит по циклической двойной связи и характеризуется наименьшим активационным барьером, что согласуется с общеизвестной экспериментально доказанной региоселективностью процесса.Выводы. Полученные результаты согласуются с экспериментальными данными, подтверждают корректность использования приближения UBH & HLYP/6-31G (d) для изучения регио-химических особенностей эпоксидирования алкенов с несколькими изолированными двойными связями.Мета – з’ясування механізму реакції епоксидування терпеноїдів Гераніолу та Лимонену надацетатною (пероксіетановою) та надбензойною кислотами за результатами квантово-хімічного дослідження. Матеріали та методи. Для розрахунку використовували метод функціоналу густини (наближення UBH&HLYP/6-31G(d)) програми Gaussian 09. Вказаний функціонал дозволяє коректно описувати бірадикальні структури і є достатньо економічним з точки зору витрат комп’ютерного часу, що дозволяє використовувати його для дослідження досить складних органічних сполук та реакцій. Результати та їх обговорення. Здійснене квантово-хімічне дослідження механізму реакції епоксидування терпеноїдів Гераніолу та Лимонeну надацетатною та надбензойною кислотами з використанням методу функціоналу густини (наближення UBH&HLYP/6-31G(d) програми Gaussian 09. Показано, що епоксидування Гераніолу обома пероксикислотами відбувається швидше за подвійним зв’язком С6=С7 завдяки стабілізації відповідного перехідного стану за рахунок водневого зв’язку між Гідрогеном гідроксильної групи алільної системи та атомом Оксигену пероксикислоти. Епоксидування Лимонену надацетатною та надбензойною кислотами відбувається за циклічним подвійним зв’язком і характеризується найменшим активаційним бар’єром, що узгоджується із загальновідомою експериментально встановленою регіоселективністю процесу.Висновки. Отримані результати узгоджуються з експериментальними даними, що підтверджує коректність використання наближення UBH&HLYP/6-31G(d) для вивчення регіо-хімічних особливостей епоксидування алкенів з декількома ізольованими подвійними зв’язками

Порівняльне квантово-хімічне дослідження механізму реакції епоксидування евгенолу та ізоевгенолу надацетатною та надбензойною кислотами

Aim. To study the kinetics of the epoxidation reaction for eugenol and isoeugenol with perbenzoic acid, carry out the comparative quantum chemical study of the epoxidation reaction mechanism of eugenol and isoeugenol isomers (2-cis and 2-trans) with peracetic and perbenzoic acids.Results and discussion. The kinetics of the epoxidation reaction of isomeric terpenoids eugenol and isoeugenol with perbenzoic acid in the medium of methylene chloride medium at 293 K was studied using the method of iodometric titration. It was shown that the rate constant of the epoxidation reaction for eugenol was in 5.5 times higher than for isoeugenol. According to the results of quantum chemical calculations using the UBH&HLYP/6-31G (d) approximation, the structures of transition states of eugenol and isoeugenol formed during the epoxidation reactions studied were proposed, and the activation energies for the corresponding reactions were calculated. Based on the results of the studies conducted it was found that the ratio of the activation energies during the interaction of eugenol and isoeugenol with peracetic and perbenzoic acids showed the higher reactivity of isoeugenol.Experimental part. To study the kinetics of the epoxidation reaction the method of iodometric titration was used. The method of the functional density (software Gaussian 09, approximation UBH&HLYP/6-31G (d)) was applied for calculation.Conclusions. The results of the quantum chemical study of the epoxidation reaction mechanism of eugenol and isoeugenol are consistent with the kinetic data experimentally obtained; it confirms the correctness of using the UBH&HLYP/6-31G (d) approximation for studying the features of epoxidation of isomeric terpenoids with organic peracids.