Двостадійний трикомпонентний синтез 6,11-діаза-1,5(2,5) -діоксазола-3(1,2)-бензенциклоундекафан-1⁴,5⁴-дикарбонітрилу
Досліджено можливості застосування 2-аміно-3,3-дихлороакрилонітрилу (ADAN) для побудови макроциклічних структур — циклофанів із двома оксазольними фрагментами. З цією метою у класичному для ADAN перетворенні на 5-аміно-4-ціанооксазоли (послідовна обробка ADAN хлороангідридом кислоти та первинним чи...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Доповіді НАН України |
|---|---|
| Дата: | 2020 |
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2020
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/174246 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Двостадійний трикомпонентний синтез 6,11-діаза-1,5(2,5) -діоксазола-3(1,2)-бензенциклоундекафан-1⁴,5⁴-дикарбонітрилу / Д.О. Мержиєвський, О.В. Шабликін, О.В. Шабликіна, Н.М. Шевченко, В.C. Броварець // Доповіді Національної академії наук України. — 2020. — № 11. — С. 71-77. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-174246 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Мержиєвський, Д.О. Шабликін, О.В. Шабликіна, О.В. Шевченко, Н.М. Броварець, В.C. 2021-01-10T15:16:27Z 2021-01-10T15:16:27Z 2020 Двостадійний трикомпонентний синтез 6,11-діаза-1,5(2,5) -діоксазола-3(1,2)-бензенциклоундекафан-1⁴,5⁴-дикарбонітрилу / Д.О. Мержиєвський, О.В. Шабликін, О.В. Шабликіна, Н.М. Шевченко, В.C. Броварець // Доповіді Національної академії наук України. — 2020. — № 11. — С. 71-77. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. 1025-6415 DOI: doi.org/10.15407/dopovidi2020.11.071 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/174246 547.787.23 Досліджено можливості застосування 2-аміно-3,3-дихлороакрилонітрилу (ADAN) для побудови макроциклічних структур — циклофанів із двома оксазольними фрагментами. З цією метою у класичному для ADAN перетворенні на 5-аміно-4-ціанооксазоли (послідовна обробка ADAN хлороангідридом кислоти та первинним чи вторинним аміном) було задіяно біфункціональні реагенти. Внаслідок реакції хлороангід риду о-фенілендіоцтової кислоти з 2 екв ADAN добуто сполуку із двома фрагментами акрилонітрилу — 2,2'-(1,2- фенілен)біс(N-(2,2-дихлоро-1-ціановініл)ацетамід). У цій сполуці обидва залишки ADAN можуть взаємодіяти з амінами і утворювати оксазольні цикли: так, шляхом обробки надлишком диметиламіну було добуто 2,2'-(1,2-феніленбіс(метилен))біс(5-(диметиламіно)оксазол-4-карбонітрил). Цільова макроциклічна структура була отримана внаслідок взаємодії 2,2'-(1,2-фенілен)біс(N-(2,2-дихлоро-1-ціановініл)ацетаміду) з бутан-1,4-діаміном, у результаті чого одночасно формуються два оксазольних цикли та аліфатичний місток, що їх з'єднує. На цій стадії було застосовано прийом, типовий для створення макроциклічних структур на основі поліфункціональних реагентів, — сильне розведення реакційної суміші (близько 0,04 М). Молекула синтезованого 6,11-діаза-1,5(2,5)-ді окса зола-3(1,2)-бензенциклоундекафан- 1⁴,5⁴-дикарбонітрилу має високу просторову симетрію, що підтверджується наявністю в спектрах ¹Н та ¹³С ЯМР лише одного набору сигналів (зокрема, у спектрах ¹Н ЯМР фрагмент бутан-1,4-діаміну в аліфатичній частині має вигляд двох триплетів); на користь утворення макроциклічної структури свідчать дані НРLC-MS, а також гомо- та гетероядерні кореляції в спектрах ЯМР. Пропонована методика синтезу 6,11-діаза-1,5(2,5)-діоксазола-3(1,2)-бензенциклоундекафан-1⁴,5⁴- дикарбонітрилу базується на використанні простих і доступних реагентів, а сумарний вихід цільової речовини за дві стадії, починаючи із хлороангідриду о-фенілендіоцтової кислоти, становить 51 %. The possibilities of 2-amino-3,3-dichloroacrylonitrile (ADAN) used for the construction of macrocyclic structures such as cyclophanes with two oxazole fragments are investigated. For this purpose, bifunctional reagents were used in the classic ADAN transformation into 5-amino-4-cyanooxazoles (sequential treatment of ADAN with acyl chloride and a primary or secondary amine). As a result of the reaction of 2,2'-(1,2-phenylene)- diacetyl chloride with 2 eq of ADAN, a compound with two acrylonitrile fragments, 2,2-(1,2-phenylene)bis(N- (2,2-dichloro-1-cyanovinyl)acetamide), was obtained. In this substance, both ADAN residues can interact with amines and form oxazole cycles: for example, the treatment with an excess of dimethylamine produces 2,2- (1,2-phenylenebis(methylene))bis(5-(dimethylamino)oxazole-4-carbonitrile). The target macrocyclic structure was obtained by the interaction of 2,2'-(1,2-phenylene)bis(N-(2,2-dichloro-1-cyanovinyl)acetamide) with butane-1,4-diamine, as a result the simultaneous forming of both oxazole rings and an aliphatic bridge connected with them was