Статья: Радикалсвязывающая активность продукта взаимодействия метилового эфира 3,4-дигидрокси-6-оксо-2,4-гексадиеновой кислоты с 1,2-диаминобензолом

Радикалсвязывающая активность продукта взаимодействия метилового эфира 3,4-дигидрокси-6-оксо-2,4-гексадиеновой кислоты с 1,2-диаминобензолом

Карманова О.Г., Зыкова С.С.,

Муковоз П.П., Козьминых В.О.

Аннотация

Реакцией метилового эфира 3,4-дигидрокси-6-оксо-2,4-гексадиеновой кислоты с 1,2-диамино-бензолом получен метил (2Z) - [3- (2-оксопентил) хиноксалин-2- (1Н) илиден] этаноат. На основании данных ИК, ЯМР ¹Н спектроскопии и масс-спектрометрии установлено строение синтезированного соединения. Изучена его радикалсвязывающая активность в реакции с дифенилпикрилгидразилом (ДФПГ), которая оказалась на уровне стандарта антирадикальной активности - водорастворимой формы витамина Е (тролокс).

Ключевые слова: 1,3,4,6-тетракарбонильные соединения, метиловый эфир 3,4-дигидрокси-6-оксо-2,4-гексадиеновой кислоты, метил (2Z) - [3- (2-оксопентил) хиноксалин-2- (1Н) илиден] этаноат, радикалсвязывающая активность.

Введение

Известно, что 1,3,4,6-тетракарбонильные соединения (ТКС) взаимодействуют с 1,2-ди-аминобензолом с образованием 2,3-бис-оксоилиденпроизводных 1,3,4,6-тетрагидрохиноксалинов [1-6]. Целью данной работы является изучение взаимодействия 1,2-диаминобензола с метиловым эфиром 3,4-дигидрокси-6-оксо-2,4-гексадиеновой кислоты [7], которые представ-ляют собой промежуточный класс тетракарбонильных соединений непосредственно от 1,3,4,6-тетраоксогексанов, имеющих традиционные концевые кетогруппы, к эфирам гексадиеновой кислоты [7-9].

реакция метиловый эфир спектроскопия

Экспериментальная часть

Методика синтеза метил (2Z) - [3- (2-оксопентил) хиноксалин-2- (1Н) илиден] этаноата (2). Выход 3.44 г (48%), Т. пл.94-95°С.

К 6.01 г (25 ммоль) соединения (1) в 50 мл этанола добавляют 2.7 г (25 ммоль) 1,2-диамино-бензола при непродолжительном кипячении. Растворитель выпаривают, остаток растирают с диэти-ловым эфиром, сушат, получают соединение (2). Перекристаллизация из этилацетата.

Найдено, %: С 67.12%; Н 6.34%; N 9.67%; С₁₆Н₁₈N₂О₃. Вычислено, %: C 67.33%; Н 6.53%; N 9.78%. М 286.33.

ИК спектр, н, см^-1, (ваз. масло): 1732 (O=C (CH₂) ₂CH₃), 1604 (O=COCH₃), 1569 (С=С, хелат, C₆H₄), 1462 д_{as (}CH₃), 1435 (N=С), 1374 д_{s (}CH₃), 1179 (C-OCH₃), 1154, 1114, 1067, 998 н_{скелетные (}C-C), 854 д_{маятниковые (}CH₃).

Масс-спектр (m/z, I_отн., %): 287 М+1?⁺ (3,08), 286 М?⁺ (15.60), 255 М-СН₃О?⁺ (8.94), 243 М-С₃Н₇?⁺ (6.46), 216 ?⁺ (100), 215 М-С₃Н₇СО?⁺ (3.27), 216?⁺ (100) 199 ?⁺ (3.47), 184 М-С₃Н₇СО-СН₃О?⁺ (70.13), 158 ?⁺ (22.16), 103 С₆Н₅СN?⁺ (8.50), 77 С₆Н₅?⁺ (10.46), 71 С₃Н₇СО?⁺ (42.46), 43 С₃Н₇?⁺ (85.79).

Спектр ЯМР ¹Н (ДМСО-d₆, д_C, м. д.): 0.97 т (3H, CH₂CH₂CH₃, J 7.0 Гц, 2B), 1.63 м (2H, CH₂CH₂CH₃, 2B), 2.38 т (2H, CH₂CH₂CH₃, J 7.0 Гц, 2B), 3.67 с (3H, ОCH₃, 2B), 4.00 с (2H, CH₂CООCH₃, 2B), 5.67 с (1H, CH, 2B, 94%), 7.41-7.75 м (4H, С₆H₄, 2B), 14.70 с (1H, NH, 2B).

