НОВЫЙ ДИНИТРИЛ: СИНТЕЗ, СТРУКТУРА И СПЕКТРЫ
Аннотация
Катализируемое переходными металлами цианирование по методу Розенмунда-фон Брауна является традиционным способом синтеза замещенных фталонитрилов. Однако невысокие выходы, жесткие условия реакции и ограниченный доступ к галогенсодержащим соединениям делают этот метод ненадежным во многих случаях. В этой работе была проведена направленная C-H функционализация 5,6-бис(4-бромфенил)пиразин-2,3-дикарбонитрила(4) с бензотиазолом с получением соответствующего 5,6-бис(4-(бензо[d]тиазол-2-ил)фенил)пиразин-2,3-дикарбонитрила(5). Синтез начинается с 4-броманилина, который был подвергнут взаимодействию с формальдоксимом в условиях реакции Меервейна с получением оксима 4-бромбензальдегида. Последующий гидролиз оксима приводит к образованию 4-бромбензальдегида. Для получения 1,2-бис(4-бромфенил)-2-гидроксиэтанона использовали конденсацию бензальдегида, используя NaCN в качестве катализатора. Полученный затем осадок окисляли CuSO4 с получением 1,2-бис(4-бромфенил)этан-1,2-диона. Конденсация диаминомалеодинитрила с полученным 1,2-бис(4-бромфенил)этан-1,2-дионом в ледяной уксусной кислоте привела к образованию 5,6-бис(4-бромфенил)пиразин-2,3-дикарбонитрила с выходом 83%. Реакция С-H функционализации проводилась с использованием Pd/Cu-каталитической системы в кипящем толуоле в течение 6 ч в присутствии поташа в качестве основания и PPh3 в качестве лиганда для получения 5,6-бис(4-(бензо[d]тиазол-2-ил)фенил)пиразин-2,3-дикарбонитрила с выходом 73%. Структура полученного соединения была установлена с помощью электронной спектроскопии, масс-спектрометрии (MALDI-TOF), 1Н и 13С ЯМР-спектроскопии. Согласно расчетам B3LYP/cc-pVTZ выяснено, что соединение 5 характеризуется точечной группой симметрии C2. Проведено описание колебаний соединения 5 на основе анализа распределения потенциальной энергии (РПЭ) форм нормальных колебаний по естественным колебательным координатам. Отмечено, что РПЭ нормальных колебаний по внутренним координатам имеет сложный характер, а ИК-спектры, экспериментальные и смоделированные на основе результатов квантово-химических расчетов, удовлетворительно согласуются друг с другом.
Для цитирования:
Шагалов Е.В., Погонин А.Е., Киселев А.Н., Сырбу С.А., Майзлиш В.Е. Новый динитрил: синтез, структура и спектры. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2023. Т. 66. Вып. 8. С. 22-32. DOI: 10.6060/ivkkt.20236608.6809.
Литература
Fleming F.F. // Nat. Prod. Rep. 1997. V. 16. N 5. P. 597–606. DOI: 10.1039/A804370A.
Wang X., Wang Y., Li X., Yu Z., Song C., Du Y. // RSC Med. Chem. 2021. V. 12. N 10. P. 1650-1671. DOI: 10.1039/D1MD00131K.
Fleming F.F., Yao L., Ravikumar P.C., Funk L., Shook B.C. // J. Med. Chem. 2010. V. 53. N 22. P. 7902–7917. DOI: 10.1021/jm100762r.
Kostrova E.A., Malyasova A.S. // Ros. Khim. Zhurn. 2022. V. 66. N 4. P. 77–81. (in Russian). DOI: 10.6060/rcj.2022664.11.
Sruthi P.R., Anas S. // J. Polym. Sci. 2020. V. 58. N 8. P. 1039–1061. DOI: 10.1002/pol.20190190.
Jung D.C., Hong J.-D. // Bull. Korean Chem. Soc. 2011. V. 32. N 6. P. 2083–2086. DOI: 10.5012/BKCS.2011.32.6.2083.
Mikhalenko S.A., Lukyanets E.A. // Zhurn. Obshch. Khim. 1969. V. 39. P. 2129–2136 (in Russian).
Mikhalenko S.A., Lukyanets E.A. // Russ. J. Org. Chem. 1970. V. 6. P. 371–373.
Mikhalenko S.A., Gladyr S.A., Lukyanets E.A. // Zhurn. Org. Khim. 1972. V. 8. P. 371–373 (in Russian).
Krivenko A.P., Vasilkova N.O., Nikulin A.V., Sorokin V.V. // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 9. P. 13–19. DOI: 10.6060/ivkkt.20226509.6526.
Shishkina O.V., Maizlish V.E., Shaposhnikov G.P., Lyubimtsev A.V., Smirnov R.P., Baran’ski A. // Russ. J. Gen. Chem. 1997. V. 67. N 5. P. 789 – 792.
Guo Y., Song S., Zheng Y., Li R., Peng T. // Dalton Trans. 2016. V. 45. N 36. P. 14071–14079. DOI: 10.1039/C6DT01248E.
Znoyko S.A., Maizlish V.E., Shaposhnikov G.P., Zubkova O.N., Savinova A.I. // Macroheterocycles. 2014. V. 7. N 4. P. 425–428. DOI: 10.6060/mhc140480z.