happened. At this stage, it was used a procedure, that is typical of the creation of macrocyclic structures based on polyfunctional reagents, — strong dilution (about 0.04 M). The molecule of the synthesized 6,11-diaza-1,5(2,5)-dioxazole-3(1,2)-benzenecycloundecaphan-1⁴,5⁴-dicarbonitrile has high spatial symmetry, which is confirmed by the presence of only one series of peaks in the ¹Н and ¹³С NMR spectra (for example, the butane-1,4-diamine fragment in the aliphatic part of the spectrum looks likes two triplets). The formation of a macrocyclic structure is evidenced by HPLC-MS data, as well as homo- and heteronuclear correlations in the NMR spectra. The proposed procedure for the synthesis of 6,11-diaza-1,5(2,5)-dioxazole-3(1,2)-benzenecycloundecaphan- 1⁴,5⁴-dicarbonitrile is based on the use of simple and inexpensive reagents, and the total yield of the target substance in two stages starting with the 2,2-(1,2-phenylene)diacetyl chloride, is 51 %. Автори висловлюють вдячність компанії “Єнамін” за фінансову підтримку даного дослідження і окремо — співробітнику компанії Андрію Козицькому за експерименти ЯМР. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Доповіді НАН України Хімія Двостадійний трикомпонентний синтез 6,11-діаза-1,5(2,5) -діоксазола-3(1,2)-бензенциклоундекафан-1⁴,5⁴-дикарбонітрилу Two-stage threecomponent synthesis of 6,11-diaza-1,5(2,5)-dioxazoe- 3(1,2)-benzenecycoundecaphane-1⁴,5⁴- dicarbonitrie Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Двостадійний трикомпонентний синтез 6,11-діаза-1,5(2,5) -діоксазола-3(1,2)-бензенциклоундекафан-1⁴,5⁴-дикарбонітрилу |
| spellingShingle |
Двостадійний трикомпонентний синтез 6,11-діаза-1,5(2,5) -діоксазола-3(1,2)-бензенциклоундекафан-1⁴,5⁴-дикарбонітрилу Мержиєвський, Д.О. Шабликін, О.В. Шабликіна, О.В. Шевченко, Н.М. Броварець, В.C. Хімія |
| title_short |
Двостадійний трикомпонентний синтез 6,11-діаза-1,5(2,5) -діоксазола-3(1,2)-бензенциклоундекафан-1⁴,5⁴-дикарбонітрилу |
| title_full |
Двостадійний трикомпонентний синтез 6,11-діаза-1,5(2,5) -діоксазола-3(1,2)-бензенциклоундекафан-1⁴,5⁴-дикарбонітрилу |
| title_fullStr |
Двостадійний трикомпонентний синтез 6,11-діаза-1,5(2,5) -діоксазола-3(1,2)-бензенциклоундекафан-1⁴,5⁴-дикарбонітрилу |
| title_full_unstemmed |
Двостадійний трикомпонентний синтез 6,11-діаза-1,5(2,5) -діоксазола-3(1,2)-бензенциклоундекафан-1⁴,5⁴-дикарбонітрилу |
| title_sort |
двостадійний трикомпонентний синтез 6,11-діаза-1,5(2,5) -діоксазола-3(1,2)-бензенциклоундекафан-1⁴,5⁴-дикарбонітрилу |
| author |
Мержиєвський, Д.О. Шабликін, О.В. Шабликіна, О.В. Шевченко, Н.М. Броварець, В.C. |
| author_facet |
Мержиєвський, Д.О. Шабликін, О.В. Шабликіна, О.В. Шевченко, Н.М. Броварець, В.C. |
| topic |
Хімія |
| topic_facet |
Хімія |
| publishDate |
2020 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Доповіді НАН України |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Two-stage threecomponent synthesis of 6,11-diaza-1,5(2,5)-dioxazoe- 3(1,2)-benzenecycoundecaphane-1⁴,5⁴- dicarbonitrie |
| description |
Досліджено можливості застосування 2-аміно-3,3-дихлороакрилонітрилу (ADAN) для побудови макроциклічних структур — циклофанів із двома оксазольними фрагментами. З цією метою у класичному для ADAN
перетворенні на 5-аміно-4-ціанооксазоли (послідовна обробка ADAN хлороангідридом кислоти та первинним чи вторинним аміном) було задіяно біфункціональні реагенти. Внаслідок реакції хлороангід риду
о-фенілендіоцтової кислоти з 2 екв ADAN добуто сполуку із двома фрагментами акрилонітрилу — 2,2'-(1,2-
фенілен)біс(N-(2,2-дихлоро-1-ціановініл)ацетамід). У цій сполуці обидва залишки ADAN можуть взаємодіяти з амінами і утворювати оксазольні цикли: так, шляхом обробки надлишком диметиламіну було добуто 2,2'-(1,2-феніленбіс(метилен))біс(5-(диметиламіно)оксазол-4-карбонітрил). Цільова макроциклічна
структура була отримана внаслідок взаємодії 2,2'-(1,2-фенілен)біс(N-(2,2-дихлоро-1-ціановініл)ацетаміду) з бутан-1,4-діаміном, у результаті чого одночасно формуються два оксазольних цикли та аліфатичний місток, що їх з'єднує. На цій стадії було застосовано прийом, типовий для створення макроциклічних структур на основі поліфункціональних реагентів, — сильне розведення реакційної суміші
(близько 0,04 М). Молекула синтезованого 6,11-діаза-1,5(2,5)-ді окса зола-3(1,2)-бензенциклоундекафан-
1⁴,5⁴-дикарбонітрилу має високу просторову симетрію, що підтверджується наявністю в спектрах ¹Н
та ¹³С ЯМР лише одного набору сигналів (зокрема, у спектрах ¹Н ЯМР фрагмент бутан-1,4-діаміну в
аліфатичній частині має вигляд двох триплетів); на користь утворення макроциклічної структури свідчать
дані НРLC-MS, а також гомо- та гетероядерні кореляції в спектрах ЯМР.
