Синтез и исследование структуры 2-бром-6-(4-бромфенил)имидазо[2,1-b][1,3,4]тиадаизолa и ее тиоцианипроизводных

Исследовано реакции электрофильного и нуклеофильного замещения 2-бром-6-(4-бромфенил)имидазо[2,1-b][1,3,4]тиадиазола с роданидом калия в присутствии молекулярного брома и прямой тицианирования исследуемого гетероцикла роданидом калией. Показано, что введенные заместители вступают в С(5)-Н и С(2)-Br положение имидазотиадиазольной фрагменте исследуемого гетероцикла. Строения впервые полученного соединения установлено методом ИК-, ЯМР 1Н и 13С – спектроскопии, а состав элементным анализом.

Аннотация статьи
электрофильная замещения
нуклеофильная замещения
полоса поглощения
валентная колебания
химическая сдвиг
протонная резонанс
2-бром-6-(4-бромфенил)имидазо[2,1-b][1,3,4]-тиадиазола
2-бром-5-тиоциано-6-(4-бромфенил)имидазо[2,1-b][1,3,4]-тиадиазола
2-тиоциано-6-(4-бромфенил)имидазо[2,1-b][1,3,4]-тиадиазола
Ключевые слова

Одним из удобных способов функционализации производных имидазо-[2,1-b][1,3,4]тиадиазолов, с целю повышение их биологической активности, является реакции электрофильного и нуклеофильного замещении.

Слияние с имидазольным кольцом 1,3,4-тиадиазолового ядра порождает класс гетероциклических систем, содержащих атом азота, как плацдарм (мостик) и образующих два типа конденсированного гетероцикла: имидазо[2,1-b][1,3,4]- тиадиазол (1) и имидазо[5,1-b][1,3,4]тиадиазол (2) [1].

Обе системы содержат атом азота в качестве мостика на 4-й позиции. В данной работе обсуждается только бициклический имидазо[2,1-b][1,3,4]-тиадиазол. Эти резонансные структуры указывают на более высокую делокализацию π-электронов в имидазольном кольце, в то время, как двойная связь тиадиазольного кольца почти локализована. Структура I является максимально реакционноспособной.

Имидазо[2,1-b][1,3,4]тиадиазольное кольцо ведёт себя, как псевдоароматическая система, содержащая фрагмент имидазола, как электронбогатый центр, и представляет собой бициклическую ароматическую систему. Известно, что положение 5 в имидазо[2,1-b][1,3,4]тиадиазольном бицикле является местом повышенной электронной плотности. Хлор или бром не присоединяются к двойной связи во 2-ом и 3-ем положении. С другой стороны, реакции электрофильного замещения происходят на 5-ом положении, а нуклеофильного замещения во 2-ом положении гетероцикла. Поэтому избыточная электронная плотность сосредоточивается в имидазольном фрагменте и увеличивая его 5-СН-кислотностности, а в тиадиазольном фрагменте уменьшает плотность электронов и приобретает способности тиадиазольном фрагменте к нуклеофильному замещении [2, с. 275; 2, с. 7].

Вышеуказанная структура можно подтвердить поведение 1 с молекулярным бромом, который ранее нами сообщено в работе [3, с. 817-820] и настоящей исследуемый работ, который посвящено тиоцианироавиния соединения 1 в присутствии молекулярного брома в среде уксусной кислоты, а также изучение ИК- и ЯМР 1Н и 13С спектральной характеристики соединения 2. Механизм реакция тиоцианирования 1 проведено по следующей схеме:

Схема

Реакция тиоцианирование 1, как было упомянуто выше (схема), протекает по механизме электрофильной замещении при 0-5оС с хорошим выходом 70%. Полученное соединения представляют собой белый кристаллический вещества, хорошо растворяется в этаноле, изопропанола, диоксана, ДМФА и ДМСО. Структура 2 установлено методом ИК- и ЯМР 1Н и 13С спектрометрии, а индивидуальность и ход реакции контролировано методом тонкослойной хроматографией в системе диэтиловый эфир-этанола при соотношении 3:1. Пятно обнаружено в йодной камере.

Другой подход к формированию производных имидазо[2,1-b][1,3,4]-тиадиазолов заключается во взаимодействии соединения c роданидом калия в среде изопропанола при нагревании в течение 2 ч. Данный подход позволяет получить 2-тиоциано-6-(4-бромфенил)имидазо[2,1-b][1,3,4]-тиадиазол 3, что можно использовать как ключевой соединения для синтеза серии производных имидазо-тиадиазолов.

