Reaction of substituted chalcone with guanidine in the presence of hydrogen peroxide

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

This work reports the synthesis of a new compound 3 as a result of the reaction (2E)-1-(4-bromophenyl)-3-[5-bromo-2-(prop-2-en-1-yloxy)phenyl]prop-2-en-1-one with guanidine in the presence of hydrogen peroxide. The structure of the resulting product was confirmed by NMR spectroscopy and X-ray diffraction. A probable reaction mechanism is presented.

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Химия халконов – одна из важнейших областей органической химии, занимающаяся синтезом, свойствами и применением гетероциклических систем, а также созданием лекарственных средств. В настоящее время органическая химия значительно продвинулась вперед благодаря разработанным гетероциклическим системам для различных исследовательских и коммерческих целей, особенно в фармацевтической и химической промышленности. Имидазолы представляют собой пятичленные гетероциклические системы, содержащие 2 несмежных атома азота. Соединения, содержащие имидазольное ядро, обладают различными видами биологической активности, такими как противораковая, антиоксидантная, сосудорасширяющая, ангиотензивная, цитотоксическая, противовоспалительная, гербицидная, инсектицидная, антигипертензивная, антибактериальная, противосудорожная, кардиотоническая и т.д. [1–24].

Целью работы были синтез и исследование строения методами ЯМР и рентгеноструктурного анализа (РСА) нового соединения – 2-амино-5-(4-бромфенил)-5-[5-бром-2-(аллилокси)бензил]-3,5-дигидро-4H-имидазол-4-он (3).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Одним из методов синтеза имидазолонов и пиримидинов является взаимодействие халконов с гуанидином в присутствии перекиси водорода при нагревании в щелочной спиртовой среде. В литературе представлены различные сведения о продуктах реакции – дигидропиримидинах, пиримидинах и имидазолонах [9–24].

Ранее мы сообщили о реакции 2 пространственно-сопряженных халконов (двойные связи в разных положениях А и В) с гуанидином в присутствии пероксида водорода с получением аминопиримидина 1 и гуанидиния флаванола 2 (рис. 1) [24].

 

Рис. 1. Структура молекулы соединений 1 и 2 по данным РСА

 

В представленной работе нами проведена реакция пространственно-сопряженного (2E)-1-(4-бромфенил)-3-[5-бром-2-(аллилокси)фенил]-проп-2-ен-1-она с гуанидином в присутствии перекиси водорода в течение 2 ч с получением соединения 3 (рис. 2). Вероятный механизм реакции представлен на схеме.

 

Рис. 2. Структура молекулы соединения 3 по данным РСА

 

Как видно из схемы, промежуточный эпоксид образующийся под действием пероксида водорода превращается в дикетон. Потом в результате атаки обоих атомов азота гуанидина на карбонильные группы дикетона образуется промежуточный пятичленный цикл и в результате перегруппировки 2-аллилокси-5-бромбензильного фрагмента и перераспределения электронной плотности в молекуле образуются соединения 3.

 

Схема

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Все химические вещества получены из коммерческого источника (Aldrich) и использовались в том виде, в котором были приобретены.

Чистота синтезированных соединений подтверждена методом ТСХ на коммерческих пластинах силикагеля с алюминиевой подложкой (60 F254), пары иода использовали в качестве визуализирующего агента, элюент гексан–этилацетат, 5 : 3. Температура плавления измерена на приборе Stuart SMP30 (Великобритания) без коррекции.

ЯМР эксперименты выполнены на спектрометре ЯМР BRUKER FT (UltraShield TM Magnet, Германия) AVANCE 300 (300.130 МГц для 1H и 75.468 МГц для 13C) с блоком-датчиком регулятора температуры BVT 3200 в пробирках объемом 5 мл с использованием программного обеспечения Bruker Standard (TopSpin 3). Химические сдвиги 1H и 13C отнесены к внутреннему стандарту тетраметилсилану (ТМС). Экспериментальные параметры спектроскопии ЯМР 1H: цифровое разрешение 0.23 Гц, SWH = 7530 Гц, TD = 32 K, SI = 16 K, длительность импульса 90˚ 10 мкс, PL1 = 3 dB, ns = 1, ds = 0, d1 = 1с; спектроскопии ЯМР 13C: цифровое разрешение 0.27 Гц, SWH = 17985 Гц, TD = 64 K, SI = 32 K, длительность импульса 90˚ = 9 мкс, PL1 = 1,5 dB, ns = 100, ds = 2, d1 = 3с. ДМСО-d6 (99.7%, содержащий 0.3%-ную H2O) использовали для раствора имидазолона.