Пропонована методика синтезу 6,11-діаза-1,5(2,5)-діоксазола-3(1,2)-бензенциклоундекафан-1⁴,5⁴-
дикарбонітрилу базується на використанні простих і доступних реагентів, а сумарний вихід цільової речовини за дві стадії, починаючи із хлороангідриду о-фенілендіоцтової кислоти, становить 51 %.
The possibilities of 2-amino-3,3-dichloroacrylonitrile (ADAN) used for the construction of macrocyclic structures
such as cyclophanes with two oxazole fragments are investigated. For this purpose, bifunctional reagents
were used in the classic ADAN transformation into 5-amino-4-cyanooxazoles (sequential treatment of
ADAN with acyl chloride and a primary or secondary amine). As a result of the reaction of 2,2'-(1,2-phenylene)-
diacetyl chloride with 2 eq of ADAN, a compound with two acrylonitrile fragments, 2,2-(1,2-phenylene)bis(N-
(2,2-dichloro-1-cyanovinyl)acetamide), was obtained. In this substance, both ADAN residues can interact
with amines and form oxazole cycles: for example, the treatment with an excess of dimethylamine produces 2,2-
(1,2-phenylenebis(methylene))bis(5-(dimethylamino)oxazole-4-carbonitrile). The target macrocyclic structure
was obtained by the interaction of 2,2'-(1,2-phenylene)bis(N-(2,2-dichloro-1-cyanovinyl)acetamide) with
butane-1,4-diamine, as a result the simultaneous forming of both oxazole rings and an aliphatic bridge connected
with them was happened. At this stage, it was used a procedure, that is typical of the creation of macrocyclic
structures based on polyfunctional reagents, — strong dilution (about 0.04 M). The molecule of the synthesized
6,11-diaza-1,5(2,5)-dioxazole-3(1,2)-benzenecycloundecaphan-1⁴,5⁴-dicarbonitrile has high spatial
symmetry, which is confirmed by the presence of only one series of peaks in the ¹Н and ¹³С NMR spectra (for
example, the butane-1,4-diamine fragment in the aliphatic part of the spectrum looks likes two triplets). The
formation of a macrocyclic structure is evidenced by HPLC-MS data, as well as homo- and heteronuclear correlations
in the NMR spectra.
The proposed procedure for the synthesis of 6,11-diaza-1,5(2,5)-dioxazole-3(1,2)-benzenecycloundecaphan-
1⁴,5⁴-dicarbonitrile is based on the use of simple and inexpensive reagents, and the total yield of the
target substance in two stages starting with the 2,2-(1,2-phenylene)diacetyl chloride, is 51 %.
|
| issn |
1025-6415 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/174246 |
| citation_txt |
Двостадійний трикомпонентний синтез 6,11-діаза-1,5(2,5) -діоксазола-3(1,2)-бензенциклоундекафан-1⁴,5⁴-дикарбонітрилу / Д.О. Мержиєвський, О.В. Шабликін, О.В. Шабликіна, Н.М. Шевченко, В.C. Броварець // Доповіді Національної академії наук України. — 2020. — № 11. — С. 71-77. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT meržiêvsʹkiido dvostadíiniitrikomponentniisintez611díaza1525díoksazola312benzencikloundekafan1454dikarbonítrilu AT šablikínov dvostadíiniitrikomponentniisintez611díaza1525díoksazola312benzencikloundekafan1454dikarbonítrilu AT šablikínaov dvostadíiniitrikomponentniisintez611díaza1525díoksazola312benzencikloundekafan1454dikarbonítrilu AT ševčenkonm dvostadíiniitrikomponentniisintez611díaza1525díoksazola312benzencikloundekafan1454dikarbonítrilu AT brovarecʹvc dvostadíiniitrikomponentniisintez611díaza1525díoksazola312benzencikloundekafan1454dikarbonítrilu AT meržiêvsʹkiido twostagethreecomponentsynthesisof611diaza1525dioxazoe312benzenecycoundecaphane1454dicarbonitrie AT šablikínov twostagethreecomponentsynthesisof611diaza1525dioxazoe312benzenecycoundecaphane1454dicarbonitrie AT šablikínaov twostagethreecomponentsynthesisof611diaza1525dioxazoe312benzenecycoundecaphane1454dicarbonitrie AT ševčenkonm twostagethreecomponentsynthesisof611diaza1525dioxazoe312benzenecycoundecaphane1454dicarbonitrie AT brovarecʹvc twostagethreecomponentsynthesisof611diaza1525dioxazoe312benzenecycoundecaphane1454dicarbonitrie |
| first_indexed |
2025-11-25T23:10:33Z |
| last_indexed |
2025-11-25T23:10:33Z |
| _version_ |
1850576624278306816 |
| fulltext |
71ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2020. № 11: 71—77
Ц и т у в а н н я: Мержиєвський Д.О., Шабликін О.В., Шабликіна О.В., Шевченко Н.М., Броварець В.C.
