Исследована активность тетраметиламмоний иоддихлорида в присутствии нитрата серебра в растворе метанола для электрофильного иодирования аминопроизводных азотсодержащих гетероциклов ряда пиридина, пиримидина, хинолина. Реакция иодирования протекает при 20 °С, обеспечивая выходы иодсодержащих продуктов от 30 до 95 %

Краснокутская, Елена Александровна

Лесина, Юлия Александровна

Третьяков, Алексей Николаевич

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University

Ароматические азотсодержащие гетероциклы ряда пиридина, пиримидина, хинолина, имеющие всвоем составе одновременно иод и аминогруппу,обладают большим потенциалом к дальнейшей функционализации [1–3]. Кроме того, указанные соединения представляют самостоятельный интерес, являясь,например, биологически активными веществами [4].Ранее было показано [5], что тетраметиламмоний иоддихлорид (Me4N+ICl2–), тетраэтиламмонийиоддихлорид (Et4N+ICl2–) являются хорошей альтернативой токсичному, высоко коррозионному ICl испособны в растворе серной кислоты иодироватьумеренно дезактивированные арены, а в присутствии добавок Ag2SO4 проявляют «суперэлектрофильные» свойства, обеспечивая практически количественное иодирование нитробензола при 20 °С.Целью данной работы было исследование препаративной возможности Me4N+ICl2– в реакции иодирования аминопроизводных азотсодержащих гетероциклов (1–10):Мы показали, что 2,6диаминопиридин (1) иодируется под действием Me4N+ICl2– в растворе H2SO4при 20 °С, однако выделение продукта реакции оказалось затруднительным. Использование метанольного раствора тетраметиламмоний иоддихлоридапри 20 °С в течение 2 ч привело к полной конверсииисходного субстрата (1) и 2,6диамино3,5дииодпиридин (1а) был получен с высоким выходом (78 %).Селективное моноиодирование удалось провестилишь при пониженной до 0 °С температуре:2Аминопиридин (2) в метаноле под действиемMe4N+ICl2– иодировался медленно, однако активность иодирующего агента удалось повысить добавками нитрата серебра (мольное соотношение органический субстрат:Me4N+ICl2–:AgNO3 1:1,2:1,2):Так, в течение 30 мин была достигнута полнаяконверсия аминопиридина (2), а 2,6диаминопиридин (1) в описываемых условиях иодировалсяпрактически мгновенно (табл.).2Аминопиридин с электроноакцепторнымбромом в 5положении цикла оказался инертнымпо отношению к системе Me4N+ICl2–/AgNO3: проведение реакции при кипении растворителя в течение 3 ч привело к образованию продукта иодирования лишь в следовых количествах по данным тонкослойной хроматографии (ТСХ):При взаимодействии 3аминопиридина (4) с реагентом Me4N+ICl2–/AgNO3 наблюдалась полнаяконверсия исходного субстрата (ТСХ), но выделитьпродукт реакции не удалось. После обработки реакционной массы водой произошло разложениевещества со спонтанным выделением молекулярного иода. Однако проведение реакции с удвоенным эквимолярным количеством иодирующего реагента (органический субстрат: Me4N+ICl2–:AgNO31:2,4:2,4) обеспечило образование более устойчивого дииодпроизводного (4а) с выходом 50 %. Наосновании данных ЯМР 1Н и 13С ему приписанаструктура 3амино2,6дииодпиридина (4а):N NH2Me4N+ICl2-/AgNO3MeOH, 20 °CBrN NH2Br I(3) (3a)??????????????????N NH2 (2) N NH2(1a)(1)N NH2H2N(2a)N NH2H2NI IIMe4N+ICl2-/AgNO3MeOH, 20 °C 30 ???60 %5 ???85 %MeOH, 0 °C, 60 ???, 50 %N NH2H2NN NH2H2NI(1)(1?)Me4N+ICl2-(1a)N NH2H2NI IMe4N+ICl2-MeOH, 20 °C, 120 ???, 78 %N NH2 (2)(1)N NH2H2N N NH2Br(3) (4)NNH2(5)NNH2(6)NNH2 (9)NNNH2(10)NSNH2(8)NNNH2NH2Cl(7)NNNH2NH2HOХимия65УДК 547304.2:547304.4:547302ИОДИРОВАНИЕ АМИНОПРОИЗВОДНЫХ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ ГЕТЕРОЦИКЛОВ ПОД ДЕЙСТВИЕМ Me4N+ICl2–/AgNO3 В МЕТАНОЛЕЮ.