Спектр ЯМР ¹Н (СDCl₃, д_C, м. д.): 0.96 т (3H, CH₂CH₂CH₃, J 7.0 Гц, 2B, 2С), 0.97 т (3H, CH₂CH₂CH₃, J 7.0 Гц, 2D), 1.71 м (2H, CH₂CH₂CH₃, 2B, 2С), 1.73 м (2H, CH₂CH₂CH₃, 2D), 2.44 т (2H, CH₂CH₂CH₃, J 7.0 Гц, 2B, 2С), 2.61 т (2H, CH₂CH₂CH₃, J 7.0 Гц, 2D), 3.75 с (3H, ОCH₃, 2B), 3.73 с (3H, ОCH₃, 2С), 3.90 с (3H, ОCH₃, 2D), 4.09 с (2H, CH₂CООCH₃, 2B), 4.24 с (2H, CH₂CООCH₃, 2D), 5.27 с (1H, CH, 2D, 28 %), 5.49 с (1H, CH, 2B, 42 %), 5,65 с (1H, CH, 2С, 30 %), 6.93-8.05 м (4H, С₆H₄, 2B, 2С, 2D), 11.69 с (1H, NH, 2D), 14.12 с (1H, NH, 2С), 15.03 с (1H, NH, 2B).

Результаты и обсуждения

Впервые изучено взаимодействие соединения (1) с 1,2-диаминобензолом, в результате которого получен метил (2Z) - [ (3Z) - 3- (2-оксопентилиден) - 3,4-дигидрохиноксалин-2 (1H) - или-ден] этаноат (2) [7] (схема 1). Синтезированное соединение раннее не было известно.

Соединение (2) представляет собой желтое кристаллическое вещество, растворимое в обычных органических растворителях и нерастворимое в воде. В отличие от 2,3-бис (ароил-метилен) хиноксалинов, существующих в виде бис-NН-хелатной системы [3-6], соединение (2) существуют в форме 2,3-эндо-C=N - изомера 2A, о чем свидетельствует отсутствие соответствующих полос поглощения аминогрупп в области 3100-3500 см^-1 в ИК спектрах. Наличие высокочастотного сигнала поглощения несопряженной карбонильной группы ацильного звена при 1732 см^-1 и сигнала поглощения сложноэфирной карбонильной группы при 1604 см^-1 также подтверждает структуру 2A.

Схема 1. Синтез метил (2Z) - [ (3Z) - 3- (2-оксопентилиден) - 3,4-дигидрохиноксалин-2 (1H) илиден] этаноата (2)

В полярных растворителях (ДМСО) у соединения (2) преобладающей является монохелатная форма 2B (94%), стабилизированная одним NН-хелатным циклом, что свидетельствует о значительной устойчивости в растворе ДМСО этой формы (схема 2).

Схема 2. Таутомерные формы метил (2Z) - [ (3Z) - 3- (2-оксопентилиден) - 3,4-дигидрохиноксалин-2 (1H) - илиден] этаноата (2)

По-видимому, молекулы ДМСО поляризуют карбонильную группу ацильного звена, создавая условия для делокализации кратных связей в хелате, стабилизированного внутримолекулярными водородными связями в устойчивый NН-хелатный гетероцикл.

В то же время, сложноэфирный фрагмент молекулы не образует NН-хелата вследствие деполяризующего влияния неподеленных электронных пар кислорода алкоксигруппы, ослаб-ляющих эффективный заряда на углероде карбонильной группы сложноэфирного звена, а поляризующей силы молекул ДМСО оказывается недостаточно.

Это подтверждает ЯМР ¹Н спектр соединения (2), записанный в ДМСО-d₆, в котором, кроме сигналов н-пропильного звена, метоксигруппы сложноэфирного фрагмента, а также группы сигналов протонов ароматического гетероцикла, присутствуют моносигнал метинового протона при д 5.67 м. д., моносигнал протона аминогруппы NН-хелата при д 14.70 м. д. и моносигнал двух метиленовых протонов метилацетатного фрагмента при д 3.67 м. д. с сопоставимыми интегральными интенсивностями.

Кроме преобладающей монохелатной формы 2B в спектре присутствуют сигналы двух минорных форм 2С и 2D с содержанием каждой не более 3%. Незначительное их содержание, вероятно, связано с меньшей устойчивостью структур, имеющих хелатный фрагмент при сложноэфирном звене. Этому, вероятно, также способствует специфическая сольватация полярных молекул ДМСО кислорода карбонильной группы сложноэфирного фрагмента, снижая на нем эффективный отрицательный заряд и препятствуя образованию NН…О=С-хелатной ВМВС, стабилизирующей NН-хелатный гетероцикл.

Смена растворителя на неполярный хлороформ приводит к значительным изменениям в соотношениях таутомерных форм. Так, содержание форм 2С и 2D возрастает до 30 и 28%, соответственно. Причиной этого, по-видимому, является, с одной стороны, отсутствие поляризующего влияния молекул растворителя, которые уже не создают условий для делокализации кратных связей в хелате. Стабильность формы 2B уменьшается, следствием чего является образование альтернативных таутомеров 2С и 2D.

Так, форме 2С соответствуют моносигнал двух магнитно эквивалентных метиновых протонов при д 5.65 м. д. и моносигнал двух магнитно эквивалентных протонов аминогрупп двух NН-хелатов при д 14.12 м. д.