Двостадійний трикомпонентний синтез 6,11-діаза-1,5(2,5)-діоксазола-3(1,2)-бензенциклоундекафан-
14,54-дикарбонітрилу. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2020. № 11. С. 71—77. https://doi.org/10.15407/dopovidi
2020.11.071
https://doi.org/10.15407/dopovidi2020.11.071
УДК 547.787.23
Д.О. Мержиєвський 1, О.В. Шабликін 1,
О.В. Шабликіна 1,2, Н. М. Шевченко 2, В.C. Броварець 1
1 Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії ім. В.П. Кухаря НАН України, Київ
2 Київський національний університет ім. Тараса Шевченка
E-mail: daniilmer19@gmail.com
Двостадійний трикомпонентний синтез
6,11-діаза-1,5(2,5)-діоксазола-3(1,2)-
бензенциклоундекафан-14,54-дикарбонітрилу
Представлено членом-кореспондентом НАН України А.І. Вовком
Досліджено можливості застосування 2-аміно-3,3-дихлороакрилонітрилу (ADAN) для побудови макро цик-
лічних структур — циклофанів із двома оксазольними фрагментами. З цією метою у класичному для ADAN
перетворенні на 5-аміно-4-ціанооксазоли (послідовна обробка ADAN хлороангідридом кислоти та пер-
винним чи вторинним аміном) було задіяно біфункціональні реагенти. Внаслідок реакції хлороангід риду
о-фенілендіоцтової кислоти з 2 екв ADAN добуто сполуку із двома фрагментами акрилонітрилу — 2,2'-(1,2-
фенілен)біс(N-(2,2-дихлоро-1-ціановініл)ацетамід). У цій сполуці обидва залишки ADAN мо жуть взаємо-
діяти з амінами і утворювати оксазольні цикли: так, шляхом обробки надлишком диметиламіну було до-
буто 2,2'-(1,2-феніленбіс(метилен))біс(5-(диметиламіно)оксазол-4-карбонітрил). Цільова макроциклічна
структура була отримана внаслідок взаємодії 2,2'-(1,2-фенілен)біс(N-(2,2-дихлоро-1-ціановініл)аце та-
міду) з бутан-1,4-діаміном, у результаті чого одночасно формуються два оксазольних цикли та алі фа-
тичний місток, що їх з’єднує. На цій стадії було застосовано прийом, типовий для створення макро-
цикліч них структур на основі поліфункціональних реагентів, — сильне розведення реакційної суміші
(близько 0,04 М). Молекула синтезованого 6,11-діаза-1,5(2,5)-ді окса зола-3(1,2)-бензенциклоундекафан-
14,54-дикарбонітрилу має високу просторову симетрію, що підтверджується наявністю в спектрах 1Н
та 13С ЯМР лише одного набору сигналів (зокрема, у спектрах 1Н ЯМР фрагмент бутан-1,4-діаміну в
аліфатичній частині має вигляд двох триплетів); на користь утворення макроциклічної структури свідчать
дані НРLC-MS, а також гомо- та гетероядерні кореляції в спектрах ЯМР.
Пропонована методика синтезу 6,11-діаза-1,5(2,5)-діоксазола-3(1,2)-бензенциклоундекафан-14,54-
дикарбонітрилу базується на використанні простих і доступних реагентів, а сумарний вихід цільової речо-
вини за дві стадії, починаючи із хлороангідриду о-фенілендіоцтової кислоти, становить 51 %.
Ключові слова: о-фенілендіоцтова кислота, ADAN, гетероциклізація, оксазол, макроцикл.
72 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2020. № 11
Д.О. Мержиєвський, О.В. Шабликін, О.В. Шабликіна, Н. М. Шевченко, В.C. Броварець
Побудова макроциклічних структур завжди була однією із нетривіальних задач для
синтетичної органічної хімії. Завдяки активному розвитку цієї тематики наразі катего-
рія макроциклів вражає кількістю різновидів — від простих карбоциклів і краунетерів до
поліциклічних супрамолекулярних конструкцій [1, 2]. Окремою групою макроциклічних
структур є молекули, що складаються із циклів середнього розміру, наприклад бензено-
вих чи гетероароматичних, з’єднаних між собою у макроцикл більш чи менш гнучкими
містками. Властивості таких структур визначаються не лише хімічною природою окремих
елементів, але і їх взаємним розташуванням у просторі. Залежно від розміру та гнучкості
з'єднувальних містків такі макроцикли можуть набувати планарного стану, як більшість
порфіринів [3], циліндричної чи чашоподібної форми, як каліксарени [4], у великих циклах
з гнучкими містками не виключено також вільне обертання меншого циклу [5]. Достатньо
рухомі макроциклічні молекули із полярними функціональними групами можуть легко
набувати різної просторової будови за рахунок комплексоутворення, зокрема, із молеку-
лами розчинника [6], а також завдяки самоорганізації [7], що позначається як на спект-
ральних параметрах окремих молекул, так і на характеристиках матеріалу на мікрорівні, і
відкриває нові простори для подальших досліджень.
Препаративні труднощі утворення макроциклів пов’язані головним чином із конку-
ренцією внутрішньо- і міжмолекулярних реакцій; особливо актуальна ця проблема для
молекул із великою кількістю активних функціональних груп. Ще одним чинником, який
може негативно вплинути на прикінцевий вихід макроциклічного продукту, може стати
багатостадійність синтезу.
