Badania w dziedzinie pochodnych hydroksylowych 1,2,4-triazolu. 6, Synteza pochodnych tiosemikarbazydowych z układem 1,2,4-triazolu - Biblioteka UMCS

U NI VE R S I TAT IS MARIAE C U R IE - S KŁO D O W S К A LUBLIN - POLONIA

VOL. XLVI/XLVII, 9 SECTIO AA 1991/1992

Katedra i Zakład Chemii Organicznej Akademii Medycznej w Lublinie

Maria DOBOSZ, Alicja M ALI SZE WS K A-GU Z

Badania w dziedzinie pochodnych hydroksylowych 1,2,4-triazolu.

VI

*

. Synteza pochodnych tiosemikarbazydowych z układem 1,2,4-triazolu

Studies of the Derivatives of Hydroxy 1,2,4-Triazole. Part VI . Synthesis of **

Thiosemicarbazide Derivatives with 1,2,4-Triazole system

W poprzednich pracach [1-4], stosującjako produkty wyjściowe l-fenylo-3- hydroksy-l,2,4-triazol oraz 3-(2-pirydylo)-4-fenylo-5-hydroksy-l,2,4-triazol, zbadano przebiegreakcjipodstawienia nukleofilowego zuwzględnieniem możli­

wości występowaniatautomerii w tego typu związkach. Udowodniono, żewtych reakcjach l-fenylo-3-hydroksy-l,2,4-triazol tworzy odpowiednie O-pochodne, natomiast 3-(2-pirydylo)-4-fenylo-5-hydroksy-l,2,4-triazol - N-pochodne.

Otrzymane pochodne w reakcji z bromooctanem etylu dają zawierające w swej budowie układ 1,2,4-triazolu odpowiednie estry etylowe kwasu octowego. Te właśnie estry, przeprowadzone whydrazydy (I i II), posłużyły autorkomdo dal­ szych badań. Acylowepochodne tiosemikarbazydu cyklizowane w środowisku zasadowym prowadzą do pochodnych układu 1,2,4-triazolu [5-7], natomiast w środowisku kwasowym - do pochodnych układu 1,3,4-tiadiazolu [8, 9].

’ Część V: artykuł nr 8 w niniejszym tomie.

" Part V: the paper no. 8 is inside the present volume.

W reakcji hydrazydu (I,II) z wybranymi izotiocyjanianami otrzymano odpo­

wiednie pochodnetiosemikarbazydowe, a następnie zbadano przebieg ich cy- klizacji w środowisku kwasowym i zasadowym. W przypadku zastosowania do cyklizacji pochodnych tiosemikarbazydowych (1-4) nie otrzymano spo­

dziewanych układów heterocyklicznych. Gdy zastosowano do cyklizacji za­ równo wodny roztwór NaOH, jak też kwas octowylubsolny, następowałrozpad pochodnej tiosemikarbazydowejdo produktu wyjściowego l-fenylo-3-hydroksy- 1,2,4-triazolu. Cyklizacja pozostałych pochodnych tiosemikarbazydowych [5-9]

prowadziła do otrzymania układu 1,2,4-triazolu w środowiskuzasadowym i kwa­

sowym. Przeprowadzone reakcje przebiegały według następującego schematu:

l-Fenylo-3-hydroksy-l,2,4-triazol otrzymano w reakcji 1-fenylosemikarbazy- du z kwasemmrówkowym[10], a 3-(2-pirydylo)-4-fenylo-5-hydroksy-l,2,4-tria- zolw reakcji kondensacji N3-fenylo-2-pikolinamidrazonu z mocznikiem [11]. Te związki ogrzewanez bromooctanem etyluwN,N-dimetyloacetamidzie lub w ace­ tonie w obecności K2CO3 przeprowadzono w odpowiednie estry etylowe, z któ­ rychw reakcji ze 100% wodzianem hydrazyny otrzymano hydrazydy (I, II) [1].

Zizotiocyjanianów do reakcji z hydrazydami (I, II) użyto: izotiocyjanian fenylu,p-metoksyfenylu, p-tolilu, p-bromofenylu, o-tolilu. Reakcje prowadzono przez ogrzewanie związków w bezwodnym eterze przez 15-20 h - pochodne tiosemikarbazydowe (1—7)- oraz w stopie w temp. 80-90°C przez 12h - pochod-

ne tiosemikarbazydowe (8,9). Cyklizację pochodnychtiosemikarbazydowych(5- 9) do pochodnych z układem 1,2,4-triazolu (10-14) przeprowadzonostosując 2%

lub 5% roztwór NaOH,a takżebezwodny kwas octowy. Tesame związki otrzy­ mano ogrzewając hydrazyd (II)zizotiocyjanianamiw stopie przez 15hwtempe­ raturze 150-170° C.

