Диссертация (1150220), страница 11
Текст из файла (страница 11)
8. Спектры поглощения соединений 41с,g,k в EtOH.83rel ΔG,ккал/моль0.09.85.40.07.74.60.06.44.7CH2Cl2λmax, нм; f393; 0.509578; 0.090534; 0.260402; 0.338569; 0.044534; 0.169405; 0.374546; 0.075533; 0.281Рис. 9. Вид ВЗМО и НСМО соединений 41с,g,k согласно расчёту DFT B3LYP/631+g(d,p)41сВЗМО41gВЗМО41kВЗМОНСМОНСМОНСМОСоединения 41 люминесцируют в растворах. Для растворов циннолинов 41с,g,k вэтаноле были записаны спектры люминесценции (Рис. 10) и измерены некоторыефотофизическиехарактеристики(табл.16).Наносекундныевременажизнивозбужденных состояний вместе с небольшими стоксовскими сдвигами указывают нато, что эмиссия происходит из синглетного возбужденного состояния, т.е.
являетсяфлуоресценцией. Квантовые выходы люминесценции в этаноле невелики. Наибольшийквантовый выход (5%) наблюдается для соединения 41g.84Рис. 10. Спектры возбуждения (пунктирная линия - - - ) и эмиссии (сплошная линия ─)соединений 41с,g,k в EtOHТаблица 16. Характеристики спектров поглощения и люминесценции для циннолинов41с,g,kСоединениеАбсорбция λмакс, нм(ε, 103M-1cм-1)Эмиссияλмакс, нмВозбуждение,λмакс, нмτ, нсQY, %235 (35), 298 (25),309 (25), 355 (9),370 (9), 436 (7)511318, 365, 398,409, 450, 4656.131.80299 (20), 350 (7),430 (4)510302, 337, 349,399, 411, 417,4499.595.00248 (19), 269 (17),282 (18), 299 (17),372 (11), 424 (8)564315, 374, 423,450, 466, 4830.360.71853.5.3. Алкилирование пирроло[3,4-c]пиридазиновКакбылоупомянуторанее,алкилированиепирролоциннолина36а,представляющего собой 2H-таутомер, при действии EtI/EtONa в EtOH проходитселективно и приводит к образованию 5-этил-замещенного 5H-таутомера 37a.178 Припереходе от соединения 36а к 37a наблюдается сильный батохромный сдвигдлинноволновой полосы поглощения на ~145 нм, рис.
5.185Существование пирролоциннолина 36a в виде 2H-таутомера соответствует егосущественно большей стабильности согласно расчетам методом DFT (Таблица 17) посравнению с 4H- и 5H-таутомерами, как в малополярном (толуол), так и полярных(MeCN, MeOH) растворителях. Согласно расчетам TD-DFT (Таблица 17) при переходеот2H-таутомерак5H-таутомерудолженнаблюдатьсябатохромныйсдвигдлинноволнового максимума в спектре поглощения (164 нм в толуоле и 139 нм в MeCN,MeOH). Эти данные находятся в хорошем соответствии с батохромным сдвигомнаблюдаемым при переходе от соединения 36а к 43a.Таблица 17.
Относительные свободные энергии Гиббса таутомеров 36, 298K,длинноволновый максимум и сила осциллятора (DFT и TD-DFT B3LYP/6-31+g(d,p) сиспользованием сольватационной модели поляризуемого континуума (PCM) длясоответствующего растворителя).РастворительСоединениеPhMeΔΔG,λmax, нм; fккал/мольMeCNΔΔG,λmax, нм; fккал/мольMeOHΔΔG,λmax, нм; fккал/моль0.0447; 0.2960.0458; 0.2420.0458; 0.2403.4611; 0.2003.7597; 0.1883.7597; 0.18610.4751; 0.06110.8715; 0.06010.7715; 0.06086Посколькуотносительныетермодинамическиедифенил-2H-пирроло[3,4-c]циннолина43bистабильности2-метил-1,3-5-метил-1,3-дифенил-5H-пирроло[3,4-c]циннолина 43a практически равны (Таблица 18), протекание алкилированиясоединения 36a исключительно по циннолиновому атому азота N5 обусловлено, повидимому, кинетическими факторами.Таблица 18.