Цель. Изучить кинетику реакции эпоксидирования эвгенола и изоэвгенола пербензойной кислотой, провести сравнительное квантово-химическое исследование механизма реакции эпоксидирования эвгенола и двух изомеров изоэвгенола (2-цис и 2-транс) перуксусной и пербензойной кислотами.Результаты и обсуждение. Методом йодометрического титрования изучена кинетика реакции эпоксидирования изомерных терпеноидов эвгенола и изоэвгенола пербензойной кислотой в среде хлористого метилена при 298 К и показано, что константа скорости реакции эпоксидирования эвгенола в 5,5 раз выше, чем изоэвгенола. По результатам квантово-химических расчетов с использованием приближения UBH&HLYP/6-31G (d) предложены структуры переходных состояний эвгенола и изоэвгенола, образующиеся в ходе изученных реакций эпоксидирования, и рассчитаны значения энергий активации для соответствующих реакций. Исходя из результатов проведенных исследований установлено, что соотношение энергий активации при взаимодействии эвгенола и изоэвгенола с перуксусной и пербензойной кислотами свидетельствует о более высокой реакционной способности изоэвгенола.Экспериментальная часть. Для изучения кинетики реакции эпоксидирования использовали метод йодометрического титрования. Для расчета использовали метод функционала плотности (приближение UBH&HLYP/6-31G (d)) программы Gaussian 09.Выводы. Результаты квантово-химического исследования механизма реакции эпоксидирования эвгенола и изоэвгенола согласуются с экспериментально полученными кинетическими данными, что подтверждает корректность использования приближения UBH&HLYP/6-31G (d) для изучения особенностей эпоксидирования изомерных терпеноидов с помощью органических перкислот.Мета. Дослідити кінетику реакції епоксидування евгенолу та ізоевгенолу надбензойною кислотою, провести порівняльне квантово-хімічне дослідження механізму реакції епоксидування евгенолу та двох ізомерів ізоевгенолу (2-цис та 2-транс) надацетатною та надбензойною кислотами.Результати та обговорення. Методом йодометричного титрування вивчено кінетику реакції епоксидування ізомерних терпеноїдів евгенолу та ізoевгенолу надбензойною кислотою в середовищі метиленхлориду при 293 К і показано, що константа швидкості реакції епоксидування евгенолу в 5,5 разів вище, ніж для ізоевгенолу. За результатами квантово-хімічних розрахунків з використанням наближення UBH&HLYP/6-31G (d) запропоновано структури перехідних станів евгенолу та ізоевгенолу, що утворюються в ході вивчених реакцій епоксидування, і розраховано значення енергій активації для відповідних реакцій. Виходячи з результатів проведених досліджень встановлено, що співвідношення енергій активації при взаємодії евгенолу та ізоевгенолу з надацетатною і надбензойною кислотами свідчить про більш високу реакційну здатність ізоевгенолу.Експериментальна частина. Для вивчення кінетики реакції епоксидування використовували метод йодометричного титрування. Для розрахунків використовували метод функціоналу густини (наближення UBH&HLYP/6-31G (d)) програми Gaussian 09.Висновки. Результати квантово-хімічного дослідження механізму реакції епоксидування евгенолу та ізоевгенолу узгоджуються з експериментально отриманими кінетичними даними, що підтверджує коректність використання наближення UBH&HLYP/6-31G (d) для вивчення особливостей епоксидування ізомерних терпеноїдів за допомогою органічних надкислот