Budowę otrzymanych związków potwierdziła analiza elementarnaorazwidma IR i XH NMR. Widma IR dla pochodnych tiosemikarbazydowych miały chara­ kterystyczne pasma absorpcji dla grupy C=O około 1700-1730 cm1 oraz dla grupNHokoło 3300cm1.W produktach cyklizacji widma IRmiałycharaktery­ styczne pasma absorpcji dlagrup C=Nprzy ok. 1600cm1, C—N ok. 1500cm1 orazdla grupyC=Ook. 1720 cm1. Pochodne tiosemikarbazydowew widmach

!H NMR miały 3sygnały protonówcharakterystycznychdla grup NH w zakresie ô 9-10,5, którychniestwierdzonowproduktachcyklicznych. Produkty cykliczne miałysygnał protonuw grupie

—N wzakresie ok. Ö 5,2 oraz protonu wgrupie

—N—C—S

—NH

w zakresieok. ô 14. Z procentowego wyliczenia zawartości protonów w tych grupachstwierdzono przewagę formy tiolowej, awzwiązku (13) występował tyl­

kosygnałprotonuw zakresie Ô5,16,natomiast nie było sygnału protonu w zakre­ sie ok. Ô 14.

Dane dotyczące wydajności poszczególnych reakcji, temperatury topnienia, wyniki analiz elementarnych oraz widma IR i 'h NMR zawarte zostały w tabe­ lach 1, 2, 3.

CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA

Temperatury topnieniaoznaczono wblokuFishera-Johnsa i podano bez kore­

kty. Widma IR wykonano spektrofotometrem Specord IR-75 w KBr, a widma NMR aparatem Tesla BS-567 AwDMSO.

Otrzymywanie 1-(1 ’-fenylo-3’-metoksykarbonylo-l 2 ’>4’-triazolilo)-4-podstawionych tiosemikarbazydu (1—4)

Do0,01 mola hydrazydu (I)zawieszonego w 50cm3 bezwodnego eteru dodano 0,011 mola odpowiedniego izotiocyjanianu i ogrzewano we wrzeniu przez15 h.

Wydzielony związekodsączono, przemyto eterem i krystalizowano z etanolu. Da­

ne o związkach (1-4) zawiera tabela 1.

1

nixiviKo[ppm] DMSO

a u s en

00

en 3,75(s,2H,CH2) 6,94-7,82(m,10H,ar.benzen+triazol) 9,04-10,33(3s,3H,3NH) [—NH—NH—Ç—NH—) 2,28 (s,3H,CH3) 3,40 (s,2H,CH2) 7,08-7,82(m,10H,ar.benzen+triazol) 9,05-10,34(3s,3H,3NH) [—NH—NH

—

IR [cm1] KRr 3280NH 3080CHar. 2980,1410CHal. 1700C=O 1512,1330C=S 1250,1110G—O—C1 3295NH 3100CHar. 2966,1420CHal. 1718C=O 1512,1328G=S 11247,1105C—O—C1 3328NH 3084CH ar. 2980,1411CHal. 1708C=O 1505,13370=5 1278,11140—O—C 3327NH 3090CH ar. 2975,1418CHal. 1707C=O 1501,1306C=S 1277,11150-0-0

Analiza

z

22,81 22,66 21,09 20,86 21,98 21,72 o en

00 00

ilicz./oti I%hJ 4,38 4,42 4,55 4,47 4,74 4,85 3,38 3,62

o o

55,42 55,66 еч

*n 56,53 56,57 3 În

159-160 150-151 §

7

162-163

Wyd.

58 O)

$ «

Wzórsumaryczny m.cz. CnHisNeChS 368,41 CigHisNsOäS 398,44 C18H18N6O2S 382,44 Ci7Ht5N6O2SBr 447,31

et Cells

£U

£ u o 4.