2-Амино-5-(4-бромфенил)-5-[5-бром-2-(аллилокси)бензил]-3,5-дигидро-4H-имидазол-4-он (3). (2E)-1-(4-Бромфенил)-3-[5-бром-2-(аллилокси)фенил]проп-2-ен-1-он (10 ммоль), гуанидин гидрохлорид (15 ммоль), этанол (30 мл), 50%-ный водный раствор КОН (5 мл) и 30%-ный водный раствор H2O2 (3.5 мл) перемешивали при температуре кипения с обратным холодильником в течение 2 ч. После окончания реакции смесь охлаждали льдом. Осадок отфильтровывали, промывали водой, сушили и перекристаллизовывали из этанола. Выход 3.2 г (67%), т.пл. 177°С. Спектр ЯМР 1H (ДМСО-d6), δ, м.д.: 3.24 д (CH2, 2JHH 14.9 Гц), 4.49 с (2H, OCH2), 5.31 д.д (CH2, 3JHH 10.5 Гц, 2JHH 16.3 Гц), 6.02 м (СН), 6.86–7.64 м (7H, аром. и 2H, NH2), 8.00 с (1H, NH). Спектр ЯМР 13С (ДМСО-d6), δ, м.д.: 36.9 (СН2), 69.1 (ОСН2), 70.1 (С), 111.9 (С, аром.), 114.6 (СН, аром.), 117.6 (СН=), 120.8 (С, аром.), 127.5 (СН, аром.), 128.4 (2СН, аром.), 130.6 (С, аром.), 131.3 (2СН, аром.), 133.6 (=СН2), 133.1 (СН, аром.), 133.9 (СН, аром.), 137.1 (С, аром.), 156.3 (C–O), 171.3 (C=N), 187.9 (C=O). Найдено, %: С 47.57; Н 3.54; Br 33.38; N 8.76. С19Н17Br2N3O2. Вычислено, %: С 47.59; Н 3.55; Br 33.40; N 8.77.

Кристаллы соединения 3 погружали в криомасло и закрепляли в нейлоновой петле, а данные по интенсивности сигналов собирали при 100(2) К на дифрактометре Smart Apex II (Германия) с использованием Mo Kα-излучения (λ = 0.71073 Å). Программу SHELXTL использовали для сбора данных, индексации отражений и определения параметров решетки, программу SAINTP – для интегрирования интенсивности отражений и шкалирования программу SADABS – для коррекции поглощения, программу SHELXTL – для определения пространственной группы и структуры, уточнение проводили методом наименьших квадратов по F2. Кристаллическая структура соединения 3 представлена на рис. 2. и депонирован в Кембриджском банке структурных данных (CCDC 2343535). C19H17Br2N3O2 (Mr 479.16, размеры 0.15 × 0.15 × 0.12 мм3), триклинический: a 9.93089, b 10.93634, c 18.3944; γ 99.3837, β 91.4113, γ 107.7688 град., пространственная группа P-1, Z 2, dрасч. 1.701 Mg/m3, μ 5.654 mm–1.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Новое соединение 2-амино-5-(4-бромфенил)-5-[5-бром-2-(аллилокси)бензил]-3,5-дигидро-4H-имидазол-4-он было получено простым методом в результате взаимодействия пространственно-сопряженного халкона с гуанидином в присутствии дешевой, наиболее эффективной, экологически чистой и легкодоступной перекиси водорода. Строение синтезированного соединения подтверждено методами спектроскопии ЯМР и РСА, состав – элементным анализом.

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

 

×

About the authors

I. G. Mamedov

Baku State University

Author for correspondence.
Email: bsu.nmrlab@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-5757-9899

Химический факультет

Azerbaijan, ul. Z. Khalilov, 23, Baku, Az-1148

V. N. Khrustalev

Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN University); N.D. Zelinsky Institute of Organic Chemistry RAS

Email: bsu.nmrlab@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-8806-2975
Russian Federation, ul. Miklukho-Maklaya, 6, Moscow, 117198 ; Leninsky prosp., 47, Moscow, 119991