О ИК-спектре соединения ранее мы сообщали в [3, С. 818]. В настоящей работе дополнительно изучена частотная зависимость интегральной интенсивности линий валентных колебаний СН замещенных ароматических групп. Таким образом, в зависимости от количества атомов водорода, обнаружены плоские деформационные колебания в областях 1125, 1077 и 939 см-1, и неплоских деформационных колебаний в области ниже 838 и 721 см-1. Также, для Саром.аром. в области полосы средней интенсивности 1631-1505 см-1 обнаружено обертонное валентное колебание п-бромфенила, что свидетельствует о положении заместителей в бензольном кольце [4, с. 168; 5, с. 237; 6, с. 38].

Далее, опираясь на литературные данные [7] и учитывая расположения углеродов в 2-бром-6-(4-бромфенил)имидозо[2,1-b][1,3,4]тиадиазола (1), 2-бром-5-тиоциано-6-(4-бромфенил)имидазо[2,1-b][1,3,4]-тиадиазола (2) и 2-тиоциано-6-(4-бромфенил)имидазо[2,1-b][1,3,4]-тиадиазол (3) нами изучены структуры полученных соединении методом 13С ядерного магнитного резонанса. Для начала были пронумерованы все атомы исходного соединения.

B спектре ЯМР 13C сигналы углеродов в 2-бром-6-(4-бромфенил)имидозо[2,1-b][1,3,4]-тиадиазола у С-2, С-5, С-6, С-7а и С-о-, м- и п- замещенной фенильной группы наблюдаются в области 159.74 м.д. (С-2), 109.44 м.д. (С-5), 145.05 (С-6), 146.01 (С-7a), 133.05 (С-i), 121.35 (С-p), 131.94 м.д. (С-m), 126.64 м.д. (С-o).

В ИК-спектре соединения 2 в кристаллическом состояние характерные полосы поглощении гетероцикла проявлено в области 1595 и 1531 см-1 для С=N – тиадиазольно-имидазольного фрагмента, а для С=С – имидазольного фрагмента полоса поглощении обнаружено в области 1473 см-1. Полоса поглощения в области 722 см-1 характерно для С-Br - тиадиазольного фрагмента. Полоса поглощения C-S-C – тиадиазольного фрагмента обнаружено в области 680 см-1. Характерная полоса поглощения в области 1191 см-1 относящейся к С-N-между имидазо-тиадиазольной фрагменты данного гетероцикла проявлено в слабом интенсивном поле. Для п-бромфенильного фрагмента в соединения 2 наблюдают полоса поглощения деформационных колебаний СН бензольного кольца при 737 см-1 и полоса поглощение валентной колебании δС.-Нар в области «отпечаток пальцы» при 1054 и 1095 см-1. Для тиоциановая группа полоса поглощения обнаружено в области 2065 см-1.

У соединения 3 характерные полосы поглощения гетероцикла проявлены в области 1685 и 1586 см-1 для С=N-тиадиазольно-имидазольного фрагмента, а для С=С - имидазольного фрагмента полоса поглощения обнаружена в области 1472 см-1. Полоса поглощения в области 2068 см-1 характерна для 2-SСN-тиадиазольного фрагмента. Полоса поглощения C-S-C-тиадиазольного фрагмента обнаружена в области 683 см-1. Для п-бромфенильного фрагмента в соединении 3 наблюдается полоса поглощения валентных колебаний в области 3145 см-1, полоса поглощения плоских деформационных колебаний СН бензольного кольца в области 1167-959 см-1, а полоса поглощения неплоских деформационных колебаний замещенного бензольного кольца проявлена в области ниже 900 см-1, т.е. при 934-828 см-1. Также полоса поглощения валентных колебаний δС.-Нар проявлена в области «отпечатков пальцев» 1020 и 1071 см-1.

По сравнению с исходным продуктом - 2-бром-6-(4-бромфенил)имидазо-[2,1-b][1,3,4]-тиадиазола (1), при замене водорода 5-го положения имидазольного фрагмента и брома 2-го положения на тиоциановую группу в ИК-спектре соединений 2–3 полосы поглощении валентной и деформационной колебании наблюдается в сильном интенсивном поле.