У даній роботі ми описуємо спосіб побудови макроциклічної структури типу цикло-
фану, що складається із одного бензенового та двох оксазольних циклів, з’єднаних на си-
ченими містками. Пропонована методика синтезу базується на використанні простих і
доступних реагентів і складається лише з двох стадій.
Основою розробленої синтетичної послідовності стала о-фенілендіоцтова кис лота.
Завдяки особливостям своєї будови ця молекула є досить зручним інструментом для цик-
лізацій. Переважно для побудови макроциклів використовують дихлороангідрид цієї
кислоти (сполука 1, схема 1) як N- чи О-діацилювальний агент [8—10].
Схема 1 (літературні дані)
73ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2020. № 11
Двостадійний трикомпонентний синтез 6,11-діаза-1,5(2,5)-діоксазола-3(1,2)-бензенциклоундекафан...
Іншим ключовим реагентом дослідженого нами перетворення став 2-аміно-3,3-ди -
хло ро акрилонітрил 2 (ADAN). З моменту свого відкриття [11, 12] ця сполука та її ацильова-
ні похідні продемонстрували практично невичерпний потенціал як джерело функціоналізо-
ваних гетероциклів [13—15].
Отже, на першій стадії, внаслідок взаємодії хлороангідриду 1 із двома еквівалентами
ADAN нами було отримано діамід 3 (схема 2). Обидва фрагменти 2-ациламіно-3,3-ди-
хлороакрилонітрилу в цій молекулі, незважаючи на просторове зближення, зберігають
здатність до характерних для похідних ADAN гетероциклізацій: у модельному експеримен-
ті в результаті дії на діамід 3 надлишку диметиламіну з виходом 79 % було отримано біс-
оксазольну похідну 4 (див. схему 2).
Впевнившись у реакційній здатності речовини 3, ми залучили її до взаємодії з 1,4-ді-
амінобутаном, внаслідок чого утворилася макроциклічна молекула 5 (див. схему 2). У син-
тезі сполуки 5 було застосовано прийом, типовий для створення макроциклічних струк-
тур на основі поліфункціональних реагентів, — сильне розведення. Концентрація спо-
луки 3 у початковій реакційній суміші була близько 0,04 М.
Варто відзначити, що формування двох фрагментів 5-амінооксазолу і містка, що їх
з’єднує, відбувається в одну стадію, а сумарний вихід макроциклу за дві стадії, починаючи
із хлороангідриду 1, становить 51 %.
Спектральні дані сполуки 5 повністю узгоджуються із наведеною формулою. Утво-
рен ня оксазольних циклів і з’єднувального містка підтверджується гомо- та гетероядерни-
ми кореляціями в спектрах ЯМР (див. схему 2). Цікаво, що дві метиленові ланки біля
бензенового циклу в спектрах ЯМР 1Н мають вигляд одного досить вузького синглету. Те
саме стосується двох амідних протонів і чотирьох метиленових груп фрагмента 1,4-ді-
амінобутану, які є попарно еквівалентними, що свідчить на користь просторової симетрії
молекули 5, як це позначено на схемі 2.
Таким чином, 2-аміно-3,3-дихлороакрилонітрил (ADAN) дійсно має перспективи за-
стосування як вихідна сполука для побудови макроциклічних структур із фрагментом ок-
Схема 2
74 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2020. № 11
Д.О. Мержиєвський, О.В. Шабликін, О.В. Шабликіна, Н. М. Шевченко, В.C. Броварець
сазолу, що було нами доведено завдяки успішному синтезу 6,11-діаза-1,5(2,5)-діоксазола-
3(1,2)-бензенциклоундекафан-14,54-дикарбонітрилу.
Експериментальна частина. Контроль за проходженням реакції, чистотою та індиві-
дуальністю одержаних продуктів здійснювали методом ТШХ на пластинках Merck 60 F254,
використовуючи як елюент систему розчинників CHCl3—MeOH, 19 : 1. Спектри 1Н та
13С ЯМР виміряні на спектрометрі Varian Mercury (робоча частота відповідно 400 та
100 МГц, внутрішній стандарт — ТМС). Дані хромато-мас-спектрометрії отримано на ви-
сокоефективному рідинному хроматографі Agilent 1100 Series, обладнаному діодною ма-
трицею з мас-селективним детектором Agilent LC\MSD SL, метод іонізації — хімічна іоні-
зація за умов атмосферного тиску (APCI). Дані елементного аналізу відповідають розра-
хованим. Температури топлення визначені на установці Fisher-Johns.
2,2-(1,2-Фенілен)біс(N-(2,2-дихлоро-1-ціановініл)ацетамід) (3). У 60 мл метил-трет-
бутилового етеру розчиняли 20 г (146 ммоль, 2 екв) 2-аміно-3,3-дихлороакрилонітрилу (2),
приливали 22 мл (175 ммоль, 2,4 екв) N,N-диметиланіліну і присипали до утвореного роз-
чину 18,56 г (161 ммоль, 1,1 екв) хлороангідриду 1, підтримуючи під час додавання тем пе-
ратуру 0–5 С. Реакційну суміш перемішували 24 год при 20—25 С, після чого додавали
50 мл води і 25 мл гексану. Випадав осад, який фільтрували і промивали послідовно 50 мл
води і 25 мл гексану. Вихід 83 %. Ттопл > 250 С. Спектр 1Н ЯМР (400 MГц, ДМСО-d6), ,
м. ч.: 4,00 (4H, с, Ar); 7,29 (4H, с, 2CH2); 7,85 (2H, с, 2NH). Спектр 13C ЯМР (100 MГц,
ДМСО-d6), , м. ч.: 28,4; 31,6; 83,1; 115,9; 128,2; 131,6; 134,4; 151,4; 161,7. LC-MS, m/z (Iвідн, %):
433,0 [M+1]+ (100).