Форме 2D соответствуют моносигнал метинового протона со значением химического сдвига д 5,27 м. д., моносигнал протона аминогруппы NН-хелата со значением химического сдвига д 11.69 м. д. и моносигнал двух метиленовых протонов метилацетатного фрагмента со значением химического сдвига д 4.24 м. д. с сопоставимыми интегральными интенсивностями. Содержание формы 2В в дейтерохлороформе составляет 42%. Данной форме соответствуют моносигнал метинового протона со значением химического сдвига д 5.49 м. д., моносигнал протона аминогруппы NН-хелата со значением химического сдвига д 15.03 м. д. и моносигнал двух метиленовых протонов метилацетатного фрагмента со значением химического сдвига д 4.09 м. д. с сопоставимыми интегральными интенсивностями.

Некоторое смещение сигнала метинового протона бис-хелатной формы 2С в слабые поля (на д 0.16 м. д.) по сравнению с монохелатной формой 2В объясняется удлинением цепи со-пряжения и, соответственно, уменьшением интенсивности внешнего магнитного поля в ани-зотропной области к двум сопряженным квазигетероциклам, в которой расположены метиновые протоны. О наличии такого сопряжения свидетельствует тот факт, что два метиновых протона, а также два протона двух аминогрупп двух различных хелатов являются магнитно-эквивалентными и дают соответствующие, нерасщепленные моносигналы в ЯМР ¹Н спектре.

В тоже время, смещение сигнала двух магнитноэквивалентных протонов двух амино-групп бис-хелатной формы 2С в сильные поля (на д 0.91 м. д.) по сравнению с сигналом моно-хелатной формы 2В также хорошо объясняется удлинением цепи сопряжения, в результате которого электронная плотность на атомах азота увеличивается, приводя к экранированию NН-протонов.

Значение сигнала двух метиленовых протонов монохелатной формы 2В несколько смещено в сильные поля по сравнению с аналогичным сигналом формы 2D (на д 0.15 м. д.), что, вероятно, объясняется экранирующим влиянием неподеленных электронных пар кислорода метоксизвена на эти протоны. В форме 2D метоксизвено, соседствующее с метиленовой группой ацильного фрагмента отсутствует, поэтому соответствующий сигнал этой группы смещен в слабые поля.

Сигналов, соответствующих эндоциклической форме 2А в ЯМР ¹Н спектрах соединения (2), нами не обнаружено.

Характер масс-фрагментации хиноксалина (2) согласуется с ранее установленным общим закономерностям распада известных производных хиноксалина [7, 10-12].

реакция метиловый эфир спектроскопия

В масс-спектре хиноксалина (2) присутствует интенсивный сигнал молекулярного иона 287 М?⁺. Дальнейшая фрагментация молекулы под действием электронного удара в газовой фазе протекает по четырем основным направлениям (схема 3).

Первое направление фрагментации молекулы хиноксалина (2) связано с отрывом метил-ацетатных фрагментов М - СН₂СОOСН₃?⁺ и образованием фрагментарных ионов с максимальной интенсивностью . Второе и третье направления соответствуют отрыву ацильных ионов С₃Н₇СО?⁺ и ионов СН₃О?⁺ с образованием интенсивного сигнала кетенового иона . Четвертое направление соответствует правилу выброса максимального радикала и характеризуется образованием очень интенсивных сигналов ионов С₃Н₇?⁺. Последующая фрагментация связана процессом распада азинового кольца и дальнейшей деструкцией до ионов ?⁺ и PhCN?⁺.

Таблица. Антирадикальная активность метил (2Z) - [ (3Z) - 3- (2-оксопентилиден) - 3,4- дигидрохиноксалин-2 (1H) - илиден] этаноата (2)

* p < 0.05 в сравнении с контролем

Схема 3. Масс-фрагментация хиноксалина (2)

Для определения антирадикальной активности использовали реакцию со стабильным свободным радикалом дифенилпикрилгидразилом (ДФПГ) (производство Sigma-Aldrich) [13]. Концентрация ДФПГ в 95% этаноле составила 6.5·10^-5M. В качестве эталона сравнения анти-радикальной активности использовался тролокс (производство Sigma-Aldrich) (таблица).

Реакционная смесь, которая состоит из 3 мл 0.3 мМ раствора ДФПГ, 1 мл буферного раствора ТРИС-НСl с рН = 7.4 и 1·10^-5 М веществ или тролокса, растворенных в ДМСО, инкубируется при стандартных температурных условиях (Т = 293 К) в течение 30 минут. Затем при длине волны 517 нм в кюветах с толщиной слоя 0.5 см определяют оптическую плотность реакционной смеси на фотоэлектроколориметре КФК-3-01. Были сделаны контрольные измерения синтезированных соединений без ДФПГ при 517 нм. Ингибирующий эффект представляет собой убыль радикалов ДФПГ (Q), которую рассчитывают по формуле: