ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ, 2020, том 90, № 5, с. 696-701
УДК 547.756
СИНТЕЗ И СТРОЕНИЕ НОВЫХ
АМИНОУРАЦИЛИНДОЛОНОВ
© 2020 г. Н. И. Викрищука,*, В. В. Ткачевb,c, Л. Д. Поповa, Г. В. Шиловb
a Южный федеральный университет, ул. Зорге 7, Ростов-на-Дону, 344090 Россия
b Институт проблем химической физики Российской академии наук, Черноголовка, 142432 Россия
c Институт физиологически активных веществ Росийской академии наук, Черноголовка, 142432 Россия
*e-mail: natvi2004@mail.ru
Поступило в Редакцию 26 ноября 2019 г.
После доработки 26 ноября 2019 г.
Принято к печати 1 декабря 2019 г.
Синтезированы новые производные аминоурацилиндолона и изучено их строение. Реакция 2-хлор-1Н-ин-
дол-3-карбальдегида и его N-замещенных аналогов с 6-аминоурацилом не приводит к производным
урацилпиримидининдола, а сопровождается замещением атома хлора на гидроксильную группу с
последующим образованием ранее неизвестной структуры аминоурацилиндолона. Строение одного из
полученных соединений установлено методом рентгеноструктурного анализа.
Ключевые слова: аминоурацил, 2-хлор-1Н-индол-3-карбальдегид, нуклеофилы
DOI: 10.31857/S0044460X20050066
Активные исследования в области химии индо-
также в агрохимии. Сообщалось о антиоксидант-
ла на протяжении последних десятилетий обуслов-
ной [9], противораковой [10], противовирусной
лены не только широкой представленностью сое-
активности [11] производных урацила, широко
динений этого ряда в природе (индольная система
известен ряд лекарств на его основе: фторафур
входит в состав многих гормонов, нейромедиато-
(противоопухолевое действие), метилурацил (сти-
ров, является структурным фрагментом белков,
мулирует лейкопоэз), противовирусные средства
природных алкалоидов), но и широким спектром
азидотимидин, ставудин и др.
практически значимых свойств индольных про-
Одно из наиболее актуальных направлений ди-
изводных. На основе индола созданы средства
зайна новых лекарственных препаратов - создание
защиты растений [1], электронные материалы,
гибридных молекул (конъюгация известных физи-
красители [2], а также лекарственные препараты
ологически активных частей в одной молекуле) для
с широким диапазоном действия, например арби-
мультитаргетного связывания [12]. C целью син-
дол - синтетический антивирусный препарат, об-
теза новых производных индолурацила в качестве
ладающий иммуностимулирующей активностью,
потенциальных фармакологических препаратов
трописетрон (навобан) - противорвотное сред-
мы провели реакции 2-хлор-1Н-индол-3-карбаль-
ство, индометацин - один из наиболее активных
дегида и его N-замещенных аналогов с 6-амино-
нестероидных противовоспалительных препара-
урацилом (схема 1).
тов, димекарбин - гипотензивное лекарство. За
последние годы созданы новые производные ин-
Реакцию проводили при длительном кипячении
дола с противораковой [3], противотуберкулезной
(8-9 ч) реагентов в пропан-2-оле. Она протекала
[4], антивирусной [5], противовоспалительной [6],
с сохранением аминогруппы, что необычно для
антиоксидантной [7], антигистаминной [8] и дру-
6-аминоурацила, и вместо ожидаемых продуктов
гими видами биологической активности.
циклизации 3 из реакционной смеси были выделе-
Производные урацила нашли широкое приме-
ны неизвестные ранее соединения со структурой
нение в медицинской, биоорганической химии, а
аминоурацилиндолона 4а-в. Состав и строение
696
СИНТЕЗ И СТРОЕНИЕ НОВЫХ АМИНОУР
АЦИЛИНДОЛОНОВ
697
Схема 1.
N
u
N
N
O
O
N
H
R O
H
O
N
NH2
3
Cl
+
O
HN
N
NH
R
O
i-PrOH
O
N
ɚ ɜ
2
8 9 ɱ
O
H
N
H2N
R
ɚ ɜ
R = H (ɚ), Me (ɛ), Et (ɜ).
полученных соединений установлены на основа-
единения 4б, триплет метильных протонов (груп-
нии данных элементного анализа, ИК, ЯМР спек-
па NEt) в области 1.15-1.20 м. д., сигнал метиле-
троскопии и РСА на примере соединения 4в.
новых протонов той же группы в виде квартета,
который частично закрыт сигналом примеси воды
В ИК спектрах соединений 4а-в присутству-
в ДМСО-d6 в области 3.49 м. д. в спектре N-этил-
ют полосы связей N-Н в области 3441-3049 см-1,
производного 4в. В спектре ЯМР 13С соединения
С=О - в области 1731-1689 см-1 и С=С - в области
1658-1532 см-1. В спектрах ЯМР 1Н соединений
4б присутствуют 15 сигналов атомов углерода, в
том числе 8 сигналов атомов Сsp2, не связанных с
4а-в сигналы протонов группы NН2 регистриру-
протоном, что соответствует структуре аминоура-
ются в области 6.69-7.26 м. д. в виде уширенных
цилиндолона.
синглетов, сигналы ароматических протонов - в
виде мультиплетов в диапазоне 6.78-8.18 м. д., про-
Строение соединения 4в установлено методом
тоны фрагмента С=СН - в области 7.32-8.93 м. д.,
рентгеноструктурного анализа (рис. 1) с исполь-
сигналы групп NН - в виде синглетов в области
зованием монокристалла, полученного после пе-
10.69-12.12 м. д. Кроме того, в спектрах соеди-
рекристаллизации из смеси ДМФА и ДМСО в со-
нений 4б и 4в регистрируются сигналы алифати-
отношении 1:1. Фрагменты молекулы, связанные
ческих протонов в области слабого поля: синглет
с атомом углерода метилиденовой группы, имеют
N-метильных протонов при 3.17 м. д. в спектре со-
плоское строение. Атомы индольного цикла лежат
Рис. 2. Взаимное расположение молекул 4в и молекул
растворителя в монокристалле в проекции на пло-
скость вдоль оси с (пунктиром обозначены межмоле-
Рис.1. Общий вид молекулы соединения 4в в кристалле.
кулярные водородные связи).
ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 90 № 5 2020
698
ВИКРИЩУК и др.
Таблица 1. Геометрические параметры водородных связей в кристалле соединения 4в
D-H
d(D-H)
d(H∙∙∙A)
Угол DHA
d(D∙∙∙A)
A
N7-H12
0.848
1.874
168.17
2.709
O31 [x, -y+1/2, z+1/2]
N7-H12
0.848
3.004
166.13
3.832
S31 [x, -y+1/2, z+1/2]
N9-H20
0.860
1.966
175.97
2.824
O18 [-x+1, -y+1, -z+2]
N17-H21
0.850
2.156
139.38
2.855
O18 [x, -y+1/2, z+1/2]
N17-H21
0.850
2.521
139.08
3.211
O31 [x, -y+1/2, z+1/2]
N17-H22
0.843
2.246
136.72
2.918
O19 [-x+1, y-1/2, -z+5/2]
в одной плоскости с максимальным отклонением
реакция при кипячении в диоксане привела к ос-
от нее на 0.06 Å, торсионный угол С15N1C21C22
молению реагентов.
равен
97.3(3)°. Пиримидиновое кольцо также
Вероятно, реакция начинается с присоединения
плоское, выход атомов из плоскости составляет
молекулы урацила по альдегидной группе с после-
не более 0.038 Å, торсионные углы С6С5C10C3 и
дующим гидролизом по связи С-Сl под действием
С5С10C3C11 равны 43.4(4) и 13.3(4)° соответственно.
воды, содержащейся в пропаноле, и образованием
В монокристалле обнаружены молекулы ди-
промежуточного соединения А, от которого отще-
метилсульфоксида, принимающие участие в об-
пляется вода, и образуется структура амино-
разовании сложной системы водородных связей,
урацилиндолона 4 (схема 2). Ранее подобное за-
геометрические параметры которых приведены в
мещение по связи С-Cl наблюдалось в реакции
табл. 1 с обозначением матриц переноса, как это
2-хлор-1Н-индол-3-карбальдегида с барбитуровой
показано на рис. 2 в проекции вдоль оси моно-
кислотой [13].
клинности. Основные длины связей и валентные
Таким образом, 6-аминоурацил реагирует с
углы в молекуле соединения 4в приведены в табл. 2.
2-хлор-1Н-индол-3-карбальдегидом и его N-за-
При проведении реакции в воде в присутствии
мещенными аналогами как С-, а не N-нуклеофил.
ацетата натрия был выделен исходный альдегид,
Реакция сопровождается замещением атома хлора
Схема 2.
HO
O
O
NH
H
O
N
NH2
i-PrOH
O
+
N
Cl
HCl
H
HN
OH
N
N
H2N
R
R
O
1
2
A
O
NH
O
N
H2O
H
N O
H2N
R
4
ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 90 № 5 2020
СИНТЕЗ И СТРОЕНИЕ НОВЫХ АМИНОУР
АЦИЛИНДОЛОНОВ
699
Таблица 2. Основные длины связей и валентные углы в молекуле 6-амино-5-[(1-этил-2-оксо-1,2-дигидро-3Н-индол-
3-илиден)метил]пиримидин-2,4(1H, 3H)-диона 4в
Cвязь
d, Å
Валентный угол
φ, град
Валентный угол
φ, град
O18-C4
1.240(2)
O31S31C31
105.36(12)
C11C3C15
106.08(18)
O19-C8
1.225(3)
O31S31C32
105.83(13)
O18C4N9
118.52(19)
N7-C8
1.370(3)
C31S31C32
96.55(14)
O18C4C5
124.3(2)
N7-C6
1.378(3)
C8N7C6
124.51(19)
N9C4C5
117.17(19)
O20-C15
1.232(3)
C6C5C4
118.10(2)
C11C12C13
118.1(2)
C5-C6
1.394(3)
C6C5C10
123.80(2)
C3C10C5
131.2(2)
C5-C4
1.434(3)
C4C5C10
117.30(2)
C12C11C16
120.1(2)
C5-C10
1.456(3)
C15N1C16
110.19(19)
C12C11C3
133.2(2)
N1-C15
1.374(3)
C15N1C21
124.40(2)
C16C11C3
106.4(2)
N1-C16
1.405(3)
C16N1C21
124.62(19)
O19C8N9
123.3(2)
N1-C21
1.471(3)
C8N9C4
125.52(19)
O19C8N7
121.9(2)
N9-C8
1.370(3)
N17C6N7
115.10(2)
N9C8N7
114.7(2)
N9-C4
1.392(3)
N17C6C5
125.40(2)
C14C2C16
117.4(2)
C6-N17
1.326(3)
N7C6C5
119.50(2)
N1C21C22
111.9(2)
C15-C3
1.510(3)
O20C15N1
124.40(2)
C13C14C2
122.1(2)
C3-C10
1.355(3)
O20C15C3
128.60(2)
C2C16N1
127.9(2)
C3-C11
1.460(3)
N1C15C3
106.92(19)
C2C16C11
121.6(2)
C12-C11
1.377(3)
C10C3C11
134.30(2)
N1C16C11
110.43(18)
C12-C13
1.413(3)
C10C3C15
119.30(2)
C14C13C12
120.6(2)
C11-C16
1.415(3)
C2-C14
1.384(4)
C2-C16
1.385(3)
C21-C22
1.507(4)
C14-C13
1.380(4)
в индольном цикле на гидроксильную группу и об-
пространственная группа P21/c. Интенсивности
разованием ранее неизвестных производных ами-
9584 рефлексов измерены в интервале углов 2θ ≤
ноурацилиндолона.
54.16 методом ω-сканирования монокристалла с
размерами 0.70×0.09×0.07 мм. Проведен эмпири-
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
ческий учет поглощения по процедуре Multiscan.