2,2-(1,2-Феніленбіс(метилен))біс(5-(диметиламіно)оксазол-4-карбонітрил) (4). У
40 мл метанолу розчиняли 2 г (8,66 ммоль, 1 екв) акрилонітрилу 3, приливали 5,85 мл 40 %
водного розчину диметиламіну (51,96 ммоль, 6 екв) і перемішували реакційну суміш при
20–25 С протягом 1 год. Метанол упарювали, приливали 20 мл води і відфільтровували
осад, який промивали послідовно 10 мл води та 10 мл гексану. Вихід 79 %. Ттопл 170–172 С.
Спектр 1Н ЯМР (400 MГц, ДМСО-d6), , м. ч.: 3,01 (12Н, с, N(CH3)2); 4,04 (c, 4H, ArCH2),
7,28 (4H, c, Ar). Спектр 13C ЯМР (100 MГц, ДМСО-d6), , м. ч.: 31,53; 38,62; 83,06; 117,04;
128,13; 131,23; 134,15; 151,70; 161,31. LC-MS, m/z (Iвідн, %): 377,2 [M+1]+ (100).
6,11-Діаза-1,5(2,5)-діоксазола-3(1,2)-бензенциклоундекафан-14,54-дикарбонітрил (5).
У 200 мл ТГФ розчиняли 2 г (8,66 ммоль, 1 екв) акрилонітрилу 3, приливали розчин 1,25 г
(26 ммоль, 3 екв) бутандіаміну в 20 мл метанолу. До утвореної суміші додавали по крап-
лях 4,85 мл (65 ммоль, 7,5 екв) Et3N, суміш перемішували при 50 С впродовж 2 год.
Розчинники упарювали, додавали 20 мл води та відфільтровували утворений осад. Вихід
61 %. Ттопл > 250 С. Спектр 1Н ЯМР (100 MГц, ДМСО-d6, J, Гц), , м. ч.: 1,55 (4H, уш. с,
2 NHCH2CH2); 3,15 (4H, д, J 5,8, 2 NHCH2CH2); 4,03 (4H, уш. с, ArCH2); 7,24—7,33
(4H, м, Ar); 8,05 (2H, т, J 5,8, 2 NH). Спектр 13C ЯМР (100 MГц, ДМСО-d6), , м. ч.:
25,3; 31,3; 42,6; 82,1; 116,3; 128,2; 131,3; 134,2; 151,5; 161,5. LC-MS, m/z (Iвідн, %): 375,2
[M+1]+ (100).
Автори висловлюють вдячність компанії “Єнамін” за фінансову підтримку даного дос-
лідження і окремо — співробітнику компанії Андрію Козицькому за експерименти ЯМР.
75ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2020. № 11
Двостадійний трикомпонентний синтез 6,11-діаза-1,5(2,5)-діоксазола-3(1,2)-бензенциклоундекафан...
ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
1. Davis F., Higson S. Macrocycles: construction, chemistry and nanotechnology applications. Hoboken: John
Wiley & Sons, 2011. 608 p.
2. Liu Z., Nalluri S.K.M., Stoddart J.F. Surveying macrocyclic chemistry: from flexible crown ethers to
rigid cyclophanes. Chem. Soc. Rev. 2017. 46, № 9. P. 2459—2478. https://doi.org/10.1039/c7cs00185a
3. Han Y., Fang H., Jing H., Sun H., Lei H., Lai W., Cao R. Singly versus doubly reduced nickel porphyrins
for proton reduction: experimental and theoretical evidence for a homolytic hydrogen-evolution reaction.
Angew. Chem. Int. Ed. 2016. 55, № 18. P. 5457—5462. https://doi.org/10.1002/anie.201510001
4. Kostin G.A., Borodin A.O., Torgov V.G., Kuratieva N.V., Naumov D.Y., Miroshnichenko S.I., Kalchenko V.I.
Monomeric and polymeric dinuclear complexes of Co(II) or Ni(II) with calix[4]arene-tetraphosphineoxide.
J. Incl. Phenom. Macrocycl. Chem. 2007. 59, № 1—2. P. 45—52. https://doi.org/10.1007/s10847-007-9293-4
5. Alfonso I., Bru M., Burguete M.I., García-Verdugo E., Luis S.V. Structural diversity in the self-assembly of
pseudopeptidic macrocycles. Chem. Eur. J. 2010. 16, № 4. P. 1246–1255. https://doi.org/10.1002/chem.