5,6-Дигідро-[1,2,4]триазоло[1,5-с]хіназоліни. Повідомлення 3. Синтез 5-трихлорометил- 2-арил-5,6-дигідро-[1,2,4]триазоло[1,5-с]хіназолінів і їх реакційна здатність по відношенню до N-нуклеофілів

Features of 5-trichloromethyl-2-aryl-5,6-dihydro-[1,2,4]triazolo[1,5-c]quinazolines formation as result of [5+1]-cyclocondensation of the corresponding [2-(3-aryl-1H-1,2,4-triazole-5-yl)phenyl]amines with chloral hydrate are described in the article. It has been shown that this transformation is regioselective, occurs by refluxing of the initial compounds in acetic acid with formation of 2-aryl-5-trichloromethyl-5,6-dihydro-[1,2,4]triazolo[1,5-c]quinazolines. The possible mechanism of 5,6-dihydro-[1,2,4]triazolo[1,5-c]quinazolines has been proposed and substantiated. It has been shown that the reaction proceeds as step-by-step transformation that includes ANE and AN processes. The 2-phenyl-5-trichloromethyl-5,6-dihydro-[1,2,4]triazolo[1,5-c]quinazoline obtained was studied in reactions with N-nucleophiles. It has been found that regardless of the nature of nucleophile the reaction mentioned above leads to formation of 2-phenyl5-(dichloromethyl)-[1,2,4]triazolo[1,5-c]qinazoline. The mechanism of the transformation mentioned above is given; it is β-elimination on the E1cb-mechanism followed by isomerisation. The structure of the compounds synthesized has been confirmed by the complex of physicochemical methods, including 1H-, 13C-NMR-spectrometry, chromato-massspectrometry, mass-spectrometry and X-ray structural study. A detailed analysis of 1H and 13C-NMR spectral data of the compounds synthesized has been conducted. It has been found that the signals of the carbon atom in position 5 at 79.25-77.95 ppm were characteristic for 2-aryl-5-trichloromethyl-5,6-dihydro-[1,2,4]triazolo[1,5-c]quinazolines, whereas aromatization of the molecule leads to significant deshielding of this carbon atom (163.41 ppm). The prospects of further chemical modification of 2-aryl-5-(dichloromethyl)-[1,2,4]triazolo[1,5-c]quinazolines has been discussed.В представленной работе описано формирование 5-трихлорометил-2-арил-5,6-дигидро-[1,2,4]триазоло [1,5-с]хиназолинов в результате [5+1]циклоконденсации соответствующих [2-(3-арил-1H-1,2,4-триазол5-ил)фенил]аминов с хлоралгидратом. Показано, что данное превращение является региоселективным и легко происходит при кипячении исходных соединений в уксусной кислоте или пропаноле-2 с образованием 2-арил-5-трихлорметил-5,6-дигидро-[1,2,4]триазоло[1,5-с]хиназолинов. Предложен и обоснован возможный механизм формирования 5,6-дигидро-[1,2,4]триазоло[1,5-с]хиназолинов, который представляет собой тандемное превращение, которое включает ANE и AN процессы. Полученный 2-фенил-5- трихлорометил-5,6-дигидро-[1,2,4]триазоло[1,5-с]хиназолин был исследован в реакциях с N-нуклеофилами. Показано, что упомянутая выше реакция вне зависимости от природы нуклеофила приводит к образованию 2-фенил-5-(дихлорметил)-[1,2,4]триазоло[1,5-c]хиназолина. Представлен механизм упомянутого превращения, который представляет собой последовательность β-элиминирования по Е1cb-механизму изомеризации. Структура синтезированных соединений подтверждена с помощью комплекса физико- химических методов анализа, в частности 1H-, 13C-ЯМР спектрометрии, хромато-масс-спектрометрии, масс-спектрометрии и рентгеноструктурного исследования. Проведен детальный анализ данных 1H- и 13C-ЯМР спектров синтезированных соединений. Показано, что для 2-арил-5-трихлорметил-5,6дигидро-[1,2,4]триазоло[1,5-с]хиназолинов характеристическими являются сигналы атома углерода положения 5 при 79.25-77.95 м.