£ u 5

4.

z Èj (I) (z) s (4)

Tab.2.Dane eksperymentalne dotyczące związków(5-9)

Z—u

*HNMRô[ppm] DMSO 3,37(s,2H,CH2) 7,11-8,37 (m,14H,ar.benzen+pirydyna) 9,69-10,46 (3s,3H,3NH) [—NH—NH—C—NH—1 ś 3,37(s,3H,CH3) 3,74(s,2H,CH2) 6,93-8,37(m,13H,ar.benzen+pirydyna) 9,59-10,41(3s,3H,3NH) [—NH—NH—C—NH—] 2,28 (s,3H(s,3H,CH3) 3,35 (s,2H,CH2) 7,07-8,37(m,13H,ar.benzen+pirydyna) 0S0-1Odl14=4H4NW1 [—NH—NH—C—NH—] 3,38(s,2H,CH2) 7,18-8,37 (m,13H,ar.benzen+pirydyna) 9,74-10,48(3s,3H,3NH) [—NH—NH

—

j

IR[cm1] KBr 3260NH 3080CHar. 2980,1420CHal. 17ЧО17ЛОC—O 11510,1310C=S 3279NH 3061CH ar. 2975,1413CHal. 1716,1695C=O 1511,1331C=S 3263NH 3062CH ar. 2975,1413CHal. 1719,1689C=O 1514,1316C=S 3245NH 3066CHar. 2963,1449CHal. Э cn Il II J U о <77 IS

—< ł—1 3244NH 3065CH ar. 1703C=O 1522,1326C=S

IAnaliza obl./otrz. [%N 22,01 22,14 20,62 20,75 21,34 21.13 18,70 18,95

Tt OO cc C4 cf X

4,30 4,46 4,45 4,23 4,61 4,68 3,46 3,52 4,61 4,80

U CC <Э

58,09 57,87 60,11 60,31 50,39 50,60 60,11 60,15

h [•C] 208-209 202-204 204-205 195-196 181-182

Г4 00

Wzór sumaryczny m.cz. C22H19N7O2S 445,49 C23H21N7O3S 475,52 C23H21N7O2 459,52 CTzHigNKhSBr 524,39 C25H21N7O2S 459,52

O. ^{§ U} £

u 0

4 P-CH3C6H4

Ш 4,

*'Н«Э£НЭ^

Nr zw. (s) (9) (7) (8) (6)

Tab.3.Daneeksperymentalne dotyczące związków(10-14)

Я

*H NMRÔ[ppm] DMSO 2,89(s,2H,CH2) —N II 5,12s—N—C—SH72% }1H 14,04sJ—NH —N—C=S28% 6,96-8,35(m,14H,ar.benzen+ pirydyna) 3,38(s,3H,CHj) 3,71(s,2H,CH2) 5,12s—N—C—SH73% }1H 14,00s-> —NH 1 —N—C=S27% 6,95-8,36(m,13H,ar.benzen+pirydyna)

IR [cm1] KBr 3060CH ar. 2950,1420CHal. 1716C=O 1590C=N 1490 C—N 3064CHar. 2964,1422CHal. 1718C=O 1609C=N 1513C—N

Analiza s_.0

%N cłen

<4 СЧ

98

ГТ СЧ

X

4,01 -2ПО0 h rf

00 Г- СП

%C 61,81 A4

3Г 60,38 60,29

Tt [°C] 320-321 306-308

Is.

Wzórsumaryczny m.cz. C22H17N7OS 427,47 CzsHisNtOzS 457,51

ai

CeHs p—OCH3C6H4

Nr zw. (от) (n)

c.d.tab.3.

Ц6

£ s

6,97-8,36(m,13H,ar.benzen+ pirydyna) —N II —N—C—SH ar.benzen+pirydyna) 2,00(s,3H,CH3) 2,88 (s,2H,CH2) —N

- §

»n Tf

6,99-8,35(m,13H.ar.benzen+ pirydyna)

a X"

en чЗ- *©

сч СЧ

X 7 § M 1

Z

1 —N—C= S3 II 5,21s—N—С—SH }1Н 14,08s—NH 1 —N—C=S

g

£

s© en

en 5,13s }1H 14.01s

/"гч' 5 К ri vT О\ 00

сч 5,16(s,1Н), 6,97-8,36(ш,13Н,

3065 Char. 2946,1423CHal. 1718C=0 1586C=N 1504C—N 3057CHar. 2960,1419CHal. 1717С—0 1598С—N 1502 С—N 3054СНаг. 2938,1420CHal. 1718С=О 1597C=N 1500С—N

22,21 22,38 19,36 19,41 22,21 21,94

4,34 4,55 00 TJ-

tn сч 4,34 4,55

62,56 62,21 52,18 52,07 62,56 62,83

310-311 314-315 298-299

P ^{сч оо р}

C23H19N7OS 441,51 C22Hi6N7OSBr 506,38 C23H19N7OS 441,51

§

£

Ï _{р-ВгСбНд}

3 О X и

<5

(12) (13) (14)