200902196
6. Gagnon C., Godin É., Minozzi C., Sosoe J., Pochet C., Collins S.K. Biocatalytic synthesis of planar chiral
macrocycles. Science. 2020. 367, № 6480. P. 917–921. https://doi.org/10.1126/science.aaz7381
7. Gong H.-Y., Rambo B.M., Karnas E., Lynch V.M., Sessler J.L. A “Texas-sized” molecular box that forms an
anion-induced supramolecular necklace. Nat. Chem. 2010. 2, № 5. P. 406–409. https://doi.org/10.1038/
nchem.597
8. Serine protease inhibitors: Pat. WO/2012/004678. IPC C07D 213/56. Publ. 12.01.2012.
9. Bodwell G.J., Houghton T.J., Miller D. Synthesis, structure and AM1 conformational study of 1,12-dioxa-
2,11-dioxo[3.3]orthocyclophane. Tetrahedron Lett. 1997. 38, № 9. P. 1469–1472. https://doi.org/10.1016/
S0040-4039(97)00132-9
10. Carroll F.I., Blough B.E., Huang X., Nie Z., Mascarella S.W., Deschamps J., Navarro H.A. Synthesis and
monoamine transporter binding properties of 2,3-cyclo analogues of 3-(4-aminophenyl)-2-tropaneme -
tha nol. J. Med. Chem. 2006. 49, № 15. P. 4589–4594. https://doi.org/10.1021/jm060287w
11. Matsumura K., Saraie T., Hashimoto N. Studies of nitriles. VII. Synthesis and properties of 2-amino-3,3-
dichloroacrylonitrile (ADAN). Chem. Pharm. Bull. 1976. 24, № 5. Р. 912—923. https://doi.org/10.1248/
cpb.24.912
12. Matsumura K., Saraie T., Hashimoto N. Studies of nitriles. VIII. Reaction of N-acyl derivatives of 2-amino-
3,3-dichloroacrylonitrile (ADAN) with amines. (1). A new synthesis of 2-substituted-5-(substituted amino)
oxazole-4-carbonitriles and -4-N-acylcarboxamides. Chem. Pharm. Bull. 1976. 24, № 5. Р. 924—940. https://
doi.org/10.1248/cpb.24.924
13. Шаблыкин О.В., Василенко А.Н., Броварец В.С. Циклоконденсация 2-ациламино-3,3-дихлоро акри-
лонитрилов с 2-гидразинопиридин. Журн. общ. хим. 2006. 76, № 11. C. 1926—1927.
14. Козаченко А.П., Шаблыкин О.В., Русанов Э.Б., Василенко А.Н., Броварец В.С. Превращение про-
дуктов конденсации 2-ациламино-3,3-дихлоракрилонитрилов с имидазолом в производные пира-
золо[1,5-а]пиримидина. Журн. общ. хим. 2009. 79, № 5. C. 824—828.
15. Чумаченко С.А., Шаблыкин О.В., Броварец В.С. Взаимодействие 2-метоксикарбониламино-3,3-ди-
хлор акрилонитрила с фенилгидразином в присутствии триэтиламина. Журн. общ. хим. 2011. 81,
№ 3. C. 518—519.
Надійшло до редакції 11.09.2020
REFERENCES
1. Davis, F. & Higson, S. (2011). Macrocycles: construction, chemistry and nanotechnology applications.
Hoboken: John Wiley & Sons.
2. Liu, Z., Nalluri, S. K. M. & Stoddart, J. F. (2017). Surveying macrocyclic chemistry: from flexible crown
ethers to rigid cyclophanes. Chem. Soc. Rev., 46, No. 9, pp. 2459-2478. https://doi.org/10.1039/c7cs00185a
3. Han Y., Fang H., Jing H., Sun H., Lei H., Lai W. & Cao, R. (2016). Singly versus doubly reduced nickel
porphyrins for proton reduction: experimental and theoretical evidence for a homolytic hydro gen-evolution
reaction. Angew. Chem. Int. Ed., 55, No. 18, pp. 5457-5462. https://doi.org/10.1002/anie.201510001
76 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2020. № 11
Д.О. Мержиєвський, О.В. Шабликін, О.В. Шабликіна, Н. М. Шевченко, В.C. Броварець
4. Kostin, G. A., Borodin, A. O., Torgov, V. G., Kuratieva, N. V., Naumov, D. Y., Miroshnichenko, S. I., &
Kalchenko, V. I. (2007). Monomeric and polymeric dinuclear complexes of Co(II) or Ni(II) with calix[4]-
arene-tetraphosphineoxide. J. Incl. Phenom. Macrocycl. Chem., 59, No. 1-2, pp. 45-52. https://doi.org/
10.1007/s10847-007-9293-4
5. Alfonso, I., Bru, M., Burguete, M. I., García-Verdugo, E. & Luis, S. V. (2010). Structural diversity in the
self-assembly of pseudopeptidic macrocycles. Chem. Eur. J., 16, No. 4, pp. 1246-1255. https://doi.org/
10.1002/chem.200902196
6. Gagnon, C., Godin, É., Minozzi, C., Sosoe, J., Pochet, C. & Collins, S. K. (2020). Biocatalytic synthesis of
planar chiral macrocycles. Science, 367, No. 6480, pp. 917-921. https://doi.org/10.1126/science.aaz7381
7. Gong, H.-Y., Rambo, B. M., Karnas, E., Lynch, V. M. & Sessler, J. L. (2010). A “Texas-sized” molecular box
that forms an anion-induced supramolecular necklace. Nat. Chem., 2, No. 5, pp. 406-409. https://doi.
org/10.1038/nchem.597
8. Pat. WO/2012/004678. IPC C07D 213/56. Serine protease inhibitors, Steinmetzer, T., Saupe, S. M., Publ.
12.01.2012.
