Способ получения производного неокупроина Российский патент 2023 года по МПК C07D471/04 

Предлагаемое изобретение относится к органической химии, а точнее к способам получения новых гетероциклических соединений ряда 1,10-фенантролина. Производные 1,10-фенантролина представляют интерес как лиганды для получения катализаторов, координационных соединений со значимыми спектрально-люминесцентными характеристиками, аналитические реагенты для определения широкого круга металлов, экстрагенты, полупродукты для синтеза биологически активных соединений.

Удобным сырьем для получения производных 1,10-фенантролина, содержащих в положениях 2 и 9 конденсированной гетероциклической системы различные функциональные группы, является неокупроин 1 (2,9-диметил-1,10-фенантролин). Например, известен способ получения из неокупроина дикарбоновой кислоты 3, включающий предварительное окисление метильных групп в формильные под действием двуокиси селена в среде 1,4-диоксана и последующее окисление под действием концентрированной азотной кислоты. Реакции протекают в соответствии со схемами:

(C. J. Chandler, L. W. Deady, J. A. Reiss. Synthesis of some 2,9-disubstituted-1,10-phenanthrolines. J. Heterocyclic Chem. 1981, Vol.18, Iss. 3, P. 599-601. https://doi.org/10.1002/jhet.5570180332)

Для дикарбоновой кислоты 3 описано получение комплексных соединений с рядом редкоземельных элементов, которые обладают способностью люминесцировать. (Williams, N. J., Dean, N. E., Van Derveer, D. G., Luckay, R. C., Hancock, R. D. Strong metal ion size based selectivity of the highly preorganized ligand PDA (1,10-phenanthroline-2.9-dicarboxylic acid) with trivalent metal ions. A crystallographic, fluorometric, and thermodynamic study. Inorganic Chemistry 2009, 48(16), 7853-7863. doi:10.1021/ic900737q; Fan, L.-L., Li, C.-J., Meng, Z.-S., Tong, M.-L. Metal-mediated one-step in situ oxidation of 2,9-dimethyl-1,10-phenanthroline and formation of transition-metal and lanthanoid complexes. European Journal of Inorganic Chemistry 2008, p.3905-3909. doi:10.1002/ejic.200800499.)

Производные 1,10-фенантролина, в которых карбоксильная группа отделена от конденсированной гетероциклической системы фрагментом из двух атомов углерода, не описаны. Единственный известный на сегодняшний день близкий пример относится к способу получения диэфира 6, включает реакцию 2,9-диметил-1,2,3,4,7,8,9,10-октагидро-1,10-фенантролина 4 с этилтрифторпируватом 5 в среде 2,2,2-трифторэтанола в присутствии 1 моль % катализатора - иридацикла 7. Способ реализуется в соответствии со схемой:

(Talwar, D., Gonzalez-De-Castro, A., Li, H. Y., Xiao, J. Regioselective acceptorless dehydrogenative coupling of N-heterocycles toward functionalized quinolines, phenanthrolines, and indoles. Angewandte Chemie - International Edition 2015, 54(17), p.5223-5227. doi: 10.1002/anie.201500346)

Выход целевого соединения 6 составил 62%.

Использование для реализации способа труднодоступного исходного сырья и дорогостоящего катализатора, а также невысокий выход соединения 6, делают этот способ малопригодным для практического воплощения при масштабировании.

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа получения карбоксилсодержащего производного неокупроина, которое содержит карбоксильную группу, отделенную от конденсированной гетероциклической системы фрагментом, содержащим два атома углерода, которое представляют собой перспективный полупродукт для получения координационных соединений, биологически активных соединений и др.

Техническим результатом настоящего изобретения является расширение ассортимента способов получения карбоксилсодержащих производных 1,10-фенантролина, используемых в качестве многоцелевых органических соединений, например лигандов для синтеза люминесцирующих комплексных соединений.

Технический результат достигается проведением реакции неокупроина 1 с этилтрифторпируватом 5 при кипячении в среде 1,2-дихлорэтана в течение 6 часов, последующим щелочным гидролизом в водно-этанольной среде образовавшегося диэфира 6 и подкислением раствором соляной кислоты. Протекающие реакции описываются схемами:

Предложенный двухстадийный способ получения производного неокупроина 8 обеспечивает высокий выход целевого соединения при использовании коммерчески доступных реагентов, не требует использования катализатора и сложных приемов выделения и очистки.

Применимость полученного производного неокупроина продемонстрирована на примере получения интенсивно люминесцирующего комплекса c европием (III), образующегося в водно-этанольной среде и имеющего состав 8: Eu³⁺2: 1. На фиг. 1 представлены спектры люминесценции водно-этанольных растворов (С=1⋅10^-5 М) при возбуждении на длине волны 285 нм, где 1 - раствор лиганда 8; 2 - комплекс лиганд 8 - Eu³⁺(2: 1); 3 - раствор EuCl₃, демонстрирующий интенсивную люминесценцию при λ=594, 618, 699 нм.