Otrzymywanie 1-[1 ’-karbonylometylo-3'-(2-pirydylo)-4’-feriylo-5’-oksy-l ’,2’,4’-triazolilo]-4-podstawionych tiosemikarbazydu (5—9)

Otrzymywanie związków (5-7) metoda I

0,01 mola hydrazydu (II) i 0,011 mola odpowiedniego izotiocyjanianu ogrze­

wano we wrzeniu przez 20 h w50 cm3bezwodnego eteru. Powstały produkt od­ sączono, przemyto eterem i krystalizowano zdużej ilości etanolu. Dane o związ­ kach (5-7) zawiera tabela 2.

Otrzymywanie związków (8, 9) metoda II

0,01 mola hydrazydu(II) i0,011 mola odpowiedniegoizotiocyjanianu dokład­

nie wymieszano i ogrzewano przez 12 h w temperaturze 80-90°Cwumieszczonej na łaźniolejowej kolbceokrągłodennej,zaopatrzonejw chłodnicę zwrotną. Utwo­ rzony wten sposób stopdokładnie przemytoeteremodnieprzereagowanego izo­ tiocyjanianu i krystalizowano zetanolu.

Dane ozwiązkach(8, 9) zawiera tabela 2.

Otrzymywanie 3-[l ’-metylo-3 ‘-(2-pirydylo)-4’-fenylo-5'-oksy-l ’,2 ’,4’-triazolilo]-5-merkapto-4-podstawionych 1,2,4-triazolu (10-14)

Metoda A

0,002 molatiosemikarbazydu (5-9) umieszczonow kolbceokrągłodennej za­

opatrzonejwchłodnicę zwrotną idodano 50 cm35%wodnegoroztworuwodorot­ lenku sodu (dla związku(8) - 2% NaOH).Całość ogrzewano we wrzeniu przez 2 h. Po oziębieniu zawartość kolbki przesączono i roztwór zobojętniono kwasem octowym. Wydzielony osad odsączono i oczyszczono przez krystalizację z mie­

szaniny z DMF +H2O.

Dane o związkach (10-14) zawiera tabela3.

Metoda В

0,002mola tiosemikarbazydu (5-9) ogrzewano przez 1 hwe wrzeniu w10cm3 bezwodnego kwasu octowego. Po oziębieniu zawartość kolbkiodsączono ikry­

stalizowano zDMF+ H2O(1:4).

Związki wykazywały takie same temperatury topnienia, jak otrzymanemetodą A. Mieszanepunkty topnienia związkówotrzymanych metodami A i B niewyka­ zywałydepresji. Związki posiadały również identyczne widma IR i lH NMR.

Metoda C

0,01 mola hydrazydu (II) i 0,011 mola odpowiedniego izotiocyjanianu dokład­

nie wymieszano i ogrzewano na łaźniolejowejw temperaturze 150-170°Cprzez 15 h. Stop odmyto eterem od resztek nieprzereagowanego izotiocyjanianu.Pozo­

stałość rozpuszczono w 2%wodnymroztworzeNaOHizobojętniono kwasem oc­ towym. Wydzielony osadkrystalizowano zmieszaniny DMF + H2O (1:4).

Temperatury topnienia, widma IR i NMR były takie same, jak związków otrzymanych metodąA iB.

LITERATURA

[1-4] Maliszewska-Guz A., Dobosz M.: art. nr 5-8 w niniejszym tomie.

[5] Ainsworth C., Jones R. G.: J. Am. Chem. Soc.., 75,4915 (1953).

[6] Ainsworth C., Jones R. G.: J. Am. Chem. Soc.., 76,5651 (1954).

[7] Ainsworth C., Jones R. G.: J. Am. Chem. Soc., 77, 1538(1955).

[8] H o g g a r t h E.: J. Jap. Chem. Soc., 1163 (1949).

[9] G i r a u d M.: C. r. Acad. Sei.,225, 458 (1947).

[10] Widman O.: Chem. Ber.,26,2612 (1893).

[11] Maliszewska-Guz A.: Ann. UMCS, Sec. AA, XLI, 63 (1986).

SUMMARY

In the reaction of hydrazide I, II with isothiocyanates thiosemicarbazide derivatives of 1,2,4-tria- zole of 1,2,4-triazole system (1-9)were obtained. Cyclization of these compounds (5-9) in the pre­

sence of NaOH, CH3COOH led to the formation of derivatives of 1,2,4-triazole system (10-14).

■