1Н ЯМР СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПИРИДО[1,2-A]БЕНЗИМИДАЗОЛА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ
Аннотация
Проведено систематическое исследование протонных ЯМР спектров пиридо[1,2-a]бензимидазола и 65 его моно-, ди- и полизамещенных производных, имеющих заместители в пиридиновом и/или в бензольном фрагменте. Выбор данных структур обусловлен большой практической значимостью, а также сложностью интерпретации их 1Н ЯМР спектров. В результате исследований установлен ряд общих закономерностей расположения (характеристические диапазоны) на шкале химических сдвигов сигналов атомов водорода, связанных с ядром изученных гетероциклов. В 1Н ЯМР спектре пиридо[1,2-a]бензимидазола и большинства его производных в самом слабом поле обнаруживался сигнал H1 пиридинового цикла, связанный с углеродным атомом, который испытывал сильное электроноакцепторное влияние узлового эндоциклического атома азота. Сигнал другого гетароматического протона Н2 обычно фиксировался в самой сильнопольной области спектра. Из ароматических протонов наименьший химический сдвиг имел сигнал Н8. Как показал анализ 1D 1H NOE спектров ряда полученных в условиях реакции SEAr пиридо[1,2-a]бензимидазолов, это положение гетероцикла являлось реакционным центром для введения электрофильной частицы. Сигнал Н9 среди других ароматических протонов фиксировался в более слабом поле. Установлено влияние электронной природы заместителя и его положения в конденсированном гетероцикле на распределение электронной плотности в молекуле. Сделан вывод об отличии передачи электронных эффектов заместителей в пиридо[1,2-a]бензимидазолах от бензоидных систем. Проведено отнесение ряда спорных сигналов протонов с помощью 1Н-1Н NOESY и 1H-15N HMBC спектроскопии. Выполненные исследования позволят использовать данные 1Н ЯМР спектроскопии для установления потенциальных реакционных центров в пиридо[1,2-a]бензимидазолах и других аналогичных конденсированных производных пиридина с узловым атомом азота.
Для цитирования:
Бегунов Р.С., Фахрутдинов А.Н., Соколов А.А., Савина Л.И., Башков Н.Е. 1Н ЯМР спектральные характеристики пиридо[1,2-a]бензимидазола и его производных. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. Вып. 5. С. 43-53. DOI: 10.6060/ivkkt.20246705.6971.
Литература
Koshelev V.N., Ilkov K.V., Primerova O.V., Gladkikh A.A. Synthesis, conformational analysis and antioxidant activity of semicarbazones with phenol fragments. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 9. P. 71-76. DOI: 10.6060/ivkkt. 20236609.6906.
Silva R. A., Pereira T.C.S., Souza A. R., Ribeiro P.R. 1H NMR-based metabolite profiling for biomarker identification. Clinica Chimica Acta. 2020. V. 502. P. 269-279. DOI: 10.1016/j.cca.2019.11.015.
Takis P.G., Ghini V., Tenori L., Turano P., Luchinat C. Uniqueness of the NMR approach to metabolomics. TrAC Trends Analyt. Chem. 2019. V. 120. P. 115300. DOI: 10.1016/ j.trac.2018.10.036.
Kashihara M., Gordon C.P., Copéret C. Reactivity of Substituted Benzenes toward Oxidative Addition Relates to NMR Chemical Shift of the Ipso-Carbon. Org. Lett. 2020. V. 22. P. 8910–8915. DOI: 10.1021/acs.orglett.0c03300.
Fizer M., Slivka M., Korol N., Fizer O. Identifying and explaining the regioselectivity of alkylation of 1,2,4-triazole-3-thiones using NMR, GIAO and DFT methods. J. Mol. Struct. 2021. V. 1223. P. 128973-128984. DOI: 10.1016/j.molstruc.2020.128973.
Vilková M., Maľučká L.U., Imrich J. Prediction by 13C NMR of regioselectivity in 1,3‐dipolar cycloadditions of acri-din‐9‐yl dipolarophiles. Magn. Reson. Chem. 2016. V. 54. P. 8–16. DOI: 10.1002/mrc.4307.