д., в то время как ароматизация ведет к его дезэкранированию (163.41 м.д.).  Показана перспективность дальнейшей химической модификации 2-арил-5-(дихлорметил)-[1,2,4]триазоло [1,5-c]хиназолинов.У представленій роботі описано формування 5-трихлорометил-2-арил-5,6-дигідро-[1,2,4]триазоло[1,5-с] хіназолінів як результат [5+1]циклоконденсації відповідних [2-(3-арил-1H-1,2,4-триазол-5-іл)феніл]амінів з хлоралгідратом. Показано, що зазначене перетворення є регіоселективним та легко відбувається при кип’ятінні вихідних сполук у оцтовій кислоті або пропанолі-2 впродовж 6 годин з утворенням 2-арил5-трихлорометил-5,6-дигідро-[1,2,4]триазоло[1,5-с]хіназолінів. Запропоновано та обґрунтовано ймовірний механізм формування 5,6-дигідро-[1,2,4]триазоло[1,5-с]хіназолінів, який являє собою тандемне перетворення, що включає ANE та AN процеси. Одержаний 2-феніл-5-трихлорометил-5,6-дигідро-[1,2,4]триазоло[1,5-с] хіназолін був досліджений у реакціях з N-нуклеофілами. Показано, що зазначена реакція незалежно від природи нуклеофілу веде до утворення 2-феніл-5-(дихлорометил)-[1,2,4]триазоло[1,5-c]хіназоліну. Представлено механізм зазначеного вище перетворення, який являє собою послідовність β-елімінування за Е1cb-механізмом та ізомеризації. Структура синтезованих сполук доведена за допомогою комплексу фізико-хімічних методів аналізу, зокрема 1H-, 13C-ЯМР спектрометрії, хромато-мас-спектрометрії, мас-спектрометрії та рентгеноструктурного дослідження. Проведено детальний аналіз даних 1H- та 13C-ЯМР спектрометрів синтезованих сполук. Показано, що для 2-арил-5-трихлорометил-5,6-дигідро-[1,2,4]триазоло[1,5-с]хіназолінів характеристичними є сигнали атома карбону положення 5 при 79.25-77.95 м.ч., тоді як ароматизація системи веде до його дезекранування (163.41 м.ч.). Показана перспективність подальшої хімічної модифікації 2-арил-5-(дихлорометил)-[1,2,4]триазоло[1,5-c]хіназолінів

5,6-Дигідро-[1,2,4]триазоло[1,5-с]хіназоліни. Повідомлення 4. Спіропохідні з [1,2,4]триазоло[1,5-с]хіназоліновим фрагментом. синтез та спектральні характеристики

The present article describes the synthesis of novel spiro-condensed [1,2,4]triazolo[1,5-c]quinazolines. [2-(3-Aryl1H-1,2,4-triazol-5-yl)phenyl]amines were used as effective precursors for the synthesis of the compounds mentioned above. The experimental data have shown that the reaction of the initial anilines with cycloalkanones (cyclopentanone, cyclohexanone) allowed to obtain products of binucleophilic addition, namely spiro-condensed compounds with [1,2,4]triazolo[1,5-c]quinazolines moieties. The initial anilines also readily react with a conformationally rigid bicyclo[2.2.1]heptan-2-one yielding the corresponding spiroderivatives, whereas the reaction with camphor and menthone has failed due to the steric hindrance. It has been found that [5+1]-cyclocondensation of the initial anilines with heterocyclonones (1-R-piperidone-4, dihydrothiophene-3(2H)-one, dihydro-2H-pyran-4(3H)-one, dihydro-2H-thiopyran-3(4H)-one) proceeds without peculiarities and with formation of the corresponding 2’-aryl-6’H-spiro[1,2,4]triazolo[1,5-c]quinazolines. The reaction with 5-R-1H-indole-2,3-dione (isatine) and its N-substituted derivatives also proceeds without any peculiarities with formation of aryl-2’-aryl6’H-spiro[(indol-3,5’-[1,2,4]triazolo[1,5-c]quinazolines] with high yields. The purity of the compounds obtained has been proven by the LC-MS (APCI) method, their structures have been confirmed by the complex of physicochemical methods, including 1H and 13C NMR, IR-, MS-(EI) – spectrometry and the X-ray study. The peculiarities of 1H and 13C NMR-spectra of the compounds synthesized are discussed. It has been shown that signals of NH-protons in the 1H NMR-spectrum and C-5’ in the 13C NMR-spectrum are characteristic for the compounds synthesized.