Продукт так же охарактеризован с помощью данных 1H- и 13С ЯМР- спектральных исследований, а также данными элементного анализа. B 1H ЯМР спектре соединения обнаруживаются 4 сигналы СH-протонов в виде сильно уширенных, в области δ 1H NMR (400 MHz, СDСl3) δ, 7.68 (m, 2H-o), 7.53 м. д. (s, 2H-m), что указывает на наличие п-бромфенильной группы. В 1Н ЯМР-спектре 3 сигнал протонов обнаружен при δ 7.93 (s, 1H, С(5)-Н), 7.67 (s, 2H-о), 7.52 (s, 2H-m).

В 13С ЯМР спектре соединения 2 химсдвиги атомов углерода по сравнению с соединением 1 проявлены в некоторых пиках в сильном поле. Так, сигнал атома углерода С-2-тиадиазольного фрагмента по сравнению с соединением 2 проявляется в области слабого поля 160.06 м. д. Атом углерода, находящийся в пятом положении цикла, проявляется в области 109.92 м.д. (С-5), соответственно. А сигнал атома углерода тиоциановым фрагментом проявляется в более слабом поле, т.е. в 121.80 м. д. Атом углерода в шестом положении имидазольного фрагмента, проявляется в области 133.14 м.д., а атом углерода С-7а, проявляется в области 146.21 м. д. В спектре 13С ЯМР соединений 3 сигналы углеродов относительно С-2 и С-5 имдазотиадиазольного фрагменты несколько смешиваются в области слабых полей по сравнению и проявляются соответственно при δ = 159.70, 109.59.

Таким образом, применение вышеизложенных методов ИК-, 1Н- и 13С-спектроскопии для соединении 1–3 убедительно подтверждается их строение, представленное в таблице 1. Это позволило использовать данное соединения в качестве исходного для синтеза серии производных 6-(4-бромфенил)имидазо[2,1-b][1,3,4]тиадиазола.

Благодарность

Авторы выражают глубокую благодарность д.х.н., профессору Мухидинову З.К. за оказание помощи при выполнении спектральных исследований.

Текст статьи
  1. Lipinsk, C.A. Experimental and computational approaches to estimatesolubility and permeability in drug discovery and development settings /C.A. Lipinsk, F. Lombardo, B.W. Dominy, P.J. Feeney // Advanced Drug Delivery Revew. - 1997. – V.23. – P.3-25.
  2. А.Е. Агрономов. Избранные главы органической химии. Изд-во Московского Университета, 1975.
  3. Рахмонов Р.О., Ходжибаев Ю.и др. ДАН РТ 2012 г. Том 55. №10. – C.  817-820.
  4. Худойбердизода, С.У. Синтез и ИК-спектральная характеристика некоторых 5-замещенных производных новых модифицированных пара-Х-фенилимидазо-[2,1-b][1,3,4]-тиадиазола / С.У. Худойбердизода, Д.К. Саидов, Р.О. Рахмонов, М.Т. Зоидова, М.М. Амонзода // Вестник Таджикского национального университета. Серия естественных наук. Душанбе «Сино». - 2016. - № 1/2 (196). – С.167–173.
  5. Рахмонов, Р.О. Синтез 2-этилметилсульфонил-5-бром-6-фенилимидазо[2,1-b]-1,3,4-тиадиазола / Р.О. Рахмонов, М.А. Куканиев, Ю.Х. Ходжибаев, Д.С. Лангариева, Д.К. Саидов // Вестник Таджикского национального университета (научный журнал). Серия естественных наук. Душанбе: «Сино». - 2012. - С.236-239.
  6. Васильев А.В., Гриненко Е.В., Щукин А.О., Федулина Т.Г. Инфракрасная спектроскопия органических и природных соединений / А.В. Васильев, Е.В. Гриненко, А.О. Щукин, Т.Г. Федулина // Учебное пособие. СПб.: СПбГЛТА. - 2007. - 54 с.
  7. Рахмонов, Р.О. Синтез и спектральная характеристика 2-фенилтио-5-бром-6-фенилимидазо[2,1-b]-1,3,4-тиадиазола / Р.О. Рахмонов, М.А. Куканиев, Ю.Х. Ходжибаев, М.Т. Зоидова // Доклады АН РТ. Душанбе. – 2012. –Т.55.- №7. -С.573-577.
Список литературы
Ведется прием статей
Прием материалов
c 23 октября по 29 октября
Осталось 5 дней до окончания
Публикация электронной версии статьи происходит сразу после оплаты
Справка о публикации
сразу после оплаты
Размещение электронной версии журнала
02 ноября
Загрузка в eLibrary
02 ноября
Рассылка печатных экземпляров
10 ноября