Медь(II)-катализируемое восстановительное раскрытие N-O связи 3-фенилантранила
Конференция: XIV Международная научно-практическая конференция «Научный форум: медицина, биология и химия»
Секция: Органическая химия
XIV Международная научно-практическая конференция «Научный форум: медицина, биология и химия»
Медь(II)-катализируемое восстановительное раскрытие N-O связи 3-фенилантранила
Copper(II)-catalyzed reductive N-O bond cleavage of 3-phenylanthranil
Denis Davydov
Student, Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod, Russia, Nizhny Novgorod
Andrei Budruev
Associate Professor of the Department of Photochemistry and Spectroscopy, Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod, Russia, Nizhny Novgorod
Аннотация. Основным продуктом реакции каталитического термолиза 3-фенилантранила является 2-аминобензофенон.
Abstract. The main product of the catalytic thermolysis reaction of 3‑phenylanthranil is 2-aminobenzophenone.
Ключевые слова: катализ; переходные металлы; 2,1-бензизоксазол; 2‑аминобензофенон.
Keywords: catalysis; transition metals; 2, 1-benzisoxazole; 2‑aminobenzophenone.
Особый интерес к химии антранилов (2,1-бензизоксазолов) основан на их использовании в синтезе азагетероциклических соединений и направлен на реакции по N-O связи изоксазольного цикла. Мы предположили, что координация неподеленных пар азота или кислорода антранила ионом переходного металла дестабилизирует N-O связь цикла, что приведет к ее раскрытию и образованию 2-аминобензофенона (2ABP), используемого для получения седативных средств [1], транквилизаторов [2] и антибиотиков [3]. Проверкой этого предположения стало исследование термолиза 3-фенилантранила (3PA) в присутствии ацетилацетоната меди(II) (Cu(acac)2).
Синтезированные соединения идентифицировали методом масс-спектрометрии на Thermo Electron DSQ II. Для препаративной колоночной хроматографии использовали Silica gel 60 Merck, элюент – гексан: хлороформ (4 : 1, v/v). Продукты реакции разделяли методом ВЭЖХ на хроматографе Shimadzu LC-20AD с детектором SPD-M20A, колонкой Discovery C18 d = 3 мм, l = 25 см, скорость потока 0.15 мл×мин‑1.
Для синтеза 3PA 2-азидобензофенон (157 мг, 0.7 ммоль) кипятили в 5 мл сухого о-ксилола в течение 30 минут, растворитель удаляли в вакууме и полученный осадок перекристаллизовывали из этанола. (Схема 1). Совпадение масс-спектра продукта реакции с литературными данными [4] подтвердило структуру полученного 3PA. (Рис. 1).
Схема 1. Синтез 3PA
Рисунок 1. Масс-спектр 3PA
Термолиз 3PA проводили на масляной бане (147 оС) при перемешивании в течение 3 часов без доступа влаги воздуха. В колбу помещались 3PA (10 мг, 0.05 ммоль), Cu(acac)2 (79 мг, 0.3 ммоль) и 5 мл сухого o-ксилола или диметилформамида (ДМФА). (Схема 2). За глубиной протекания процесса следили методом ВЭЖХ. После завершения реакции растворитель удаляли в вакууме и остаток очищали методом колоночной хроматографии. Масс-спектр продукта (Рис. 2) совпал со спектром 2ABP базы данных NIST.
Схема 2. Синтез 2ABP
Рисунок 2. Масс-спектр 2ABP
Стоит отметить, что в отсутствии Cu(acac)2 3PA не распадался и образования 2ABP не наблюдалось. Для исследования влияния растворителя на выходы 2ABP o-ксилол был заменён на ДМФА. Это привело к уменьшению времени синтеза амина до 2 часов, что объясняется лучшей растворимостью Cu(acac)2 в ДМФА, чем в o-ксилоле.
Обнаружено, что на эффективность процесса существенное влияние оказывают примеси воды. Во влажных растворителях выходы 2ABP уменьшались, поэтому o-ксилол и ДМФА сушили активированными молекулярными ситами (4Å).
Замена Cu(acac)2 на ацетат меди(II) не приводила к уменьшению выходов 2ABP, а при использовании ацетатов Ni(II) и Co(II) эффективность реакции снижалась.
Таким образом, координация неподеленных пар азота или кислорода изоксазольного кольца 3PA на ион меди(II) дестабилизировала N-O связь, что вело к получению арилнитрена, который отрывал атомы водорода от молекул растворителя или Cu(acac)2 с образованием 2ABP. Предполагаемый механизм реакции представлен на схеме 3.
Схема 3. Предполагаемый механизм образования 2ABP