В представленной статье описан синтез новых спироконденсированных [1,2,4]триазоло[1,5-c]хиназолинов. [2-(3-Арил-1H-1,2,4-триазол-5-ил)фенил]амины были использованы в качестве эффективных прекурсоров для синтеза упомянутых выше веществ. Согласно экспериментальных данных реакция исходных анилинов с циклоалканонами (циклопентаноном, циклогексаноном) позволила получить продукты би-нуклеофильного присоединения, а именно спироконденсованные соединения с [1,2,4]триазоло[1,5-c] хиназолиновым фрагментом. Исходные анилины также реагируют с конформационно жестким бицикло[2.2.1]гептан-2-оном, что приводит к формированию соответствующих спиропроизводных, в то же самое время реакцию с камфорой и ментоном провести не удалось вследствие стерических затруднений. Установлено, что [5+1]-циклоконденсация исходных анилинов с гетероцикланонами (1-R-пиперидоном-4, дигидротиофен-3(2H)-оном, дигидро-2H-пиран-4(3H)-оном, дигидро-2H-тиопиран3(4H)-оном) протекает без особенностей с образованием соответствующих 2’-арил-6’H-спиро[1,2,4] триазоло[1,5-c]хиназолинов. Также без особенностей протекает реакция с 5-R-1H-индол-2,3-дионом (изатином) и его N-замещенными производными с образованием арил-2’-арил-6’H-спиро[(индол-3,5’-[1,2,4] триазоло[1,5-c]хиназолинов] с высокими выходами. Чистота синтезированных веществ была доказана методом LC-MS (APCI), их строение подтверждено комплексом физико-химических методов, в частности 1Н и13С ЯМР, ИК-, МС-(ЭУ)-спектрометрически и при помощи рентгеноструктурного анализа. Особенности 1Н и 13С ЯМР-спектров синтезированных веществ были обговорены. Показано, что для синтезированных соединений характеристическими являются сигналы NH-протонов в 1H ЯМР спектре и C-5’ в 13C ЯМР-спектреОписано синтез нових спіроконденсованих [1,2,4]триазоло[1,5-c]хіназолінів. [2-(3-Арил-1H-1,2,4-триазол5-іл)феніл]аміни були використані в якості ефективних прекурсорів для синтезу згаданих вище сполук. Згідно з експериментальними даними реакція вихідних анілінів з циклоалканонами (циклопентаноном, циклогексаноном) дозволила одержати продукти бінуклеофільного приєднання, а саме спіроконденсовані сполуки з [1,2,4]триазоло[1,5-c]хіназоліновим фрагментом. Вихідні аніліни також реагують з конформаційно жорстким біцикло[2.2.1]гептан-2-оном, що веде до формування відповідних спіропохідних, в той же час реакцію з камфорою та ментоном провести не вдалось внаслідок стеричних ускладнень. Встановлено, що [5+1]-циклоконденсація вихідних анілінів з гетероцикланонами (1-R-піперидоном-4, дигідротіофен-3(2H)-оном, дигідро-2H-піран-4(3H)-оном, дигідро-2H-тіопіран-3(4H)-оном) перебігає без особливостей з утворенням відповідних 2’-арил-6’H-спіро[1,2,4]триазоло[1,5-c]хіназолінів. Також без особливостей перебігає реакція з 5-R-1H-індол-2,3-діоном (ізатином) та його N-заміщеними похідними з утворенням арил-2’-арил-6’H-спіро[(індол-3,5’-[1,2,4]триазоло[1,5-c]хіназолінів] з високими виходами. Чистота синтезованих сполук була доведена методом LC-MS (APCI), їх будову підтверджено комплексом фізико-хімічних методів, зокрема 1Н та 13С ЯМР, ІЧ-, МС-(ЕУ)-спектрометрично та за допомогою рентгеноструктурного дослідження. Особливості 1Н та 13С ЯМР-спектрів синтезованих сполук були обговорені. Показано, що для синтезованих сполук характеристичними є сигнали NH-протонів у 1H ЯМР спектрах та C-5’ в 13C ЯМР-спектрах

