Otrzymywanie aminoalkoholowych pochodnych (E)-2-bromo-6-[2-(pirydyn-2-yl)-

W celu otrzymania związków fluorescencyjnych w postaci alkoholi (stanowią one prekursory termowrażliwych znaczników), możliwe było podjęcie dwóch szlaków syntetycznych. Droga A opiera się na reakcji sprzęgania pomiędzy 2,6-dihalogenową pochodną pirydyny, a 2-winylopirydyną, a następnie na przyłączeniu N-podstawionych aminoalkoholi. Alternatywna droga B rozpoczyna się od arylacji egzocyklicznego atomu azotu otrzymanego 2-(6-bromo-pirydyn-2-ylamino)-etanolu (21), a następnie reakcji sprzęgania Hecka w celu uzyskania finalnego produktu (Schemat 31).

Schemat 31. Drogi syntetyczne prowadzące do otrzymywania fluoroforów.

Według zaplanowanej drogi syntetycznej A, po optymalizacji parametrów reakcji otrzymywania (E)-2-bromo-6-[2-(pirydyn-2-yl)-winylo)pirydyny (3) stanowiącej rdzeń strukturalny potencjalnych znaczników fluorescencyjnych, do związku 3 postanowiłam przyłączać aminoalkohole różniące się podstawnikami w pozycji 2-N-pirydylowej (Schemat 32). Zgodnie z założeniami, zmiany podstawników na egzocyklicznym atomie azotu miały pozwolić na modulację właściwości fotochemicznych oraz termolabilnych znaczników na nich opartych, co opisuję w dalszych rozdziałach.

96

Schemat 32. Schemat reakcji przyłączania aminoalkoholu z różnymi podstawnikami w pozycji 2-N-pirydylowej.

Reakcje substytucji nukleofilowej SNAr przeprowadzałam pomiędzy związkiem

3 a pierwszo- i drugorzędowymi aminoalkoholami (7-17), w obecności zasady –

N,N-diizopropyloetyloaminy, ogrzewając mieszaninę do około 120°C przy użyciu reaktora mikrofalowego (moc: 300 W). Koniec reakcji obserwowałam w momencie zaniku substratu (kontorla TLC) po 3-4 godzinach prowadzenia reakcji. Rozpuszczalnikiem przeze mnie użytym był DMF, który sprzyja reakcjom substytucji nukleofilowej typu SN2Ar, przede wszystkim dlatego, że nie tworzy wiązań wodorowych z biorącym udział w reakcji nukleofilem. Natomiast, N,N-diizopropyloetyloamina ma za zadanie „oderwać” proton od etanoloaminy i tym samym neutralizuje powstający w trakcie substytucji nukleofilowej kwas bromowodorowy (Schemat 33).

Schemat 33. Proponowany mechanizm substytucji nukleofilowej w pierścieniu heterocyklicznym.

W wyniku przeprowadzonych reakcji, z powodzeniem uzyskałam produkt 8 oraz 10 osiągając wydajności odpowiednio 60 i 67%. Nieco niższą wydajność (30%) udało mi się uzyskać dla produktu 12 posiadającego grupę benzylową w pozycji 2-N-pirydylowej, co wynika głównie z obecnej zawady sterycznej, znikomej zaś w przypadku etanoloaminy

97

i N-metyloetanoloaminy. Uzyskane aminoalkohole scharakteryzowałam przy użyciu spektroskopii magnetycznego rezonansu jądrowego oraz spektroskopii mas. Na widmie 1H NMR każdego z produktów, oprócz charakterystycznych sygnałów pochodzących od związku 3, pojawiły się sygnały pochodzące od protonów części etylenowej (-CH2-CH2-), scharakteryzowane jako dwa tryplety o przesunięciach chemicznych 3.74 ppm oraz 3.47 ppm. Na widmie zaobserwowałam również singlet występujący przy wartości 5.55 ppm odpowiadający przesunięciu chemicznemu grupy -OH oraz tryplet przy 5.32 ppm, pochodzący od grupy –NH w przypadku związku nr 8. Sygnały pochodzące od protonów H10 i H12 (rysunek 37) uległy przesunięciu w górę pola: 6.58 ( d, J = 7.2 Hz, H10) oraz 6.23 (J = 8.3 Hz, H12).

Dla związku 10 otrzymałam kryształ, który został poddany badaniom krystalograficznym (szczegóły w części eksperymentalnej). Ułożenie przestrzenne atomów i kąty płaskie pomiędzy atomami, potwierdziły izomerię geometryczną trans uzyskanego produktu 10.

1.3.1. Otrzymywanie (E)-2-(2,4-difluorobenzylo{6-[2-(pyridin-2-yl)winylo]pyridin-2-yl}amino)etan-1-olu (16)

Synteza związku 16 była dwuetapowa, ze względu na brak dostępności N-2,4-difluorobenzyloetanoloaminy i pierwszym krokiem było otrzymanie aminoalkoholu drugorzędowego z podstawnikiem 2,4-difluorobenzylowym w pozycji 2-N-pirydylowej (Schemat 34). W tym celu mieszałam etanoloaminę, bromek 2,4-difluorobenzylu oraz N,N-diizopropyloetyloaminę w temperaturze pokojowej, kontrolując przebieg reakcji za pomocą chromatografii cienkowarstwowej. Po około godzinie zaobserwowałam całkowity zanik substratu , a na płytce TLC widoczne były dwa produkty znacznie różniące się od siebie polarnością. Okazało się, iż jednym z produktów reakcji była podwójnie podstawiona etanoloamina (Schemat 41, związek 15), powstająca z wydajnością 60%. Z kolei oczekiwany produkt 14 otrzymałam z wydajnością 23 %.