А. Лесина, А.Н. Третьяков, Е.А. КраснокутскаяТомский политехнический университетEmail: lesina@tpu.ruИсследована активность тетраметиламмоний иоддихлорида в присутствии нитрата серебра в растворе метанола для электрофильного иодирования аминопроизводных азотсодержащих гетероциклов ряда пиридина, пиримидина, хинолина. Реакцияиодирования протекает при 20 °С, обеспечивая выходы иодсодержащих продуктов от 30 до 95 %.Ключевые слова:Гетероциклы, электрофильное иодирование, тетраметиламмоний иоддихлорид.Key words:Heterocycles, electrophilic iodination, tetrametylammonium dichloroiodate.Реагент Me4N+ICl2–/AgNO3 в метаноле оказалсяэффективным для иодирования 3аминохинолина(5): при 20 °С в течение 20 мин практически с количественным выходом был получен 3амино4иодхинолин (5а):Однако 1аминоизохинолин (6) в описываемыхусловиях иодировался значительно медленнее, ипо истечении 60 мин выход иодпроизводного (6а)составил 23 % (табл.):Хорошие результаты были получены при использовании системы Me4N+ICl2–/AgNO3/MeOH для иодирования аминопроизводных пиримидинов (7–9).Активирующее влияние двух аминогрупп и гидроксигруппы в молекуле 2,4диамино6гидроксипиримидина (7) обеспечило практически количественный выход 2,4диамино6гидрокси5иодпиримидина (7а) (95 %):Замена высокодонорной гидроксильной группына хлор в структуре замещенного пиримидина (8)закономерным образом сказалась на результате реакции: по истечении 30 мин выход ранее неизвестного2,4диамино6хлор5иодпиримидина (8а) составил63 %, однако увеличение времени иодирования до 60мин обеспечило 87 % выход иодпроизводного (8а):2Амино4,6диметилпиримидин (9) под действием Me4N+ICl2–/AgNO3 иодировался более медленно, чем пиримидины (7, 8), что возможнообъясняется стерическим влиянием двух метильных групп в ортоположении. Однако важно отметить, что выход этого соединения при использовании хлорида иода не превышал 56 % [7]:При исследовании возможности прямого электрофильного иодирования 2аминотиазола (10) поддействием Me4N+ICl2–/AgNO3 было установлено,что полная конверсия исходного субстрата (10) наступает через 30 мин (ТСХ). Однако целевой 2амино5иодтиазол (10а) известен своей нестабильностью [6] и потому был выделен с выходом 30 %:Экспериментальная частьСпектры ЯМР 1Н и 13С записывали на спектрометре Bruker AC300 (300 МГц), внутренний стандарт – ТМС, растворитель ДМСОd6. Температураплавления определялась на приборах Boetius. Пробы смешения полученных соединений с известными образцами депрессии температуры плавленияне дают.Контроль за ходом реакции и чистотой полученных продуктов вели методом ТСХ на пластинках Sorbfil ПТсХПАУФ и Silufol UV254. Детектирование пятен проводили УФсветом, элюентгексан: ацетон (1:3).