Soluble cuticular wax composition and antimicrobial activity of the fruits of Chaenomeles species and an interspecific hybrid

Plants of the genus Chaenomeles Lindl. (Rosaceae) naturally grow in Southeast Asia and represent the richest resource of biologically active compounds with beneficial properties for humans. Plants of C. japonica (Thunb.) Lindl. and C. speciosa (Sweet) Nakai species, and interspecific hybrid C. × superba (Frahm) Rehder (C. japonica × C. speciosa, Superba group) have been successfully introduced in the steppe zone of Ukraine and bear fruits. In this study, we evaluated chemical composition of fruit cuticular waxes and antimicrobial activity of fruit extracts. The soluble waxes were characterized using gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS), and 26–36 compounds, representing 91.7–96.6% of the total soluble cuticular waxes, were identified. Waxes of Chaenomeles fruits belonged to six classes, namely fatty acids, alcohols, aldehydes, esters, ethers and alkanes. Aldehydes 7-hexadecenal and heptacosanal, and alkanes hexatriacontane and tetrapentacontane were the main constituents in the soluble cuticular waxes of C. speciosa and C. × superba fruits, accounting for more than half of the total contents. However, alkane tetrapentacontane, alcohol 8,10-hexadecadien-1-ol and heptacosanal prevailed in C. japonica fruit waxes. Isopropanolic fruit extracts exhibited dose-dependent antimicrobial activity against four Gram-negative bacteria, five Gram-positive bacteria and one fungal strain in the disc diffusion assay. In general, extracts from the Chaenomeles fruits demonstrated higher activity against Gram+ bacteria than Gram- strains. The strongest inhibiting activity was shown against Staphylococcus epidermidis (by the fruit extracts of C. × superba and C. speciosa), Micrococcus lysodeikticus and Candida albicans (both by C. × superba fruit extract). Results of the study confirmed accumulation of the bioactive compounds in the fruit waxes of different Chaenomeles species and antimicrobial ability of Chaenomeles fruits as well. These findings revealed the bioactive compounds in fruit cuticular waxes and suggested health-promoting properties of introduced Chaenomeles species

1H NMR spectra of N-methyl-4-tolyl-1-(4-bromonaphthyl)amine and N-phenyl-1-(4-bromonaphthyl)amine: a combined experimental and theoretical study

Theoretical investigations of the conformational properties and 1H NMR chemical shifts for N-methyl-4-tolyl-1-(4-bromonaphthyl)amine and N-phenyl-1-(4-bromonaphthyl)amine are reported. The calculations were performed at the DFT level (PBE1PBE functional) using magnetically consistent 6-31G## and STO##-3Gmag basis sets. Conformational properties of the amines were studied using potential energy surface scanning. Chemical shifts were calculated using the GIAO and CSGT methods and averaged in proportion to the population of the corresponding conformations. Solvent effects (CDCl3) were accounted via PCM method. The obtained results allowed to assign the 1H NMR signals for the naphthalene moiety, which could not be done based on the experimental data alone

Ідентифікація N-метил-4-толіл-1-(4-бромонафтил)аміну та N-феніл-1-(4-бромонафтил)аміну за даними спектрів 1H ЯМР: комплексне експериментальне та теоретичне дослідження