References

  1. Mamedov I.G., Naghiyev F.N., Maharramov A.M., Uwangue O., Farewell A., Sunnerhagen P., Erdelyi M. Mendeleev Commun., 2020, 30, 498–499. doi: 10.1016/j.mencom.2020.07.031
  2. Mamedov I.G., Khrustalev V.N., Doravotovskii P.V., Naghiyev F.N., Maharramov A.M. Mendeleev Commun., 2019, 29, 232–233. doi: 10.1016/j.mencom.2019.03.040
  3. Mamedov I.G., Mamedova Y.V. Indian J. Chem., 2021, 60B, 283–86.
  4. Naghiyev F.N., Mamedov I.G., Khrustalyev V.N., Shixaliyev N.G., Maharramov A.M. J. Chinese Chem. Soc., 2019, 66 (3), 253–256. doi: 10.1002/jccs.201800283
  5. Mamedov I.G., Mamedova Y.V. Russ. J. Org. Chem., 2021, 57 (6), 942–949. doi: 10.1134/S1070428021060099
  6. Mamedova Y.V., Hasanova A.E., Gasimova Sh.Z., Huseynova R.A., Mamedov I.G. New Materials, Compd. Applicat., 2020, 4, 16–19.
  7. Mamedov I.G., Shikhaliyeva I.M., Mamedova Y.V., Abdurahmanli S.G., Maharramov A.M. İndian J. Chem., 2019, 58B, 930–934.
  8. Khalilov A.N., Cisterna J., Cárdenas A., Tuzun B., Erkan S., Gurbanov A.V., Brito I. J. Mol. Struct., 2024, 1313, 138652. doi: 10.1016/j.molstruc.2024.138652
  9. Naghiyev F.N., Pavlov A.V., Khrustalev V.N., Akkurt M., Khalilov A.N., Akobirshoeva A.A., Mamedov I.G.. Acta Cryst. 2021, E77, 930–934. doi: 10.1107/S2056989021007994
  10. Naghiyev F.N., Tereshina T.A., Khrustalev V.N., Akkurt M., Khalilov A.N., Akobirshoeva A.A., Mamedov I.G.. Acta Cryst. 2021, E77, 512–515. doi: 10.1107/S2056989021003625
  11. Antonova M.M., Baranov V.V., Kravchenko, A.N. Chem. Heterocycl. Compd., 2015, 51, 395–420. doi: 10.1007/s10593-015-1716-3
  12. Keel K.L., Tepe J.J. Org. Chem. Front., 2020, 7, 3284–3311. doi: 10.1039/D0QO00764A
  13. Ahmed K., Ramakrishna G., Raju P., Viswanath A., Janaki M.R., Balakishan G., Pal-Bhadra Manika. Bioorg. Med. Chem. Lett., 2010, 20, 4865–4869. doi: 10.1016/j.bmcl.2010.06.097
  14. Janaki R.M., Pushpavalli S.N.C.V.L., Rama K.G., Sarma P., Debasmita M., Ahmed K., Utpal B., Pal Bhadra M. Canc. Cell Inter., 2011, 11 (11), 1–12. doi: 10.1186/1475-2867-11-11
  15. Аnitha S., Usha R.P., Prameela S.N.J. Med. Chem. Res., 2015, 24, 851–859. doi: 10.1007/s00044-014-1179-6
  16. Navin B.P., Hemant R.P. J. Heterocycl. Chem., 2011, 48 (2), 373–380. doi: 10.1002/jhet.588
  17. Bassyouni F., Tarek M., Salama A., Ibrahim B., Dine S.S.E., Yassin N., Hassanein A., Moharam M., Abdel-Rehim M. Molecules, 2021, 26, 2370–2390. doi: 10.3390/molecules26082370
  18. Yang X., Deng M., Zhang X., Wang Y., Song K., Cong R., Meng L., Zhang J. Chem. Biol. Drug Des., 2019, 94 (6), 2013–2022. doi: 10.1111/cbdd.13425
  19. El-Sharkawy K.A., AlBratty M.M., Alhazmi H.A. Brazil. J. Pharm. Sci., 2018, 54 (4), 1–13. doi: 10.1590/s2175-97902018000400153
  20. Jain K.S., Arya N., Inamdar N.N., Auti P.B., Unawane S.A., Puranik H.H., Sanap M.S., Inamke A.D., Mahale V.J., Prajapati C.S., Shishoo C.J. Curr. Topics Med. Chem., 2016, 16, 3133–3174. doi: 10.2174/1568026616666160609100410
  21. Sharma V., Chitranshi N., Agarwal A.K. Int. J. Med. Chem., 2014, 1–32. doi: 10.1155/2014/202784
  22. Kumar R., Arora J., Prasad A.K., Islam N., Verma A.K. Med. Chem. Res., 2013, 22, 5624–5631. doi: 10.1007/s00044-013-0555-y
  23. Samshuddin S., Narayana B., Sarojini B.K., Yathirajan H.S., Raghavendra R. Pharma Chemica, 2012, 4 (4), 1445–1457.
  24. Mamedov I.G., Khrustalev V.N. Russ. J. Org. Chem., 2023, 59 (9), 1637–1640. doi: 10.1134/S1070428023090245

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. The structure of the molecule of compounds 1 and 2 according to X-ray diffraction data

Download (119KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. The structure of the molecule of compound 3 according to X-ray diffraction data

Download (89KB)
Indexing metadata
4. Scheme

Download (112KB)
Indexing metadata
5. Content

Download (47KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).