Приготовление хлорида иода проводилось пометоду [13]. Анализ на содержание активного иодав ICl проводили по методу [14]. Тетраметиламмоний иоддихлорид получен по методу [5].Моноиодирование 2,6диаминопиридина (1) реагентом Me4N+ICl2– в метаноле. К 7 мл метанольногораствора Me4N+ICl2– (0,66 г, 2,4 ммоль), охлажденного до 0 °С, прибавляли 2 ммоль (0,22 г) субстрата (1).Реакционную массу перемешивали в течение 2 ч, затем обрабатывали 3 % раствором NaHSO3 и 10 % раствором К2СО3 до щелочной реакции. Выпавшиекристаллы отфильтровывали, промывали водой донейтральной реакции, сушили, получали 0,3 г технического продукта. Дополнительно экстракциейматочного раствора извлекали 0,08 г кристаллической массы. Перекристаллизацией из 50 % этанолаполучали 0,28 г 2,6диамино3иодпиридна (1б).Общая методика иодирования аминопроизводныхгетероциклов (1,2,410) реагентом Me4N+ICl2–/AgNO3в метаноле. К 5 мл метанольного раствора AgNO3(0,2 г, 1,2 ммоль) приливали 5 мл метанольного раствора Me4N+ICl2– (0,33 г, 1,2 ммоль). Мгновеннообразующийся осадок AgCl отфильтровывали. Кполученному оранжевому раствору иодирующегоагента прибавляли 1 ммоль амина. Реакцию велипри температуре 20 °С, табл. Далее реакционнуюмассу обрабатывали 3 % раствором NaHSO3 и 10 %раствором К2СО3 до щелочной реакции. Выпавшиекристаллы продукта отфильтровывали, промываливодой до нейтральной реакции, сушили на воздухе.Соединения (1а, 1б, 2а, 4а – 6а, 9а) перекристаллизовывали из этанола, соединения 7а, 8а, 10а ненуждались в дополнительной очистке. Выходы иконстанты продуктов иодирования – 1 (а, б), 2 (а),4 (а) – 10 (а) представлены в табл.NS NH2NS NH2Me4N+ICl2-/AgNO3MeOH, 20 °C(10) (10a)30 ???30 %INNNH2NNNH2I(9) (9a)30 ???65 %Me4N+ICl2-/AgNO3MeOH, 20 °CNNNH2NH2ClNNNH2NH2ClI(8) (8a)60 ???87 %Me4N+ICl2-/AgNO3MeOH, 20 °CNNNH2NH2HONNNH2NH2HOI(7) (7a)MeOH, 20 °C30 ???95 %Me4N+ICl2-/AgNO3(6)N(6a)NMeOH, 20 °C60 ???23 %NH2 NH2IMe4N+ICl2-/AgNO3(5)NNH2(5a)NNH2Me4N+ICl2-/AgNO3MeOH, 20 °C20 ???93 %INNH2 NNH2IIMe4N+ICl2-/AgNO3MeOH, 20 °C(4) (4?)180 ???50 %Известия Томского политехнического университета. 2009. Т. 315. № 366Химия67Таблица. Иодирование ароматических гетероциклических аминов (1,2,4–10) под действием Me4N+ICl2–/AgNO3 в метаноле при20 °С, соотношение субстрат: Me4N+ICl2– : AgNO3 1:1,2:1,2aСоотношение Me4N+ICl2–: AgNO3 1:2.4:2.4.бТемпература реакции 0 °С, реагент Me4N+ICl2– в MeOH.вТемпература реакции 70 °С.Субстрат Время, мин Продукт Выход,%Тпл., °СЭкспериментальная По литературе15 (1а)а 85 203...204 202...204 [8]120 (1б)б 50 124...125 125 [9]2 30 (2а) 60 127...128 128...129 [10]3 180 Реакция не идет – – –4 180 (4а)в 50 149...150 151...152 [11]5 20 (5а) 93 179...180 –6 60 (6а) 23 219...220 –7 30 (7а) 95 232...233 233 разл. [12]8 20 (8а) 63 200...201 –9 30 (9а) 65 182 182...183[7]10 30 (10а) 30 114...115 112 [6]N NH2H2NI IN NH2H2NI NNH2INNH2IINNH2INNH2INNNH2NH2HOINNNH2NH2ClINNNH2INSNH2I3амино1,6дииодпиридин (4а): 1Н (δ, м.д.) 6,7 д.,J=8,1 Гц (1Н), 7,4 д., J=8,1 Гц (1Н). 13С (δ, м.д.) 98, 107,122, 134, 147.3амино4иодхинолин (5а): 1Н (δ, м.д.) 7,4...7,5 м.(1Н), 7,5...7,6 м. (1 Н), 7,7...7,8 м. (2Н), 8,4 с. (1Н). 13С(δ, м.д.) 92, 126, 127, 129, 131, 138, 139, 145.1амино4иодизохинолин (6а): 1Н (δ, м.