9. Bodwell, G. J., Houghton, T. J. & Miller, D. (1997). Synthesis, structure and AM1 conformational study
of 1,12-dioxa-2,11-dioxo[3.3]orthocyclophane. Tetrahedron Lett., 38, No. 9, pp. 1469-1472. https://doi.
org/10.1016/S0040-4039(97)00132-9
10. Carroll, F. I., Blough, B. E., Huang, X., Nie, Z., Mascarella, S. W., Deschamps, J. & Navarro, H. A. (2006).
Synthesis and monoamine transporter binding properties of 2,3-cyclo analogues of 3-(4-aminophenyl)-
2-tropanemethanol. J. Med. Chem., 49, No. 15, pp. 4589-4594. https://doi.org/10.1021/jm060287w
11. Matsumura, K., Saraie, T. & Hashimoto, N. (1976). Studies of nitriles. VII. Synthesis and properties of
2-amino-3,3-dichloroacrylonitrile (ADAN). Chem. Pharm. Bull., 24, No. 5, pp. 912-923. https://doi.
org/10.1248/cpb.24.912
12. Matsumura, K., Saraie, T., Hashimoto, N. (1976). Studies of nitriles. VIII. Reaction of N-acyl derivatives
of 2-amino-3,3-dichloroacrylonitrile (ADAN) with amines. (1). A new synthesis of 2-substituted-5-(sub-
stituted amino)oxazole-4-carbonitriles and -4-N-acylcarbocamides. Chem. Pharm. Bull., 24, No. 5, pp. 924-
940. https://doi.org/10.1248/cpb.24.924
13. Shablykin, O. V., Vasilenko, A. N. & Brovarets, V. S. (2006). Cyclocondensation of 2-acylamino-3,3-dichloro-
acrylonitiles with 2-hydrazinopyrydine. Russ. J. Gen. Chem., 76, pp. 1841-1842. https://doi.org/10.1134/
S1070363206110314
14. Kozachenko, A. P., Shablykin, O. V., Rusanov, E. B., Vasilenko, A. N. & Brovarets, V. S. (2009). Transforma-
tion of the condensation products of 2-acylamino-3,3-dichloroacrylonitriles with imidazole into pyra-
zolo[1,5-a]pyrimidine derivatives. Russ. J. Gen. Chem., 79, pp. 996-1000. https://doi.org/10.1134/
S1070363209050223
15. Chumachenko, S. A., Shablykin, O. V. & Brovarets, V. S. (2011). Reaction of 2-methoxycarbonylamino-3,3-
dichloroacrylonitrile with phenylhydrazine in the presence of triethylamine. Russ. J. Gen. Chem., 81,
613. https://doi.org/10.1134/S1070363211030327
Received 11.09.2020
D.O. Merzhyievskyi 1, O.V. Shablykin 1,
O.V. Shablykina 1,2, N.M. Shevchenko 2, V.S. Brovarets 1
1 V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the NAS of Ukraine, Kyiv
2 Taras Shevchenko National University of Kyiv
E-mail: daniilmer19@gmail.com
TWO-STAGE THREE-COMPONENT SYNTHESIS
OF 6,11-DIAZA-1,5(2,5)-DIOXAZOLE-3(1,2)-
BENZENECYCLOUNDECAPHANE-14,54-DICARBONITRILE
The possibilities of 2-amino-3,3-dichloroacrylonitrile (ADAN) used for the construction of macrocyclic struc-
tures such as cyclophanes with two oxazole fragments are investigated. For this purpose, bifunctional rea-
gents were used in the classic ADAN transformation into 5-amino-4-cyanooxazoles (sequential treatment of
ADAN with acyl chloride and a primary or secondary amine). As a result of the reaction of 2,2-(1,2-phenylene)-
77ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2020. № 11
Двостадійний трикомпонентний синтез 6,11-діаза-1,5(2,5)-діоксазола-3(1,2)-бензенциклоундекафан...
diacetyl chloride with 2 eq of ADAN, a compound with two acrylonitrile fragments, 2,2-(1,2-phenylene)bis(N-
(2,2-dichloro-1-cyanovinyl)acetamide), was obtained. In this substance, both ADAN residues can interact
with amines and form oxazole cycles: for example, the treatment with an excess of dimethylamine produces 2,2-
(1,2-phenylenebis(methylene))bis(5-(dimethylamino)oxazole-4-carbonitrile). The target macrocyclic structure
was obtained by the interaction of 2,2-(1,2-phenylene)bis(N-(2,2-dichloro-1-cyanovinyl)acetamide) with
butane-1,4-diamine, as a result the simultaneous forming of both oxazole rings and an aliphatic bridge con-
nected with them was happened. At this stage, it was used a procedure, that is typical of the creation of macro-
cyclic structures based on polyfunctional reagents, — strong dilution (about 0.04 M). The molecule of the syn-
thesized 6,11-diaza-1,5(2,5)-dioxazole-3(1,2)-benzenecycloundecaphan-14,54-dicarbonitrile has high spatial
symmetry, which is confirmed by the presence of only one series of peaks in the 1H and 13C NMR spectra (for
example, the butane-1,4-diamine fragment in the aliphatic part of the spectrum looks likes two triplets). The
formation of a macrocyclic structure is evidenced by HPLC-MS data, as well as homo- and heteronuclear cor-
relations in the NMR spectra.
The proposed procedure for the synthesis of 6,11-diaza-1,5(2,5)-dioxazole-3(1,2)-benzenecycloundeca-
phan-14,54-dicarbonitrile is based on the use of simple and inexpensive reagents, and the total yield of the
target substance in two stages starting with the 2,2-(1,2-phenylene)diacetyl chloride, is 51 %.
Keywords: o-phenylene diacetic acid, ADAN, heterocyclization, oxazole, macrocycle.
|