Kruszyk M., Jessing M., Kristensen J.L., Jørgensen M. Computational Methods to Predict the Regioselectivity of Electrophilic Aromatic Substitution Reactions of Heteroaro-matic Systems. J. Org. Chem. 2016. V. 81. P. 5128−5134. DOI: 10.1021/acs.joc.6b00584.
Gordon C.P., Raynaud C., Andersen R.A., Copéret C., Eisenstein O. Carbon-13 NMR Chemical Shift: A Descriptor for Electronic Structure and Reactivity of Organometallic Compounds. Acc. Chem. Res. 2019. V. 52. P. 2278–2289. DOI: 10.1021/acs.accounts.9b00225.
Darwish S.A.Z., Elbayaa R.Y., Ashour H.M.A., Khalil M.A., Badawey E.A.M. Potential Anticancer Agents: De-sign, Synthesis of New Pyrido[1,2-a]benzimidazoles and Related Derivatives Linked to Alkylating Fragments. Med. Chem. 2018. V. 8. P. 86-95. DOI: 10.4172/2161-0444. 1000498.
Teng Q.-H., Peng X.-J., Mo Z.-Y., Xu Y.-L., Tang H.-T., Wang H.-S., Sun H.-B., Pan Y.-M. Transition-Metal-Free C-N and C-C Formation: Synthesis of Ben-zo[4,5]imidazo[1,2-a]pyridines and 2-Pyridones From Ynones. Green Chem. 2018. V. 20. P. 2007-2012. DOI: 10.1039/C8GC00069G.
Okombo J., Brunschwig C., Singh K., Dziwornu G.A., Barnard L., Njoroge M., Wittlin S., Chibale K. Antimalar-ial Pyrido[1,2-a]benzimidazole Derivatives with Mannich Base Side Chains: Synthesis, Pharmacological Evaluation and Reactive Metabolite Trapping Studies. ACS Infect. Dis. 2019. V. 5. P. 372–384. DOI: 10.1021/acsinfecdis.8b00279.
Korkor C.M., Garnie L.F., Amod L., Egan T.J., Chibale K. Intrinsic Fluorescence Properties of Antimalarial Pyri-do[1,2-a]benzimidazoles Facilitate Subcellular Accumulation and Mechanistic Studies in the Human Malaria Parasite Plasmodium falciparum. Org. Biomol. Chem. 2020. V. 18. P. 8668-8676. DOI: 10.1039/D0OB01730B.
Leshabane M., Dziwornu G.A., Coertzen D., Reader J., Moyo P., van der Watt M., Chisanga K., Nsanzubuhoro C., Ferger R., Erlank E., Venter N., Koekemoer L., Chi-bale K., Birkholtz L.-M. Benzimidazole Derivatives Are Po-tent against Multiple Life Cycle Stages of Plasmodium falciparum Malaria Parasites. ACS Infect. Dis. 2021. V. 7. P. 1945-1955. DOI: 10.1021/acsinfecdis.0c00910.
Mayoka G., Keiser J., Häberli C., Chibale K. Structure–Activity Relationship and in Vitro Absorption, Distribution, Metabolism, Excretion, and Toxicity (ADMET) Studies of N-aryl 3-Trifluoromethyl Pyrido[1,2-a]benzimidazoles That Are Efficacious in a Mouse Model of Schistosomiasis. ACS Infect. Dis. 2019. V. 5. P. 418–429. DOI: 10.1021/acsinfecdis. 8b00313.
Probst A., Chisanga K., Dziwornu G.A., Haeberli C., Keiser J., Chibale K. Expanding the activity profile of pyri-do[1,2-a]benzimidazoles: Synthesis and evaluation of novel N1-1-phenylethanamine derivatives against Schistosoma man-soni. ACS Infect. Dis. 2021. V. 7. P. 1032–1043. DOI: 10.1021/acsinfecdis.0c00278.
