ОДНОРЕАКТОРНЫЙ СИНТЕЗ N-ЗАМЕЩЕННЫХ ПАРА-КСАНТЕНИЛИРОВАННЫХ АНИЛИНОВ

Поиск новых методов синтеза – актуальная задача современной органической химии. Нами рассмотрен метод синтеза N-арил(гетерил)метил-4-(9H-ксантен-9-ил)анилинов, которые представляют интерес как биологически активные соединения и как базовые структуры для создания более сложных молекул. Кроме того, производные 9Н-ксантена обладают флуоресцентными [5, с. 470] и фотосенсибилизирующими [3, с. 14126] свойствами, применяются в качестве лазерных красителей [4, с. 892], а некоторые N-арилметил-4-(9H-ксантен-9-ил)анилины обладают антимикробными свойствами [7, с. 696].

Цель нашего исследования: установить влияние активаторов, имидазола или пиридина, на процесс однореакторного восстановительного ксантенилирования иминов в системе: имин – тетрагидроборат натрия – перхлорат ксантилия.

Результаты исследования

Из литературных данных известно, что в системе: имин – соль тропилия – тетрагидроборат натрия, образуются только вторичные ароматические амины без последующего их тропилирования. Однако введение в реакционную массу активатора имидазола позволило получить пара-тропилированные вторичные ароматические амины [6, с. 149]. Интересно, что взаимодействие ароматических оснований Шиффа в системе: соль ксантилия – тетрагидроборат натрия позволяет получать вторичные ароматические амины без активатора [2, с. 752].

Изучено восстановительное ксантенилирование иминов ароматического ряда 1a,b или имина 1c, который относится к группе гетероциклических оснований Шиффа, с перхлоратом ксантилия 2 и тетрагидроборатом натрия 3 в присутствии активатора пиридина 4 или имидазола 6 (схема 1,2).

Схема 1.

Синтез N-арилметил-4-(9H-ксантен-9-ил)анилинов

Схема 2.

Синтез N-тиофенилметил-4-(9Н-ксантен-9-ил)анилина

Установлено, что взаимодействие во всех случаях (с использованием активаторов, пиридина 4 или имидазола 6, или без них), приводит к ксантенилированным вторичным аминам: N-арилметил-4-(9Н-ксантен-9-ил)анилинам 5a,b или N-тиофенилметил-4-(9Н-ксантен-9-ил)анилину 5с с сопоставимыми выходами. Этот факт позволяет, в первую очередь, сравнить соли тропилия и ксантилия и сделать вывод, что перхлорат ксантилия более электрофилен в сравнении с катионом тропилия, и поэтому реакция восстановительного ксантенилирования протекает легче.

Рассмотрен предполагаемый механизм на примере реакции N-бензилиденанилина с перхлоратом ксантилия (схема 3).

Схема 3.

Предполагаемый механизм реакции

Взаимодействие имина с перхлоратом ксантилия приводит к интермедиату А, что связано с высокой основностью имина и высокой электрофильностью катиона ксантилия. Этот процесс обратим, и, следовательно, в реакционной массе в достаточном количестве присутствует свободный перхлорат ксантилия, атакующий пара-положение интермедиата А с образованием неустойчивого комплекса В, при диссоциации которого происходит образование комплекса C и перхлората ксантилия. Впоследствии комплекс С восстанавливается тетрагидроборатом натрия  до N-бензил-4-(9Н-ксантен-9-ил)анилина.

Выводы

1. Разработан новый однореакторный метод получения N-замещенных пара-ксантенилированных анилинов.

2. Впервые получен и охарактеризован новый ксантенилированный амин –

N-тиофенилметил-4-(9Н-ксантен-9-ил)анилин.

3. Установлено, что перхлорат ксантилия является более электрофильным по сравнению c катионом тропилия, и поэтому реакция восстановительного ксантенилирования протекает легко как с участием активатора, так и без него.

Экспериментальная часть

Строение всех полученных соединений доказано с помощью масс- и ЯМР ¹Н спектров. Спектры ЯМР ¹Н сняты на приборе Mercury 300 (300 МГц), внутренний стандарт ГМДС. Масс-спектры сняты на хромато-масс-спектрометре Agilent Technologies 6890N/5975B, колонка HP-5ms (30м x 0.25мм, 0.25μм), газ-носитель – гелий, ионизация электронным ударом.