Fedotova A.I., Zavyalova O.A., Maizlish V.E., Shaposhnikov G.P., Filimonov S.N., Abramov I.G. // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2009. V. 52. N 7. P. 9–13.
Shishkina O.V., Maizlish V.E., Shaposhnikov G.P. // Russ. J. Gen. Chem. 2001. V. 71. N 2. P. 243–245. DOI: 10.1023/A:1012351405780.
Maizlish V.E., Abramov I.G., Shalin A.V., Rodionov A.V., Borisov A.V., Kuzmina E.L., Aleksandriysky V.V., Petrov О.А., Shaposhnikov G.P. // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2013. V. 56. N 2. P. 11–17.
Znoiko S.A., Savinova A.I., Maizlish V.E., Berezina G.R., Shaposhnikov G.P., Abramov I.G. // Russ. Chem. J. 2017. V. 61. P. 97–108.
Barker C.A., Zeng X., Bettington S., Batsanov A.S., Bryce M.R., Beeby A. // Chemistry – A Eur. J. 2007. V. 13. N 23. P. 6710–6717. DOI: 10.1002/chem.200700054.
Szczolko W., Wzgarda A., Koczorowski T., Wicher B., Sobotta L., Gdaniec Z., Gdaniec M., Mielcarek J., Tykarska E., Goslinski T. // Polyhedron. 2015. V. 102. P. 462–468. DOI: 10.1016/j.poly.2015.09.068.
Kustova T.V., Apenkina M.A., Znoyko S.A., Stepanova D.S. // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 8. P. 62–69. DOI: 10.6060/ivkkt.20226508.6695.
Kiselev A.N., Syrbu S.A., Lebedeva N.Sh., Gubarev Yur.A. // Inorganics. 2022. V. 10. N 5. P. 63. DOI: 10.3390/inorganics10050063.
Frisch M.J.E.A., Trucks G.W., Schlegel H.B., Scuseria G.E., Montgomery J.A. Jr., Vreven T., Kudin K.N., Burant J.C., Millam J.M., Iyengar S.S., Tomasi J., Barone V., Mennucci B., Cossi M., Scalmani G., Rega N., Petersson G.A., Nakatsuji H., Hada M., Ehara M., Toyota K., Fukuda R., Hasegawa J., Ishida M., Nakajima T., Honda Y., Kitao O., Nakai H., Klene M., Li X., Knox J. E., Hratchian H.P., Cross J. B., Adamo C., Jaramillo J., Gomperts R., Stratmann R. E., Yazyev O., Austin A. J., Cammi R., Pomelli C., Ochterski J.W., Ayala P.Y., Morokuma K., Voth G. A., Salvador P., Dannenberg J.J., Zakrzewski V.G., Dapprich S., Daniels A.D., Strain M.C., Farkas O., Malick D.K., Rabuck A.D., Raghavachari K., Foresman J.B., Ortiz J.V., Cui Q., Baboul A.G., Clifford S., Cioslowski J., Stefanov B.B., Liu G., Liashenko A., Piskorz P., Komaromi I., Martin R.L., Fox D.J., Keith T., Al-Laham M.A., Peng C.Y., Nanayakkara A., Challacombe M., Gill P.M.W., Johnson B., Chen W., Wong M.W., Gonzalez C., Pople J.A. Gaussian 09, Revision D.02. Gaussian, Inc., Wallingford CT. 2009. V. 66. P. 219.
Dunning T.H. // J. Chem. Phys. 1989. V. 90. N 2. P. 1007–1023, 1989. DOI: 10.1063/1.456153.
Vishnevskiy Y.V., Zhabanov Y.A. // J. Phys: Conf. Ser. 2015. V. 633. N 1. P. 012076-012081. DOI: 10.1088/1742-6596/633/1/012076.
Frisch M.J.E.A., Trucks G.W., Schlegel H.B., Scuseria G.E., Robb M.A., Cheeseman J.R., Fox A.D. Gaussian 03. Revision B.03. Gaussian Inc. Pittsburgh PA, 2003.
Zhurko G.A. Chemcraft - graphical software for visualization of quantum chemistry computations. https://www.chemcraftprog.com.
Beech W.F. // J. Chem. Soc. 1954. P. 1297-1302. DOI: 10.1039/JR9540001297.
Yan X.M., Mao X.R., Huang Z.Z. // Heterocycles. 2011. V. 83. N 6. P. 1371–1376. DOI: 10.3987/COM-11-12176.
Huang J., Chan J., Chen Y., Borths C.J., Baucom K.D., Larsen R.D., Faul M.M. // J. Am. Chem. Soc. 2010. V. 132. N 11. P. 3674–3675. DOI: 10.1021/ja100354j.
Pogonin A.E., Postnikova D.A., Shagurin A.Y., Belov D.V., Usoltsev S.D., Marfin Yu.S. // Macroheterocycles. 2021. V. 14. N 3. P. 240–248. DOI: 10.6060/mhc213973p.
“Precomputed vibrational scaling factors,” NIST Comput. Chem. Comp. Benchmark Database. 2021. https:// cccbdb.nist.gov/vibscalejust.asp (accessed Sep. 21, 2021).
Russell D., Johnson I. NIST Computational Chemistry Comparison and Benchmark Database. NIST Standard Reference Database Number 101, 2020. http://cccbdb.nist.gov/.