Theoretical investigations of the conformational properties and 1H NMR chemical shifts for N-methyl-4-tolyl-1-(4-bromonaphthyl)amine and N-phenyl-1-(4-bromonaphthyl)amine are reported. The calculations were performed at the DFT level (PBE1PBE functional) using magnetically consistent 6-31G## and STO##-3Gmag basis sets. Conformational properties of the amines were studied using potential energy surface scanning. Chemical shifts were calculated using the GIAO and CSGT methods and averaged in proportion to the population of the corresponding conformations. Solvent effects (CDCl3) were accounted via PCM method. The obtained results allowed to assign the 1H NMR signals for the naphthalene moiety, which could not be done based on the experimental data alone.Представлены результаты теоретического исследования конформационных свойств и химических сдвигов ядер в спектрах 1Н ЯМР N-метил-4-толил-1-(4-бромнафтил)амина и N-фенил-1-(4-бромнафтил)амина. Расчеты проведены в приближении теории функционала плотности (функционал PBE1PBE) с использованием адаптированных для расчета магнитных свойств наборов базисных функций 6-31G## и STO##-3Gmag. Конформационные свойства аминов рассчитаны путем сканирования поверхности потенциальной энергии. Величины химических сдвигов рассчитаны методами GIAO и CSGT как средние величины, пропорционально заселенности соответствующих конформеров. Влияние растворителя, используемого при записи ЯМР спектров (CDCl3), учитывалось методом PCM. Полученные результаты позволили выполнить отнесение сигналов в спектрах к соответствующим ядрам, в частности, для нафталинового фрагмента, что не представлялось возможным сделать на основании только экспериментальных спектральных данных.Наведені результати теоретичного дослідження конформаційних властивостей та хімічних зсувів ядер в спектрах 1Н ЯМР  N-метил-4-толіл-1-(4-бромонафтил)-аміну та N-феніл-1-(4-бромонафтил)-аміну. Розрахунки проведені в наближенні теорії функціоналу густини (функціонал PBE1PBE) з використанням адаптованих для розрахунку магнітних властивостей наборів базисних функцій 6-31G## и STO##-3Gmag.  Конформаційні властивості амінів розраховані шляхом сканування поверхні потенційної енергії. Значення хімічних зсувів розраховані методами GIAO и CSGT як середні значення, пропорційно заселеності відповідних конформерів.  Вплив розчинника який використовувався під час запису спектрів ЯМР (CDCl3) враховувався методом PCM. Отримані результати дозволили виконати віднесення сигналів в спектрах до відповідних ядер, зокрема,  для нафталінового фрагменту, що було неможливо зробити лише на основі експериментальних спектральних даних

Гідролітичне розщеплення піримідинового циклу в 2-арил-[1,2,4]триазоло[1,5-c]хіназолінах: фізико-хімічні властивості та гіпоглікемічна активність синтезованих сполук

It has been shown that 2-aryl-[1,2,4]triazolo[1,5-c]-quinazolines under the action of nucleophilic agents (hydrazine hydrate, sodium hydroxide, sodium methoxide, hydrochloric acid) undergo hydrolytic cleavage followed by formation of [2-(3-aryl-1H-1,2,4-triazol-5-yl)-phenyl]amines. The rational synthetic protocols for the compounds mentioned above, namely heating in the hydrochloric acid solution at 90-95°C for 60 min, have been proposed. It has been found that substituents in position 2 of the triazoloquinazoline moiety do not significantly affect duration of the reaction and the yields of products. Purity and the structure of the compounds synthesized have been proven by the corresponding physicochemical methods, namely: elemental analysis, LC-MS, 1H, 13C NMR-spectrometry and X-ray structural study. The azole-azole prototropic