Относительные свободные энергии Гиббса таутомеров 43, 298K, (DFTB3LYP/6-31+g(d,p) с использованием сольватационной модели поляризуемогоконтинуума (PCM) для соответствующего растворителя).РастворительСоединениеPhMeΔΔG, ккал/моль0.0MeOHΔΔG,ккал/моль0.0-0.20.37.48.143b (2H-таутомер)43a, (5H-таутомер)43c, (4H-таутомер)Расчет переходных состояний реакции MeBr с анионом, получающимся придепротонировании пирролоциннолина 36а, показал, что свободные энергии Гиббсапереходных состояний реакций по атомам азота N2, N4 и N5 составляют, 33.3, 34.6, 31.1,ккал/моль соответственно, (DFT B3LYP/6-31+g(d,p){CNH}/LANL2DZ{Br}, 298K, PCMдля MeOH), что и обеспечивает доминирующее протекание алкилирования по N5.Наблюдаемое увеличение энергий переходных состояний при атаке MeBr по атомам N2и N4 связано с препятствиями подходу алкилирующего агента, создаваемыми Phгруппами в случае N2 и 3-Ph-группой в случае N4.Теоретическоепредсказаниеселективностиалкилированиясоответствуетэкспериментальному: метилирование циннолина 36a при действии MeI/MeONa в MeOHпривело к выделению соединения 43a c выходом 57%.87Замена 1-Ph-группы на метоксикарбонильную при переходе от соединения 36a ксоединениям 41 потенциально может изменить селективность алкилирования.
Однакорасчет переходных состояний реакции MeBr с анионом, получающимся придепротонировании пирролоциннолина 41c, показал, что свободные энергии Гиббсапереходных состояний реакций по атомам азота N2, N4 и N5 составляют, 34.4, 34.9, 30.6ккал/моль соответственно, (DFT B3LYP/6-31+g(d,p){CNH}/LANL2DZ{Br}, 298K, PCMдля MeOH), что должно обеспечить доминирующее протекание алкилирования по N5.Метилирование пирролоциннолина 41c при действии MeI/MeONa в MeOH всоответствии с теоретическим предсказанием привело к выделению соединения 44(64%).Структура продуктов алкилирования была доказана с помощью спектроскопии2D-NOESY. Так, в 2D-NOESY спектре соединения 44a наблюдается кросс-пик междусигналом,соответствующимметильнойгруппеуазотав5положениипирролоциннолина, и ароматическим протоном в 6 положении (рис. 11).Вследствие того, что алкилирование соединения 41с осуществляется не поположению 2, а по положению 5 пирролоциннолиновой системы, происходитсущественное изменение электронной структуры.
Это находит свое отражение, как вразличии структуры, так и энергий ВЗМО и НСМО соединений 41с и 44a. Закреплениетаутомера соединения 41с – соединения 44b в виде метилпроизводного 44a приводит кповышению энергии ВЗМО и понижению энергии НСМО, при этом последнееизменение больше первого.
В результате алкилирование должно приводить к большомубатохромному сдвигу длинноволновой полосы в спектре поглощения, что инаблюдается в эксперименте (524 нм в 44а по сравнению с 436 нм с 41с) (Рис. 12). Приэтом, как показывает сравнение энергий ФМО для соединений 44a,b такое изменение неявляется эффектом метильной группы (рис. 13).88Рис. 11.
2D-NOESY спектр циннолина 44а.89Рис. 12. Спектры поглощения циннолинов 41с и 44а в EtOH.Рис. 13. Вид и энергии ВЗМО и НСМО (эВ) соединений 41с, 44a и 44b согласно расчётуDFT B3LYP/6-31+g(d,p)41сВЗМО (-5,9530)44aВЗМО (-5,6907)44b (R = H)ВЗМО (-5,7307)НСМО (-2,3157)НСМО (-2,7812)НСМО (-2,8251)904. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬМатериалы и оборудованиеТемпературы плавления веществ определяли на приборе “Stuart® SMP30”. ИКспектры соединений в таблетках KBr записаны на приборе “BrukerTensor 27”.