Исходные альдегиды 1а-в получены из ин-
После исключения систематически погашенных
дол-2-она [14].
рефлексов и усреднения интенсивностей эквива-
Элементный анализ выполнен на приборе
лентных рефлексов рабочий массив измеренных
PerkinElmer 240C. Спектры ЯМР 1Н зарегистри-
F2(hkl) и σ(F2) составил 3785 независимых реф-
рованы на спектрометрах Bruker DPX-250, Bruker
лексов, из которых 2757 c F2 > 2σ(F2). Структура
DRX-600. ИК спектры сняты на приборе Varian
расшифрована прямым методом и уточнена пол-
3100 FT-IR.
номатричным методом наименьших квадратов
Рентгеноструктурный анализ. Параметры
(МНК) по F2 по программе SHELXTL [15] в ани-
элементарной ячейки кристалла и трехмерный на-
зотропном приближении для не водородных ато-
бор интенсивностей получены при 100 K на авто-
мов. В кристаллической структуре большинство
дифрактометре Xcalibur Eos (MoKα-излучение, гра-
атомов Н локализованы в синтезе Фурье разност-
фитовый монохроматор). Бесцветные кристаллы
ной электронной плотности, далее координаты и
соединения 4в моноклинные, C15H14N4O3∙C2H6OS,
изотропные тепловые параметры всех атомов Н
М 376.43, a = 11.1918(6) Å, b = 13.3077(7) Å, с =
вычисляли в процедуре МНК по модели наездника
12.5409(9) Å, β = 112.561(8)°, V = 1724.85(18) Å3,
[15]. В последнем цикле полноматричного уточ-
Z = 4, dвыч = 1.450 г/см3, μ(МоKα) = 0.220 мм-1,
нения абсолютные сдвиги всех 235 варьируемых
ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 90 № 5 2020
700
ВИКРИЩУК и др.
параметров структуры меньше 0.001σ. Конечные
СНAr), 7.35 с (1Н, С=СН), 10.75 уш. с (2Н, NН).
параметры уточнения: R1 = 0.0506, Rw = 0.105;
Спектр ЯМР 13C (ДМСО-d6), δС, м. д.:
13.43
GOF 1.1023 по наблюдаемым отражениям. После
(СН3СН2), 34.29 (СН3СН2), 85.44, 107.93, 121.38,
завершения уточнения максимальное и минималь-
122.45, 122.74, 125.87, 127.89, 127.95, 142.24,
ное значения разностной электронной плотности
150.20, 153.66, 162.18, 168.05. Найдено, %: С
составили 0.487 и -0.369 e/Å3. Кристаллографиче-
60.53; Н 4.88; N 18.68. С15H14N4O3. Вычислено, %:
ские данные депонированы в Кембриджский банк
С 60.41; Н 4.69; N 18.79.
кристаллоструктурных данных (CCDC 1954099).
Исследования выполнены с использованием
6-Амино-5-[(2-оксо-1,2-дигидро-3Н-индол-3-
оборудования Центра коллективного пользования
илиден)метил]пиримидин-2,4(1H,3H)-дион (4а).
«Молекулярная спектроскопия» Южного феде-
Смесь 0.25 г (0.0014 моль) 2-хлор-1Н-индол-3-кар-
рального университета и Учебно-научной лабора-
бальдегида 1а, 0.18 г (0.0014 моль) 6-аминоура-
тории резонансной спектроскопии кафедры химии
цила и 3.5 мл изопропилового спирта кипятили
природных и высокомолекулярных соединений
8-9 ч, затем охлаждали. Осадок отфильтровыва-
Южного федерального университета.
ли, промывали пропан-2-олом, затем петролей-
ным эфиром и сушили. Выход 0.23 г (62%), жел-
ФОНДОВАЯ ПОДДЕРЖКА
тый порошок, т. пл. 265-268°С (бутан-1-ол). ИК
Работа выполнена в рамках государственного
спектр, ν, см-1: 3283, 3170 (N-Н), 3049; 1713, 1638,
задания (№ государственной регистрации 0089-
1697 (C=О), 1614, 1579 (C=С). Спектр ЯМР 1H
2019-0013, В.В. Ткачев, Г.В. Шилов).