N-бензил-4-(9Н-ксантен-9-ил)анилин 5а: К 0.23 г (1 ммоль) N-бензилиденанилина 1а, добавляем 0.35 г (1 ммоль) перхлората ксантилия 2, 0.05 г (1 ммоль) тетрагидробората натрия 3, 0.05 г (0.7 ммоль) пиридина 4 и 3 мл тетрагидрофурана, смесь перемешивают 20 минут при комнатной температуре, оставляют на 1 час, заливают дистиллированной водой, нейтрализуют раствором аммиака до pH=7, осадок отфильтровывают, сушат, перекристаллизовывают из смеси бензол-ацетон в соотношении 1:1, масса вещества 0.25 г (58%). Т.пл.=145-146˚С. (лит. 145-146˚С) [1, с. 77].

Пара-метоксибензил-4-(9Н-ксантен-9-ил)анилин 5b: К 0.26 г (1 ммоль) пара-метоксибензилиденанилина 1b, добавляют 0.35 г (1 ммоль) перхлората ксантилия 2, 0.05 г (1 ммоль) тетрагидробората натрия 3, 0.05 г (0.7 ммоль) пиридина 4 добавляют 5 мл тетрагидрофурана, смесь перемешивают 20 минут при комнатной температуре, оставляют на 1 час, заливают дистиллированной водой, нейтрализуют раствором аммиака до pH=7, осадок отфильтровывают, сушат, перекристаллизовывают из бензола, масса вещества 0.31 г (66%). Т.пл.=114-115˚С (лит. 114-115˚С) [7, с. 695].

N-тиофенилметил-4-(9Н-ксантен-9-ил)анилин 5с: К 0.13 г (0.7 ммоль) N-тиофенальанилина 1с,   добавляют 0.21 г (0.7 ммоль) перхлората ксантилия 2, 0.03 г (0.8 ммоль) тетрагидробората натрия 3, 0.025 г (0.4 ммоль) имидазола 6 добавляют 3 мл тетрагидрофурана, смесь перемешивают 20 минут при комнатной температуре, оставляют на 1 час, заливают дистиллированной водой, нейтрализуют раствором аммиака до pH=7, осадок отфильтровывают, сушат, перекристаллизовывают из смеси бензол-ацетон в соотношении 1:1, масса вещества 0.15 г (58%). Т.пл.=131˚С. ЯМР ¹Н (СDCl₃), δ, м.д.: 3.97 (с, 1H, NH), 4.43 (с, 2H, CH₂), 5.12 (с, 1Н), 6.92-7.23 (м, 15Н, Ar+Het). Масс спектр m/z (I_отн,%): 369 [М]+(39), 181(53), 97(100).

Список литературы:

1. Юнникова, Л.П. Взаимодействие N-бензилиденанилинов с ксантеном // ЖОрХ. – 1995. – Т. 31. Вып. 1. – С.76-79.
2. Юнникова  Л.П. Особенности взаимодействия гетероаналогов 10-метил-9,10-дигидроакридина с иминами / Л.П. Юнникова, Т.В. Махова, А.Л. Юнников, В.Ю. Горохов // ЖОрХ. – 2009. – Т.45.  Вып. 5. –  С. 749–753.
3. Chingin K. Optical properties of protonated Rhodamine 19 isomers in solution and in the gas phase / K. Chingin, R.M. Balabin, V. Frankevich, H. Chen, K. Barylyuk, R. Nieckarz, A. Fedorova, R. Zenobi // Chem. Phys. –  2010. – №12. – P. 14121–14127.
4. Lebeau B., Innocenzi, P. Hybrid materials for optics and photonics / B. Lebeau, P. Innocenzi // Chem. Soc. Rev. – 2011. – № 40. – P. 886–906.
5. Menezes P.F.C. Photodynamic activity of differentdyes / P.F.C. Menezes, C. Bernal, H. Imasato, V.S. Bagnato, J.R. Perussl // Laser physics. – 2007. Vol. 17. №4. – Р. 468–471.
6. Yunnikova L.P. One-pot three-component synthesis of N-arylmethyl-4-(7-cyclohepta-1,3,5-trienyl)anilines / L.P. Yunnikova, T.A. Akentieva, T.V. Makhova // I. J. Org. Chem. –  2013. Vol. 3. №. 2. –  Р. 148–150.
7. Yunnikova L.P. Synthesis of xanthene and thioxanthene derivatives and study of their antimicrobial activity / L.P. Yunnikova, E.V. Voronina // Pharmaceutical chemistry journal. – 1996. Vol. 30. № 11. – P. 695–696.