Begunov R.S., Zaitseva Yu.V., Sokolov A.A., Egorov D.O., Filimonov S.I. Synthesis and antibacterial activity of 1,2,3,4-tetrahydro- and pyrido[1,2-a]benzimidazoles. Pharm. Chem. J. 2022. V.56. P. 22-28. DOI: 10.1007/s11094-022-02596-0.
Sagirli A. A new approach for the synthesis of fluorescent pyrido[1,2-a]benzimidazoles. Synthetic Commun. 2020. V. 50. P. 3298-3307. DOI: 10.1080/00397911.2020.1800742.
Anderson J.C., Chang C.-H., Jathoul A.P., Syed A.J. Synthesis and bioluminescence of electronically modified and rotationally restricted colour-shifting infraluciferin analogues. Tetrahedron. 2019. V. 75. P. 347-356. DOI: 10.1016/ j.tet.2018.11.061.
Rachinskaya O.A., Popov K.V., Ryzvanovich G.A., Bol’sheva N.L., Begunov R.S., Yurkevich O.Yu., Zelenin A.V., Muravenko O.V. Increasing the Resolution of Chromosome Analysis Using Pyrido[1,2-a]benzimidazoles. Russ. J. Genetics. 2012. V. 48. P. 1055–1062. DOI: 10.1134/ S1022795412100080.
Song G., Liu A., Jiang H., Ji R., Dong J., Ge Y. A FRET-based ratiometric fluorescent probe for detection of intrinsically generated SO2 derivatives in Mitochondria. Analyt. Chim. Acta. 2019. V. 1053. P. 148-154. DOI: 10.1016/j.aca. 2018.11.052.
Yang Kai, Luo Shi-He, Chen Si-Hong, Cao Xi-Ying, Zhou Yong-Jun, Lin Yan-Lan, Huo Yan-Ping, Wang Zhao-Yang. Simple inorganic base promoted C–N and C–C formation: synthesis of benzo[4,5]imidazo[1,2-a]pyridines as functional AIEgens used for detecting picric acid. Org. Biomol. Chem. 2021. V. 19. P. 8133-8139. DOI: 10.1039/ D1OB01424B.
Leng J., Xin J., Zhou H., Li K., Hu W., Zhang Y. Theoretical insights into sensing performances of rhodamine-contained two-photon fluorescent probes for mercury ion. Int. J. Quantum Chem. 2021. V. 121. e26435. DOI: 10.1002/ qua.26435.
Begunov R.S., Sokolov A.A., Belova V.O., Fakhrutdinov A.N., Shashkov A.S., Fedyanin I.V. Reaction of substituted pyrido[1,2-a]benzimidazoles with electrophilic agents. Tetrahedron Lett. 2015. V. 56. P. 5701–5704. DOI: 10.1016/j.tetlet. 2015.08.014.
Begunov R.S., Sokolov A.A., Filimonov S.I. Synthesis of Quinone Derivatives of Benzannelated Heterocycles with Bridgehead Nitrogen. Russ. J. Org. Chem. 2020. V. 56. P. 1383–1391. DOI: 10.1134/S1070428020080084.
Aggarwal R., Singh G., Sanz D., Claramunt R.M., Torralba M.C., Torres M.R. NBS mediated one-pot regi-oselective synthesis of 2,3-disubstituted imidazo[1,2-a]pyridines and their unambiguous characterization through 2D NMR and X-ray crystallography. Tetrahedron. 2016. V. 72. P. 3832-3838. DOI: 10.1016/j.tet.2016.04.072.
Popa M.M., Georgescu E., Caira M.R., Georgescu F., Draghici C., Stan R., Deleanu C., Dumitrascu F. Indoliz-ines and pyrrolo[1,2-c]pyrimidines decorated with a pyrimi-dine and a pyridine unit respectively. Beilstein J. Org. Chem. 2015. V. 11. P. 1079–1088. DOI: 10.3762/bjoc.11.121.
Beeby J., Sternhell S., Hoffman-Ostenhof T., Pretsch E., Simon W. Estimation of the chemical shifts of aromatic pro-tons using additive increments. Analyt. Chem. 1973. V. 45. N 8. P. 1571–1573. DOI: 10.1021/ac60330a048.