(ДМСО-d6), δ, м. д. (J, Гц): 7.23-7.29 м (1Н, CНAr),
7.42-7.52 м (2Н, СНAr), 7.89 с (2Н, NН2), 8.16 д
КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ
(1Н, СНAr, J = 7.5), 8.93 с (1Н, С=СН), 11.31 с (1Н,
Авторы заявляют об отсутствии конфликта
NН), 11.58 с (1Н, NН), 12.12 с (1Н, NН). Найдено,
интересов.
%: С 57.82; Н 3.92; N 17.79. С13H10N4O3. Вычисле-
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
но, %: С 57.79; Н 3.70; N 17.77.
6-Амино-5-[(1-метил-2-оксо-1,2-дигидро-
1. Corey E.J., Czako B., Kurti L. Molecules and Medicine.
3Н-индол-3-илиден)метил]пиримидин-
Hoboken: Wiley, 2007. doi 10.1002/bmb.20179
2,4(1H,3H)-дион (4б) получали аналогично. Выход
2. Pozharskii A.F., Soldatenkov A.T., Katritzky A.R. //
0.28 г (75%), желтый порошок, т. пл. 263-265°С
Heterocycles in Life and Society: an Introduction to
(пропан-2-ол). ИК спектр, ν, см-1: 3310, 3162 (N-Н),
Heterocyclic Chemistry, Biochemistry and Applications.
3055; 1731, 1689, 1658 (C=О), 1633, 1608, 1582,
Chichester: Wiley, 2011. doi 10.1002/9781119998372
1538 (C=С). Спектр ЯМР 1H (ДМСО-d6), δ, м. д.:
3. Foote K.M., Blades K., Cronin A., Fillery S., Guichard S.S.,
3.17 с (3Н, NСН3), 6.69 уш. с (2Н, NН2), 6.78-6.81
Hassall L., Hickson I., Jacq X., Jewsbury P.J., Mc-
м (1Н, CНAr), 6.94-7.01 м (2Н, СНAr), 7.19-7.26 м
Guire T.M. // J. Med. Chem. 2013. Vol. 56. P. 2125. doi
(1Н, СНAr), 7.32 с (1Н, С=СН), 10.69 с (2Н, NН).
10.1021/jm301859s
Найдено, %: С 59.32; Н 4.52; N 19.89. С14H12N4O3.
Вычислено, %: С 59.17; Н 4.22; N 19.72.
4. Kondreddi R.R., Jiricek J., Rao S.P., Lakshminaraya-
na S.B., Camacho L.R., Rao R., Herve M., Bifani P.,
6-Амино-5-[(1-этил-2-оксо-1,2-дигидро-
Ma N.L., Kuhen K., Goh A., Chatterjee A.K., Dick T.,
3Н-индол-3-илиден)метил]пиримидин-
Diagana T.T., Manjunatha U.H., Smith P.W. // J. Med.
2,4(1H,3H)-дион (4в) получали аналогично. Выход
Chem. 2013. Vol. 56 P. 8849. doi 10.1021/jm4012774
0.28 г (81%), желтый порошок, т. пл. 264-266°С
(пропан-2-ол). ИК спектр, ν, см-1: 3441, 3320, 3201
5. Yeung K.S., Qiu Z., Xue Q., Fang H., Yang Z., Zadjura L.,
(N-Н), 1723, 1693, 1668 (C=О), 1645, 1590, 1532
D’Arienzo C., Eggers B.J., Riccardi K., Shi P.Y.,
(C=С). Спектр ЯМР 1H (ДМСО-d6), δ, м. д. (J, Гц):
Gong Y.F., Browning M. R., Gao Q., Hansel S., Santone K.,
1.18 т (3Н, СН3СН2, J = 7.5), 3.49 к (2Н, СН3СН2,
Lin P.F, Meanwell N.A., Kadow J.F. // Bioorg. Med.
J = 7.5), 6.77 уш. с (2Н, NН2), 6.82-6.85 м (1Н,
Chem. Lett. 2013. Vol. 23. P. 198. doi 10.1016/j.