СпектрыЯМР зарегистрированы на приборах “BrukerDPX 300”, рабочая частота 300 МГц (1H),75МГц (13С) и “BrukerAVANCEIII 400”, рабочая частота 400 МГц (1H), 100МГц (13С).Нормировку сигналов в спектрах проводили по сигналу растворителя CHCl3 7.26 (1Н),CDCl3 77.00 (13С), DMSO-d5 2.50 (1H) и DMSO-d6 39.51 (13C). Спектры ЯМР 1Hприведены в виде δ, м.д. (мультиплетность, КССВ, xH), где х – количество протонов суказанным химическим сдвигом; спектры ЯМР 13С приведены в виде δ, м.д. (СНх), где х– степень замещения углерода по данным спектроскопии DEPT . Масс-спектрывысокого разрешения с ионизацией методом электроспрея (ЭСИ) зарегистрированы наприборе “Bruker maXis HRMS‐ESI‐QTOF” в режиме регистрации положительных ионов(растворитель – метанол, ионизирующая добавка – муравьиная кислота, напряжение накапилляре – 4500В).Рентгеноструктурный анализ выполнен на монокристальном дифрактометреAgilentTechnologies“Supernova”инамонокристальномдифрактометреAgilentTechnologies “Xcalibur”.Для разделения реакционных смесей методом колоночной хроматографиииспользовали силикагель Merck 60.
Контроль за ходом реакций и чистотой полученныхсоединений осуществляли методом ТСХ на пластинах MerckUV 254 SiO2 60.Подготовка растворителей для проведения реакций заключалась в следующем:метанол: продажный препарат, кипятили над CaО и перегоняли; этанол: продажныйпрепаратперегонялисдефлегматором;дихлорметан,метилацетат,ацетон:продажный препарат сушили над CaCl2 и перегоняли с дефлегматором; бензол,диэтиловый эфир, толуол: продажный препарат, перегоняли над Na; ацетонитрил:продажный препарат сушили над P2O5 и перегоняли с дефлегматором над прокалённымK2CO3.914.1.
Синтез исходных соединенийОписаны синтезы и характеристики лишь впервые полученных веществ.4.1.1. Синтеза имидазолиевых и пиридиниевых солей 3 и 4Методика 1. К раствору α-бромацетофенона (1.00 ммоль) в ацетоне (5 мл) добавилиизбыток соответствующего имидазола или пиридина (1.00-3.00 ммоль, 1-3 экв.). Смеськипятили в течение 15-20 мин., охладили, выпавшие кристаллы отфильтровали,промыли ацетоном и сушили.1243-(2-Оксо-2-фенилэтил)-1-фенил-1Н-имидазол-3-ий бромид (3e).Соль 3e (800 мг, 56%) получена из 2-бром-1-фенилэтан-1-она (832мг, 4.18 ммоль) и 1-фенил-1H-имидазола (607 мг, 4.18 ммоль)после выпаривания растворителя и кристаллизации вещества изхлористого метилена.Бесцветные кристаллы, т.пл.
190-191 °C (СH2Cl2).Спектр 1H ЯМР, 400 МГц, DMSO-d6, δ, м.д.: 6.21-6.22 (м, 2Н), 7.61-7.72 (м, 5Н), 7.777.81 (м, 1Н), 7.84-7.86 (м, 2Н), 8.03 (с, 1Н), 8.10-8.12 (м, 2Н), 8.44 (с, 1Н), 9.92-9.94 (м,1Н).Спектр 13С ЯМР, 100 МГц, DMSO-d6, δ, м.д.: 55.7 (СН2), 120.9 (СН), 121.9 (СН), 124.9(СН), 128.2 (СН), 129.1 (СН), 129.9 (СН), 130.3 (СН), 133.6 (С), 134.6 (СН), 134.6 (С),136.5 (СН), 190.9 (С).ESI/HRMS (m/z): 263.1184 вычисл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