tautomery has been substantiated using physicochemical analytical methods. According to the data obtained in gas or DMSO medium compounds 2 exist as tautomer A or C, while in the crystal lattice the anilines mentioned exist as A-form. It has been determined that 2-(3-aryl-1H-1,2,4-triazol-5-yl)phenyl]amines (2.1, 2.8, 2.14) in the dose of 10 mg/kg are as good as reference-drugs Metformin (in the doses of 50 and 200 mg/kg) and Gliclazide (in the dose of 50 mg/kg) by their hypoglycemic activity when assessing specific pharmacological activities in oral glucose tolerance test (OGTT), rapid insulin and adrenaline test models.В представленной работе показано, что 2-арил-[1,2,4]триазоло[1,5-c]хиназолины под действием нуклеофильных реагентов (гидразин гидрат, гидроксид натрия или метилат натрия, кислота хлористоводородная) подвергаются гидролитическому расщеплению с образованием 2-(3-арил-1Н-1,2,4-триазол-5-ил)фенил]аминов. Предложены оптимальные условия синтеза: хлористоводородная кислота, спирто-водная среда, температура 90-95°C, продолжительность 60 минут. Установлено, что в предложенных условиях синтеза не наблюдается значительного влияния заместителя положения 2 триазинохиназолинового цикла на продолжительность реакции и выходы конечных продуктов. Индивидуальность синтезированных соединений подтверждена хроматомас-спетрометрией, строение – элементным анализом, 1Н, 13С ЯМР-, масс-спектрами и рентгеноструктурным анализом. С использованием физико-химических методов обоснована азол-азольная (прототропная) таутомерия синтезированных соединений. Показано, что в растворах ДМСO и газовой фазе 2-(3-арил-1Н-1,2,4-триазол-5-ил)фенил]амины главным образом существуют в виде А и С-форм, тогда как в кристаллической решетке в виде А-формы. Установлено, что 2-(3-арил-1Н-1,2,4-триазол-5-ил)фенил]амины (2.1, 2.8, 2.14) в дозе 10 мг/кг при оценке гипогликемической активности в оральном тесте толерантности к глюкозе (OTTГ), коротком инсулиновом и адреналиновом тесте, не уступают по гипогликемической активности референт-препаратам «Метформину» (доза 50 и 500 мг/кг) и «Гликлазиду» (доза 50 мг/кг).В представленій роботі показано, що 2-арил-[1,2,4]триазоло[1,5-c]хіназоліни під дією нуклеофільних реагентів (гідразин гідрат, гідроксид або мелилат натрію, кислота хлористоводнева) піддаються гідролітичному розщепленню з утворенням 2-(3-арил-1H-1,2,4-триазол-5-іл)феніл]амінів. Запропоновані оптимальні умови синтезу: хлористоводнева кислота, спирто-водне середовище, температура 90-95°С, тривалість 60 хвилин. Встановлено, що за запропонованих умов синтезу не спостерігається суттєвого впливу замісника положення 2 триазолохіназолінового циклу на тривалість реакції та виходи кінцевих продуктів. Індивідуальність синтезованих сполук підтверджена хроматомас-спектрометрією, будова – елементним аналізом, 1Н, 13С ЯМР-, мас-спектрами та рентгеноструктурним аналізом. За допомогою фізико-хімічних методів обгрунтована азол-азольна (прототропна) таутомерія синтезованих сполук. Показано, що в розчинах ДМСO та газовій фазі 2-(3-арил-1H-1,2,4-триазол-5-іл)феніл]аміни переважно існують у вигляді А та С-форм, тоді як у кристалічній решітці існують у вигляді А-форми. Встановлено, що 2-(3-арил-1H-1,2,4-триазол-5-іл)феніл]аміни (2.1, 2.8, 2.14) в дозі 10 мг/кг при визначенні специфічної фармакологічної активності, а саме оральному тесті толерантності до глюкози (ОТТГ)), короткому інсуліновому та адреналіновому тесті, не поступаються за гіпоглікемічною активністю референс-препаратам «Метформіну» (доза 50 та 500 мг/кг) та «Гліклазиду» (доза 50 мг/кг)