98

Schemat 34. Drogi syntetyczne otrzymywania pochodnej 16.

Powstawanie produktu ubocznego jest wynikiem dużej reaktywności aminy pierwszorzędowej, stąd też reakcja nie zatrzymuje się wyłącznie na pochodnej mono-podstawionej, co również wskazuje na termodynamiczną stabilność produktu 15. W celu przesunięcia kinetyki reakcji w kierunku tworzenia produktu 14, zdecydowałam się na obniżenie temperatury. Reakcję prowadziłam w temperaturze 0°C przez trzy godziny i po przereagowaniu substratu wykonałam ekstrakcję w układzie eter dietylowy/NaHCO3 w celu pozbycia się nadmiaru etanoloaminy dobrze rozpuszczalnej w warstwie wodnej. Po odparowaniu warstwy organicznej produkt rozpuściłam na gorąco w heksanie i wytrącałam schładzając roztwór w łaźni lodowej. Wydajność końcowa tym razem wzrosła do 45%.

Kolejnym krokiem było przyłączenie produktu 14 do związku 3. W tym celu oba związki rozpuściłam w DMF dodałam N,N-diizopropyloetyloaminę, a mieszaninę reakcyjną umieściłam w reaktorze mikrofalowym stosując temperaturę 120°C i moc 300W (Schemat

99 Schemat 35. Schemat syntezy związku 16.

Ponieważ prowadzenie ogrzewania przez 16 godzin, nie spowodowało znacznego przyrostu produktu, zdecydowałam się na przeprowadzenie reakcji sprzęgania Buchwalda138 C-N, stosując warunki reakcji zbliżone do zoptymalizowanych wcześniej dla reakcji Hecka (Tabela 6).

Tabela 6. Warunki reakcji testowych otrzymywania związku 16 na drodze sprzęgania Buchwalda.

Alkohol zasada rozpuszczalnik Pd(OAc)2 IL/L MW W [%]

14

DIPEA DMF - - 120-140°C -

Cs2CO3 DMF 2 mol% TBAB/PPh3 100°C 5d: 13 Cs2CO3 Toluen 2 mol% TBAB/PPh3 100°C -

DBU DCE 2 mol% TBAB/PPh3 130°C - DBU DMF 2 mol% TBAB/PPh3 130°C -

W reakcji sprzęgania zastosowałam octan palladu w połączeniu z trifenylofosfiną i dodatkiem TBAB, zmieniając zasadę z DIPEA na węglan cezu albo DBU, kierując się ich różnicami w wartościach pKa. Używany w reakcji Hecka DMF, zastąpiłam w dwóch próbach toluenem oraz DCE, żeby sprawdzić wpływ polarności na jej przebieg. Zastosowanie reakcji sprzęgania C-N, miało przyczynić się do powstania oczekiwanego produktu z większą wydajnością i efektywnością niż reakcja substytucji nukleofilowej bez zastosowania katalizatora. W żadnej z powyższych reakcji, nie udało mi się jednak otrzymać oczekiwanego produktu 16.

100

ylo)amino)etanolu (19)

Pierwszym krokiem w celu uzyskania związku 19 była synteza odpowiednio N-podstawionego aminoalkoholu (Schemat 36), podobnie jak w przypadku otrzymywania związku 16.

Schemat 36. Reakcja otrzymywania związku 18.

Tym razem, niezbędne było podwyższenie temperatury ze względu na znacznie słabszą reaktywność 2-bromochinoliny w porównaniu z bromkiem 2,4-difluorobenzylu. W reakcji tej nie powstawał produkt uboczny w postaci dipodstawionej etanoloaminy, jak w przypadku zastosowania bromku 2,4-difluorobenzylowego. Czysty 2-(chinolin-2-ylamino)etanol (18) wyizolowałam z wydajnością 70% i scharakteryzowałam za pomocą spektroskopii magnetycznego rezonansu jądrowego oraz wysokorozdzielczej spektrometrii mas (ESI).Następnie 18 poddałam reakcji podstawienia do związku

3 otrzymując 19 (Schemat 37).

Schemat 37. Schemat reakcji otrzymywania związku 19.

Pierwsza próba polegała na zmieszaniu reagentów 3, 18 oraz N,N-diizopropyloetyloaminy i ogrzewaniu mieszaniny w reaktorze mikrofalowym przez 16 godzin. Ponieważ nie zaobserwowałam powstawania docelowego produktu, zdecydowałam się na zastosowanie warunków reakcji sprzęgania, z użyciem katalizatora palladowego

101

(Tabela 7). W tym celu, łącznie, wykonałam pięć reakcji testowych odpowiednio zmieniając zasadę, rozpuszczalnik oraz wysokość temperatury. W żadnej z przeprowadzonej reakcji nie zaobserwowałam powstawania pożądanego produktu 19.

Tabela 7. Warunki reakcji testowych otrzymywania związku 19 na drodze sprzęgania Buchwalda.

Alkohol Zasada rozpuszczalnik Pd(OAc)2 IL/L MW W[%]