СИНТЕЗ 1-ВИНИЛ-3(5)-МЕТИЛ-4-НИТРОПИРАЗОЛА И ИЗУЧЕНИЕ ЭФФЕКТА МЕТИЛЬНЫХ ЗАМЕСТИТЕЛЕЙ ПИРАЗОЛЬНОГО КОЛЬЦА ПРИ РАДИКАЛЬНОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ
Аннотация
Целью данной работы была разработка удобного препаративного метода прямого N-алкилирования 3(5)-метил-4-нитропиразола в условиях межфазного катализа (МФК). Необходимость разработки диктовалась еще тем, что продукты реакции одновременно являются промежуточными при синтезе важного класса соединений - винилпиразолов. При алкилировании 3(5)-метил-4-нитропиразола в стандартных условиях МФК (бензол-вода-KOH-ТЭБАХ (триэтилбехзиламмоний хлористый)) не привели к желаемому результату. По-видимому, бензол затрудняет перенос аниона нитропиразола из водной в органическую среду, в результате чего выход ожидаемого алкилированного соединения составляет лишь 50%. При алкилировании в отсутствие бензола, под воздействием гидроксида калия в воде легко протекает депротонирование и образуется соответствующая калиевая соль 3(5)-метил-4-нитропиразола, что блокирует дегидрохлорирование 1,2-дихлорэтана и приводит к селективному протеканию процесса алкилирования соответствующего нитропиразола. При эквимолярном соотношении нитропиразола и гидроксида калия выход смеси образующихся 1-(2-хлорэтил)-3- и 1-(2-хлорэтил)-5-метил-4-нитропиразолов достигает 80%. Исследовано также дегидрохлорирование полученных замещенных хлорэтилпиразолов в метанольном растворе, в условиях МФК и в водном растворе N-метилморфолин-N-оксида (NМО/Н2О), в присутствии гидроксида калия. Хотя гомогенный метод дегидрохлорирования технологически несовершенен, однако он позволяет с выходом 45% получить смесь изомеров 1-винил-3- и 1-винил-5-метил-4-нитропиразола. Дегидрохлорирование в условиях МФК является альтернативой гомогенному процессу, однако не способно обеспечить высокий выход ожидаемых соединений– 20%. Установлено, что дегидрохлорирование исследуемых 1-(2̕'-хлорэтил)-3(5)-метил-4-нитропиразолов значительно успешнее протекает в системе NMO/H2O в присутствии KOH, приводя к суммарному выходу 1-винил-3- и 1-винил-5-метил-4-нитропиразолов до 60%. Изучены эффекты метильных заместителей пиразольного кольца при радикальной полимеризации. Идентифицированные мономеры в одинаковых условиях проявляют различную активность. Так, в процессе радикальной полимеризации изомер, в котором метильная группа находится в пятом положении пиразольного кольца, полимеризуется с большей скоростью, чем изомер, в котором метильная группа находится в третьем положении.
Для цитирования:
Бичахчян Л.А., Маркосян А.Дж., Шахатуни А.Г., Бадалян К.С., Аттарян О.С., Хачатрян А.Н. Синтез 1-винил-3(5)-метил-4-нитропиразола и изучение эффекта метильных заместителей пиразольного кольца при радикальной полимеризации. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. Вып. 12. С. 39-46. DOI: 10.6060/ivkkt.20246712.7065.
Литература
Peng X-M., Cai G.-X., Zhou Ch.-H. Recent developments in azole compounds as antibacterial and antifungal agents. Curr. Top. Med. Chem. 2013. V.13. N 16. P. 1963-2010. DOI: 10.2174/15680266113139990125.
Li G. Cheng Y., Han Ch., Song Ch., Huang N., Du Y. Pyrazole-containing pharmaceuticals: target, pharmacological activity, and their SAR studies. RSC Med. Chem. 2022. V. 13. P. 1300-1321. DOI: 10.1039/D2MD00206J.
Lusardi M., Spallarossa A., Brullo Ch. Aminopyrazoles in medicinal chemistry: A review. Int. J. Mol. Sci. 2023. V. 24. P. 7834. DOI: 10.3390/ijms24097834.
Fu C., Pei J., Ning Y., Liu M., Shan P., Liu J., Li Y., Hu F., Zhu Y., Yang H., Zou X. Synthesis and insecticidal ac-tivities of novel pyrazole oxime ether derivatives with different substituted pyridyl rings. Pest Manag. Sci. 2013. V 70. P. 1207–1214. DOI: 10.1002/ps.3672.
Cravedi J.P., Delous G., Zalko D., Viguie′ C., Debrauwer L. Disposition of fipronil in rats. Chemosphere. 2013. V. 93. P. 2276-2283. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2013.07.083.
Kaddouri Y., Abrigach F., Ouahhoud S., Benabbes R., El Kodadi M., Alsalme A., Al-Zaqri N., Warad I., Tou-zani R. Mono-alkylated ligands based on pyrazole and triazole derivatives tested against Fusarium oxysporum f. sp. albedinis: Synthesis, characterization, DFT, and phytase binding site identification using blind docking/virtual screening for potent fophy inhibitors. Front. Chem. 2020. V. 8. P. 559262. DOI: 10.3389/fchem.2020.559262.
Tao T., Zhao X.-L., Wang Y.-Y., Qian H.-F., Huang W. 5-Hydroxy-1-phenyl-1H-pyrazole-3-carboxylic acid based heterocyclic dyes. Dyes Pigments. 2019. V. 166. P. 226-232. DOI: 10.1016/j.dyepig.2019.03.046.
Nitu S., Milea M.S., Boran S., Mosoarca G., Zamfir A.D., Popa S., Funar-Timofei S. Experimental and compu-tational study of novel pyrazole azo dyes as colored materials for light color paints. Materials. 2022. V. 15. P. 5507. DOI: 10.3390/ma15165507.
Qu Y., Babailov S.P. Azo-linked high-nitrogen energetic materials. J. Mater. Chem. A. 2018. V. 6. P. 1915-1940. DOI: 10.1039/c7ta09593g.
Balachandar K.G., Thangamani A. Novel high performance energetic materials of fluorine-containing 2,6-dinitro-4-(trifluoromethyl)phenol derivatives with substituted azoles. J. Fluor. Chem. 2021. V. 247. P. 109801. DOI: 10.1016/j.jfluchem.2021.109801.
Srinivas V., Kommu N., Balaraju M., Sahoo A.K. Synthesis and energetic properties of polynitro aryl-azole derivatives. J. Phys.: Conf. Ser. 2021. 1721. P. 012007. DOI: 10.1088/1742-6596/1721/1/012007.
Gong T.-J., Xu M.-Y., Yu S.-H., Yu C.-G., Su W., Lu X., Xiao B., Fu Y. Rhodium (III)-Catalyzed Directed C–H Coupling with Methyl Trifluoroacrylate: Diverse Synthesis of Fluoroalkenes and Heterocycles. Org. Lett. 2018. V. 20. P. 570. DOI: 10.1021/acs.orglett.7b03677.
Sun J.-K., Kochovski Z., Zhang W.-Y., Kirmse H., Lu Y., Antonietti M., Yuan J. General Synthetic Route toward Highly Dispersed Metal Clusters Enabled by Poly(ionic liq-uid)s. J. Am. Chem. Soc. 2017. V. 139. P. 8971. DOI: 10.1021/jacs.7b03357.
Azpiroz R., Rubio-Perez L., Di Giuseppe A., Passarelli V., Lahoz F.J., Castarlenas R., Perez-Torrente J.J. Oro L.A. Rhodium(I)-N-Heterocyclic Carbene Catalyst for Selective Coupling of N-Vinylpyrazoles with Alkynes via C–H Activation. ACS Catal. 2014. V. 4. N 12. P. 4244–4253. DOI: 10.1021/cs501366q.
Hu B., DiMagno S.G. Reactivities of vinyl azides and their recent applications in nitrogen heterocycle synthesis. Org. Biomol. Chem. 2015. V. 13. P. 3844-3855. DOI: 10.1039/C5OB00099H.
Iddon B., Tonder J.E., Hosseini M., Begtrup M. The N-vinyl group as a protection group of the preparation of 3(5)-substituted pyrazoles via bromine–lithium exchange. Tetra-hedron. 2007. V. 63. P. 56-61. DOI: 10.1016/j.tet.2006.10.009.
Grygorenko O.O., Nosik P.S. Recent advances in (hetero)cyclizations of N-vinylazoles (microreview). Chem. Heterocycl. Comp. 2019. V. 55. N 3. P. 196-198. DOI: 10.1007/s10593-019-02440-6.
Asratyan A.G., Aleksanyan A.G., Attaryan H.S., Danagulyan G.G. Aqueous solution of N-methylmorpholine-N-oxide as a new medium for the alkylation of heterocyclic compounds. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 1. P. 6-22 (in Rus-sian). DOI: 10.6060/ivkkt.20226501.6485.
Reppe W. Vinylierung. Justus Liebigs Ann. Chem. 1956. V. 601. P. 132-134. DOI: 10.1002/jlac.19566010106.
Semina E., Tuzina P., Bienewald F., Hashmi A.S.K., Schaub T. Ruthenium-catalyzed synthesis of vinylamides at low acetylene pressure. Chem. Commun. 2020. V. 56. P. 5977−5980. DOI: 10.1039/D0CC01533D.
Rodygin K.S., Bogachenkov A.S., Ananikov V.P. Vinyla-tion of a secondary amine core with calcium carbide for effi-cient postmodification and access to polymeric materials. Molecules. 2018. V. 23. P. 648. DOI: 10.3390/molecules23030648.
Aleksanyan A.G., Hakobyan R.M., Aghekyan M.A., Kharatyan L.A., Attaryan H.S. The vinilation of NH-pyrazole with vinil acetate in the present of mercure (II) acetate on the chitosan based polymer carrier. POLYCHAR-28, World Forum on Advanced Materials, Yerevan, 2022, 4-7 July. Abstract-Book. Yerevan. 2022. 50-50.
Zakaryan G.B., Hayotsyan S.S., Attaryan H.S., Hasratyan G.V. Dehydrochlorination of 1-(2-chloroethyl)azoles in aqueous solution of N-methylmorpholine N-oxide. Russ. J. Gen. Chem. [Journal obshch. Khim.]. 2016. V. 86. P. 414-416. DOI: 10.1134/S1070363216020377. (in Russian).
Aleksanyan A.G., Aghekyan M.A., Hakobyan R.M., Shahkhatuni A.G., Shahkhatuni A.A., Attaryan H.S. Mercury(II) acetate on a chitosan substrate as a catalyst for azoles transvinylation reactions. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2024. V. 67. N 3. P.119-126. DOI: 10.6060/ivkkt.20246703.6942.
Kobelevskaya V.А., Larina L.I., Popov A.V. A regioselective synthesis of 5-chloro-1-vinyl- and 3-alkenyl-5-chloro-1H-pyrazoles. Chem. Heterocycl. Comp. 2022. V. 58. P. 588–597. DOI: 10.1007/s10593-022-03139-x.
Strelova M.S., Danilovtseva E.N., Annenkov V.V. Co-polymers of methyl acrylate and vinylazoles: Synthesis, thermolabile properties, and grafting of polyamine chains. Polym. Sci. Ser. B. 2021. V. 63. P. 41–51. DOI: 10.1134/S1560090421010061.
Son J., Hong Y., Han G., Nguyen T.S., Yavuz C.T., Han J.I. Gold recovery using porphyrin-based polymer from electronic wastes: Gold desorption and adsorbent regeneration. Sci. Total Environ. 2020. V. 704. P. 135405. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.135405.
Makarov K.A., Vorobyov L.N., Nikolaev A.N., Syuda E. Study of the copolymerization process by gas-liquid chromatography. Vysokomolek. Soed. B. 1968. V. 10. P. 757-759 (in Russian).
Kizhnyaev V.N., Golobokova T.V., Pokatilov F.A., Vereshchagin L.I., Estrin Y.I. Synthesis of energetic triazole- and tetrazole-containing oligomers and polymers. Chem. Heterocycl. Comp. 2017. V. 53. N 6/7. P. 682-692. DOI: 10.1007/s10593-017-2109-6.
Kizhnyaev V.N., Ratovsky G.V., Bazhenov D.N., Pokatilov F.A. Comparative assessment of the reactivity of vinyla-zoles in radical polymerization. Vysokomolek. Soed. A. 2005. V. 47. N 10. P. 1802-1811 (in Russian).