Пример получения 2,2'-((1,10-фенантролин-2,9-диил)бис(метилен))бис(3,3,3-трифтор-2-гидроксипропановой кислоты)

Стадия 1. В реакционную колбу помещают 0,45 г (0,00216 моль) неокупроина, 0,72 мл (0,0054 моль) этилтрифторпирувата и 20 мл 1,2-дихлорэтана. Реакционную массу выдерживают 6 часов при интенсивном кипении растворителя. Затем растворитель отгоняют на ротационном испарителе, остаток хроматографируют на силикагеле (гексан - ацетон 10: 3). Выход 1,12 г (95%). Желтоватое масло. После перекристаллизации из метанола (вымораживание при -15°С) получают бесцветное кристаллическое вещество. Тпл 123-126°С.

ИК-спектр (KBr), ν/см^-1: 3468, 3223 (OH), 3072 (Csp²-Н), 2991, 2943, 2910, 2883 (Csp³-Н), 1751 (С=О), 1622, 1591, 1502 (Csp²-Csp²).

¹Н ЯМР (399.78 МГц, (CD₃)₂SO, δ, м.д.): 1.02 т (7,1 Гц, 3Н, CH₃), 1.12 т (7,1 Гц, 3Н, CH₃), 3.56 дд (J=13.7, 5.5 Гц, 2Н, CH₂), 3.72 дд (J=14.2, 10 Гц, 2Н, CH₂), 4.13-4.33 м (4Н, CH₂), 7.39 с (1Н, OH), 7.62 с (1Н, OH), 7.75 т (8.2 Гц, 2Н, CH), 7.94 д (3.7 Гц, 2Н, CH), 8.44 т (7.8 Гц, 2Н, CH).

Масс-спектр высокого разрешения (ESI): найдено 549,1454 [M+H]⁺, рассчитано для C₂₄H₂₂F₆N₂O₆ 549,1455.

Стадия 2. В колбу помещают 1,05 г (0,0019 моль) диэтил 2,2`-((1,10-фенантролин-2,9-диил)бис(метилен))бис(3,3,3-трифтор-2-гидроксипропаноата), 10 мл этанола и вносят раствор 0,306 г (0,0077 моль) гидроксида натрия в 5 мл воды. Реакционную массу выдерживают при кипении растворителя 2 часа. После остывания до комнатной температуры реакционную массу нейтрализуют, прибавляя 2М раствор соляной кислоты, при этом образуется осадок белого цвета. Полученный раствор с осадком охлаждают в холодильнике, осадок отделяют фильтрованием, промывают холодной водой и сушат в эксикаторе над пентаоксидом фосфора. Выход 89%.

ИК-спектр (KBr), ν/см^-1: 3408 (OH), 3128, 3070 (Csp²-Н), 2933 (Csp³-Н), 1735, 1722, 1707, 1687, 1674, 1654, 1641, 1624 (С=О), 1535, 1502, 1463, 1409, 1354, 1344, 1259, 1176, 1130.

¹Н ЯМР (399.78 МГц, (D₂O+NaOD, δ, м.д.): 3.42 дд (J=13.7, 4.6 Гц, 2Н, CH₂), 3.68 д (J=13.7 Гц 2Н, CH₂), 7.12 д (J=5.5 Гц, 2Н, CH), 7.40 дд (J=8.2, 3.2 Гц, 2Н, CH), 7.82 дд (J=8.3, 1.8 Гц, 2Н, CH).

Масс-спектр высокого разрешения (ESI): найдено 493,0827 [M+H]⁺, рассчитано для C₂₀H₁₄F₆N₂O₆ 493,0829.

Предлагаемое изобретение относится к органической химии, конкретно к способу получения нового производного неокупроина формулы I. Способ включает взаимодействие неокупроина с этилтрифторпируватом в среде кипящего 1,2-дихлорэтана в течение 6 ч, гидролиз образующегося продукта, протекающий в водно-этанольной среде под действием гидроксида натрия при кипячении в течение 2 ч, и последующее подкисление раствором соляной кислоты. Технический результат заключается в расширении ассортимента способов получения карбоксилсодержащих производных 1,10-фенантролина, используемых в качестве многоцелевых органических соединений, например лигандов для синтеза люминесцирующих комплексных соединений. 1 ил., 1 пр.

Способ получения производного неокупроина формулы

,

включающий взаимодействие неокупроина с этилтрифторпируватом в среде кипящего 1,2-дихлорэтана в течение 6 ч, гидролиз образующегося продукта, протекающий в водно-этанольной среде под действием гидроксида натрия при кипячении в течение 2 ч, и последующее подкисление раствором соляной кислоты.