СНAr), 6.96-7.09 м (2Н, СНAr), 7.21-7.27 м (1Н,
bmcl.2012.10.115
ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 90 № 5 2020
СИНТЕЗ И СТРОЕНИЕ НОВЫХ АМИНОУР
АЦИЛИНДОЛОНОВ
701
6. Fatahala S., Khedr M.A., Mohamed M.S. // Acta. Chim.
S0968-0896(97)00114-4
Slov. 2017. Vol. 64. P. 865. doi 10.17344/acsi.2017.3481
11. Gazivoda T., Raić-Malić S., Marjanović M., Kralj M.,
7. Silveira C.C., Mendes S.R., Soares J.R., Martinez D.M.,
Pavelić K., Balzarini J., De Clercq E., Mintas M. //
Savegnago L. // Tetrahedron Lett. 2013. Vol. 54. P. 4926.
Bioorg. Med. Chem. 2007.Vol. 15. P. 749. doi 10.1016/j.
doi.org/10.1016/j.tetlet.2013.07.004.
bmc.2006.10.046
8. Santillan A,. Jr., McClure K.J., Allison B.D., Lord B.,
12. Design of Hybrid Molecules for Drug Development /
Boggs J.D., Morton K.L., Everson A.M., Nepomuceno D.,
Ed. M. Decker. Amsterdam: Elsevier, 2017. 352 p.
Letavic M.A., Lee-Dutra A., Lovenberg T.W., Carru-
13. Suzdalev K.F., Babakova M.N., Kartsev V.G., Kras-
thers N.I., Grice C.A. // Bioorg. Med. Chem. Lett. 2010.
nov K.A. // Heterocycles. 2015. Vol. 91. N1. P. 64. doi
Vol. 20. P. 6226. doi 10.1016/j.bmcl.2010.08.103
10.3987/COM-14-13135
9. Муринов Ю.И., Грабовский С.А., Кабальнова Н.Н. //
14. Suzdalev K.F., Vikrischuk N.I., Prikhodko K.A.,
Изв. АН Сер. хим. 2019. Т. 68. С. 946; Murinov Yu.I.,
Shasheva E.Yu., Kurbatov S.V., Bogus S.K., Galenko-
Grabovskii S.A., Kabal’nova N.N. // Russ. Chem. Bull.
2019.Vol. 68. N 5. P. 946. doi 10.1007/s11172-019-
Yaroshevsky P.A. // Сhem. Heterocycl. Compd. 2016.
2505-4
Vol. 52. P. 303. doi 10.1007/s10593-016-1882-y
10. Kundu N.G., Das P., Balzarini J., De Clercq E. //
15. Sheldrick G.M. SHELXTL. Bruker AXS Inc., Madison,
Bioorg. Med. Chem. 1997. Vol. 5. P. 2011. doi 10.1016/
Wisconsin, USA, 2000.
Synthesis and Structure of New Aminouracilindolones
N. I. Vikrishchuka,*, V. V. Tkachevb,c, L. D. Popova, and G. V. Shilovb
a Southern Federal University, Rostov-on-Don, 344090 Russia
b Institute of Problems of Chemical Physics of the Russian Academy of Sciences, Chernogolovka, 142432 Russia
cInstitute of Physiologically Active Substances of the Russian Academy of Sciences, Chernogolovka, 142432 Russia
*e-mail: natvi2004@mail.ru
Received November 26, 2019; revised November 26, 2019; accepted December 1, 2019
Synthesis of new derivatives of aminouracilindolone was developed. The reaction of 2-chloro-1H-indole-3-
carbaldehyde and its N-substituted analogues with 6-aminouracil does not lead to derivatives of uracilpyrim-
idinindole, but is accompanied by the replacement of a chlorine atom with a hydroxyl group, followed by the
formation of a previously unknown aminouracilindolone. Structure of one of the obtained compounds was
established by single crystal X-ray diffraction analysis.
Keywords: aminouracil, 2-chloro-1H-indole-3-carbaldehyde, nucleophiles
ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 90 № 5 2020