д.)7,79...7,9 м. (2Н), 8,0...8,1 м. (2Н), 8,5 д., J=7,8 Гц(1Н), 9,0, уш. с. (2Н). 13С (δ, м.д.) 79, 118, 126, 130,131, 135, 136, 137, 154.2,4диамино5иод6хлорпиримидин (8а): 1Н(δ, м.д.) 6,4 с. (2Н). 13С (δ, м.д.) 60, 162, 165.ВыводыПоказано, что тетраметиламмоний иоддихлорид в присутствии нитрата серебра в метаноле является удобным и эффективным иодирующим реагентом, позволяющим с выходом от 30 до 95 % получать иодсодержащие гетероциклы – важные полупродукты тонкого органического синтеза.Известия Томского политехнического университета. 2009. Т. 315. № 368СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1. Lu X., Jeffrey J., Kung K. Synthesis of novel heteroaromatics structurally related to ellipticine alkaloids via thermolysis of pyridannulated enynecarbodiimides // J. Org. Chem. – 2002. – № 67. –P. 5412–5415.2. Bochis R., Dybas R., Eskola F. Methyl 6 (Phenylsulfinyl) imidazo[1,2a]pyridine2carbamate // J. Med. Chem. – 1978. – V. 21. –№ 2. – P. 235–237.3. Marsais E., Bguine G. Metalation/SRN1 coupling in heterocyclicsynthesis. A convenient methodology for ring functionalization // J. Org. Chem. – 1988. – № 53. – P. 2740–2744.4. Чайковский В.К., Юсубов М.С. Синтез и использование арилиодидов. – Томск: Издво ТПУ, 2006. – 125 с.5. Filimonov V.D., Semenischeva N.I., Krasnokutskaya E.A.,Hwang H.Y., Chi K.W. Tetraalkylammonium dichloroiodates as iodinating agents: absence of activity in solid phases and superelectrophilic activity in sulfuric acid // Synthesis. – 2008. – № 3. – P.401–404.6. Travagli G. Thiazoles. IV. Obstacles in the preparation of Grignardcompounds // Gazz. Chim. Ital. – 1948. – № 78. – P. 592–595.7. Sakamoto T., Kondo Y., Yamanaka H. Studies on Pyrimidine Derivatives; XXXV. Iodination of 2Aminopyrimidines, 4Aminopyrimidines, and 4Pyrimidinones with Iodine Chloride in situ // Synthesis. – 1984. – № 3. – P. 252–256.8. Koradin C., Dohle W., Rodriguez A., Schmid B., Knochel P.Synthesis of polyfunctinal indoles and related heterocycles mediatedby cesium and potassium bases // Tetrahedron. – 2003. – V. 59. –№ 9. – P. 1571–1587.9. Sun Z., Ahmed S., McLaughlin L.W. Syntheses of pyridine CNucleosides as analogues of the natural nucleosides dC and dU // J. Org.Chem. – 2006. – № 71. – P. 2922–2925.10. Klapars A., Buchwald S.L. CopperCatalyzed Halogen Exchange inAryl Halides: An Aromatic Finkelstein Reaction // J. Amer. Chem.Soc. – 2002. – V. 124. – № 50. – P. 14844–14845.11. Rodewald Z., Plazek E. 3Aminopyridine. III. Iodination // Roczniki Chemii. – 1936. – № 16. – P. 130–135.12. Lazarus R.A., Dietrich R.F., Wallick D.E., Benkovic S.J. On themechanism of action of phenylalanine hydroxylase // Biochemistry.– 1981. – V. 20. – № 24. – P. 6834–6841.13. Карякин Ю.В., Ангелов И.И. Чистые химические реактивы. –М.: Госхимиздат, 1955. – 158 c.14. Вейганд К., Хильгетаг Г. Методы эксперимента в органическойхимии / Под ред. Н.Н. Суворова. – М.: Химия, 1968. – 944 c.Поступила 07.09.2009 г.

Иодирование аминопроизводных азотсодержащих гетероциклов под действием Me[4]N{+}ICl[2]{-}/AgNO{3} в метаноле

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University